JP3571450B2 - リードフレームの製法および発光素子の製法 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光素子チップなどの半導体チップがボンディングされ、発光素子や半導体装置を組み立てる際に用いられるリードフレームの製法に関する。さらに詳しくは、半導体チップをボンディングするダイパッドに凹部を形成する場合に、リードフレームの他の部分を変形させないリードフレームの製法および発光素子の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば発光ダイオード(以下、LEDという)のチップはそのpn接合部で発光し、表面だけではなく、裏面や側面からも光が放射される。この側面から放射される光も有効に利用するため、LEDチップは通常凹面形状にされたパラボラ内にボンディングされる。これらの発光素子は最近では組立工程の容易さおよびコストダウンの点から薄い板状体から形成されたリードフレームを用いて製造される。リードフレームは通常0.2〜0.4mm程度の薄い板材からなっており、図4に斜視図およびそのB4 −B4 線断面図が示されるように、薄い板材が打ち抜かれてダイパッド1やリード4が形成される際に、同時にダイパッド1の中心部を板材ごと下側に押し下げる成形により凹部(パラボラ)20が形成されている。そしてその凹部20にLEDチップ3がダイボンディングされ、リード4の端部とワイヤ5により電気的に接続されている。その後図示しない透明樹脂などにより被覆されて発光素子が形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダイパッド1に凹部20を形成する場合、前述のように、板材ごと押し下げる成形がなされている。そのため、板材が薄いといえども板材にストレスがかかり、凹部20の周囲やその近傍に変形が生じやすい。その結果、LEDチップ3の電極端子とリード4とを電気的に接続するワイヤ5がダイパッド1の端部と接触しやすい(図4(b)のA参照)という問題がある。
【0004】
さらに、ダイパッド1の下面がリードフレームの面より下側に突出するため、従来のダイボンディングやワイヤボンディングの共通の機台ではボンディングをすることができず、その素子専用の機台で行わなければならないという問題がある。
【0005】
本発明はこのような問題を解決し、LEDの側面からの光を集光するパラボラを形成してもその周囲が変形せず、ワイヤのタッチ不良のおそれがなく、しかもリードフレームの裏面は平らで各素子共用の機台により簡単にボンディングをすることができるリードフレームの製法および発光素子の製法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によるリードフレームの製法は、半導体チップをボンディングするダイパッドと、該ダイパッドにボンディングされる半導体チップとワイヤにより電気的に接続されるリードとを有するリードフレームの製法であって、板状体で、前記ダイパッドが形成され半導体チップがボンディングされる部分にエッチングにより貫通しないエッチング穴を形成し、ついで金型により前記エッチング穴を整形することにより凹部を形成するものである。
【0007】
前記エッチング穴の整形を、前記ダイパッドおよびリードを形成するために前記板状体を打ち抜く際に同時に行うことが特別の工程を必要とせず、きれいな形状のパラボラを形成することができるため好ましい。
【0008】
前記板状体のダイパッドが形成される部分に前記エッチング穴を形成するためのエッチングをする際に、形成されるダイパッドの端部となる部分で前記リードと隣接する側の部分を同時にエッチングすることによりダイパッドの端部に切欠部を形成することが、凹部の形成によりLEDチップなどの半導体チップの表面とリードの端部の表面とが同程度の高さになっても両者を接続するワイヤがダイパッドの端部と接触するおそれがなくて好ましい。
【0009】
本発明の発光素子の製法は、請求項1記載のリードフレームの該ダイパッドに発光素子チップをボンディングし、該発光素子チップと前記リードをワイヤで電気的に接続し、前記発光素子チップおよび前記リードの端部の部分を透明樹脂で被覆した後、リードフレームから切断分離するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明のリードフレームの製法および発光素子の製法について説明をする。
【0014】
図1の(a)は本発明の発光素子の製法でチップのボンディングを終わった状態の斜視説明図、(b)はそのB1 −B1 線断面説明図、(c)はそのリードフレームの製造工程の要部の断面説明図である。
【0015】
図1において、1はダイパッドで、その中心部に凹部2が形成されており、その凹部2内にLEDチップ3がダイボンディングされると共に、その一方の電極がリード4の端部とワイヤ5により接続されている。図1では発光素子の1個分だけが図示されているが、このボンディングがなされる状態では、このダイパッド1およびリード4の部分がたくさん連結されたリードフレームの状態になっており、この後、透明なエポキシ樹脂などにより被覆されてリードフレームから切り離されることにより発光素子が大量に製造される。
