(57)【要約】      （修正有）【課題】部品の組立てが不要で、不良品発生率が低く、比較的低コストのパワーＬＥＤ用リードフレームを提供するとともに、部品の組立てが不要で、不良品発生率が低く、比較的低コストであり、加工スピードが高いパワーＬＥＤ用リードフレームの製造方法を提供する。【解決手段】ヒートシンク部１と少なくとも片側のリード部３とが同一金属材料で一体に製造されていることを特徴とするパワーＬＥＤ用リードフレームによって達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンク部と少なくとも片側のリード部とが同一金属材料で一体に製造されていることを特徴とするパワーＬＥＤ用リードフレーム。
【請求項２】
厚さの比が４：１〜６：１である厚肉部と通常部とを長手方向に並べた長尺異形状金属材料をトランスファープレス及び射出成形機に通して金属材料の打抜き加工並びに曲げ加工及び樹脂成形加工を行うパワーＬＥＤ用リードフレームの製造方法。
【請求項３】
長尺異形状金属材料が、溝付き圧延ローラーを用いて圧延されたコイル材であることを特徴とする請求項２に記載のパワーＬＥＤ用リードフレームの製造方法。
【請求項４】
長尺異形状金属材料が、厚板長尺材を一部分切削されたカット材であることを特徴とする請求項２に記載のパワーＬＥＤ用リードフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高消費電力発光ダイオードであるパワーＬＥＤ用リードフレーム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーＬＥＤは消費電力が高いとともに発熱量も多いため、高い導電性及び高い放熱性が求められることから、パワーＬＥＤ用リードフレームとして金属製リードフレームが用いられている。
【０００３】
そして、従来のパワーＬＥＤ用リードフレームは、ヒートシンク部とリード部とがまったく別の部品であった。図９、１０は従来のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【０００４】
ヒートシンク部１には樹脂製ボディーを射出成形により金属製リードフレームに付着成形した後に、半導体（ＬＥＤ）チップ４がダイボンディングされ、接着される。そのため、ヒートシンク部１は、半導体チップから発生する熱を放出しやすくするために、熱伝導率が高い銅や銅合金が用いられ、板厚が厚く設計されている。
【０００５】
一方、リード部２、３は、熱放出の必要はなく、導電性、強度、打抜き、曲げ等の加工性が求められるので、種々の銅系合金、鉄系合金やそれらのメッキ材が用いられ、板厚も薄く設計されている。
【０００６】
リード部２、３は長尺金属材料を打抜き、曲げ、たたき等の加工をトランスファープレスを用いて順次連続して行っている。すなわち、多数のリード部２、３は不図示の接続部や送り穴と接続されており、長尺状となっているとともに自動送り可能となっている。
【０００７】
一方、ヒートシンク部１は上面１１、内側面１２、下面１３、底面１４、外側面１５がコイニング、絞り等の加工によって、形成され、個々の部品として製造されている。底面１４には放熱性や実装容易性を向上させるために長方形状の突出部を形成してある。
【０００８】
図９に示す従来のパワーＬＥＤ用リードフレームにおいてはヒートシンク部１とリード部２、３とは離れているが、図１１に示す従来のパワーＬＥＤ用リードフレームにおいてはヒートシンク部１とリード部３とがカシメ８によってカシメ留めされ、接合されている。カシメ留めのためには、ヒートシンク部１の上面１１の所定の位置に円柱状のピンを形成し、他方、リード部３の所定の位置に円形の貫通孔を形成しておき、貫通孔にピンを通した後にピンの頭をたたいてつぶしカシメ留めするものである。
【０００９】
他の従来技術としては、ヒートシンク部とリード部とを所定位置にセットした後に、スポット溶接等を行い、接合することもある。
【００１０】
図１１、１２は従来のパワーＬＥＤ用リードフレームに樹脂製ボディー部を形成した状態を示す概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【００１１】
図１１においては、ヒートシンク部１とリード部２、３とが接合されていない状態で、射出成形機の金型あるいはモールド内の所定位置に配置した後に金型が閉じられて加熱溶融樹脂が金型内へ加圧注入され、その後に、冷却固化されて樹脂製ボディー部６が金属製リードフレームに付着・形成される。
【００１２】
一方、図１２においては、ヒートシンク部１とリード部３とがカシメ留めされ、接合されているが、リード部２とは接合されていない状態で、射出成形機の金型あるいはモールド内の所定位置に配置される点で図９、１１に示した従来技術と異なるが、その他の点ではほぼ同じである。
【００１３】
いずれの従来技術においても樹脂製ボディー部６の形状は同じであるが、上面６１、側面６５、６６、６７、６８、底面６９によって囲まれたほぼ直方体であり、上面６１には円形の上縁６０から角を丸めた菱形の下縁６３へ向かってくぼんでおり傾斜面６２が形成され下縁６３からリード部２、３及びヒートシンク部１の上面との境へ向かって、さらにくぼみ、傾斜面が形成されている。また、上面６１の１つの角には、位置決め用マーク６４が設けてある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来技術においては、ヒートシンク部とリード部とが別部品であるので、それぞれの寸法精度や、位置合せが少しでも誤差があると、不良品となるので、不良率が高く、高精度の位置合せが必要であり、コストが高くなる。
