JP6268793B2 - リードフレームの多面付け体、樹脂付きリードフレームの多面付け体、光半導体装置の多面付け体、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置 - Google Patents

リードフレームの多面付け体、樹脂付きリードフレームの多面付け体、光半導体装置の多面付け体、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、光半導体素子を実装する光半導体装置用のリードフレームの多面付け体、樹脂付きリードフレームの多面付け体、光半導体装置の多面付け体、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置に関するものである。
従来、LED素子等の光半導体素子は、電気的に絶縁され、樹脂層で覆われた2つの端子部を有するリードフレームに固定され、その周囲を透明樹脂層によって覆い、光半導体装置として照明装置等の基板に実装されていた(例えば、特許文献1)。
このような光半導体装置は、多面付けされたリードフレーム(リードフレームの多面付け体)に樹脂層を形成して樹脂付きリードフレームの多面付け体を作製し、光半導体素子を電気的に接続し、透明樹脂層を形成して、パッケージ単位に切断することによって製造される。
ここで、このようなリードフレームの多面付け体は、多面付けされたリードフレームを囲むようにして枠体が形成されているが、光半導体装置の製造過程において、ハンドリング等された場合に変形したり、多面付けされる各リードフレームが枠体に対して捩れたり、それぞれの間隔がずれたりしてしまう場合があった。
特開2013−115115号公報
上述のような問題を回避するために、多面付けされるリードフレームの外周だけでなく、各リードフレーム間にも金属部材からなる枠体を形成し、リードフレームの多面付け体の全体としての強度を向上させることが考えられる。この場合、各リードフレーム間に設けられた枠体は、個片化した後には不要となるため、光半導体装置の外形を形成するパッケージ領域の外側に設けられる。
ここで、リードフレームの多面付け体に樹脂層や光半導体素子等を実装して、光半導体装置の多面付け体が形成され、光半導体装置が個片化される場合、上記パッケージ領域の外側が切断領域となり、この切断領域に金属部材からなる枠体が存在することとなる。そのため、個片化における切断加工の加工時間をより多く要したり、刃物の寿命が短くなったりして切断加工の効率が低下してしまう場合があった。
そこで、本発明の課題は、上述の切断加工の効率を向上させることができるリードフレームの多面付け体、樹脂付きリードフレームの多面付け体、光半導体装置の多面付け体、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
第1の発明は、光半導体素子(2)が接続される光半導体装置(1)に用いられるリードフレーム(10)が枠体(F)に多面付けされたリードフレームの多面付け体(MS)において、前記枠体は、前記光半導体装置の外形を形成するパッケージ領域内にパッケージ内枠体部(F2)を備えること、を特徴とするリードフレームの多面付け体である。
第2の発明は、第1の発明に記載のリードフレームの多面付け体(MS)において、前記リードフレーム(10)は、互いに絶縁された複数の端子部(11、12)から形成されており、前記パッケージ内枠体部(F2)は、前記複数の端子部間の空隙部(S)の延長上を横切るようにして設けられること、を特徴とするリードフレームの多面付け体である。
第3の発明は、第1の発明又は第2の発明のリードフレームの多面付け体(MS)において、前記パッケージ内枠体部(F2)は、前記リードフレーム(310)の角部を覆うようにして形成されること、を特徴とするリードフレームの多面付け体である。
第4の発明は、第1の発明から第3の発明までのいずれかのリードフレームの多面付け体(MS)と、前記リードフレームの多面付け体の前記リードフレーム(10)の外周に形成される樹脂層(20)と、を備える樹脂付きリードフレームの多面付け体(R)である。
第5の発明は、第4の発明の樹脂付きリードフレームの多面付け体(R)において、前記樹脂層(20)は、前記リードフレーム(10)の前記光半導体素子(2)が接続される側の面に突出して形成されるリフレクタ樹脂部(20a)を有すること、を特徴とする樹脂付きリードフレームの多面付け体である。
第6の発明は、第4の発明又は第5の発明の樹脂付きリードフレームの多面付け体(R)と、前記樹脂付きリードフレームの多面付け体の前記各リードフレーム(10)のうち少なくとも一つに接続される光半導体素子(2)と、前記樹脂付きリードフレームの多面付け体の前記光半導体素子が接続される側の面に形成され、前記光半導体素子を覆う透明樹脂層(30)とを備えること、を特徴とする光半導体装置の多面付け体である。
第7の発明は、第1の発明から第3の発明までのいずれかのリードフレームの多面付け体(MS)を前記光半導体装置(1)の外形に沿って個片化したこと、を特徴とするリードフレーム(10)である。
第8の発明は、第4の発明又は第5の発明の樹脂付きリードフレームの多面付け体(R)を前記光半導体装置(1)の外形に沿って個片化したこと、を特徴とする樹脂付きリードフレームである。
第9の発明は、第6の発明の光半導体装置の多面付け体を前記光半導体装置(1)の外形に沿って個片化したこと、を特徴とする光半導体装置である。
本発明によれば、リードフレームの多面付け体、樹脂付きリードフレームの多面付け体、光半導体装置の多面付け体、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置は、切断加工の効率を向上させることができる。
第1実施形態の光半導体装置の全体構成を示す図である。 第1実施形態のリードフレームの多面付け体を示す図である。 第1実施形態の樹脂付きリードフレームの多面付け体を示す図である。 リードフレームの製造過程を説明する図である。 光半導体装置の製造過程を説明する図である。 第1実施形態の光半導体装置の多面付け体を示す図である。 光半導体装置の他の形態を説明する図である。 第2実施形態のリードフレームの多面付け体を示す図である。 第3実施形態のリードフレームの多面付け体を示す図である。 第4実施形態のリードフレームの多面付け体を示す図である。 第5実施形態のリードフレームの多面付け体を示す図である。
(第1実施形態)
以下、図面等を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、第1実施形態の光半導体装置1の全体構成を示す図である。