【0016】
本発明のリードフレームおよび発光素子の製法は、リードフレームのダイパッド1の中心部に形成される凹部2を、まずエッチングにより板状体の一部をえぐり取ることにより貫通しないエッチング穴2aを形成し、その後金型により整形してきれいなパラボラ形状にすることより形成していることに特徴がある。
【0017】
すなわち、板状体の一部をエッチングすることにより凹部2を形成しているため、リードフレームの下側に突出することがなく、裏面は平らでダイボンディングやワイヤボンディングをする場合、リードフレームを各素子共用のボンディング用機台に載置することにより簡単にボンディングをすることができる。この場合、板材の一部をエッチングすることなく、直接金型で押し潰して裏面に突出させないで凹部を形成することもできるが、凹部の肉が周辺に移動しリードフレームが一層変形し、また歪みが残り後からも変形し、ワイヤボンディングに支障を来す。また、機械加工や放電加工により板状体の一部を削りとることにより凹部を形成すれば金型整形をしなくてもきれいな形状のパラボラを形成することができるが、これらの加工はコストアップとなるため大量生産品には採用できない。
【0018】
このリードフレームを製造するには、図1(c)に示されるように、まず板状体10の状態で、ダイパッド1が形成される部分に塩化第二鉄溶液などのエッチング液によりエッチングを施し、たとえば0.25mm程度の厚さの板材の70%程度の厚さを除去し、その後、板状体10からダイパッド1やリード4を形成するためのパンチングの際に、エッチング穴2aを金型22により整形して底面が平らな凹部2とすることにより形成する。その結果、金型22で凹部2が形成されても整形だけで板状体10の変形は殆どなく、したがって歪みも殆ど生じない。
【0019】
本発明の発光素子の製法は、このリードフレームを用いて前述のように、ダイパッド1の凹部2内にLEDチップ3をダイボンディングし、ワイヤボンディングをし、さらにLEDチップ3およびリード4の端部部分を透明樹脂で被覆することにより発光素子を形成するものである。
【0020】
図2は本発明の発光素子の製法における他の例を示す図で、図1と同様に示されている。図2に示される例では、LEDチップ3の電極端子とリード4とを連結するワイヤ5の下のダイパッド1の端部、すなわちリード4と隣接するダイパッド1の部分の端部に切欠部6が形成されていることに特徴がある。このように切欠部6が形成されていることにより、LEDチップ3の電極端子とリード4とがほぼ同じ高さの状態でワイヤ5により連結されてワイヤ5が少々垂れ下がってもワイヤ5とダイパッド1とが接触することがない。その結果、ショート不良が発生することがなく、信頼性の高い発光素子が得られる。この切欠部の形成は発光素子に限らず、他の半導体装置についても同様の効果がある。
【0021】
この切欠部6の形成は、図2(c)にリードフレームの製造工程が示されるように、図1に示される製法と同じ工程で、エッチング穴2aを形成する際に切欠部6を形成する部分のマスクを除去しておくだけで同時にエッチングされ、余計な工数を必要とするこよなく簡単に形成される。ここで、切欠部6の形状は余り問題にならないため、切欠部6を金型整形する必要はない。なお、切欠部6以外は図1に示される例と同じで、同じ部分に同じ符号を付してその説明を省略する。
【0022】
図3は本発明の方法により製造するリードフレームのさらに他の応用例を示す図である。図3はたとえばICチップ(以下、単にICという)7、8などを同じパッケージ内に組み込むため、同じリードフレーム上に異なる高さのIC7、8をボンディングする半導体装置の例で、リードフレームの一部を予めエッチングしておくことによりIC7、8の高さを実質的に同じ高さにするものである。すなわち、ダイボンディング後にワイヤボンディングをする場合に、画像認識によりボンディング位置を特定するが、IC7、8の表面同志で高さが異なると焦点距離が異なり、ボケにより位置ずれが生じやすいという問題がある。
【0023】
しかし、本発明では高さが高いIC7がボンディングされるダイパッド9にあらかじめ凹部12を形成しておくことによりIC7、8の表面を実質的に同じ高さに合わせることができ、ボンディング時の画像認識の不都合をなくしたものである。たとえばIC7の高さが0.4mmで、IC8の高さが0.23mmでリードフレームの板厚が0.25mmの場合、IC7、8の表面の高さはリードフレームの底面からそれぞれ0.65mmおよび0.48mmと0.17mmの高さの差がある。このIC7の方のダイパッド9をエッチングにより0.18mm程度除去して凹部12を形成すればIC7、8の表面の高さをほぼ同じ高さにすることができる。
【0024】
