JP2003008071A - Ｌｅｄ基板アセンブリを使用したｌｅｄランプ - Google Patents
Ｌｅｄ基板アセンブリを使用したｌｅｄランプInfo
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- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＬＥＤランプにおいては、形状毎に生
産工程が異なり、工程が煩雑化して生産性が劣ると共に
設備投資も膨大となり、ＬＥＤランプがコストアップす
る問題点を生じていた。 【解決手段】 本発明により、配線パターンおよびバン
プが形成されたセラミック基板上にフリップチップ状に
ＬＥＤチップが超音波溶着によりダイボンドされてＬＥ
Ｄ基板アセンブリとされ、このＬＥＤ基板アセンブリを
既存の支持部材に適宜手段による電気的、機械的な接続
が行われて構成されているＬＥＤ基板アセンブリを使用
したＬＥＤランプとしたことで、ほぼ全ての形状のＬＥ
Ｄランプに対して工程の共通化ができるものとなり生産
性が向上すると共に、設備投資の低減などによりコスト
ダウンも可能として課題を解決する。
産工程が異なり、工程が煩雑化して生産性が劣ると共に
設備投資も膨大となり、ＬＥＤランプがコストアップす
る問題点を生じていた。 【解決手段】 本発明により、配線パターンおよびバン
プが形成されたセラミック基板上にフリップチップ状に
ＬＥＤチップが超音波溶着によりダイボンドされてＬＥ
Ｄ基板アセンブリとされ、このＬＥＤ基板アセンブリを
既存の支持部材に適宜手段による電気的、機械的な接続
が行われて構成されているＬＥＤ基板アセンブリを使用
したＬＥＤランプとしたことで、ほぼ全ての形状のＬＥ
Ｄランプに対して工程の共通化ができるものとなり生産
性が向上すると共に、設備投資の低減などによりコスト
ダウンも可能として課題を解決する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路基板
への面実装型、或いは、脚部を設けてプリント回路基板
への挿入実装型など種々の形状が要求され、また、存在
するＬＥＤランプに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来のこの種のＬＥＤランプの構成の例
を面実装型と脚挿入実装型の例で示すものが図５および
図６であり、まず、図５に示す面実装型ＬＥＤランプ９
０においては、金メッキで配線パターン９１ａが形成さ
れた樹脂基板９１には前記配線パターン９１ａ上に適宜
配置として金バンプ９２が形成される。 【０００３】そして、前記金バンプ９２にはフリップチ
ップ状としたＬＥＤチップ９３が超音波溶着により取付
け（ダイボンド）られ、更に必要に応じてはランプハウ
ス９４の取り付けが行われ、最後に前記ＬＥＤチップ９
３のエポキシ樹脂による封止が行われてケース９５が形
成されて完成品とされる。 【０００４】また、図６に示す脚挿入実装型ＬＥＤラン
プ８０においては、リードフレーム８１の一方に設けら
れたカップ８１ａ中の所定位置に、例えば導電接着剤に
よりＬＥＤチップ８３を貼着（ダイボンド）し、その後
に前記ＬＥＤチップ８３と他方のリードフレーム８２と
をワイヤーボンダーなどの装置を用いて金線８４で配線
する。そして、前記ＬＥＤチップ８３のエポキシ樹脂に
よる封止が行われてケース８５が形成され完成される。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来のＬＥＤランプ８０、９０においては、上記の説
明でも明らかなように形状毎に製造工程が異なるものと
なり、それぞれに専用の生産ラインが必要となると共に
専用機なども必要とされ、管理が煩雑化すると共に製品
がコストアップする問題点を生じている。 【０００６】また、上記面実装型ＬＥＤランプ９０にお
いては、樹脂基板９１上に設けられた金バンプ９２にＬ
ＥＤチップ９３を超音波溶着で取り付けるものである
が、このときに前記樹脂基板９１が超音波を吸収するの
で、高出力を加える必要を生じ、このときに加わる応力
でＬＥＤランプ９０に特性不良を生じる問題点も併せて
生じるものとなっている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的手段として、配線パターン
およびバンプが形成されたセラミック基板上にフリップ
チップ状にＬＥＤチップが超音波溶着により溶着されて
ＬＥＤ基板アセンブリとされ、このＬＥＤ基板アセンブ
リを既存の支持部材に適宜手段による電気的、機械的な
接続が行われて構成されていることを特徴とするＬＥＤ
基板アセンブリを使用したＬＥＤランプを提供すること
で課題を解決するものである。 【０００８】 【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形
