JP6357684B2 - リードフレーム、光半導体装置用樹脂付きリードフレーム及びこれらの製造方法、並びに光半導体装置 - Google Patents

リードフレーム、光半導体装置用樹脂付きリードフレーム及びこれらの製造方法、並びに光半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、リードフレーム、光半導体装置用樹脂付きリードフレーム及びこれらの製造方法、並びに光半導体装置に関する。
ＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）素子を搭載した光半導体装置は、一般照明やテレビ・携帯電話・ＯＡ機器等のディスプレイ等、様々な機器で使用されるようになってきた。これらの光半導体装置において、薄型化や量産化等の要請に応えるべく、リードフレームを用いてＬＥＤ素子を搭載し樹脂封止したパッケージが開発されてきた。
一般的に、リードフレームを用いた光半導体装置は、図１１に示すような構造を有する（例えば、特許文献１参照）。即ち、リードフレーム２５０は、ＬＥＤ素子２８０を搭載するダイパッド部２１０と、ダイパッド部２１０の周辺に間隔を置いて配置されたリード部２２０を有し、ダイパッド部２１０とリード部２２０の全面又は一部に貴金属めっきを施し、めっき層２４０を形成して構成される。そして、ダイパッド部２１０にはＬＥＤ素子２８０を搭載し、ＬＥＤ素子２８０とリード部２２０とをボンディングワイヤー２９０等を用いて接合している。そして、ＬＥＤ素子２８０の周辺には、光を反射する樹脂で作製された外部樹脂部（リフレクター）２６０を配置し、ＬＥＤ素子２８０及びボンディングワイヤー２９０を含む周辺を透明な樹脂で充填された封止樹脂部３００とで構成されている。また、ダイパッド部２１０とリード部２２０に貴金属めっきを施したリードフレーム２５０に外部樹脂部（リフレクター）２６０を配置した状態を樹脂付きリードフレームと言う。
光半導体装置は、ＬＥＤ素子２８０からの自らの発光とともに、ＬＥＤ素子２８０からの光を効率よく反射させることが重要である。特に、上部に透明樹脂からなる封止樹脂部３００のあるダイパッド部２１０やリード部２２０の上面には、光の反射率が高い金属めっきを施すことによりＬＥＤ素子からの下方向の光を反射させている。貴金属めっき層２４０は、一般的には光反射率の高い銀めっきが用いられている。一方、ＬＥＤ素子２８０から横方向に出た光を上方に反射させるため、ＬＥＤ素子２８０を取り囲むようにテーパーのある外部樹脂部２６０を形成している。この外部樹脂部２６０の作製方法は、一般的に、リードフレーム２５０をモールド金型で挟み、リードフレームの上方の外部樹脂部形成予定部分がモールド金型内の空間になっており、その部分に樹脂を封入して作製する。
例えば、特許文献１の図１６や図１９に示すように、ＬＥＤ素子搭載部やリード部の接続部等を含むダイパッド部やリード部の大部分は封止樹脂部をなし、モールド金型の上型の凸部と接触していることが示されている。また、図１７及び対応記載箇所には、モールド金型上面とモールド樹脂の接点であるリードフレームの上面にバリが発生しやすく、モールド樹脂が染み出したことが原因である旨記載されている。このため、従来のリードフレームを用いた外部樹脂部の作製方法においては、このバリの発生を抑えるべく、モールド金型の上型の凸部を、リードフレームのダイパッド部やリード部に対して、ある程度強い力で押さえる必要があった。
特開２０１３−１４９８６６号公報
しかしながら、従来のリードフレームを用いた外部樹脂部の作製方法において、モールド金型の上型の凸部を強い力で上から押圧すると、リードフレームのダイパッドやリードの上面に施されためっき面は、モールド金型の上型の凸部の接触により、接触傷や圧力によってめっき面が曇る等、不具合が発生することがあるという問題があった。特に、最表面層が銀めっき層の場合、銀めっきは柔らかく、圧力がかかった接触面は、黒くくすむことが多く、結果的に光反射率を低下させてしまい、場合によっては不良品になる場合もあった。
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、めっき面が凹部内にあり、外部樹脂製作工程でモールド金型の上型の凸部とめっき面が直接接触しなくなることにより、めっき面の光反射率を低下させず、リードフレームの搬送・取扱い時のめっき面の傷や汚れ、曇り等外観不良を低減させることのできるリードフレーム、光半導体装置用樹脂付きリードフレーム及びこれらの製造方法、並びに光半導体装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るリードフレームは、光半導体装置及び光半導体装置用樹脂付きリードフレームに用いられ、金属板からなるリードフレームであって、
ＬＥＤ素子を搭載可能なダイパッド部と、
該ダイパッド部の周辺に配置され、前記ＬＥＤ素子を電気的に接続可能なリード部と、を備え、
前記ダイパッド部の前記ＬＥＤ素子を搭載する領域を含む第１の領域と、前記リード部の接続部分を含む第２の領域とが凹部として構成されるとともに、該凹部の周囲に前記金属板の未加工面からなる段差面を有し、
該凹部の表面粗さは三次元中心面平均粗さＳＲａ０．０５μｍ以下であり、
前記凹部の底面上にのみ、めっき層が設けられている。
本発明の他の態様に係る光半導体装置用樹脂付きリードフレームは、前記リードフレームと、
前記リードフレームの前記ダイパッド部及び前記リード部の各々の前記凹部よりも外側に設けられ、前記ダイパッド部及び前記リード部の表面を覆う外部樹脂部と、を有する。
本発明の他の態様に係る光半導体装置は、前記光半導体装置用樹脂付きリードフレームと、
前記光半導体装置用樹脂付きリードフレームの前記ダイパッド部上に搭載されたＬＥＤ素子と、
該ＬＥＤ素子と前記光半導体装置用樹脂付きリードフレームの前記リード部とを電気的に接続する接続手段と、
前記光半導体装置用樹脂付きリードフレームの前記外部樹脂部に囲まれた前記ダイパッド部及び前記リード部を含む中央領域を覆うように封止する透明樹脂部と、を有する。
本発明の他の態様に係るリードフレームの製造方法は、光半導体装置及び光半導体装置用樹脂付きリードフレームに用いられるリードフレームの製造方法であって、
金属板の不要部分を除去し、ＬＥＤ素子を搭載可能なダイパッド部と、該ＬＥＤ素子を電気的に接続可能な端子として機能し得るリード部とを形成する工程と、
