JP2012182210A

JP2012182210A - Ｌｅｄ素子用リードフレーム基板の製造方法

Info

Publication number: JP2012182210A
Application number: JP2011042576A
Authority: JP
Inventors: Junko Toda; 順子戸田; Takayuki Fukada; 隆之深田; Shuji Goto; 秀二後藤; Osamu Yoshioka; 修吉岡
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】パッド部や電気的接合エリアの樹脂バリ等の悪影響を抑制してＬＥＤ素子用リードフレーム基板を製造する。
【解決手段】ＬＥＤ素子が搭載されるパッド部１１と、ワイヤーを介してパッド部に搭載されたＬＥＤ素子と電気的に接続される接続エリア１２とを有するフレーム部１０と、平面視においてパッド部および接続エリアを囲むリフレクター部を有し、フレーム部に取り付けられた樹脂部とを備えたＬＥＤ素子用リードフレーム基板１の製造方法は、
金属板３０にパッド部および接続エリアを形成してフレーム部を形成するエッチング工程と、エッチング工程後に、パッド部および接続エリアにメッキ層を形成するメッキ処理工程と、メッキ処理工程後に、フレーム部に対して樹脂部を成形する樹脂部形成工程と、樹脂部形成工程後に、パッド部および接続エリア上に存在する樹脂を除去する樹脂除去工程とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ、発光ダイオード）素子を担持、搭載するＬＥＤ素子用リードフレーム基板の製造方法に関する。

従来、金属製リードフレームと絶縁樹脂の複合体からなるＬＥＤ素子用リードフレーム基板が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このようなＬＥＤ素子用リードフレーム基板（以下、単に「リードフレーム基板」と称する。）は、ＬＥＤチップを搭載するための一つ乃至複数のパッド部と、ＬＥＤチップと電気的接続を行うための電気的接合エリアを同一平面に備え、パッド部と電気的接合エリア間、およびそれらとリードフレーム外周部の間に存在する空隙が絶縁性のモールド樹脂によって埋められて形成されている。モールド樹脂の成形にはトランスファーモールドが用いられることが多い。

特開２００４−１７２１６０号公報

しかしながら、トランスファーモールドでは液状の樹脂が高圧で充填されるため、上述のパッド部や電気的接合エリアの表面には、樹脂バリや樹脂汚染（以下、「樹脂バリ等」と称する。）が生じることが多い。樹脂バリ等は、絶縁樹脂充填前にパッド部や電気的接合エリアに施されたメッキの光沢度にむらを生じさせ、ＬＥＤと電気的接合エリアとを電気的に接続するワイヤーボンディングの信頼性にも悪影響を及ぼすという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、パッド部や電気的接合エリアに対する樹脂バリ等の悪影響を抑制してＬＥＤ素子用リードフレーム基板を製造することができるＬＥＤ素子用リードフレーム基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ＬＥＤ素子が搭載されるパッド部と、ワイヤーを介して前記パッド部に搭載された前記ＬＥＤ素子と電気的に接続される接続エリアとを有するフレーム部と、平面視において前記パッド部および前記接続エリアを囲むリフレクター部を有し、前記フレーム部に取り付けられた樹脂部とを備えたＬＥＤ素子用リードフレーム基板の製造方法であって、金属板に前記パッド部および前記接続エリアを形成して前記フレーム部を形成するエッチング工程と、前記エッチング工程後に、前記パッド部および前記接続エリアにメッキ層を形成するメッキ処理工程と、前記メッキ処理工程後に、前記フレーム部に対して前記樹脂部を成形する樹脂部形成工程と、前記樹脂部形成工程後に、前記パッド部および前記接続エリア上に存在する樹脂を除去する樹脂除去工程とを備えることを特徴とする。

前記樹脂除去工程では、前記フレーム部において前記パッド部および前記接続エリアが形成された面と反対側の面上においても樹脂が除去されてもよい。
また、前記樹脂除去工程は、電界研磨処理、プラズマ処理、およびアルゴンエッチング処理のいずれかを含んで行われてもよい。

本発明のＬＥＤ素子用リードフレーム基板の製造方法によれば、パッド部や電気的接合エリアの樹脂バリ等の悪影響を抑制することができる。

本発明の一実施形態におけるＬＥＤ素子用リードフレーム基板を示す平面図である。図１のＡ−Ａ線における断面図である。図１のＢ―Ｂ線における断面図である。（ａ）から（ｉ）は、同ＬＥＤ素子用リードフレーム基板の製造手順を示す図である。

本発明の一実施形態について、図１から図４（ｉ）を参照して説明する。
図１は、本実施形態のリードフレーム基板１にＬＥＤチップ（ＬＥＤ発光素子）１００が実装されたＬＥＤパッケージ１１０を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。リードフレーム基板１は、図１および図２に示すように、金属製のフレーム部１０と、フレーム部１０に取り付けられた樹脂部２０とを備えている。