態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１
で示すものは本発明に係るＬＥＤ基板アセンブリであ
り、このＬＥＤ基板アセンブリ１は従来のＬＥＤランプ
の何れもがＬＥＤチップ２を直接に樹脂基板、或いは、
リードフレームにマウントしていたのに対し、本発明で
は一旦、ＬＥＤチップ２をセラミック基板３にダイボン
ドしてＬＥＤ基板アセンブリ１の形状として、樹脂基
板、リードフレームなどとの接続を行うものとしてい
る。 【０００９】前記セラミック基板３は、アルミナ、窒化
アルミニウム、窒化硼素などを用いて形成されるもので
あり、まず、金、銀、銅、スズ、或いは、ハンダなど金
属部材のメッキ手段により電極３ａが形成される。尚、
前記セラミック基板３においては、ＬＥＤ基板アセンブ
リ１として完成された後には、一方の面にはＬＥＤチッ
プ２が取付けられ、他方の面は上記リードフレームなど
との取り付けが行われるものとなるので、前記電極３ａ
はスルーホール或いは板厚面の回り込みにより表裏面を
電気的に接続している。 【００１０】そして、前記セラミック基板３の一方の面
の電極３ａ上には、金もしくはハンダにより前記ＬＥＤ
チップ２を保持するのに充分な数、および、配置として
複数個所、例えば４個所にバンプ３ｂが形成される。
尚、本発明は前記したバンプ３ｂの数を限定するもので
はなく、必要に応じる数の増減は自在である。 【００１１】但し、前記バンプ３ｂの数を増やした場
合、後に行う超音波溶着時の溶着機の出力が必要とな
り、前記ＬＥＤチップ２に与えるストレスが増えるもの
となるので、セラミック基板３とＬＥＤチップ２とに傾
きを生じるなど別の問題を生じない限りにおいて少ない
数とすることが好ましい。 【００１２】そして、前記セラミック基板３に前記バン
プ３ｂを利用してフリップチップ状にＬＥＤチップ２が
超音波溶着により取り付けが行われる。ここで、発明者
による本発明を成すための試作、検討の結果では、１つ
のバンプ３ｂあたり必要となる超音波出力は０．００５
〜０．２５Ｗであり、溶着時間としては０．２〜１．０
秒で良いことが確認された。 【００１３】従って、前記バンプ３ｂが４個の場合には
０．０２〜１Ｗの超音波出力が必要となるが、これは従
来例で樹脂基板に溶着を行うときに必要とされる超音波
出力の約３分の１程度であり、前記ＬＥＤチップ２に対
して応力による特性劣化を生じさせないレベルである。
そして、上記のように小出力、短時間で溶着が可能とな
るのは前記セラミック基板３が硬質であり、ほとんど超
音波を吸収することがないからである。 【００１４】以上の説明のようにして形成されたＬＥＤ
基板アセンブリ１は、図３、図４に示すように、前記セ
ラミック基板３の側で面実装用の樹脂基板１０に取付け
られ、或いは、リードフレーム１１に取付けられ、樹脂
封止などが行われてケース１２が形成されて面実装型Ｌ
ＥＤランプ２０（図３参照）、脚挿入実装型ＬＥＤラン
プ２１（図４参照）などとされるものである。尚、図３
中に符号１３で示すものは従来例でも説明したランプハ
ウスであり、ＬＥＤチップ２からの光を反射し光量の一
層の増加を図るときなど必要に応じて設けられるもので
ある。 【００１５】従って、樹脂基板１０、リードフレーム１
１に直接に取付けられていたＬＥＤチップ２にセラミッ
ク基板３が代わるものとなるので、このセラミック基板
３は前記ＬＥＤチップ２に代替可能な大きさとして設定
される必要がある。そこで、本発明では、前記セラミッ
ク基板３をＬＥＤチップ２の各辺の１〜２倍、好ましく
は１．５倍の大きさとして設定している。 【００１６】ついで、上記の構成とした本発明のＬＥＤ
ランプ２０、２１の作用、効果について説明を行う。上
記のようにＬＥＤチップ２にはセラミック基板３が取付
けられてＬＥＤ基板アセンブリ１とされたことで、より
少ない超音波出力でＬＥＤチップ２のマウントができる
ものとなり、ＬＥＤチップ２に対するストレスが低減さ
れて特性劣化を生じさせないものとすることができる。 【００１７】また、上記のように少ない超音波出力であ
ってもセラミック基板３に吸収されることがないので、
加えられた出力は有効に働き、溶着は確実且つ迅速に行
われて、接合強度は約２倍と向上する。加えて、取付け
られたセラミック基板３により、ＬＥＤチップ２の放熱
性も略２倍と向上し通電時の温度上昇が低減されるもの
となる。よって、ＬＥＤランプ２０としての信頼性が格
段に向上し、同時に、生産性も向上する。 【００１８】更に生産工程上では、上記ＬＥＤ基板アセ
ンブリ１として形成する工程までは全ての形状のＬＥＤ
ランプ２０に対して共通であり、また、樹脂基板１０、
リードフレーム１１などに取付ける工程も、例えば、ハ
ンダリフロー炉など同じ方法でよいものとなるので、生