図1(a)は、光半導体装置1の平面図を示し、図1(b)は、光半導体装置1の側面図を示し、図1(c)は、光半導体装置1の裏面図を示す。図1(d)は、図1(a)のd−d断面図を示す。
図2は、第1実施形態のリードフレームの多面付け体MSを示す図である。図2(a)は、リードフレームの多面付け体MSの全体を模式化した平面図である。図2(b)は、図2(a)のb部詳細を示す図である。図2(c)は、図2(b)の裏面を示す図である。図2(d)は、図2(b)のd−d断面図である。図2(e)は、図2(b)のe−e断面図である。
図3は、第1実施形態の樹脂付きリードフレームの多面付け体Rを示す図である。図3(a)は、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rの全体を模式化した平面図である。図3(b)は、図3(a)のb部詳細を示す図である。図3(c)は、図3(b)の裏面を示す図である。図3(d)は、図3(b)のd−d断面図である。図3(e)は、図3(b)のe−e断面図である。
図1〜図3において、リードフレームの多面付け体MS及び樹脂付きリードフレームの多面付け体Rの平面図における左右方向をX方向、上下方向をY方向、厚み方向をZ方向とする。
光半導体装置1は、外部機器等の基板に取り付けられることによって、実装したLED素子2が発光する照明装置である。光半導体装置1は、図1に示すように、LED素子2(光半導体素子)、リードフレーム10、光反射樹脂層20(樹脂層)、透明樹脂層30を備える。
光半導体装置1は、多面付けされたリードフレーム10(図2参照)に光反射樹脂層20を形成して樹脂付きリードフレームの多面付け体R(図3参照)を作製し、LED素子2を電気的に接続し、透明樹脂層30を形成して、パッケージ単位に切断(ダイシング)することによって製造される(詳細は後述する)。
LED素子2は、発光層として一般に用いられるLED(発光ダイオード)の素子であり、例えば、GaP、GaAs、GaAlAs、GaAsP、AlInGaP等の化合物半導体単結晶、又は、InGaN等の各種GaN系化合物半導体単結晶からなる材料を適宜選ぶことにより、紫外光から赤外光に渡る発光波長を選択することができる。
リードフレーム10は、一対の端子部、すなわち、LED素子2が載置、接続される端子部11と、ボンディングワイヤ2aを介してLED素子2に接続される端子部12とから構成される。
リードフレーム10の外形は、略矩形状に形成されている。ここで、リードフレーム10は、図2に示すように、端子部11、12、連結部13等から構成されるが、リードフレーム10の外形とは、光半導体装置1の1パッケージを形成する外形をいい、図2(b)に示す破線を示すものをいう。
端子部11、12は、それぞれ導電性のある材料、例えば、銅、銅合金、42合金(Ni40.5%〜43%のFe合金)等により形成されており、本実施形態では、熱伝導及び強度の観点から銅合金から形成されている。
端子部11、12は、互いに対向する辺の間に空隙部Sが形成されており、電気的に独立している。端子部11、12は、1枚の金属基板(銅板)をプレス又はエッチング加工することにより形成されるため、両者の厚みは同等である。
端子部11は、図1に示すように、その表面にLED素子2が載置され、接続されるLED端子面11aが形成され、また、その裏面に外部機器に実装される外部端子面11bが形成される、いわゆるダイパッドを構成する。端子部11は、LED素子2が載置されるため、端子部12に比べ、その外形が大きく形成されている。
端子部12は、その表面にLED素子2のボンディングワイヤ2aが接続されるLED端子面12aが形成され、また、その裏面に外部機器に実装される外部端子面12bが形成される、いわゆるリード側端子部を構成する。
端子部11、12は、その表面及び裏面にめっき層Cが形成されており(図4(e)参照)、表面側のめっき層Cは、LED素子2の発する光を反射する反射層としての機能を有し、裏面側のめっき層Cは、外部機器に実装されるときの半田の溶着性を高める機能を有する。
端子部11、12は、図2(c)及び図2(d)に示すように、それぞれの裏面側の外周部に、厚みの薄くなる凹部Mが設けられている。
凹部Mは、リードフレーム10の裏面側から見て、各端子部11、12の外周部に形成された窪みであり、その窪みの厚みは、端子部11、12の厚みの1/3〜2/3程度に形成されている。
リードフレーム10は、端子部11、12の周囲や、端子部11、12間の空隙部S等に、光反射樹脂層20を形成する樹脂が充填される場合に、図3(c)及び図3(d)に示すように、凹部Mにも樹脂が充填され、光反射樹脂層20と各端子部11、12との接触面積を大きくしている。また、厚み(Z)方向において、リードフレーム10と光反射樹脂層20とを交互に構成することができる。これにより、凹部Mは、光反射樹脂層20が、平面方向(X方向、Y方向)及び厚み方向において、リードフレーム10から剥離してしまうのを抑制することができる。
連結部13は、図2に示すように、枠体F内に多面付けされた各リードフレーム10の端子部11、12を枠体Fに連結している。連結部13は、多面付けされた各リードフレーム10上にLED素子2等が搭載され、光半導体装置1の多面付け体(図6参照)が形成された場合に、リードフレーム10(光半導体装置1)の外形(図2(b)中の破線)でダイシング(切断)される。
連結部13は、端子部11、12のそれぞれに1つずつ設けられており、その各連結部13が枠体Fと連結している。より具体的には、枠体Fの外周枠体部F1(詳細は後述する)に隣接する端子部の連結部13は、その端子部と外周枠体部F1とを連結している。また、枠体Fの第2中間枠体部F3(詳細は後述する)に隣接する端子部の連結部13は、その端子部と第2中間枠体部F3とを連結している。
なお、端子部11、12は、連結部13及び枠体Fによって、隣り合う他のリードフレーム10の端子部12、11と電気的に導通されるが、光半導体装置1の多面付け体を形成した後に、光半導体装置1の外形に合わせて各連結部13及び枠体Fを切断(ダイシング)することによって絶縁される。また、個片化された場合に、各々の個片を同じ形状にすることができる。
連結部13は、図2(c)及び図2(d)に示すように、端子部11、12の厚みよりも薄く、かつ、その表面が端子部11、12の表面と同一平面内に形成されている。具体的には、連結部13は、その裏面が、各端子部11、12の凹部Mの底面(窪んだ部分)と略同一面内に形成されている。これにより、光反射樹脂層20の樹脂が充填された場合に、図3(c)及び図3(d)に示すように、連結部13の裏面にも樹脂が流れ込み、光反射樹脂層20がリードフレーム10から剥離してしまうのを抑制することができる。