該ダイパッド部及び該リード部の中央側の領域に、エッチング加工により凹部を形成するとともに、凹部の周囲に前記金属板の未加工面を残す工程と、
該凹部の表面を平滑化処理する工程と、
該ダイパッド部及び該リード部の該凹部の表面領域にのみ貴金属めっき処理を行うめっき工程と、を有する。
本発明の他の態様に係る光半導体装置用樹脂付きリードフレームの製造方法は、
前記リードフレームの製造方法を実施する工程と、
前記ダイパッド部及び前記リード部の表面の前記凹部の外側に樹脂部を形成する外部樹脂部形成工程と、を有する。
本発明によれば、めっき面が凹部内にあり、外部樹脂製作工程でモールド金型の上型の凸部とめっき面が直接接触しなくなることにより、めっき面の光反射率を低下させず、リードフレームの搬送・取扱い時のめっき面の傷や汚れ、曇り等外観不良を低減させることができる。
本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置用リードフレームの一例の構成を示した図である。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置用リードフレームの一例の平面図である。図１（ｂ）は、図１のＡ−Ａ’断面における断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の一例の構成を示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るリードフレームの一例を示した図である。図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るリードフレームの一例の平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ’断面で切断した断面図である。 第２の実施形態に係るリードフレームを用いた樹脂付きリードフレームの一例を示した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るリードフレームの一例を示した平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るリードフレーム及び樹脂付きリードフレームの一例を示した断面構成図である。 本発明の第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の前半の一連の工程を説明するための図である。図７（ａ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の金属板準備工程の一例を示した図である。図７（ｂ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第１のレジストパターン形成工程の一例を示した図である。図７（ｃ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第１のエッチング工程の一例を示した図である。 本発明の第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の中盤の一連の工程を説明するための図である。図８（ａ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第１のレジスト剥離工程の一例を示した図である。図８（ｂ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第２のレジストパターン形成工程の一例を示した図である。図８（ｃ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第２のエッチング工程の一例を示した図である。 本発明の第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の後半の一連の工程を説明するための図である。図９（ａ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第２のレジスト剥離工程の一例を示した図である。図９（ｂ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の表面平滑化工程の一例を示した図である。図９（ｃ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法のめっき工程の一例を示した図である。 本発明の第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の一例について説明するための図である。図１０（ａ）は、第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の樹脂付きリードフレーム製造工程の一例を示した図である。図１０（ｂ）は、第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の光半導体素子搭載工程の一例を示した図である。図１０（ｃ）は、第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法のワイヤーボンディング工程の一例を示した図である。図１０（ｄ）は、第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法のモールド工程の一例を示した図である。 従来のリードフレームを用いた光半導体装置を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置用リードフレームの一例の構成を示した図である。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置用リードフレームの一例の平面図であり、図１（ｂ）は、図１のＡ−Ａ’断面における断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る光半導体装置用リードフレーム５０は、ダイパッド部１０と、リード部２０とを有する。また、ダイパッド部１０及びリード部２０の中央側、つまり互いに近接する側には、各々凹部３０が形成されている。また、凹部３０の底面には、めっき層４０が形成されている。