この凹部12の形成は、図1に示されるパラボラのための凹部2と同様に、予めエッチングをしておき、リードフレームの打抜き形成の際に金型で整形をすることにより簡単に形成することができる。なお、この例では光を反射させるパラボラにする必要がないため、図3に示されるように、ダイパッド9に打ち抜く際に凹部の側壁をなくして、ダイパッド9の端面が薄いままで終端していても構わない。また、その意味で金型による完全な整形がなされていなくてもよい。図3において、11はIC8側のダイパッド、13はIC7の電極端子と接続されるリード、14はIC7の電極端子とリード13とを電気的に接続するワイヤである。
【0025】
【発明の効果】
本発明の製法によれば、リードフレームのダイパッドに凹部を形成する場合に、予めエッチングをしておきその後金型により整形して形成しているため、リードフレームに歪みが加わることがなく、変形が生じない。しかもダイパッドの底面が突出せずに平らな状態で凹部を形成することができる。
【0026】
その結果、リードフレームの変形は最小限に抑えられると共に、半導体チップをダイボンディングしたり、ワイヤボンディングする際に特定の素子用にボンディング用機台を改造し、専用化しなければならないという不都合が生じない。
【0027】
また、本発明の方法により製造したリードフレームを用いた発光素子によれば、リードフレームに歪みがなく、きれいな形状のパラボラが形成されるため、発光効率が向上すると共に、ワイヤの接触不良の発生も殆どない。その結果、高品質で信頼性の高い発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光素子およびリードフレームの製法を説明する図である。
【図2】本発明の発光素子の改良された例を示す図である。
【図3】本発明のリードフレームの製法の応用例を示す図である。
【図4】従来の発光素子のダイパッド部の形状を示す図である。
【符号の説明】
1 ダイパッド
2 凹部
2a エッチング穴
3 LEDチップ
4 リード
5 ワイヤ
6 切欠部
【発明の属する技術分野】
本発明は発光素子チップなどの半導体チップがボンディングされ、発光素子や半導体装置を組み立てる際に用いられるリードフレームの製法に関する。さらに詳しくは、半導体チップをボンディングするダイパッドに凹部を形成する場合に、リードフレームの他の部分を変形させないリードフレームの製法および発光素子の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば発光ダイオード(以下、LEDという)のチップはそのpn接合部で発光し、表面だけではなく、裏面や側面からも光が放射される。この側面から放射される光も有効に利用するため、LEDチップは通常凹面形状にされたパラボラ内にボンディングされる。これらの発光素子は最近では組立工程の容易さおよびコストダウンの点から薄い板状体から形成されたリードフレームを用いて製造される。リードフレームは通常0.2〜0.4mm程度の薄い板材からなっており、図4に斜視図およびそのB4 −B4 線断面図が示されるように、薄い板材が打ち抜かれてダイパッド1やリード4が形成される際に、同時にダイパッド1の中心部を板材ごと下側に押し下げる成形により凹部(パラボラ)20が形成されている。そしてその凹部20にLEDチップ3がダイボンディングされ、リード4の端部とワイヤ5により電気的に接続されている。その後図示しない透明樹脂などにより被覆されて発光素子が形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダイパッド1に凹部20を形成する場合、前述のように、板材ごと押し下げる成形がなされている。そのため、板材が薄いといえども板材にストレスがかかり、凹部20の周囲やその近傍に変形が生じやすい。その結果、LEDチップ3の電極端子とリード4とを電気的に接続するワイヤ5がダイパッド1の端部と接触しやすい(図4(b)のA参照)という問題がある。
【0004】
さらに、ダイパッド1の下面がリードフレームの面より下側に突出するため、従来のダイボンディングやワイヤボンディングの共通の機台ではボンディングをすることができず、その素子専用の機台で行わなければならないという問題がある。
【0005】
本発明はこのような問題を解決し、LEDの側面からの光を集光するパラボラを形成してもその周囲が変形せず、ワイヤのタッチ不良のおそれがなく、しかもリードフレームの裏面は平らで各素子共用の機台により簡単にボンディングをすることができるリードフレームの製法および発光素子の製法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によるリードフレームの製法は、半導体チップをボンディングするダイパッドと、該ダイパッドにボンディングされる半導体チップとワイヤにより電気的に接続されるリードとを有するリードフレームの製法であって、板状体で、前記ダイパッドが形成され半導体チップがボンディングされる部分にエッチングにより貫通しないエッチング穴を形成し、ついで金型により前記エッチング穴を整形することにより凹部を形成するものである。
【0007】