産設備の共通化が可能となり、設備投資が低減できるも
のとなる。 【００１９】 【発明の効果】以上に説明したように本発明により、配
線パターンおよびバンプが形成されたセラミック基板上
にフリップチップ状にＬＥＤチップが超音波溶着により
ダイボンドされてＬＥＤ基板アセンブリとされ、このＬ
ＥＤ基板アセンブリを既存の支持部材に適宜手段による
電気的、機械的な接続が行われて構成されているＬＥＤ
基板アセンブリを使用したＬＥＤランプとしたことで、
第一には、ダイボンドを行うときのＬＥＤチップに加わ
るストレスを低減し、このＬＥＤチップに特性劣化を生
じないものとして、性能の向上に極めて優れた効果を奏
するものである。 【００２０】また、第二には、上記の構成としたこと
で、ＬＥＤチップのセラミック基板との接続強度も増加
すると共に、放熱性も向上し、点灯時の温度上昇による
ＬＥＤチップの剥離などを生じないものとして、この種
のＬＥＤランプの信頼性の向上にも極めて優れた効果を
奏するものとなる。更に第三には、上記の構成としたこ
とでほぼ全ての形状のＬＥＤランプに対して工程の共通
化ができるものとなり生産性が向上すると共に、設備投
資の低減などによりコストダウンにも極めて優れた効果
を奏するものである。
への面実装型、或いは、脚部を設けてプリント回路基板
への挿入実装型など種々の形状が要求され、また、存在
するＬＥＤランプに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来のこの種のＬＥＤランプの構成の例
を面実装型と脚挿入実装型の例で示すものが図５および
図６であり、まず、図５に示す面実装型ＬＥＤランプ９
０においては、金メッキで配線パターン９１ａが形成さ
れた樹脂基板９１には前記配線パターン９１ａ上に適宜
配置として金バンプ９２が形成される。 【０００３】そして、前記金バンプ９２にはフリップチ
ップ状としたＬＥＤチップ９３が超音波溶着により取付
け（ダイボンド）られ、更に必要に応じてはランプハウ
ス９４の取り付けが行われ、最後に前記ＬＥＤチップ９
３のエポキシ樹脂による封止が行われてケース９５が形
成されて完成品とされる。 【０００４】また、図６に示す脚挿入実装型ＬＥＤラン
プ８０においては、リードフレーム８１の一方に設けら
れたカップ８１ａ中の所定位置に、例えば導電接着剤に
よりＬＥＤチップ８３を貼着（ダイボンド）し、その後
に前記ＬＥＤチップ８３と他方のリードフレーム８２と
をワイヤーボンダーなどの装置を用いて金線８４で配線
する。そして、前記ＬＥＤチップ８３のエポキシ樹脂に
よる封止が行われてケース８５が形成され完成される。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来のＬＥＤランプ８０、９０においては、上記の説
明でも明らかなように形状毎に製造工程が異なるものと
なり、それぞれに専用の生産ラインが必要となると共に
専用機なども必要とされ、管理が煩雑化すると共に製品
がコストアップする問題点を生じている。 【０００６】また、上記面実装型ＬＥＤランプ９０にお
いては、樹脂基板９１上に設けられた金バンプ９２にＬ
ＥＤチップ９３を超音波溶着で取り付けるものである
が、このときに前記樹脂基板９１が超音波を吸収するの
で、高出力を加える必要を生じ、このときに加わる応力
でＬＥＤランプ９０に特性不良を生じる問題点も併せて
生じるものとなっている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的手段として、配線パターン
およびバンプが形成されたセラミック基板上にフリップ
チップ状にＬＥＤチップが超音波溶着により溶着されて
ＬＥＤ基板アセンブリとされ、このＬＥＤ基板アセンブ
リを既存の支持部材に適宜手段による電気的、機械的な
接続が行われて構成されていることを特徴とするＬＥＤ
基板アセンブリを使用したＬＥＤランプを提供すること
で課題を解決するものである。 【０００８】 【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形
態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１
で示すものは本発明に係るＬＥＤ基板アセンブリであ
り、このＬＥＤ基板アセンブリ１は従来のＬＥＤランプ
の何れもがＬＥＤチップ２を直接に樹脂基板、或いは、
リードフレームにマウントしていたのに対し、本発明で
は一旦、ＬＥＤチップ２をセラミック基板３にダイボン
ドしてＬＥＤ基板アセンブリ１の形状として、樹脂基
板、リードフレームなどとの接続を行うものとしてい
る。 【０００９】前記セラミック基板３は、アルミナ、窒化
アルミニウム、窒化硼素などを用いて形成されるもので
あり、まず、金、銀、銅、スズ、或いは、ハンダなど金