【００１５】
また、ヒートシンク部の自動供給セット機を用いても加工スピードが他の工程での加工スピードに比べて大幅に遅いため、全体としての製造スピードの低下を招いてしまう。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、部品の組立てが不要で、不良品発生率が低く、比較的低コストのパワーＬＥＤ用リードフレームを提供するとともに、部品の組立てが不要で、不良品発生率が低く、比較的低コストであり、加工スピードが高いパワーＬＥＤ用リードフレームの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的は、請求項１に記載のパワーＬＥＤ用リードフレーム、すなわち、ヒートシンク部と少なくとも片側のリード部とが同一金属材料で一体に製造されていることを特徴とするパワーＬＥＤ用リードフレームによって、達成される。
【００１８】
また、上記目的は、請求項２に記載のパワーＬＥＤ用リードフレームの製造方法、すなわち、厚さの比が４：１〜６：１である厚内部と通常部とを長手方向に並べた長尺異形状金属材料をトランスファープレス及び射出成形機に通して金属材料の打抜き加工並びに曲げ加工及び樹脂成形加工を行うパワーＬＥＤ用リードフレームの製造方法によっても達成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るパワーＬＥＤ用リードフレームは、ヒートシンク部と少なくとも片側のリード部とが同一金属材料で一体に製造されているので、ヒートシンク部とリード部とを組合せ、接合する工程が不要であるため、組合せ不良や接合不良が生じないという効果が得られる。
【００２０】
また、本発明に係るパワーＬＥＤ用リードフレームの製造方法は、長尺異形状金属材料をトランスファープレス及び射出成形機に通して、金属材料の打抜き加工並びに曲げ加工及び樹脂成形加工を行うので、上記の効果とともに、プレス工程及びインサートモールド工程の高速加工スピードで金属リードフレームを通板でき、加工ラインスピードが高く保たれるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の種々の実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームについて、添付図面を参照して、詳細に説明する。
【００２２】
図８は実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの製造に用いる長尺異形状金属カット材の斜視図である。長さＬで幅（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４＋Ｗ５）の異形状長尺板材であり、材質としては無酸素銅、脱酸素銅、りん青銅等である。長さＬは４００〜１８００ｍｍである。厚肉部７２、７４及び薄肉部７１、７３、７５が長さ方向に並べてある。厚肉部７２、７４の厚さｔ２、ｔ４は等しく、薄肉部７１、７３、７５の厚さｔ１、ｔ３、ｔ５は等しく、ｔ１：ｔ２＝１：４〜１：６である。
【００２３】
長尺異形状カット材の製造方法としては、溝ロール圧延法と切削法が好ましいが、エッチング除去法や押出し加工法や引抜き加工法も考えられる。
【００２４】
図示の長尺異形状カット材は厚肉部が２列であるが、１列や３列としてもよい。
【００２５】
薄肉部７１、７５には後工程のプレス加工によって、リード部が形成されるとともに、長尺異形状カット材を順次連続送りするための送り孔も形成される。
第１実施形態
【００２６】
図１は第１実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【００２７】
ヒートシンク部１は異形状材の厚肉部を打抜き、コイニング加工して形成され、リード部２、３は異形状材の薄肉部を打抜き加工して形成されており、ヒートシンク部１とリード部３とは直接に連続しており、一体に製造されている。不図示の釣りリードやフレーム等によってリード部２もヒートシンク部１と間接的に連続しているが、リード部２の先端面２２とヒートシンク部１の外側面１５とは離れている。ヒートシンク部１には下面１３と内側面１２とからなる円錐台状のくぼみがプレス加工により形成されている。下面１３には半導体チップ４が後工程において接着される。ヒートシンク部１にくぼみを設けているため、半導体チップ４の上面の位置とリード部２、３の上面２１の位置とはほぼ同一のレベルとなるので、ワイヤボンディングするＡｕ線５の長さを短くすることができ、コストを節約することができる。
【００２８】
ヒートシンク部の平面形状は、第１実施形態においては長方形である。
【００２９】
図２は樹脂製ボディー部を形成した第１実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【００３０】
樹脂製ボディー部６は上面６１、側面６５、６６、６７、６８、底面６９によって囲まれたほぼ直方体である。上面６１には円形の上縁６０から角を丸めた菱形の下縁６３へ向かってくぼんでおり、傾斜面６２が形成され、下縁６３からリード部２、３及びヒートシンク部１の上面との境へ向かって、さらにくぼみ、傾斜面が形成されている。また、上面６１の１つの角には、位置決め用マーク６４が設けてある。
第２実施形態
【００３１】
図３は樹脂製ボディー部を形成した第２実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【００３２】
