JP2007043155A - Ｌｅｄパッケージおよびその製造方法、それを用いたｌｅｄアレイモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】放熱性能が優れてハイパワーＬＥＤのパッケージに適合し、低価格で製造することのできるＬＥＤパッケージおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】導体部３１とこの導体部の酸化物から構成される不導体部３３を有する基板３０と、導体部の上部に実装されて、導体部に電気的に接続されるＬＥＤ２５と、不導体部の上部に設けられ、導線によってＬＥＤと電気的に接続される第１電極５０と、基板の上部に設けられ、ＬＥＤと電気的に接続される第２電極６０とを含むＬＥＤパッケージが提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置（LCD）などのバックライトユニット（Back Light Unit）および照明用として使用可能な発光素子（Light Emitting Diode：以下ＬＥＤと称する）パッケージおよびその製造方法、それを用いて構成したＬＥＤアレイモジュールに関する。
ＬＥＤは寿命が長く、且つ消費電力も少ない利点から、電気、電子分野のみならず広告分野においても盛んに使われている。最近、ＬＥＤを、例えば、液晶表示装置のバックライトユニットとして利用しようとする試みが進行しており、今後屋内外の照明として日常生活にも幅広く使用されると考えられる。このようにＬＥＤの適用範囲が拡大することによって、小型ながらも熱の放出が容易なＬＥＤパッケージに対する関心が高まっている。
ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトユニットや照明用として使用するためには高いパワーが求められる。しかし、ＬＥＤの性能は温度上昇によって指数関数的に急激減少するので、ＬＥＤパッケージの放熱は極めて重要に扱われるべきである。
図１は一般のＬＥＤパッケージの一例を概略的に示す断面図である。
同図に示すように、ＬＥＤ１、このＬＥＤ１が搭載されている放熱部材２、リード３、３'、ＬＥＤ１とリード３、３'を電気的に接続するワイヤ４、４'、および放熱部材２、リード３、３'を取り囲むボディ５を備えている。
放熱部材２は、その上面および下面がボディ５から露出しており、露出している放熱部材２の上面には絶縁層６が配置されている。この絶縁層６の中央部にＬＥＤ１が接着材７によってボンディングされ、絶縁層６の両側にはリード３、３'の一端が配置されている。リード３、３'の他端はボディ５の両側において外部に突出している。ワイヤ４、４'はＬＥＤ１とリード３、３'の一端を接続すべく設けられている。図示していないが、ボディ５の上部にはＬＥＤ１を密封するためのキャップが設けられる。
一般的なＬＥＤパッケージは、リード３、３'の他端部を基板１０のパッド１１、１１'に半田付けすることによって基板にマウントされる。さらに、ＬＥＤパッケージの放熱部材２と基板１０との間に半田１２が介在される。ＬＥＤ１で発生した熱は放熱部材２、半田１２および基板１０を介して外部に放出される。
しかし、前述したような一般的なＬＥＤパッケージは、相異なる材質間の接触によりなされる比較的長い熱伝達経路（ＬＥＤ→絶縁層→放熱部材→半田→基板）を有するので、熱抵抗の増加により放熱性能が落ちてしまうことから、ハイパワーＬＥＤのパッケージに適しない。
即ち、熱抵抗（Ｒth）はＲ＝Ｌ／（ｋ×Ａ）の式で表すことができる。この式によると、熱抵抗（Ｒ）は、厚さあるいは熱伝達経路（Ｌ）が短いほど、そして、熱伝導度（ｋ）と放熱面積（Ａ）が大きいほど減少する。しかし、従来のＬＥＤパッケージは相異なる材質の接触部を有し、さらにパッケージと基板の厚さにより上記のような熱伝達経路が長くなるにつれ熱抵抗が増加する。ＬＥＤパッケージの放熱性能が優れていなければ、ＬＥＤの寿命が短縮されると同時に高温により周辺部品が劣化し、熱変形することによってシステムに致命的な損傷を与える。
一方、前述したＬＥＤパッケージは別のワイヤボンディング工程が必要であり、ＬＥＤパッケージでＬＥＤアレイモジュールを構成する場合、多数のパッケージを基板に半田付けを行う工程が追加されることから、組み付け工数および製造コストの上昇といった問題がある。
韓国公開特許２００４−０６８５０４号明細書 韓国公開特許２００４−０９８１９１号明細書 特開２００３−１５２２２５号公報
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、放熱性能が優れてハイパワーＬＥＤのパッケージに適し、低価格で製造することのできるＬＥＤパッケージおよびその製造方法を提供することにある。
また、本発明は前述した特性を有するＬＥＤアレイモジュールおよびその製造方法を提供することにある。