前記エッチング穴の整形を、前記ダイパッドおよびリードを形成するために前記板状体を打ち抜く際に同時に行うことが特別の工程を必要とせず、きれいな形状のパラボラを形成することができるため好ましい。
【0008】
前記板状体のダイパッドが形成される部分に前記エッチング穴を形成するためのエッチングをする際に、形成されるダイパッドの端部となる部分で前記リードと隣接する側の部分を同時にエッチングすることによりダイパッドの端部に切欠部を形成することが、凹部の形成によりLEDチップなどの半導体チップの表面とリードの端部の表面とが同程度の高さになっても両者を接続するワイヤがダイパッドの端部と接触するおそれがなくて好ましい。
【0009】
本発明の発光素子の製法は、請求項1記載のリードフレームの該ダイパッドに発光素子チップをボンディングし、該発光素子チップと前記リードをワイヤで電気的に接続し、前記発光素子チップおよび前記リードの端部の部分を透明樹脂で被覆した後、リードフレームから切断分離するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明のリードフレームの製法および発光素子の製法について説明をする。
【0014】
図1の(a)は本発明の発光素子の製法でチップのボンディングを終わった状態の斜視説明図、(b)はそのB1 −B1 線断面説明図、(c)はそのリードフレームの製造工程の要部の断面説明図である。
【0015】
図1において、1はダイパッドで、その中心部に凹部2が形成されており、その凹部2内にLEDチップ3がダイボンディングされると共に、その一方の電極がリード4の端部とワイヤ5により接続されている。図1では発光素子の1個分だけが図示されているが、このボンディングがなされる状態では、このダイパッド1およびリード4の部分がたくさん連結されたリードフレームの状態になっており、この後、透明なエポキシ樹脂などにより被覆されてリードフレームから切り離されることにより発光素子が大量に製造される。
【0016】
本発明のリードフレームおよび発光素子の製法は、リードフレームのダイパッド1の中心部に形成される凹部2を、まずエッチングにより板状体の一部をえぐり取ることにより貫通しないエッチング穴2aを形成し、その後金型により整形してきれいなパラボラ形状にすることより形成していることに特徴がある。
【0017】
すなわち、板状体の一部をエッチングすることにより凹部2を形成しているため、リードフレームの下側に突出することがなく、裏面は平らでダイボンディングやワイヤボンディングをする場合、リードフレームを各素子共用のボンディング用機台に載置することにより簡単にボンディングをすることができる。この場合、板材の一部をエッチングすることなく、直接金型で押し潰して裏面に突出させないで凹部を形成することもできるが、凹部の肉が周辺に移動しリードフレームが一層変形し、また歪みが残り後からも変形し、ワイヤボンディングに支障を来す。また、機械加工や放電加工により板状体の一部を削りとることにより凹部を形成すれば金型整形をしなくてもきれいな形状のパラボラを形成することができるが、これらの加工はコストアップとなるため大量生産品には採用できない。
【0018】
このリードフレームを製造するには、図1(c)に示されるように、まず板状体10の状態で、ダイパッド1が形成される部分に塩化第二鉄溶液などのエッチング液によりエッチングを施し、たとえば0.25mm程度の厚さの板材の70%程度の厚さを除去し、その後、板状体10からダイパッド1やリード4を形成するためのパンチングの際に、エッチング穴2aを金型22により整形して底面が平らな凹部2とすることにより形成する。その結果、金型22で凹部2が形成されても整形だけで板状体10の変形は殆どなく、したがって歪みも殆ど生じない。
【0019】
本発明の発光素子の製法は、このリードフレームを用いて前述のように、ダイパッド1の凹部2内にLEDチップ3をダイボンディングし、ワイヤボンディングをし、さらにLEDチップ3およびリード4の端部部分を透明樹脂で被覆することにより発光素子を形成するものである。
【0020】
図2は本発明の発光素子の製法における他の例を示す図で、図1と同様に示されている。図2に示される例では、LEDチップ3の電極端子とリード4とを連結するワイヤ5の下のダイパッド1の端部、すなわちリード4と隣接するダイパッド1の部分の端部に切欠部6が形成されていることに特徴がある。このように切欠部6が形成されていることにより、LEDチップ3の電極端子とリード4とがほぼ同じ高さの状態でワイヤ5により連結されてワイヤ5が少々垂れ下がってもワイヤ5とダイパッド1とが接触することがない。その結果、ショート不良が発生することがなく、信頼性の高い発光素子が得られる。この切欠部の形成は発光素子に限らず、他の半導体装置についても同様の効果がある。
【0021】