第１実施形態との相違点は、ヒートシンク部１の上面１１は平坦であり、くぼみが形成されていないことである。そのため、ヒートシンク部１の厚さは、素材の厚肉部の厚さとほぼ等しく、放熱性能が優れている。反面、半導体チップ４をヒートシンク部１の上面１１に接着すると、半導体チップ４の上面の位置はリード部２の上面２１の位置より、ほぼ半導体チップ４の高さ分だけ高くなってしまう。そのため、ワイヤボンディングするＡｕ線が長くなり、コストが高くなってしまう。
第３実施形態
【００３３】
図４は、樹脂製ボディー部の下縁の種々の形状を示す説明図である。
【００３４】
（ａ）は大円に２つの小半円を大円の中心のまわりに１８０°離して付け加えた形状である。（ｂ）は大円形である。（ｃ）は菱形の対向する１組の角に、それぞれ、小半円を付け加えた形状である。（ｄ）は４つの角を丸めた長方形の形状である。（ｅ）は大円に、その中心のまわりに１８０°離れた位置に約１２０°の角を付け加えた形状である。（ｆ）は大円に、その中心のまわりに１８０°離れた位置に四角形を付け加えた形状である。（ｇ）は２つの長円を、それぞれの長軸が直交し、中心を共通するように組合せた形状である。（ｈ）は２つの円に近い長円を、それぞれの長軸が直交し、中心を共通するように組合せた形状である。
【００３５】
樹脂製ボディー部の下縁の形状を変えると、ＬＥＤから発生する光の広がり方が異なり、種々の印象、雰囲気の光源とすることができる。
第４実施形態
【００３６】
図５は第４実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【００３７】
ヒートシンク部１は異形状材の厚肉部を打抜きコイニング加工して形成されているが、平面形状は角を丸くした四角形である点において第１実施形態と異なり、その他の点においてはほぼ同一である。
第５実施形態
【００３８】
図６は第５実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【００３９】
ヒートシンク部１は異形状材の厚肉部を打抜きコイニング加工して形成されているが、平面形状は円形を２つの平行な直線で切り取った形状であり、円弧と直線との組合せである点において第１実施形態と異なり、その他の点においてはほぼ同一である。
第６実施形態
【００４０】
図７は第６実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【００４１】
ヒートシンク部１は異形状材の厚肉部を打抜きコイニング加工して形成されているが、平面形状は長方形の角を辺に対し４５°の角度をなす直線で切り取った形状である点において第１実施形態と異なり、その他の点においてはほぼ同一である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図２】樹脂製ボディー部を形成した第１実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図３】樹脂製ボディー部を形成した第２実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図４】樹脂製ボディー部の下縁の種々の形状を示す説明図である。
【図５】第４実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図６】第５実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図７】第６実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図８】実施形態のパワーＬＥＤ用リードフレームの製造に用いる長尺異形状金属カット材の斜視図である。
【図９】従来のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図１０】従来のパワーＬＥＤ用リードフレームの概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図１１】従来のパワーＬＥＤ用リードフレームに樹脂製ボディー部を形成した状態を示す概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図１２】従来のパワーＬＥＤ用リードフレームに樹脂製ボディー部を形成した状態を示す概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      ヒートシンク部
１１    上面
１２    内側面
１３    下面
１４    底面
１５    外側面
２      リード部
２１    上面
２２    先端面
３      リード部
４      半導体（ＬＥＤ）チップ
５      Ａｕ線
６      樹脂ボディー部
６０    上縁
６１    上面
６２    傾斜面
６３    下縁
６４    位置決め用マーク
６５    側面
６６    側面
６７    側面
６８    側面
６９    底面
７１    薄肉部
７２    厚肉部
７３    薄肉部
７４    厚肉部
７５    薄肉部
８      カシメ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006179541.tif 000010
【図９】
2006179541.tif 000011
【図１０】
2006179541.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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