光半導体装置用リードフレーム５０は、金属板をエッチング加工して、ダイパッド部１０とリード部２０を形成することにより構成される。金属板の材質としては、一般的に銅系合金が用いられる。板厚は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍのものが用いられることが多い。リード部２０は、ダイパッド部１０に対応して一つ或いは複数配置される。
ダイパッド部１０は、ＬＥＤ素子等の発光半導体素子を搭載するための領域である。リード部２０は、ダイパッド部１０に搭載された発光半導体素子の電極を電気的に接続するための端子を構成する領域であり、よって、ダイパッド部１０の周辺に配置される。
ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の一部或いは全周には、ＬＥＤ素子搭載面（図１（ｂ）における上面）の反対側の面（図１（ｂ）における下面）よりエッチング加工されて、ダイパッド部１０及びリード部２０の縁より内側へ向けて板厚よりも厚みの薄い薄肉部１６が形成されている。
ＬＥＤ素子を搭載するダイパッド部１０とダイパッド部１０の周辺に配置されたリード部２０のＬＥＤ素子搭載面側の中央寄りの領域には、凹部３０が形成されている。ダイパッド部１０のＬＥＤ素子を搭載する領域１１の周辺及びリード部２０の接続部２１の周辺を含む部分が凹部３０となっている。なお、ダイパッド部１０とリード部２０が対向する面側には、縁部がある。
凹部３０の深さは、用途に応じて種々の深さに設定されてよいが、例えば、０．００５ｍｍ〜０．０５ｍｍであってもよい。０．００５ｍｍ以下では、外部樹脂部作製時のモールド金型の上型の凸部に接触してしまい、めっき層４０に曇りや傷、汚れ等不具合が発生するおそれがある。一方、凹部３０の深さが０．０５ｍｍを超えると、ダイパッド部１０やリード部２０にあるＬＥＤ素子搭載面の反対側の面より行っている薄肉部１６の厚さが薄くなり、強度が維持できない。好ましくは、凹部３０の深さは、０．００５ｍｍ〜０．０３ｍｍであってもよい。
凹部３０には、凹部３０が形成後、少なくとも凹部３０を含む領域にめっきが施され、めっき層４０が形成される。めっき処理は、凹部３０の範囲のみ、凹部３０を含みＬＥＤ素子搭載面の一部の範囲に部分めっき、または全面めっきを行ってもよい。
ここで、凹部３０及びめっき層４０と外部樹脂部との関係を説明するため、第１の実施形態に係るリードフレーム５０を用いた光半導体装置の一例の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置１１０の一例の構成を示した断面図である。図２で用いられているリードフレーム５０は、図１で説明したように、ＬＥＤ素子８０を搭載するダイパッド部１０と、ダイパッド部１０の周辺に空間を隔てて配置されたリード部２０とで構成される。ダイパッド部１０の上面にはＬＥＤ素子８０が搭載され、ＬＥＤ素子８０の電極とリード部２０とはボンディングワイヤー９０等により電気的に接続されている。このＬＥＤ素子８０が搭載された領域１１とこれに電気的に接続されたリード部２０の接続部２１を取り囲む形で、ダイパッド部１０とリード部２０からなるリードフレーム５０の上に外部樹脂部６０が形成されている。また、ダイパッド部１０とリード部２０が対向する空間部分及びダイパッド部１０やリード部２０の縁より内側へ向けて形成された板厚よりも厚みの薄い薄肉部１６のそれぞれの下にも、同時に外部樹脂７０が充填される。外部樹脂部６０が取り囲んだＬＥＤ素子８０と電気的接続部（端子部）の上方には、透明樹脂で充填された封止樹脂部１００が設けられる。
凹部３０の外側端の位置は、図２に示す外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２２、つまり外部樹脂部６０とダイパッド部１０及びリード部２０との接触面の内側の境界線よりも０．０５ｍｍ以上内側に設定する。開口部下側位置１２、２２と凹部３０との距離が０．０５ｍｍ未満の場合、外部樹脂部のモールド加工精度にもよるが、凹部３０の位置が開口部下側位置１２、２２より外側になる可能性があり、また、外部樹脂部６０の漏れ・滲みがより発生しやすくなる。好ましくは、凹部３０の外側端は、開口部下側位置１２、２２より０．１ｍｍ内側の位置に設定する。ダイパッド部１０とリード部２０に対向する面側の縁部は、上述したのと同様、０．０５ｍｍ以上の縁幅に設定する。更に、好ましくは、０．１ｍｍ以上の線幅に設定する。
凹部３０を含みＬＥＤ素子搭載面の一部の範囲に部分めっきの場合は、ＬＥＤ素子搭載面のリードフレーム５０の上に形成される外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２２より広い範囲に設定する。外部樹脂部６０を形成する工程で、封止樹脂部１００の空間を確保するため、ダイパッド部１０やリード部２０をモールド金型の上型の凸部で押さえているが、めっきの範囲が、リードフレーム５０の上に形成される外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２２より小さいと、めっき厚さ分の隙間が生じ、外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２２近辺に外部樹脂部６０の漏れや滲みが発生しやすく、樹脂バリになりやすい。これを防止するために、部分めっきの範囲を外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２２より広い範囲に設定することは有効である。
めっき層４０の形成範囲を凹部３０の底面の範囲のみにした場合、後述する製造方法でも説明するが、凹部加工とめっきを施す位置が同じになり、同一のレジストマスクを用いて凹部加工とめっき処理を連続的に行うことができるため、レジスト作製工程を同一にでき、工程の削減が可能となる。
ダイパッド部１０とリード部２０の凹部３０は、エッチング加工によって形成される。エッチング加工された金属板の表面は、エッチング加工されていない金属板の表面に比較して、表面粗さが大きくなる。表面粗さが大きい状態で、貴金属めっきを行うと、加工面の表面粗さが大きい状態に倣い、めっき後のめっき表面も、表面粗さが大きい状態が引き継がれてしまう。これにより、エッチング加工されていない金属板の表面にめっきした状態と比較して、光の反射率が低下する。貴金属めっき層４０は、ＬＥＤ素子８０からの下方向の光を反射させる目的がある。そこで、凹部３０のエッチング加工面に、表面平滑化作用を有する薬液を供給し、薬液で凹部３０の表面平滑処理を行う。表面平滑処理を行った後の表面粗さは、三次元中心面平均粗さ ＳＲａ０．０５μｍ以下が望ましい。表面粗さＳＲａ０．０５μｍ以下の滑らかさを有する表面上に貴金属めっきを施すことにより、エッチング加工されていない金属板の表面にめっきした状態とほぼ同等の光の反射率を得ることができる。即ち、ＳＲａ０．０５μｍを超えると反射率が低下してしまうため、エッチング加工後の凹部３０の表面をＳＲａ０．０５μｍ以下にし、その表面上にめっき層４０を形成することが好ましい。なお、表面平滑処理は、凹部３０のみならず、全面に処理を行ってもよい。