また、光反射樹脂層20が形成されたリードフレーム10の裏面には、図3(c)に示すように、矩形状の外部端子面11b、12bが表出することとなり、光半導体装置1の外観を向上させることができることに加え、半田で基板に実装する場合に、基板側への半田印刷を容易にしたり、半田を均一に塗布したり、リフロー後に半田内へのボイドの発生を抑制したりすることができる。また、光半導体装置1の面内(XY平面内)の中心線に対して線対称であることから、熱応力等に対する信頼性を向上させることができる。
リードフレームの多面付け体MSは、上述のリードフレーム10を枠体F内に多面付けしたものである。本実施形態では、図2(a)に示すように、縦横に複数個、連結部13によって連結されたリードフレーム10の集合体(キャビティ)Gを、複数組(本実施形態では4組)、左右(X)方向に配列させて枠体F内に形成したものである。
枠体Fは、リードフレーム10を多面付けした状態で固定する部材である。枠体Fは、集合体Gの外周を囲むようにして形成される外周枠体部F1と、端子部11、12の配列方向(X方向)とは直交する方向(Y方向)に配列する各リードフレーム10間に形成される第1中間枠体部F2と、端子部11、12の配列方向と平行な方向(X方向)に配列する各リードフレーム10間に形成される第2中間枠体部F3とを備える。すなわち、第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3は、リードフレーム10が多面付けされる集合体G内に形成されている。
外周枠体部F1は、上述したように各集合体Gの外周を囲んでおり、リードフレームの多面付け体MSの外形を形成している。外周枠体部F1は、その厚みが、端子部11、12の最大の厚みとなる部分と同等の厚みを有している。
第1中間枠体部F2は、リードフレームの多面付け体MSの長手方向に延在して設けられた枠体であり、第2中間枠体部F3は、リードフレームの多面付け体MSの短手方向に延在して設けられた枠体である。
第1中間枠体部F2は、各リードフレーム10の端子部11、12を挟み込むようにして各端子部の上側(+Y側)及び下側(−Y側)のそれぞれに設けられている。また、各第1中間枠体部F2は、端子部11、12の配列方向と平行な方向(X方向)に延在しており、その両端部が第2中間枠体部F3と接続、又は、外周枠体部F1及び第2中間枠体部F3と接続されている。これにより、リードフレーム10の各端子部11、12は、上下方向(Y方向)から第1中間枠体部F2によって挟み込まれる構成となり、上下方向において外周枠体部F1とは隣り合わない構成となる。
また、第1中間枠体部F2は、リードフレーム10(光半導体装置1)の外形の内側、すなわち光半導体装置1のパッケージ領域(図2(b)の破線内)を横切るようにして形成されている。ここで、光半導体装置の多面付け体(図6参照)が形成され、光半導体装置1が個片化される場合、上述のパッケージ領域の外側が切断領域となる。そのため、本実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、上記切断領域に第1中間枠体部F2が存在してしまうのを回避することができ、切断領域に含まれる金属部材の量を減らすことができる。これにより、切断加工の時間を短縮させたり、刃物の寿命が短くなってしまうのを抑制したりして、切断加工の効率を向上させることができる。また、金属部材の切断量が減少することによって、切断加工によって発生するバリの発生も抑制することができる。
さらに、第1中間枠体部F2は、図2(b)に示すように、各リードフレーム10の端子部11、12間の空隙部Sの延長上を横切るようにして設けられている。そのため、個片化された光半導体装置1内(パッケージ領域)には、切断された第1中間枠体部F2の一部がパッケージ内枠体部として残存することとなる。従って、光半導体装置1内に残存する第1中間枠体部F2は、樹脂のみで形成され他の部位に比べ強度が低くなる光半導体装置1の空隙部Sの強度を向上させることができ、空隙部Sにおいて光半導体装置1が破損してしまうのを抑制することができる。
ここで、パッケージ内枠体部とは、光半導体装置1が個片化された場合に、光半導体装置1の外形を形成するパッケージ領域内(図2(a)の破線内)に残存する枠体部をいい、本実施形態や後述の第2、第3実施形態では、第1中間枠体部F2の一部となる。なお、後述の第4実施形態においては、第1中間枠体部F2の一部だけでなく第2中間枠体部F3の一部が、第5実施形態においては、第1中間枠体部F2だけでなく第2中間枠体部F3の全部が、パッケージ内枠体部に含まれることとなる。
第2中間枠体部F3は、端子部11、12の配列方向と平行な方向(X方向)に配列する各リードフレーム10間に形成されている。また、第2中間枠体部F3は、端子部11、12の配列方向と垂直な方向(Y方向)に延在しており、その両端部が第1中間枠体部F2と接続、又は、外周枠体部F1及び第1中間枠体部F2と接続されている。これにより、リードフレーム10の端子部12の右側(+X側)には、第2中間枠体部F3が存在する構成となる。
第2中間枠体部F3は、上述の第1中間枠体部F2とは相違して、リードフレーム10(光半導体装置1)の外形、すなわちパッケージ領域内には形成されておらず、パッケージ領域外の切断領域に設けられている。そのため、光半導体装置の多面付け体から光半導体装置1が個片化された場合において、第2中間枠体部F3は、パッケージ領域内には残存しない。
このように第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3が設けられることによって、リードフレームの多面付け体MSは、多面付けされたリードフレーム10の周囲の強度を向上させることができる。これにより、リードフレームの多面付け体MSは、光半導体装置1の製造過程におけるハンドリング等において変形したり、多面付けされるリードフレーム10が枠体Fに対して捩れたり、間隔がずれたりしてしまうのを抑制することができる。