この切欠部6の形成は、図2(c)にリードフレームの製造工程が示されるように、図1に示される製法と同じ工程で、エッチング穴2aを形成する際に切欠部6を形成する部分のマスクを除去しておくだけで同時にエッチングされ、余計な工数を必要とするこよなく簡単に形成される。ここで、切欠部6の形状は余り問題にならないため、切欠部6を金型整形する必要はない。なお、切欠部6以外は図1に示される例と同じで、同じ部分に同じ符号を付してその説明を省略する。
【0022】
図3は本発明の方法により製造するリードフレームのさらに他の応用例を示す図である。図3はたとえばICチップ(以下、単にICという)7、8などを同じパッケージ内に組み込むため、同じリードフレーム上に異なる高さのIC7、8をボンディングする半導体装置の例で、リードフレームの一部を予めエッチングしておくことによりIC7、8の高さを実質的に同じ高さにするものである。すなわち、ダイボンディング後にワイヤボンディングをする場合に、画像認識によりボンディング位置を特定するが、IC7、8の表面同志で高さが異なると焦点距離が異なり、ボケにより位置ずれが生じやすいという問題がある。
【0023】
しかし、本発明では高さが高いIC7がボンディングされるダイパッド9にあらかじめ凹部12を形成しておくことによりIC7、8の表面を実質的に同じ高さに合わせることができ、ボンディング時の画像認識の不都合をなくしたものである。たとえばIC7の高さが0.4mmで、IC8の高さが0.23mmでリードフレームの板厚が0.25mmの場合、IC7、8の表面の高さはリードフレームの底面からそれぞれ0.65mmおよび0.48mmと0.17mmの高さの差がある。このIC7の方のダイパッド9をエッチングにより0.18mm程度除去して凹部12を形成すればIC7、8の表面の高さをほぼ同じ高さにすることができる。
【0024】
この凹部12の形成は、図1に示されるパラボラのための凹部2と同様に、予めエッチングをしておき、リードフレームの打抜き形成の際に金型で整形をすることにより簡単に形成することができる。なお、この例では光を反射させるパラボラにする必要がないため、図3に示されるように、ダイパッド9に打ち抜く際に凹部の側壁をなくして、ダイパッド9の端面が薄いままで終端していても構わない。また、その意味で金型による完全な整形がなされていなくてもよい。図3において、11はIC8側のダイパッド、13はIC7の電極端子と接続されるリード、14はIC7の電極端子とリード13とを電気的に接続するワイヤである。
【0025】
【発明の効果】
本発明の製法によれば、リードフレームのダイパッドに凹部を形成する場合に、予めエッチングをしておきその後金型により整形して形成しているため、リードフレームに歪みが加わることがなく、変形が生じない。しかもダイパッドの底面が突出せずに平らな状態で凹部を形成することができる。
【0026】
その結果、リードフレームの変形は最小限に抑えられると共に、半導体チップをダイボンディングしたり、ワイヤボンディングする際に特定の素子用にボンディング用機台を改造し、専用化しなければならないという不都合が生じない。
【0027】
また、本発明の方法により製造したリードフレームを用いた発光素子によれば、リードフレームに歪みがなく、きれいな形状のパラボラが形成されるため、発光効率が向上すると共に、ワイヤの接触不良の発生も殆どない。その結果、高品質で信頼性の高い発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光素子およびリードフレームの製法を説明する図である。
【図2】本発明の発光素子の改良された例を示す図である。
【図3】本発明のリードフレームの製法の応用例を示す図である。
【図4】従来の発光素子のダイパッド部の形状を示す図である。
【符号の説明】
1 ダイパッド
2 凹部
2a エッチング穴
3 LEDチップ
4 リード
5 ワイヤ
6 切欠部
Claims (4)
- 半導体チップをボンディングするダイパッドと、該ダイパッドにボンディングされる半導体チップとワイヤにより電気的に接続されるリードとを有するリードフレームの製法であって、板状体で、前記ダイパッドが形成され半導体チップがボンディングされる部分にエッチングにより貫通しないエッチング穴を形成し、ついで金型により前記エッチング穴を整形することにより凹部を形成するリードフレームの製法。
- 前記エッチング穴の整形を、前記ダイパッドおよびリードを形成するために前記板状体を打ち抜く際に同時に行う請求項1記載のリードフレームの製法。
- 前記板状体のダイパッドが形成される部分に前記エッチング穴を形成するためのエッチングをする際に、形成されるダイパッドの端部となる部分で前記リードと隣接する側の部分を同時にエッチングすることによりダイパッドの端部に切欠部を形成する請求項1または2記載のリードフレームの製法。
- 請求項1記載のリードフレームの該ダイパッドに発光素子チップをボンディングし、該発光素子チップと前記リードをワイヤで電気的に接続し、前記発光素子チップおよび前記リードの端部の部分を透明樹脂で被覆した後、リードフレームから切断分離する発光素子の製法。
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