フレーム部１０は、金属合金製の板状の材料をエッチング加工することにより形成されており、ＬＥＤチップ１００が搭載されるパッド部１１と、平面視においてパッド部１１を挟んで対向する接続エリア１２とを備えている。

図３は、図１のＢ−Ｂ線における断面図である。図２および図３に示すように、パッド部１１および接続エリア１２はフレーム部１０の厚さ方向の一方の面（上面）に形成されており、反対側の下面には、パッド部１１および接続エリア１２と接続された放熱部１３Ａおよび１３Ｂがそれぞれ形成されている。放熱部１３Ａおよび１３Ｂの下面上における面積は、それぞれパッド部１１および接続エリア１２の上面における面積よりも大きく形成されており、ＬＥＤチップ１００から発生する駆動熱やＬＥＤチップ１００の周辺環境条件による熱を外部に拡散させ、ＬＥＤチップ１００に熱が蓄積されることを抑制している。

樹脂部２０は、エッチングにより形成されたフレーム部１０の隙間を埋める充填部２１と、フレーム部１０の上面に形成されるリフレクター部２２とを備えている。
充填部２１は、パッド部１１および接続エリア１２と、放熱部１３Ａおよび１３Ｂとを露出させるように形成されている。リフレクター部２２は、図１に示すように、リードフレーム基板１の平面視においてパッド部１１および接続エリア１２を囲むように形成されており、図２に示すように、リフレクター部２２に囲まれた領域が、ＬＥＤチップ１００が実装されるキャビティＣとなっている。リフレクター部２２のうちキャビティＣを規定する内面２２Ａは、上端から下端に向かうに従いキャビティＣの面方向（フレーム部１０の上面と平行な方向）における断面積が小さくなるようにテーパー状に形成されている。

パッド部１１および接続エリア１２の上面を含むフレーム部１０の外面全体には、メッキ層１４が形成され、ＬＥＤチップ１００実装時および外部基板接続時の電気的接続の信頼性が高められている。ＬＥＤチップ１００は、パッド部１１の上面に固着して搭載され、各接続エリア１２の上面とＬＥＤチップの図示しない端子とが金線等のワイヤー１０１を用いたワイヤーボンディングにより電気的に接続されてリードフレーム基板１に実装されている。
実装されたＬＥＤチップ１００および各ワイヤー１０１は、キャビティＣ内に充填された透明な封止樹脂１０２により封止されている。こうして、リードフレーム基板１を用いたＬＥＤパッケージ１１０が形成されている。

次に、本実施形態におけるリードフレーム基板１の製造方法について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、フレーム部となる金属板３０の上面３０Ａおよび下面３０Ｂにレジスト層３１を積層する。レジスト層３１の積層は、感光性レジストを塗布する、ドライフィルムレジストを貼付する等の方法により行うことができる。

次に、所定のパターンを有するフォトマスク(不図示)を用いてレジスト層３１に対して露光、現像処理等を行い、図４（ｂ）に示すように、金属板３０の上面３０Ａおよび下面３０Ｂにレジストパターン３２を形成する（レジストパターン形成工程）。フォトマスクのパターンは、上面側においては、パッド部１１および接続エリア１２の位置および形状に対応し、下面側においては、放熱部１３Ａおよび１３Ｂの位置および形状に対応している。

次に、図４（ｃ）に示すように、金属板３０の上面３０Ａおよび下面３０Ｂ側から塩化第二鉄等のエッチャントを用いてエッチング加工する（エッチング工程）。これにより、レジストパターン３２の存在しない部位が金属板３０の厚さ方向にエッチングされる。図４（ｄ）に示すように、レジストパターン３２を除去すると、パッド部１１および接続エリア１２と、放熱部１３Ａおよび１３Ｂとを有するフレーム部１０のおおよその形状が完成する。

次に、フレーム部１０をメッキ浴につける等によりメッキ処理を行い、メッキ層１４を形成する。（メッキ処理工程）。メッキの種類としては、銀メッキ、金メッキ、パラジウムメッキなどを用いることができる。また、これらのメッキ処理を施す前に、耐熱拡散性が優れたニッケルメッキなどの下地メッキを施してもよい。
本実施形態では、図４（ｅ）に示すように、フレーム部１０の外面全体にメッキ層１４が形成されているが、メッキ処理工程は、例えばパッド部１１および接続エリア１２の上面のみに局所的に行われてもよい。

続く樹脂部形成工程では、図示しない上型と下型とでフレーム部１０を厚さ方向に挟み、公知のトランスファーモールドによって樹脂材料を充填し、充填部２１およびリフレクター部２２を有する樹脂部２０を形成する。

図４（ｆ）は、樹脂部形成工程後のフレーム部１０を示す図である。図４（ｆ）に示すように、パッド部１１、接続エリア１２、および放熱部１３Ａ、１３Ｂの面上には、上型または下型とフレーム部１０との間の微小な隙間に樹脂材料が進入することにより形成された樹脂バリ２３等の余分な樹脂が存在している。