第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3は、端子部11、12の厚みよりも薄く形成されている。より具体的には、第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3は、その表面が端子部11、12の表面と同一平面内に形成され、かつ、その裏面が、連結部13の裏面と同一平面内に形成されている。第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3は、光反射樹脂層20を形成する樹脂がリードフレームの多面付け体MSに充填された場合に、その裏面にも樹脂が充填されることとなるので、光反射樹脂層20とリードフレームの多面付け体MSとの密着面積を増やすことができる。これにより、光反射樹脂層20がリードフレームの多面付け体MSから剥離してしまうのを抑制することができる。
光反射樹脂層20は、図1及び図3に示すように、リードフレーム10の外周、すなわち各端子部11、12の外周側面と、各端子部に設けられた凹部Mと、連結部13の裏面と、第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3の裏面とに充填された樹脂の層である。また、光反射樹脂層20には、リードフレーム10の表面(LED素子2が載置される側の面)に、LED素子2から発光する光の方向等を制御するリフレクタ20aが形成されている。
リフレクタ20aは、LED素子2が配置される部分、すなわち、端子部11、12のLED端子面11a、12aを囲むようにして、リードフレーム10の表面側に突出している。これにより、リフレクタ20aは、LED端子面11aに接続されるLED素子2から発光する光を反射させて、光半導体装置1から光を効率よく照射させる。また、リフレクタ20aは、第1中間枠体部F2の表面上にも形成されるので、樹脂付きリードフレームの表面から、第1中間枠体部F2の表面が表出してしまうのを防ぎ、製造された光半導体装置1の外観を良好に保つことができる。リフレクタ20aは、その高さ寸法が、LED端子面11aに接続されるLED素子2の高さ寸法よりも大きい寸法で形成される。
なお、光反射樹脂層20の裏面は、端子部11、12の外部端子面11b、12bと略同一平面を形成する。これにより、光半導体装置1の製造過程において、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rは、その裏面が平坦となるので、特殊な固定治具を必要とすることなく、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rを搬送装置等に載置することができる。
光反射樹脂層20は、リードフレーム10に載置されるLED素子2の発する光を反射させるために、光反射特性を有する熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂が用いられる。
光反射樹脂層20を形成する樹脂は、凹み部分への樹脂充填に関しては、樹脂形成時には流動性が高いことが、凹み部分での接着性に関しては、分子内に反応基を導入しやすいためにリードフレームとの化学接着性を得られることが必要なため、熱硬化性樹脂が望ましい。
例えば、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエーテルサルホン、ポリブチレンテレフタレート、ポリオレフィン等を用いることができる。
また、熱硬化性樹脂としては、シリコーン、エポキシ、ポリエーテルイミド、ポリウレタン及びポリブチレンアクリレート等を用いることができる。
さらに、これらの樹脂中に光反射材として、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素のうちいずれかを添加することによって、光の反射率を増大させることができる。
また、ポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂を成形した後に、電子線を照射することで架橋させる方法を用いた、いわゆる電子線硬化樹脂を用いてもよい。
透明樹脂層30は、リードフレーム10上に載置されたLED素子2を保護するとともに、発光したLED素子2の光を外部に透過させるために設けられた透明又は略透明に形成された樹脂層である。透明樹脂層30は、光反射樹脂層20のリフレクタ20aによって囲まれたLED端子面11a、12a上に形成される。
透明樹脂層30は、光の取り出し効率を向上させるために、LED素子2の発光波長において光透過率が高く、また、屈折率が高い材料を選択するのが望ましい。例えば、耐熱性、耐光性、及び機械的強度が高いという特性を満たす樹脂として、エポキシ樹脂や、シリコーン樹脂を選択することができる。特に、LED素子2に高輝度LED素子を用いる場合、透明樹脂層30は、強い光にさらされるため、高い耐光性を有するシリコーン樹脂からなることが好ましい。また、波長変換用の蛍光体を使用してもよく、透明樹脂に分散させてもよい。
次に、リードフレーム10の製造方法について説明する。
図4は、リードフレーム10の製造過程を説明する図である。
図4(a)は、レジストパターンを形成した金属基板100を示す平面図と、その平面図のa−a断面図とを示す。図4(b)は、エッチング加工されている金属基板100を示す図である。図4(c)は、エッチング加工後の金属基板100を示す図である。図4(d)は、レジストパターンが除去された金属基板100を示す図である。図4(e)は、めっき処理が施された金属基板100を示す図である。
なお、図4においては、1枚のリードフレーム10の製造過程について図示するが、実際には、1枚の金属基板100からリードフレームの多面付け体MSが製造される。
リードフレーム10の製造において、金属基板100を加工してリードフレーム10を形成するが、その加工は、プレス加工でも良いが、薄肉部を形成しやすいエッチング処理が望ましい。以下にエッチング処理によるリードフレーム10の製造方法について説明する。
まず、平板状の金属基板100を用意し、図4(a)に示すように、その表面及び裏面のエッチング加工を施さない部分にレジストパターン40a、40bを形成する。なお、レジストパターン40a、40bの材料及び形成方法は、エッチング用レジストとして従来公知の技術を用いる。
次に、図4(b)に示すように、レジストパターン40a、40bを耐エッチング膜として、金属基板100に腐食液でエッチング処理を施す。腐食液は、使用する金属基板100の材質に応じて適宜選択することができる。本実施形態では、金属基板100として銅板を使用しているため、塩化第二鉄水溶液を使用し、金属基板100の両面からスプレーエッチングすることができる。