表面平滑処理は、表面平滑化作用を有する薬液を、エッチング加工された凹部３０に供給することにより行うが、薬液の供給は、スプレー等を用いて噴霧、シャワー等で供給してもよいし、薬液を満たした薬液槽にリードフレーム５０を浸漬させて薬液処理を行ってもよい。なお、表面平滑処理を行うための薬液は、リードフレーム５０に用いられている金属板の材料の表面を平滑化できる薬液であれば、種々の薬液を用いてよいが、例えば、メルテックス社製カッパー−５８等を用いてもよい。
また、貴金属からなるめっき層４０の厚さは、４．０μｍ以下に設定する。貴金属めっき層４０の厚さが４．０μｍを超えると金属板の表面の粗さの影響がなくなるが、貴金属めっき層４０自体の結晶粒径の影響を受け易くなり、金属表面に４．０μｍ以下で貴金属めっきした反射率より低下する。また、めっき層４０の厚さが２．５μｍ未満であると、エッチング加工面の表面粗さを修正する機能を全く果たさなくなるとともに、接合性が不足するおそれがある。よって、めっき層４０の厚さは、２．５μｍ以上４．０μｍ以下であることが好ましい。
貴金属めっきは、ダイパッド部１０及びリード部２０のＬＥＤ素子８０の搭載面側には、ＬＥＤ素子の搭載及びＬＥＤ素子８０とリード部２０とのワイヤーボンディング等接続、並びにＬＥＤ素子８０からの光を効率的に反射させるために最表層（最上層）に施される。最表層のめっきは、ＡｇまたはＡｇ合金めっきが分光反射率の点から好適である。
最表層よりも基材寄りの内装側のめっきは、一般にリードフレームに使用されるめっきであればよい。
なお、本実施形態においては、凹部３０を含む金属板表面上に直接行われるめっきにより形成されるめっき層と、最表層に施されるめっき層とを特に区別せずに、全体としてめっき層４０として表現している。しかしながら、めっき層４０の断面構成としては、上述のような異なる複数のめっき金属材料からなる積層構造を有するめっき層４０であってもよい。
ダイパッド部１０及びリード部２０の裏面側は、基板との実装端子面となり、実装時のはんだ濡れ性を向上させるためのめっきが施される。めっきの種類としては、ＬＥＤ素子８０の搭載面側のめっき層４０と同様、最表層をＡgまたはＡｇ合金めっき、最表層よりも基材寄りの内層側のめっきは、一般にリードフレームに使用されるめっきであればよい。コスト面などを考慮して、はんだ実装面側のみをＮｉ/Ｐｄ/Ａｕめっき等としてもよい。
第１の実施形態に係るリードフレーム５０及び光半導体装置１１０によれば、ダイパッド部１０及びリード部２０の表面の、外部樹脂部６０が設けられる位置の内側の境界である外部樹脂開口部下側位置１２、２２よりも内側に凹部３０を形成し、少なくとも凹部３０の底面にめっき層４０を形成することにより、外部樹脂部６０を形成するモールド工程における金型の上型とめっき層４０との接触を防止することができ、傷や曇り等外観不具合による光反射率の低下がなく、高輝度を維持した光半導体装置を得ることができる。また、リードフレームに貴金属めっきを施した後の搬送や整列・包装等の取り扱いの中で装置の搬送部の部品との接触やリードフレームどうしが接触などによって、めっき面の傷や汚れの不具合の発生がなくなり、リードフレームの生産性を向上させることができる。
〔第２の実施形態〕
図３は、本発明の第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａの一例を示した図である。図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａの一例の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ’断面で切断した断面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａでは、ダイパッド部１０ａ及びリード部２０ａの外部樹脂部６０で覆われない中央側の領域だけでなく、外部樹脂部６０で覆われる領域にもエッチング加工が施され、エッチング加工が施されずに金属板が残った部分が突起１４、１５、２４、２５を形成している点で、実施形態１に係るリードフレーム５０と異なっている。
即ち、凹部３０と同時にＬＥＤ素子搭載面のリードフレーム５０ａの上に形成される外部樹脂部６０で覆われる領域にも凹部３１を形成してもよい。この場合、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、凹部３１の加工を行わず、結果的に突起１３、１４、１５、２３、２４、２５の形状に非エッチング加工部分を残してもよい。この突起１３、１４、２３、２４は、ダイパッド部１０ａのＬＥＤ素子８０を搭載する部分の周辺及びリード部２０ａの接続部２１の周辺を含む部分の凹部３０を取り囲むように枠状に設ける。突起１５、２５は、樹脂密着性を向上させるため、楕円形状の輪のようにしても、円状あるいは楕円、矩形等複数設けることもできる。好ましくは、平面円状の突起を複数設ける方が、モールド時の樹脂の流れが良くボイド不具合の防止にもなる。突起の位置や突起の平面形状は任意に設定できる。図３（ａ）、（ｂ）においては、突起１３、１４、２３、２４は連続した枠状に構成されているが、外側の突起１５、２５は、複数の円柱状に構成されている。これにより、外側領域におけるダイパッド部１０ａ及びリード部２０ａのＬＥＤ素子搭載面側の表面と外部樹脂部６０との密着性を高めることができる。
図４は、第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａを用いた樹脂付きリードフレーム５５ａの一例を示した断面図である。即ち、図４に示した第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａは、外部樹脂部６０を備えているので、光半導体装置用樹脂付きリードフレーム５５ａである。