次に、図４（ｇ）に示すように、パッド部１１、接続エリア１２、および放熱部１３Ａ、１３Ｂに対してバリ取り処理を行い、上述の余分な樹脂を各部位の面上から除去する（樹脂除去工程）。バリ取り処理の具体的方法は、フレーム部１０の材質や、樹脂部２０を形成する樹脂材料の組成等により公知の方法を適宜選択できるが、中でも電界研磨処理、プラズマ処理、およびアルゴンエッチング処理等を１種類または２種類以上組み合わせて好適に用いることができる。バリ取り処理により、パッド部１１、接続エリア１２等を覆うメッキ層１４も一定程度あらされる（粗化される）が、上述した処理は、当該メッキ層１４の表面を過度にあらすことなく樹脂バリ２３等を除去することができるため、好ましい。
なお、本実施形態における樹脂除去工程は、液組成；リン酸７００ｍｌ、水３５０ｍｌ、電圧；１．５〜２Ｖ、電流；６〜８Ａ／ｄｍ^２、温度；２０℃、時間；１５〜３０分の条件で電界研磨を行い、その後、電界研磨で取りきれなかった樹脂を、イオン銃条件；４ｋＶ、スパッタレート；１８．５３ｎｍ／ｍｉｎ、ターゲット電流；４．１μＡ、圧力；７．４ｍＰａの条件でのアルゴンエッチングにより除去するというものである。
樹脂除去工程が終わると、リードフレーム基板１が完成する。

その後、図４（ｈ）に示すように、バッド部１１上にＬＥＤ素子１００を搭載し、ワイヤー１０１を用いたワイヤーボンディングによりＬＥＤ素子１００と接続エリア１２とを接続してＬＥＤ素子１００を実装する。さらに、図４（ｉ）に示すように、キャビティＣに封止樹脂１０２を充填してＬＥＤ素子１００を封止すると、ＬＥＤパッケージ１１０が完成する。

本実施形態のリードフレーム基板１の製造方法によれば、樹脂形成工程終了後にパッド部１１および接続エリア１２上に残存する樹脂バリ等の余分な樹脂を樹脂除去工程により除去することができる。したがって、パッド部１１および接続エリア１２における樹脂の悪影響を抑制して、ワイヤーボンディングによる接続信頼性の高いリードフレーム基板を製造することができる。

また、樹脂除去工程において、放熱部１３Ａ、１３Ｂの面上に残存する樹脂も除去されるため、製造されるＬＥＤパッケージ１１０の裏面が平坦となり、外部基板等との接続信頼性を高めることができる。

さらに、樹脂除去工程がウェットブラスト処理、プラズマ処理、およびウォータージェット処理のいずれかを含んで行われるため、パッド部１１および接続エリア１２の表面に形成されたメッキ層１４を過度にあれさせることなく樹脂バリ等を除去することができる。加えて、メッキ層１４の表面にも反射特性を大きく変化させない程度の微小な凹凸が生じるため、封止樹脂１０２とリードフレーム基板１との密着性を高めることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

例えば、本発明のリードフレーム基板の製造方法においては、一枚の金属板にパッド部および接続エリアを複数組形成し、各組に対応するように複数のリフレクター部を有する樹脂部を形成して、その後、一つずつ切り離すことにより多数のリードフレーム基板が製造されてもよい。

１ＬＥＤ素子用リードフレーム基板
１０フレーム部
１１パッド部
１２接続エリア
１４メッキ層
２０樹脂部
２２リフレクター部
３０金属板
１００ＬＥＤ素子
１０１ワイヤー

Claims

ＬＥＤ素子が搭載されるパッド部と、ワイヤーを介して前記パッド部に搭載された前記ＬＥＤ素子と電気的に接続される接続エリアとを有するフレーム部と、平面視において前記パッド部および前記接続エリアを囲むリフレクター部を有し、前記フレーム部に取り付けられた樹脂部とを備えたＬＥＤ素子用リードフレーム基板の製造方法であって、
金属板に前記パッド部および前記接続エリアを形成して前記フレーム部を形成するエッチング工程と、
前記エッチング工程後に、前記パッド部および前記接続エリアにメッキ層を形成するメッキ処理工程と、
前記メッキ処理工程後に、前記フレーム部に対して前記樹脂部を成形する樹脂部形成工程と、
前記樹脂部形成工程後に、前記パッド部および前記接続エリア上に存在する樹脂を除去する樹脂除去工程と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ素子用リードフレーム基板の製造方法。
前記樹脂除去工程では、前記フレーム部において前記パッド部および前記接続エリアが形成された面と反対側の面上においても樹脂が除去されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ素子用リードフレーム基板の製造方法。
前記樹脂除去工程は、電界研磨処理、プラズマ処理、およびアルゴンエッチング処理のいずれかを含んで行われることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ素子用リードフレーム基板の製造方法。