ここで、リードフレーム10には、端子部11、12の外周部や、各端子部11、12間の空隙部Sのように貫通した空間と、凹部Mや連結部13の裏面や、第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3の裏面のように貫通せずに厚みが薄くなった窪んだ空間とが存在する(図2参照)。本実施形態では、金属基板100の板厚の半分程度までをエッチング加工する、いわゆるハーフエッチング処理を行い、貫通した空間に対しては、金属基板100の両面にレジストパターンを形成しないようにし、金属基板100の両面からエッチング加工して、貫通した空間を形成する。また、窪んだ空間に対しては、厚みが薄くなる側とは反対側の面にのみレジストパターンを形成して、レジストパターンがない面のみをエッチング加工して、窪んだ空間を形成する。
エッチング処理により金属基板100には、図4(c)に示すように、凹部Mが形成された端子部11、12が形成され、金属基板100上にリードフレーム10が形成される。
次に、図4(d)に示すように、金属基板100(リードフレーム10)からレジストパターン40a、40bを除去する。
そして、図4(e)に示すように、リードフレーム10が形成された金属基板100にめっき処理を行い、端子部11、12にめっき層Cを形成する。めっき処理は、例えば、シアン化銀を主成分とした銀めっき液を用いた電界めっきを施すことにより行われる。
なお、めっき層Cを形成する前に、例えば、電解脱脂工程、酸洗工程、銅ストライク工程を適宜選択し、その後、電解めっき工程を経てめっき層Cを形成してもよい。
以上により、リードフレーム10は、図2に示すように、枠体Fに多面付けされた状態で製造される。なお、図2において、めっき層Cは省略されている。
次に、光半導体装置1の製造方法について説明する。
図5は、光半導体装置1の製造過程を説明する図である。
図5(a)は、光反射樹脂層20が形成されたリードフレーム10の断面図であり、図5(b)は、LED素子2が電気的に接続されたリードフレーム10の断面図を示す。図5(c)は、透明樹脂層30が形成されたリードフレーム10の断面図を示す。図5(d)は、ダイシングにより個片化された光半導体装置1の断面図を示す。
図6は、第1実施形態の光半導体装置1の多面付け体を示す図である。図6(a)は、それぞれ光半導体装置の多面付け体の全体を模式化した平面図である。図6(b)は、図6(a)のb部詳細を示す図である。図6(c)は、図6(b)の裏面を示す図である。図6(d)は、図6(b)のd−d断面図である。図6(e)は、図6(b)のe−e断面図である。
なお、図5においては、1台の光半導体装置1の製造過程について図示するが、実際には、多面付けされた光半導体装置1が製造されるものとする。また、図5(a)〜(d)は、それぞれ図4(a)の断面図に基づくものである。
図5(a)に示すように、エッチング加工により金属基板100から形成されたリードフレームの多面付け体MSの各リードフレーム10の外周等に、上述の光反射特性を有する樹脂を充填し、光反射樹脂層20を形成する。光反射樹脂層20は、例えば、トランスファ成形や、インジェクション成形(射出成形)のように、樹脂成形金型にリードフレーム10(金属基板100)をインサートし、樹脂を注入する方法や、リードフレーム10上に樹脂をスクリーン印刷する方法等によって形成される。このとき、樹脂は、各端子部11、12の外周側から凹部Mや、連結部13の裏面へと流れ込み、リードフレーム10と光反射樹脂層20とを接合している。
また、光反射樹脂層20は、リードフレーム10の表面側にリフレクタ20aが各端子部11、12のLED端子面11a、12aを囲むように形成される。これにより、光反射樹脂層20を形成したリードフレームの多面付け体MSの表面及び裏面には、各端子部11、12のLED端子面11a、12aと、外部端子面11b、12bとが表出する(図3(b)、図3(c)参照)。
以上により、図3に示す樹脂付きのリードフレームの多面付け体Rが形成される。
次に、図5(b)に示すように、端子部11のLED端子面11aに、ダイアタッチペーストや半田等の放熱性接着剤を介してLED素子2を載置し、また、端子部12のLED端子面12aに、ボンディングワイヤ2aを介してLED素子2を電気的に接続する。ここで、LED素子2とボンディングワイヤ2aは複数あってもよく、一つのLED素子2に複数のボンディングワイヤ2aが接続されてもよく、ボンディングワイヤ2aをダイパッドに接続させてもよい。また、LED素子2を載置面で電気的に接続してもよい。ここで、ボンディングワイヤ2aは、例えば、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)等の導電性の良い材料からなる。
そして、図5(c)に示すように、リフレクタ20aに囲まれたLED素子2を覆うようにして透明樹脂層30を形成する。ここで、透明樹脂層30は、平坦な形状のほかレンズ形状、屈折率勾配等、光学的な機能を持たせてもよい。以上により、図6に示すように、多面付けされた光半導体装置1が形成される。
最後に、図5(d)に示すように、光半導体装置1の外形(図6(b)の破線)に合わせて、光反射樹脂層20及び透明樹脂層30とともに、リードフレーム10の連結部13を切断(ダイシング、パンチング、カッティング等)して、1パッケージに分離(個片化)された光半導体装置1(図1参照)を得る。
図7は、光半導体装置1の他の形態を説明する図である。
図7(a)は、光半導体装置1の平面図を示し、図7(b)は、光半導体装置1の側面図を示し、図7(c)は、光半導体装置1の裏面図を示す。
上述の説明では、リードフレーム10の表面にリフレクタ20aが形成される、いわゆるカップ型の光半導体装置1の例で説明したが、図7に示すように、リフレクタ20aを有さず、リードフレーム10と光反射樹脂層20との厚みがほぼ同等となる、いわゆるフラット型の光半導体装置1に適用してもよい。
ここで、第1中間枠体部F2は、その表面が端子部11、12のLED端子面11a、12aから窪むように形成してもよい。こうすることにより、図7(a)に示すように、光半導体装置1の表面及び裏面から第1中間枠体部F2が視認されないようすることができ、光半導体装置1の外観を良好に維持し、光半導体装置の組立におけるアライメント容易性および、ボード実装時の半田とびを抑制することができる。
本実施形態の発明には、以下のような効果がある。
(1)リードフレームの多面付け体MSは、光半導体装置1の外形を形成するパッケージ領域内に第1中間枠体部F2を備えているので、パッケージ領域外の切断領域に金属部材からなる第1中間枠体部F2が存在してしまうのを極力回避することができる。これにより、切断領域における金属部材の量を減らすことができ、切断加工の時間を短縮させたり、刃物の寿命が短くなるのを抑制したりして切断加工の効率を向上させることができることに加え、切断する刃物を薄くすることができるため、リードフレームの面付数を増加させることが可能である。また、金属部材の切断量が減少することにより、切断加工によって発生するバリの発生も抑制することができる。