樹脂付きリードフレーム５５ａは、リードフレーム５０ａに外部樹脂部６０を形成したものであって、外部樹脂部６０は、ダイパッド部１０ａのＬＥＤ素子８０を搭載した領域１１（図２参照）の周辺及びＬＥＤ素子８０の電極とリード部２０ｃにボンディングワイヤー９０等で電気的に接続した接続部２１（図２参照）の周辺を除いて、ダイパッド部１０ａ及びリード部２０ａの上に形成される。また、ダイパッド部１０ａとリード部２０ａに対向する面の隙間部等にも同時に外部樹脂７０で充填される。
図４に示す通り、少なくとも中央側の凹部３０の底面上にめっき層４０が形成され、外部樹脂部６０のモールド形成時にめっき層４０を保護することができるとともに、突起１５、２５の形成により、外部樹脂部６０とダイパッド部１０ａ及びリード部２０ａとの密着性を高めることができる。
〔第３の実施形態〕
図５は、本発明の第３の実施形態に係るリードフレーム５０ｂの一例を示した平面図である。第３の実施形態に係るリードフレーム５０ｂは、外側の突起１５ａ、２５ａの形状が第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａと異なっているが、他の構成は第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａと同様である。
図５において、外部樹脂部６０に覆われる領域に形成された突起１５ａ、２５ａの形状は、円柱ではなく、細長い四角柱に構成されており、ダイパッド部１０ｂ及びリード部２０ｂの表面上に各々３個ずつ四角柱が形成された構造となっている点で、第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａと異なっている。このように、突起１５ａ、２５ａの形状は、用途に応じて種々の形状とすることができる。
第３の実施形態に係るリードフレーム５０ｂにおいても、第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａと同様の効果を得ることができ、外部樹脂部６０のモールド形成時にめっき層４０を保護することができるとともに、突起１５ａ、２５ａの形成により、外部樹脂部６０とダイパッド部１０ｂ及びリード部２０ｂとの密着性を高めることができる。
〔第４の実施形態〕
図６は、本発明の第４の実施形態に係るリードフレーム５０ｃ及び樹脂付きリードフレーム５５ｃの一例を示した断面構成図である。第４の実施形態に係るリードフレーム５０ｃは、基本構成自体は第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａと同様であるが、突起１４ｃ、２４ｃの形成位置が、図３に示した第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａと異なっている。
即ち、リードフレーム５０ｃにおいて、外部樹脂部６０で覆われる領域にも凹部３１を設けることで結果的に形成される突起部１４ｃ、２４ｃの外側端部は、外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２２より内側に設定することもできる。外部樹脂部６０を形成するモールド工程で、封止樹脂部１００の空間を確保するため、ダイパッド部１０ｃやリード部２０ｃをモールド金型の上型の凸部で押さえている。突起部１４ｃ、２４ｃの外側端部が、外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２４より外側に設定すると、モールド金型の上型の凸部の外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２４に相当する所は、一般的にＲ状やＣ面状に加工されており、樹脂封止時ここに応力が集中しやすく樹脂バリの原因になることがある。突起部１２ｃ、２４ｃの外側端部を外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２４より上記金型の凸部の角部のＲ形状やＣ面形状に係らない程度に内側に設定することで、モールド金型の上型の凸部は、突起部１４ｃ、２４ｃと平面で接触することになり、外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２２に相当する所の金型形状に影響されることがなくなる。よって、これによる樹脂バリの発生を低減することができる。突起１３、１４ｃ、１５、２３、２４ｃ、２５の高さは、例えば０．００５〜０．０５ｍｍであり、好ましくは、０．０２〜０．０５ｍｍである。外部樹脂部６０の樹脂密着性の向上を目的に突起１５、２５を設けており、樹脂密着性の効果は、０．０２ｍｍ以上の高さが必要である。０．０５ｍｍを超えると、ダイパッド部１０ｃやリード部２０ｃにあるＬＥＤ素子搭載面の反対側の面より行っている薄肉部１６の厚さが薄くなり、強度が維持できない。また、第２の実施形態から第３の実施形態までの突起の高さについても同様である。
また、ダイパッド部１０ｃのＬＥＤ素子８０を搭載する領域１１（図２参照）の周辺及びリード部２０ｃの接続部２１（図２参照）の周辺を含む部分の凹部３０とリードフレーム５０ｃの上に形成される外部樹脂部６０で覆われる凹部３１との深さを異ならせてもよい。例えば、ダイパッド部１０ｃのＬＥＤ素子８０を搭載する領域１１の周辺及びリード部２０ｃの接続部２１の周辺を含む部分の凹部３０の深さを０．００５ｍｍ〜０．０２ｍｍと浅くし、リードフレーム５０ｃの上に形成される外部樹脂部６０で覆われる領域の凹部３１の深さを０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍと深く設定してもよい。外部樹脂部６０で覆われる外側領域の凹部３１の深さのみ深くすることで、突起１５、２５の樹脂密着性をより向上させることができる。
〔第５の実施形態〕
第５の実施形態では、本発明の第１〜第４の実施形態に係るリードフレーム５０、５０ａ〜５０ｄ及びこれを用いた樹脂付きリードフレーム、並びに光半導体装置の製造方法について説明する。
図７は、本発明の第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の前半の一連の工程を説明するための図である。なお、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法では、第１の実施形態に係るリードフレームの製造方法について主に説明するが、他の第２〜第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法についても適宜言及する。
