樹脂ケース、リードフレーム

(3) 樹脂ケースの材質

現在、封止樹脂には主にエポキシとシリコーンが使われているが、特に光劣化に比較的強いシ リコーン使用時には前述した樹脂ケースの材質には濡れ性が良いものを選択する必要がある。ポ リアミド系樹脂のほかには表面実装可能な耐熱樹脂として PPS(ポリフェニレンサルファイド)や 液晶ポリマーがあるが、上述した濡れ性がポリアミドに比べると低い。ポリアミド系の中でも濡 れ性や耐熱性に優劣があるようである(厳密に言えばポリカーボネイトや PPE、PBT なども LED 用 途として使われているのでここでは Chip LED 用に限定した)。

3.4.3 樹脂ケースのその他の留意点

樹脂ケースの劣化現象としては、光、熱による変色(特に黄変)があり、樹脂そのものの変色、

樹脂中の不純物や低分子量オリゴマー等による変色、樹脂に添加されている物質(酸化防止剤や可 塑剤など)が熱と光曝露により酸化(変質)することが主原因として上げられている。一例としては ポリアミドの場合はメチレン基がフリーラジカルによって水素原子を放出してそこに酸素が結び ついて酸化することが知られている。

表 3.4.3-1 代表的なポリアミド系樹脂の基本物性

物性項目 試験方法 物性値

機械的性質

引張り強さ (MPa) ASTM D638 123 引張り伸び率 (%) ASTM D638 1.6 引張り弾性率 (GPa) ASTM D638 9.2 曲げ強さ (MPa) ASTM D790 171 曲げ弾性率 (GPa) ASTM D790 8.0 アイゾット衝撃強度 (J･m^-1) ノッチ付 ASTM D256 27 ロックウエル硬度 (R) ASTM D785 124 熱的性質

荷重たわみ温度 (℃) 0.45MPa ASTM D648 313

1.8MPa 290

融点 (℃) ASTM D3418 324 線膨張係数 MD／TD

(×10^-6･Ｋ^-1)

0-100℃ ASTM E831 23/86 150-250℃ 11/127 物理的性質

反射率 (%) ASTM E1331 90

比重 ASTM D792 1.48

吸水率 (%) 24 時間後 ASTM D570 0.24 成形収縮率 MD／TD (%) ASTM D955

樹脂ケースは反射機能を有し、劣化による変色が起こると発光強度、輝度が低下し、十分な機 能を発揮できないことになる。またこの劣化によりケース自体の機械的な強度にも影響を及ぼす ことがある。従って、屋外や高出力品の長期信頼性が重視される厳しい用途では樹脂ケースの材

0.4/0.6

質選定が重要になる。

樹脂ケースの主な役割のうち、反射機能が重要であると述べたが、耐熱性向上のためにガラス 繊維が添加されているケースが多い。ガラス繊維や他の添加剤も同様、反射やケース強度などと の基本機能を損なわないように配合しなければならない。表 3.4.3-1 に代表的なポリアミド系樹 脂の基本物性を示す。

3.4.4 リードフレームに要求される特性 (1)設計、加工に必要な特性

まず第一に精密なプレス加工のために適当な靭性と同一平面性(coplanarity)のよいこと、すな わち、寸法精度のよいことと同時に残留ひずみの少ないことが必要である。物性としては熱伝導 度、誘電率、線膨張率、密度、弾性係数、耐食性等がある。機械的性質としては引張り強さ、硬 さ、繰り返し曲げ疲労、ばね性、曲げ加工性がある。

表 3.4.4-1 に代表的なリードフレームの物性、表 3.4.4-2 に機械的性質を示す。

(2) パッケージングの信頼性に関係する化学的特性

ワイヤーボンディングのためにメッキ性が優れた表面性状をもつことなどが必要である。この ほかには濡れ性、はんだ疲労を含んだはんだ付け性(solderability)、耐食性がある。①の機械的 特性に対して化学的特性については定量化しにくいのも特徴であるが、劣化要因と関係する特性 である。

表 3.4.4-1 Ｃ１９４合金の物理的性質

特 性 物性値

比重 ８.８

線膨張係数 [ｘ１０^－６･Ｋ^-1](２０～３００℃) １７.６ 熱伝導率 [Ｗ･ｍ^-1･Ｋ^-1] (２０℃) ２６２ 導電率 [％ＩＡＣＳ] (２０℃) ６５(平均) 縦弾性係数 [ｋＮ･ｍｍ^-２]

１２１

表 3.4.4-2 Ｃ１９４合金の機械的的性質 質別

3.4.5 高光量用樹脂ケース

高光量用 LED パッケージに用いる樹脂ケースは、LED が発生する熱を回路基板や外部ヒートシ ンクへ効率良く逃がすために、ケース内部にヒートシンク(銅コア)を装備する(図 1.3.2-1)。

LED チップは、このヒートシンク上に熱伝導性の良い接着剤(またははんだ等)で付ける構造と なっている。

引張り強さ [Ｎ･mm^-２]

０.２％耐力 [Ｎ･mm^-２]

伸び 最小％

(０.２５mm 厚値)

ビッカース 硬さＨＶ １/２H ^{３６５～４３５ ２４５～３８５ ５ １１５～１３７}