(2)リードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2が、各リードフレーム10の端子部11、12間の空隙部Sの延長上を横切るようにして設けられている。これにより、個片化された光半導体装置1の空隙部Sの強度を向上させることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は、第2実施形態のリードフレームの多面付け体MSを示す図である。図8(a)は、リードフレームの多面付け体MSの全体を模式化した平面図である。図8(b)は、図8(a)のb部詳細を示す図である。図8(c)は、図8(b)の裏面を示す図である。図8(d)は、図8(b)のd−d断面図である。図8(e)は、図8(b)のe−e断面図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第2実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2の形態が第1実施形態のリードフレームの多面付け体MSと相違する。
第1中間枠体部F2は、図8に示すように、多面付けされるリードフレーム210の各端子部211、212の上側(+Y側)においてのみ、端子部211、212の配列方向と平行な方向(X方向)に延在しており、その両端部が第2中間枠体部F3と接続、又は、外周枠体部F1及び第2中間枠体部F3と接続されている。これにより、本実施形態の各端子部211、212には、上側(+Y側)にのみ第1中間枠体部F2が存在する構成となる。
また、第1中間枠体部F2は、光半導体装置のパッケージ領域内(図8(b)の破線内)を横切るようにして形成される。
多面付けされるリードフレーム210の各端子部211、212は、パッケージ領域で個片化されることによって、電気的に絶縁される。また、パッケージ領域内で外部端子がX軸に線対称に配置されても良い。
以上より、本実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、上述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2が、端子部の上側にのみ形成されているので、第1実施形態のリードフレームの多面付け体MSに比して、パッケージ領域内に形成される各端子部211、212の外形を大きくすることができる。これにより、光半導体装置の設計の自由度を向上させることができる。
また、パッケージ領域内で外部端子がX軸に線対称に配置された場合、ボード実装時に位置合わせが容易であり、光半導体装置の正確な実装が可能となる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図9は、第3実施形態のリードフレームの多面付け体MSを示す図である。図9(a)は、リードフレームの多面付け体MSの全体を模式化した平面図である。図9(b)は、図9(a)のb部詳細を示す図である。図9(c)は、図9(b)の裏面を示す図である。図9(d)は、図9(b)のd−d断面図である。図9(e)は、図9(b)のe−e断面図である。
第3実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2の形態が第1実施形態のリードフレームの多面付け体MSと相違する。
第1中間枠体部F2は、図9に示すように、多面付けされるリードフレーム310の各端子部311、312の上側(+Y側)において、端子部311、312を挟み込むようにコの字状に形成されており、その両端部が第2中間枠体部F3と接続、又は、外周枠体部F1及び第2中間枠体部F3と接続されている。これにより、本実施形態の各端子部311、312には、上側(+Y側)と、左右方向(X方向)の両端の連結部313より上側とに第1中間枠体部F2が存在する構成となる。
また、第1中間枠体部F2は、光半導体装置のパッケージ領域内(図9(b)の破線内)を横切るようにして形成される。
多面付けされるリードフレーム310の各端子部311、312は、パッケージ領域で個片化されることによって、電気的に絶縁される。また、パッケージ領域内で外部端子がX軸に線対称に配置されても良い。
以上より、本実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、上述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、リードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2が端子部311、312を挟み込むようにしてコの字状に形成されているので、光半導体装置内に残存する第1中間枠体部F2を、リードフレーム310の角部を覆うようにして配置することができる。これにより、接触等により破損し易い光半導体装置の角部の強度を向上させることができる。
更に、本実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2が、端子部311、312の上側にのみ形成されているので、第1実施形態のリードフレームの多面付け体MSに比して、パッケージ領域内に形成される各端子部311、312の外形を大きくすることができる。これにより、光半導体装置の設計の自由度を向上させることができる。また、パッケージ領域内で外部端子がX軸に線対称に配置された場合、ボード実装時に位置合わせが容易であり、光半導体装置の正確な実装が可能となる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図10は、第4実施形態のリードフレームの多面付け体MSを示す図である。図10(a)は、リードフレームの多面付け体MSの全体を模式化した平面図である。図10(b)は、図10(a)のb部詳細を示す図である。図10(c)は、図10(b)の裏面を示す図である。図10(d)は、図10(b)のd−d断面図である。図10(e)は、図10(b)のe−e断面図である。
第4実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3の形態が第1実施形態のリードフレームの多面付け体MSと相違する。