図７（ａ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の金属板準備工程の一例を示した図である。図７（ａ）に示すように、先ず、平板状の金属板５を準備する。金属板５の材質は、銅合金を用いることができる。準備したこの金属板５を脱脂洗浄し、不要なごみや有機物を取り除く。
図７（ｂ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第１のレジストパターン形成工程の一例を示した図である。図７（ｂ）に示されるように、第１のレジストパターン形成工程では、エッチング用レジストを用いて、ダイパッド部１０及びリード部２０の所定のパターンが形成されるようにレジスト層１２０を作製する。より詳細には、金属板５の表面及び裏面に感光性レジストを塗布する。その後、所定のパターンを、フォトマスクを介して露光する。その後、現像してレジスト層２０を作製する。
図７（ｃ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第１のエッチング工程の一例を示した図である。図７（ｃ）に示されるように、第１のエッチング工程では、レジスト層１２０で覆われていない開口部１２１をエッチング液でエッチングする。これにより、ダイパッド部１０及びリード部２０が形成される。
なお、ダイパッド部１０やリード部２０の薄肉部は、ダイパッド部１０及び又はリード部２０の周縁の一部或いは全周に設定する。本実施形態では、ダイパッド部１０のみに薄肉部１６を設定した例について説明する。
図８は、本発明の第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の中盤の一連の工程を説明するための図である。
図８（ａ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第１のレジスト剥離工程の一例を示した図である。図８（ａ）に示されるように、第１のレジスト剥離工程では、レジスト層１２０を、剥離剤を用いて剥離する。
図８（ｂ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第２のレジストパターン形成工程の一例を示した図である。図８（ｂ）に示されるように、第２のレジストパターン形成工程では、リードフレームのダイパッド部１０やリード部２０に凹部３０を形成すべく、凹部３０の形状に合わせた開口部１２３を有するレジスト層１２２を形成する。より詳細には、形状が形成されたダイパッド部１０及びリード部２０の表面及び裏面に、感光性レジストを塗布する。その後、所定のパターンを、フォトマスクを介して露光する。その後、現像してレジスト層１２２を作製する。
なお、図３〜７に示すように、外部樹脂部６０に覆われる領域に、樹脂密着性を向上させるために、非エッチング部を円状、あるいは楕円、矩形等の形状に残すために凹部３１を形成するエッチング加工についても、ダイパッド部１０やリード部２０への凹部３０の形成と同時に行うことができる。この場合は、外部樹脂部６０で覆われる領域に、凹部３１に一致する形状を有する開口部１２３を形成すればよい。
図８（ｃ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第２のエッチング工程の一例を示した図である。図８（ｃ）に示されるように、第２のエッチング工程では、レジスト層１２２で覆われていない開口部１２３をエッチング液でエッチングする。これにより、ダイパッド部１０及びリード部２０に凹部３０が形成される。なお、必要に応じて凹部３１も同時に形成される。
図９は、本発明の第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の後半の一連の工程を説明するための図である。
図９（ａ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の第２のレジスト剥離工程の一例を示した図である。図９（ａ）に示されるように、第２のレジスト剥離工程では、レジスト層１２２を、剥離剤を用いて剥離する。
図９（ｂ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法の表面平滑化工程の一例を示した図である。図９（ｂ）に示されるように、表面平滑化工程では、少なくともダイパッド部１０及びリード部２０に凹部３０が形成された面に、表面平滑処理を行う。なお、表面平滑処理は、凹部３０のみならず、全面に処理を行ってもよい。
なお、平滑処理液には、メルテックス社製カッパー−５８等がある。表面粗さが、三次元中心面平均粗さ ＳＲａ０．０５μｍ以下になるように、濃度や浸漬時間、温度等を調正する。
図９（ｃ）は、第５の実施形態に係るリードフレームの製造方法のめっき工程の一例を示した図である。図９（ｃ）に示されるように、めっき工程では、リードフレーム５０のダイパッド部１０やリード部２０の凹部３０に、少なくとも凹部３０の底面にめっきが施され、めっき層４０が形成される。めっき処理は、凹部底面範囲のみ、凹部底面を含みＬＥＤ素子搭載面の一部の範囲に部分めっき、または全面めっきでもよい。
凹部を含みＬＥＤ素子搭載面の一部の範囲に部分めっきする場合は、部分めっきをしない部分にレジスト層を形成して部分めっきを行い、その後レジストを剥離する。あるいは、レジストを使用しないで、機械的に部分めっきをしない所をマスク等で覆い、部分めっきする部分のみ開口してめっきを行う方法等を用いてもよい。また、全面めっきする場合は、図９（ｂ）の表面平滑化工程の後、全面めっきを行う。
また、めっきの範囲を凹部３０のみの範囲にした場合、凹部加工とめっきを施す領域が同じとなり、レジスト作製工程を同一にでき、工程の削減を行える。図８（ｃ）の第２のエッチング工程の後、レジスト層１２２を剥離せず、その状態で、表面平滑処理及びめっき処理を順に施す。その後、レジスト層１２２を、剥離剤を用いて剥離し、めっき付きリードフレームを作製する。部分めっき用のレジスト作製剥離工程を削除することが可能であり、工数削減ができる。
また、ダイパッド部１０やリード部２０が形成され所定のめっき層４０が形成されたリードフレーム５０は、必要に応じて所定の数量毎にシート状に切断及び外部樹脂封止時の樹脂止め用の樹脂テープをＬＥＤ搭載面と反対面に貼り付けてもよい。
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の一例について説明するための図である。