属部材のメッキ手段により電極３ａが形成される。尚、
前記セラミック基板３においては、ＬＥＤ基板アセンブ
リ１として完成された後には、一方の面にはＬＥＤチッ
プ２が取付けられ、他方の面は上記リードフレームなど
との取り付けが行われるものとなるので、前記電極３ａ
はスルーホール或いは板厚面の回り込みにより表裏面を
電気的に接続している。 【００１０】そして、前記セラミック基板３の一方の面
の電極３ａ上には、金もしくはハンダにより前記ＬＥＤ
チップ２を保持するのに充分な数、および、配置として
複数個所、例えば４個所にバンプ３ｂが形成される。
尚、本発明は前記したバンプ３ｂの数を限定するもので
はなく、必要に応じる数の増減は自在である。 【００１１】但し、前記バンプ３ｂの数を増やした場
合、後に行う超音波溶着時の溶着機の出力が必要とな
り、前記ＬＥＤチップ２に与えるストレスが増えるもの
となるので、セラミック基板３とＬＥＤチップ２とに傾
きを生じるなど別の問題を生じない限りにおいて少ない
数とすることが好ましい。 【００１２】そして、前記セラミック基板３に前記バン
プ３ｂを利用してフリップチップ状にＬＥＤチップ２が
超音波溶着により取り付けが行われる。ここで、発明者
による本発明を成すための試作、検討の結果では、１つ
のバンプ３ｂあたり必要となる超音波出力は０．００５
〜０．２５Ｗであり、溶着時間としては０．２〜１．０
秒で良いことが確認された。 【００１３】従って、前記バンプ３ｂが４個の場合には
０．０２〜１Ｗの超音波出力が必要となるが、これは従
来例で樹脂基板に溶着を行うときに必要とされる超音波
出力の約３分の１程度であり、前記ＬＥＤチップ２に対
して応力による特性劣化を生じさせないレベルである。
そして、上記のように小出力、短時間で溶着が可能とな
るのは前記セラミック基板３が硬質であり、ほとんど超
音波を吸収することがないからである。 【００１４】以上の説明のようにして形成されたＬＥＤ
基板アセンブリ１は、図３、図４に示すように、前記セ
ラミック基板３の側で面実装用の樹脂基板１０に取付け
られ、或いは、リードフレーム１１に取付けられ、樹脂
封止などが行われてケース１２が形成されて面実装型Ｌ
ＥＤランプ２０（図３参照）、脚挿入実装型ＬＥＤラン
プ２１（図４参照）などとされるものである。尚、図３
中に符号１３で示すものは従来例でも説明したランプハ
ウスであり、ＬＥＤチップ２からの光を反射し光量の一
層の増加を図るときなど必要に応じて設けられるもので
ある。 【００１５】従って、樹脂基板１０、リードフレーム１
１に直接に取付けられていたＬＥＤチップ２にセラミッ
ク基板３が代わるものとなるので、このセラミック基板
３は前記ＬＥＤチップ２に代替可能な大きさとして設定
される必要がある。そこで、本発明では、前記セラミッ
ク基板３をＬＥＤチップ２の各辺の１〜２倍、好ましく
は１．５倍の大きさとして設定している。 【００１６】ついで、上記の構成とした本発明のＬＥＤ
ランプ２０、２１の作用、効果について説明を行う。上
記のようにＬＥＤチップ２にはセラミック基板３が取付
けられてＬＥＤ基板アセンブリ１とされたことで、より
少ない超音波出力でＬＥＤチップ２のマウントができる
ものとなり、ＬＥＤチップ２に対するストレスが低減さ
れて特性劣化を生じさせないものとすることができる。 【００１７】また、上記のように少ない超音波出力であ
ってもセラミック基板３に吸収されることがないので、
加えられた出力は有効に働き、溶着は確実且つ迅速に行
われて、接合強度は約２倍と向上する。加えて、取付け
られたセラミック基板３により、ＬＥＤチップ２の放熱
性も略２倍と向上し通電時の温度上昇が低減されるもの
となる。よって、ＬＥＤランプ２０としての信頼性が格
段に向上し、同時に、生産性も向上する。 【００１８】更に生産工程上では、上記ＬＥＤ基板アセ
ンブリ１として形成する工程までは全ての形状のＬＥＤ
ランプ２０に対して共通であり、また、樹脂基板１０、
リードフレーム１１などに取付ける工程も、例えば、ハ
ンダリフロー炉など同じ方法でよいものとなるので、生
産設備の共通化が可能となり、設備投資が低減できるも
のとなる。 【００１９】 【発明の効果】以上に説明したように本発明により、配
線パターンおよびバンプが形成されたセラミック基板上
にフリップチップ状にＬＥＤチップが超音波溶着により
ダイボンドされてＬＥＤ基板アセンブリとされ、このＬ
ＥＤ基板アセンブリを既存の支持部材に適宜手段による
電気的、機械的な接続が行われて構成されているＬＥＤ
基板アセンブリを使用したＬＥＤランプとしたことで、
第一には、ダイボンドを行うときのＬＥＤチップに加わ
るストレスを低減し、このＬＥＤチップに特性劣化を生
じないものとして、性能の向上に極めて優れた効果を奏
するものである。 【００２０】また、第二には、上記の構成としたこと