第1中間枠体部F2は、図10に示すように、多面付けされるリードフレーム410の各端子部411、412の上側(+Y側)において、端子部411、412の配列方向と平行な方向(X方向)に延在しており、その両端部が第2中間枠体部F3と接続、又は、外周枠体部F1及び第2中間枠体部F3と接続されている。これにより、本実施形態の各端子部411、412には、上側(+Y側)にのみ第1中間枠体部F2が存在する構成となる。
第2中間枠体部F3は、多面付けされるリードフレーム410の端子部412の右側(+X側)において、端子部411、412の配列方向と垂直な方向(Y方向)に延在しており、その両端部が第1中間枠体部F2と接続、又は、外周枠体部F1及び第1中間枠体部F2と接続されている。これにより、本実施形態の端子部412には、右側(+X側)にのみ第2中間枠体部F3が存在する構成となる。
第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3は、それぞれ光半導体装置のパッケージ領域内(図10(b)の破線内)を横切るようにして形成されており、両者はパッケージ領域内において交差している。すなわち、本実施形態では、第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3の一部がパッケージ内枠体部に該当する。
多面付けされるリードフレーム410の各端子部411、412は、パッケージ領域で個片化されることによって、電気的に絶縁される。また、パッケージ領域内で外部端子がX軸に線対称に配置されても良い。
以上より、本実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、上述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2だけでなく、第2中間枠体部F3の大部分も、パッケージ領域内に含まれているので、光半導体装置の多面付け体から光半導体装置を個片化する場合において、切断領域に残存する金属部分を第1実施形態の場合に比して更に減らすことができる。これにより、切断時間をより短縮し、また、刃物の磨耗もより効率的に抑制することができ、切断加工の効率を更に向上させることができる。
さらに、リードフレームの多面付け体MSは、リードフレーム410の角部を覆うようにして第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3が設けられているので、接触等により破損し易い光半導体装置の角部の強度を向上させることができる。また、パッケージ領域内で外部端子がX軸に線対称に配置された場合、ボード実装時に位置合わせが容易であり、光半導体装置の正確な実装が可能となる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
図11は、第5実施形態のリードフレームの多面付け体MSを示す図である。図11(a)は、リードフレームの多面付け体MSの全体を模式化した平面図である。図11(b)は、図11(a)のb部詳細を示す図である。図11(c)は、図11(b)の裏面を示す図である。図11(d)は、図11(b)のd−d断面図である。図11(e)は、図11(b)のe−e断面図である。
第5実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3の形態が第1実施形態のリードフレームの多面付け体MSと相違する。
第1中間枠体部F2は、図11に示すように、多面付けされるリードフレーム510の端子部511、512を挟み込むようにして各端子部の上側(+Y側)及び下側(−Y側)に設けられている。また、各第1中間枠体部F2は、光半導体装置のパッケージ領域内(図11(b)の破線内)を横切るようにして端子部511、512の配列方向と平行な方向(X方向)に延在しており、その両端部が第2中間枠体部F3と接続、又は、外周枠体部F1及び第2中間枠体部F3と接続されている。これにより、リードフレーム10の各端子部511、512は、上下方向(Y方向)から第1中間枠体部F2によって挟み込まれる構成となり、上下方向において外周枠体部F1とは隣り合わない構成となる。
更に、第1中間枠体部F2は、隣接する他のリードフレームの第1中間枠体部F2と接続されている。具体的には、第1中間枠体部F2は、延在するX方向のほぼ中央において、上下方向(Y方向)に隣接する他のリードフレームに形成された第1中間枠体部F2と接続されている。なお、外周枠体部F1に隣接する第1中間枠体部F2については、その外周枠体部F1に接続されている。
第2中間枠体部F3は、多面付けされる各リードフレーム510の左右方向(X方向)の端部に設けられている。左側(−X側)に設けられた第2中間枠体部F3は、端子部511の連結部513と、リードフレーム510の下側に形成された第1中間枠体部F2とを接続するようにして光半導体装置のパッケージ領域内に設けられている。また、右側(+X側)に設けられた第2中間枠体部F3は、端子部512の連結部513と、リードフレーム510の上側に形成された第1中間枠体部F2とを接続するようにして光半導体装置のパッケージ領域内に設けられている。これにより、リードフレーム10の端子部511の左側(−X側)には、連結部513よりも下側(−Y側)にのみ第2中間枠体部F3が存在し、また、端子部512の右側(+X側)には、連結部513よりも上側(+Y側)にのみ第2中間枠体部F3が存在する構成となる。
多面付けされるリードフレーム510の各端子部511、512は、パッケージ領域で個片化されることによって、電気的に絶縁される。
上述の構成により、第1中間枠体部F2は、光半導体装置のパッケージ領域内(図10(b)の破線内)を横切るようにして形成され、また、第2中間枠体部F3は、パッケージ領域内に形成され、両者はパッケージ領域内において交差する。すなわち、本実施形態では、第1中間枠体部F2の一部及び第2中間枠体部F3の全部がパッケージ内枠体部に該当する。
パッケージ領域内では第2中間枠体部F3が180度回転対象、あるいは、X軸に対して、線対称であってもよい。
以上より、本実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、上述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態のリードフレームの多面付け体MSは、第2中間枠体部F3がパッケージ領域内に形成されているので、光半導体装置の多面付け体から光半導体装置を個片化する場合において、切断領域に残存する金属部分を第1実施形態の場合に比してより減らすことができる。これにより、切断領域の加工が容易になり、切断加工の効率を向上させるとともに、刃物の磨耗を抑制することができる。