図１０（ａ）は、第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の樹脂付きリードフレーム製造工程の一例を示した図である。図１０（ａ）に示されるように、樹脂付きリードフレーム製造工程では、製造したリードフレーム５０をトランスファーモールドや射出成形することにより、リードフレーム５０上に外部樹脂部６０を形成する。外部樹脂としては、一般的には熱可塑性樹脂が使用される。外部樹脂部６０は、リードフレーム５０上に形成されると共に、ダイパッド部１０とリード部２０が対向する空間部にも同時に充填される。外部樹脂部６０は、後述するＬＥＤ素子８０及びワイヤーボンディング等でリード部２０と電気的に接続した接続部２１の周辺を囲うように形成される。また、その周辺部の面は、ＬＥＤ素子８０から発生した光が、外部樹脂部６０により上方へ反射するようにテーパー形状に形成される。本工程により、樹脂付きリードフレーム５５が完成する。
図１０（ｂ）〜（ｄ）は、樹脂付きリードフレーム５５を用いて、光半導体装置を製造する一連の工程を示した図である。
図１０（ｂ）は、第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の光半導体素子搭載工程の一例を示した図である。図１０（ｂ）に示されるように、光半導体素子搭載工程では、得られた樹脂付きリードフレーム５５を用いて、ダイパッド部１０上にＬＥＤ素子８０を搭載する。予め、Ａｇペースト等をダイパッド部１０の表面に塗布し、ＬＥＤ素子８０をダイパッド部１０上に固定する。
図１０（ｃ）は、第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法のワイヤーボンディング工程の一例を示した図である。図１０（ｃ）に示されるように、ワイヤーボンディング工程では、ＬＥＤ素子８０の電極とリード部２０とをワイヤーボンディング等の接続方法により、ボンディングワイヤー９０等の接続手段を用いて電気的に接続する。
図１０（ｄ）は、第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法のモールド工程の一例を示した図である。図１０（ｄ）に示されるように、モールド工程では、外部樹脂部６０で囲まれたＬＥＤ素子８０とボンディングワイヤー９０等でリード部２０と電気的に接続された接続部２１の周辺部を透明樹脂からなる封止樹脂１００でモールドする。
最後に、所定のパッケージ寸法になるように複数個配列されている場合は、個片化する。一括でモールドされている場合は、ダイシング等により、個別モールドされている場合は、プレス等で打ち抜き、個片化する。
〔実施例１〕
以上説明した製造方法により光半導体装置は作製されるが、次に、本発明の実施形態に係るリードフレームの製造方法の実施例を説明する。なお、説明の便宜のため、今まで説明した構成要素に対応する構成要素には、同一の参照符号を付すものとする。
リードフレーム５０用の金属板５としては、厚さ０．２ｍｍ、幅１８０ｍｍの帯状の銅材（古河電工株式会社製：ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ）を用いた。先ず、リードフレーム５０用の金属板５を、脱脂、洗浄した。その後、リードフレーム５０のパターンを形成するためのレジスト層１２０を作製した。詳細には、先ず、金属板５の表面に感光性レジストを厚さ０．０２ｍｍ塗布した。レジストとしては、ネガ型感光性レジスト（旭化成イーマテリアルズ株式会社製）を使用した。次に、ダイパッド部１０及びリード部２０が所定のパターンになるようにガラスマスクを用いて、レジスト層を露光した。その後、現像してレジスト層１２０を作製した。
また、ダイパッド部１０とリード部２０の対向面のダイパッド側に薄肉部１６を形成した。薄肉部１６の厚さは０．１ｍｍ、幅は０．２ｍｍになるように設定した。
その後、エッチング液にてエッチングを行った。エッチング液としては、塩化第二鉄溶液を使用した。必要に応じて、エッチング液の吹き出し方向や、吹き付け圧力等を適宜調整した。
そして、エッチングが終了した後レジスト１２０を剥離し、ダイパッド部１０及びリード部２０を形成した。
次に、ダイパッド部１０及びリード部２０に凹部３０を作製した。凹部３０は、外部樹脂部の開口部下側位置１２、２２より０．１ｍｍ内側に設定した。ダイパッド部１０とリード部２０に対向面側の縁部の縁幅も０．１ｍｍに設定した。先ず、ダイパッド部１０及びリード部２０の表面に感光性レジストを厚さ０．０２ｍｍ塗布した。レジストとしては、ネガ型感光性レジスト（旭化成イーマテリアルズ株式会社製）を使用した。次に、ダイパッド部１０及びリード部２０が所定のパターンになるようにガラスマスクを用いて、レジスト層を露光した。その後、現像してレジスト層１２２を作製した。その後、エッチング液にてエッチングを行った。エッチング液としては、塩化第二鉄溶液を使用した。必要に応じて、エッチング液の吹き出し方向や、吹き付け圧力等を適宜調整した。
凹部３０の深さについては、表１に従い設定した。その後、レジスト１２２を剥離した。
次に、ダイパッド部１０及びリード部２０に凹部３０が形成された面を含め全面に表面平滑処理を行った。表面平滑処理液は、メルテックス社製カッパー−５８で行った。めっき前の凹部３０の表面粗さについては、表１の値になるように、浸漬時間、濃度、温度等を調正した。
その後、貴金属めっきを行ってめっき層４０を形成した。貴金属めっきは、Ａｇめっき、めっき厚さ３．０μｍで行った。めっき範囲は、表１に示した通りである。
その後、各リードフレーム５０をシート状に切断した。
また、上記リードフレーム５０を使用して、外部樹脂をモールドして樹脂付きリードフレーム５５を作製した。その後、樹脂付きリードフレーム５５を使用して、ＬＥＤ素子８０を搭載した。ワイヤーボンディング後、透明封止してからダイシング加工を行い、個片化して光半導体装置を完成させた。
Figure 0006357684
 〔実施例２〜９、比較例１〜２〕
表１に実施例２〜９、比較例１〜２の各設定を示す。
実施例２〜５では、凹部３０の深さとめっき前の凹部３０の表面粗さを、表１に示した通りにした。その他は、実施例１と同じ方法で作製した。
実施例６では、めっきが部分めっきで、部分めっきの範囲を外部樹脂部の開口部下側位置１２、２２より０．１ｍｍ外側に設定した。その他は、実施例３と同じである。