で、ＬＥＤチップのセラミック基板との接続強度も増加
すると共に、放熱性も向上し、点灯時の温度上昇による
ＬＥＤチップの剥離などを生じないものとして、この種
のＬＥＤランプの信頼性の向上にも極めて優れた効果を
奏するものとなる。更に第三には、上記の構成としたこ
とでほぼ全ての形状のＬＥＤランプに対して工程の共通
化ができるものとなり生産性が向上すると共に、設備投
資の低減などによりコストダウンにも極めて優れた効果
を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＬＥＤ基板アセンブリの実施形
態を示す平面図である。 【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 【図３】 本発明に係るＬＥＤ基板アセンブリを使用し
たＬＥＤランプの実施形態を示す断面図である。 【図４】 同じく本発明に係るＬＥＤ基板アセンブリを
使用したＬＥＤランプの別の実施形態を示す断面図であ
る。 【図５】 従来例を示す断面図である。 【図６】 別の従来例を示す断面図である。 【符号の説明】 １……ＬＥＤ基板アセンブリ ２……ＬＥＤチップ ３……セラミック基板 ３ａ……電極 ３ｂ……バンプ １０……樹脂基板 １１……リードフレーム １２……ケース １３……ランプハウス ２０、２１……ＬＥＤランプ
態を示す平面図である。 【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 【図３】 本発明に係るＬＥＤ基板アセンブリを使用し
たＬＥＤランプの実施形態を示す断面図である。 【図４】 同じく本発明に係るＬＥＤ基板アセンブリを
使用したＬＥＤランプの別の実施形態を示す断面図であ
る。 【図５】 従来例を示す断面図である。 【図６】 別の従来例を示す断面図である。 【符号の説明】 １……ＬＥＤ基板アセンブリ ２……ＬＥＤチップ ３……セラミック基板 ３ａ……電極 ３ｂ……バンプ １０……樹脂基板 １１……リードフレーム １２……ケース １３……ランプハウス ２０、２１……ＬＥＤランプ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 森川 洋輔
東京都目黒区中目黒２丁目９番13号 スタ
ンレー電気株式会社内
Ｆターム(参考） 5F041 AA31 DA03 DA09 DA12 DA18
DA19 DA20 DA29 DA35 DA43
DA81 DB01 DB03
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 配線パターンおよびバンプが形成された
セラミック基板上にフリップチップ状にＬＥＤチップが
超音波溶着により溶着されてＬＥＤ基板アセンブリとさ
れ、このＬＥＤ基板アセンブリを既存の支持部材に適宜
手段による電気的、機械的な接続が行われて構成されて
いることを特徴とするＬＥＤ基板アセンブリを使用した
ＬＥＤランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001190210A JP2003008071A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Ｌｅｄ基板アセンブリを使用したｌｅｄランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001190210A JP2003008071A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Ｌｅｄ基板アセンブリを使用したｌｅｄランプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003008071A true JP2003008071A (ja) | 2003-01-10 |
Family
ID=19029022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001190210A Pending JP2003008071A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Ｌｅｄ基板アセンブリを使用したｌｅｄランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003008071A (ja) |
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- 2001-06-22 JP JP2001190210A patent/JP2003008071A/ja active Pending
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