さらに、リードフレームの多面付け体MSは、リードフレーム510の角部を覆うようにして第1中間枠体部F2及び第2中間枠体部F3が設けられるので、接触等により破損し易い光半導体装置の角部の強度を向上させることができる。
また、リードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2が、隣接する他のリードフレームの第1中間枠体部F2と接続されているので、リードフレームの多面付け体MSの全体の強度を向上させることができる。
さらに、パッケージ領域内で第2中間枠体部F3が180度回転対象、あるいは、X軸に対して、線対称に配置された場合、実装後の熱ストレスなどによるパッケージの応力を均一に分散させることが可能であるため、信頼性の向上が可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
(変形形態)
(1)第3実施形態において、第1中間枠体部F2は、各端子部311、312の上側に設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、端子部の上側及び下側の両方に設けるようにしてもよい。こうすることで、第1中間枠体部F2がリードフレームの角部の全てを覆うように配置されるので、光半導体装置の角部の強度を更に向上させることができる。
(2)第4実施形態において、第1中間枠体部F2が各端子部の上側に形成され、第2中間枠体部F3が端子部412の右側に形成される例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、リードフレームの多面付け体MSは、第1中間枠体部F2が各端子部の下側に形成され、第2中間枠体部F3が端子部411の左側に形成されるようにしてもよい。
(3)第1実施形態において、第1中間枠体部F2は、パッケージ領域内を横切るようにして形成される例を示したが、これに限定されるものでなく、第1中間枠体部F2の代わりに第2中間枠体部F3がパッケージ領域内を横切るようにして形成されるようにしてもよい。
(4)各実施形態においては、リードフレーム10は、端子部11及び端子部12を備える例を示したが、リードフレームは、2以上の端子部を備えていてもよい。例えば、端子部を3つ設け、その1つにはLED素子を実装し、他の2つにはボンディングワイヤを介してLED素子と接続してもよい。
(5)各実施形態において、リードフレーム10は、LED素子2を載置、接続するダイパッドとなる端子部11と、LED素子2とボンディングワイヤ2aを介して接続されるリード側端子部となる端子部12とから構成する例を説明したが、これに限定されない。例えば、LED素子2が2つの端子部を跨ぐようにして載置、接続されるようにしてもよい。この場合、2つの端子部のそれぞれの外形は、同等に形成されてもよい。
(6)各実施形態においては、リードフレーム10は、LED素子2等の光半導体素子を接続する光半導体装置1に使用する例を示したが、光半導体素子以外の半導体素子を用いた半導体装置にも使用することができる。
1 光半導体装置
2 LED素子
10 リードフレーム
11 端子部
12 端子部
13 連結部
20 光反射樹脂層
20a リフレクタ
30 透明樹脂層
F 枠体
F1 外周枠体部
F2 第1中間枠体部
F3 第2中間枠体部
M 凹部
MS リードフレームの多面付け体
R 樹脂付きリードフレームの多面付け体
S 空隙部

Claims (8)

  1. 光半導体素子が接続される光半導体装置に用いられるリードフレームが枠体に多面付けされたリードフレームの多面付け体において、
    前記リードフレームは、互いに絶縁された複数の端子部から形成されており、
    前記枠体は、多面付けされた前記リードフレームの集合体の外周を囲むように形成される外周枠体部と、前記複数の端子部の配列方向と直交する方向に配列するように前記リードフレーム間に形成される第1中間枠体部と、前記複数の端子部の配列方向と平行な方向に配列するように前記リードフレーム間に形成される第2中間枠体部と、を備え、
    前記複数の端子部の各々は、前記外周枠体部又は前記第2中間枠体部に設けられた連結部により前記枠体に連結され、
    前記第1中間枠体部は、前記光半導体装置の外形を形成するパッケージ領域内において、少なくとも一部が前記複数の端子部間の空隙部の延長上を横切るようにして設けられ、前記外周枠体部又は前記連結部とは分離して設けられるとともに、前記光半導体装置の外形を形成するパッケージ領域外において、少なくとも一方の端部が前記第2中間枠体部に接続されていること、
    を特徴とするリードフレームの多面付け体。
  2. 請求項1に記載のリードフレームの多面付け体において、
    前記第1中間枠体部は、前記複数の端子部を挟み込むように凹状に形成されること、
    を特徴とするリードフレームの多面付け体。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のリードフレームの多面付け体と、
    前記リードフレームの多面付け体の前記リードフレームの外周に形成される樹脂層と、
    を備える樹脂付きリードフレームの多面付け体。
  4. 請求項に記載の樹脂付きリードフレームの多面付け体において、
    前記樹脂層は、前記リードフレームの前記光半導体素子が接続される側の面に突出して形成されるリフレクタ樹脂部を有すること、
    を特徴とする樹脂付きリードフレームの多面付け体。
  5. 請求項又は請求項に記載の樹脂付きリードフレームの多面付け体と、
    前記樹脂付きリードフレームの多面付け体の前記各リードフレームのうち少なくとも一つに接続される光半導体素子と、
    前記樹脂付きリードフレームの多面付け体の前記光半導体素子が接続される側の面に形成され、前記光半導体素子を覆う透明樹脂層とを備えること、
    を特徴とする光半導体装置の多面付け体。
  6. 請求項1又は請求項2に記載のリードフレームの多面付け体を前記光半導体装置の外形に沿って個片化したこと、
    を特徴とするリードフレーム。
  7. 請求項又は請求項に記載の樹脂付きリードフレームの多面付け体を前記光半導体装置の外形に沿って個片化したこと、
    を特徴とする樹脂付きリードフレーム。
  8. 請求項に記載の光半導体装置の多面付け体を前記光半導体装置の外形に沿って個片化したこと、
    を特徴とする光半導体装置。
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