実施例７では、めっきの範囲を凹部のみとした。第２のエッチング工程までは、実施例３と同じで、第２のエッチング工程の後、レジスト層１２２を剥離せず、その状態で、表面平滑処理及びめっき処理を順に施し、その後、レジスト層を剥離しリードフレームを完成させた。その後の工程は、実施例３と同じである。
実施例８では、外部樹脂部６０にも凹部３１を形成した。突起１４、２４の外側端部は、外部樹脂部６０の開口部下側位置１２、２２より０．１ｍｍ内側に設定した。突起１４、２４の幅は０．１ｍｍに設定した。外部樹脂部６０には、突起１５、２５として、φ０．１５ｍｍの円柱を複数設定した。その他は、実施例３と同じである。
実施例９では、ダイパッド部１０のＬＥＤ素子８０を搭載する領域１１の周辺及びリード部２０の接続部２１の周辺を含む領域の凹部３０の深さは０．０１ｍｍ、外部樹脂部６０の下方の凹部３１の深さを０．０３ｍｍに設定した。その他は、実施例８と同じである。
比較例１は、凹部の加工及び表面平滑処理工程を行わず、その他は実施例１と同じ製造方法である。
比較例２は、凹部の加工後、表面平滑処理を行わず、その他は実施例１と同じ製造方法である。
また、めっき層４０の表面の状況を確認するため、外部樹脂部６０をモールドする工程で金型の接触でダイパッド部１０及びリード部２０の凹部３０に曇りや汚れの不具合があるか否かについて、樹脂付きリードフレーム１０枚の全ダイパッド部１０、及びリード部２０の凹部３０を顕微鏡により観察した。その結果も表１に示す。
反射率は、反射率測定器（日立製作所製Ｕ４１００）を用いて波長４５０ｎｍで測定を行った。比較例１の反射率を基準に ○：基準より５％以内の低下もしくは基準以上 △：基準より５％を超えて低下 ×：基準より１０％を超えて低下で評価した。その結果も表１に示す。
この結果、実施例１〜９では、ダイパッド部及びリード部の凹部での曇りや汚れ等の発生はなかった。また、反射率もほぼ、エッチング加工されていない金属材料表面にめっきした状態を維持していることが確認できた。これにより、半導体装置での反射面汚れや曇りによる輝度の低下も防止できた。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
５ 金属板
１０、１０ａ〜１０ｄ ダイパッド部
２０、２０ａ〜２０ｄ リード部
３０、３１ 凹部
４０ めっき層
５０、５０ａ〜５０ｄ リードフレーム
５５、５５ａ〜５５ｃ 樹脂付きリードフレーム
６０ 外部樹脂部
８０ ＬＥＤ素子
９０ ボンディングワイヤー
１００ 封止樹脂
１１０ 光半導体装置

Claims (12)

  1. 光半導体装置及び光半導体装置用樹脂付きリードフレームに用いられ、金属板からなるリードフレームであって、
    ＬＥＤ素子を搭載可能なダイパッド部と、
    該ダイパッド部の周辺に配置され、前記ＬＥＤ素子を電気的に接続可能なリード部と、を備え、
    前記ダイパッド部の前記ＬＥＤ素子を搭載する領域を含む第１の領域と、前記リード部の接続部分を含む第２の領域とが凹部として構成されるとともに、該凹部の周囲に前記金属板の未加工面からなる段差面を有し、
    該凹部の表面粗さは三次元中心面平均粗さＳＲａ０．０５μｍ以下であり、
    前記凹部の底面上にのみ、めっき層が設けられたリードフレーム。
  2. 上記凹部の深さが０．００５ｍｍ〜０．０５ｍｍである請求項１に記載のリードフレーム。
  3. 前記凹部は、前記未加工面よりも表面粗さが大きい面である請求項１又は２に記載のリードフレーム。
  4. 前記凹部の外側に更に第２の凹部が形成され、該第２の凹部が形成されなかった前記段差面の部分が突起として構成された請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリードフレーム。
  5. 前記突起は複数設けられた請求項４に記載のリードフレーム。
  6. 前記突起は円柱状である請求項５に記載のリードフレーム。
  7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のリードフレームと、
    該リードフレームの前記ダイパッド部及び前記リード部の各々の前記凹部よりも外側に設けられ、前記ダイパッド部及び前記リード部の表面を覆う外部樹脂部と、を有する光半導体装置用樹脂付きリードフレーム。
  8. 請求項７に記載の光半導体装置用樹脂付きリードフレームと、
    該光半導体装置用樹脂付きリードフレームの前記ダイパッド部上に搭載されたＬＥＤ素子と、
    該ＬＥＤ素子と該光半導体装置用樹脂付きリードフレームの前記リード部とを電気的に接続する接続手段と、
    該光半導体装置用樹脂付きリードフレームの前記外部樹脂部に囲まれた前記ダイパッド部及び前記リード部を含む中央領域を覆うように封止する透明樹脂部と、を有する光半導体装置。
  9. 光半導体装置及び光半導体装置用樹脂付きリードフレームに用いられるリードフレームの製造方法であって、
    金属板の不要部分を除去し、ＬＥＤ素子を搭載可能なダイパッド部と、該ＬＥＤ素子を電気的に接続可能な端子として機能し得るリード部とを形成する工程と、
    該ダイパッド部及び該リード部の中央側の領域に、エッチング加工により凹部を形成するとともに、凹部の周囲に前記金属板の未加工面を残す工程と、
    該凹部の表面を平滑化処理する工程と、
    該ダイパッド部及び該リード部の該凹部の表面領域にのみ貴金属めっき処理を行うめっき工程と、を有するリードフレームの製造方法。
  10. 前記凹部の表面を平滑化処理する工程は、前記凹部の表面に薬品を供給することにより行われる請求項９に記載のリードフレームの製造方法。
  11. 前記凹部を形成する工程では、前記ダイパッド部及び前記リード部の外側の領域にも同時にエッチング加工を行い、非エッチング領域で突起を形成する請求項９又は１０に記載のリードフレームの製造方法。
  12. 光半導体装置用樹脂付きリードフレームの製造方法であって、
    請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のリードフレームの製造方法を実施する工程と、
    前記ダイパッド部及び前記リード部の表面の前記凹部の外側に樹脂部を形成する外部樹脂部形成工程と、を有する光半導体装置用樹脂付きリードフレームの製造方法。
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