前述した目的を達成するための本発明に係るＬＥＤパッケージは、導体部とこの導体部の酸化物から構成される不導体部を有する基板と、前記導体部の上部に実装されて、前記導体部に電気的に接続されるＬＥＤと、前記不導体部の上部に設けられ、導線によって前記ＬＥＤと電気的に接続される第１電極と、前記基板の上部に設けられ、前記ＬＥＤと電気的に接続される第２電極とを含むことを特徴とする。
ここで、前記不導体部が、前記ＬＥＤで発生した熱を外部に伝達する放熱経路として使用されるよう外部に露出して設けられた露出面を含み、前記露出面が、前記ＬＥＤの設けられた側に露出する第１露出面と、その反対側に露出する第２露出面とを含むことが好ましい。
また、前記第２露出面が前記第１露出面より広いことが好適である。
また、前記第１露出面にはベース電極が設けられ、前記ＬＥＤは半田によって前記ベース電極に実装されることが好ましい。
また、前記第１および第２露出面の少なくともいずれか１つは複数設けることができ、前記露出面は前記ＬＥＤが設けられる面でのみ露出できる。
さらに、本発明は、前記導体部、前記第１および第２電極それぞれの一部を覆うよう絶縁性の物質で形成される保護層を更に含むことが好ましい。
また、前記第２電極は、前記導体部と前記不導体部のそれぞれの上部に形成することができ、前記ベース電極に直接接続することもできる。
本発明は前記基板の下側に設けられ、前記導体部を介して伝達される熱を外部へ放出するヒートシンクを更に含み、前記ヒートシンクと前記基板との間には熱伝導性の絶縁体を設けることが好ましい。
また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記基板の下側に設けられ、前記導体部を介して伝達される熱を外部へ伝達するヒートシンクと、前記ヒートシンクと前記基板との間に介在する導電性熱伝導体とを更に含み、前記不導体部が、前記導体部と前記導電性熱伝導体を絶縁するために所定の厚さで設けられる絶縁層を含むことが好ましい。
前述した目的を達成するための本発明のＬＥＤパッケージ製造方法は、（ａ）少なくともいずれか一面に露出する導体部と、この導体部の酸化物で構成される不導体部とを有する基板を製造するステップと、（ｂ）前記導体部の上部にＬＥＤを保持するためのベース電極を設け、前記不導体部の上部に第１電極を設け、前記ＬＥＤに電気的接続される第２電極を設けるステップと、（ｃ）前記ＬＥＤを前記ベース電極の上部に電気的接続されるよう実装するステップと、（ｄ）前記第１電極と前記ＬＥＤを電気的に接続するステップとを含むことを特徴とする。
本発明は、（ｅ）前記第１電極、第２電極、および前記導体部の一部露出部分を覆って保護する保護層を備えるステップを更に含み、前記基板にヒートシンクを設けるステップを更に含むことが好ましい。
さらに、前記（ａ）ステップにおいて、（ａ１）導電性材質で形成されたボディの所定部分を酸化して不導体化し、前記ボディを前記導体部と前記不導体部とに区分するテップを含み、前記（ａ１）スップにおいて、（ａ１１）前記ボディの縁部のみを１次酸化させて不導体化するステップと、（ａ１２）前記ボディの上面を所定厚さで酸化させ前記１次不導体化した部分を前記ボディの中央部分に延長するステップとを含むことができる。
さらに、前記（ａ１２）ステップにおいて、前記ボディの１次酸化時において酸化されなかった部分を部分的に２次酸化させて不導体化することによって、導体部の上下部露出面を複数分離して形成することが好ましい。
さらに、前記（ａ１）ステップにおいて、前記ボディの上面を下面より広く酸化することが好ましく、前記ボディの上面および下面それぞれに上部および下部マスクを備え、前記上部および下部マスクを所定の形状でパターニングし露出された部分を酸化することによって、不導体部を形成することが好ましい。
前記（ｂ）ステップにおいて、（ｂ１）前記ボディの上面に金属層を所定厚さで形成するステップと、（ｂ２）前記金属層をパターニングし前記ベース電極と、第１電極および第２電極とを構成するステップとを含み、前記前記ベース電極と前記第２電極とを一体に形成することが好ましい。
前記（ｃ）ステップにおいて、前記ＬＥＤと前記ベース電極とは半田部によって接着することが好ましい。
また、（ｆ）前記基板の下部に前記導体部を介して伝達される熱を外部へ放出するための放熱部材を設けるステップを更に含み、（ｆ１）前記基板の下面にヒートシンクを取り付けるステップと、（ｆ２）前記基板と前記ヒートシンクとの間を絶縁するステップとを含むことが好ましい。
ここで、前記（ｆ２）ステップにおいて、前記基板の下面と前記ヒートシンクとを熱伝導性絶縁物質を用いて接合することが好ましく、前記基板の下面全体を所定厚さで酸化させて絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層と前記ヒートシンクを熱伝導性の導電体に接合するステップとを含むことが好ましい。
前述した目的を達成するための本発明のＬＥＤアレイモジュールは、複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤが実装され、前記それぞれのＬＥＤを実装する複数の導体部と、この導体部の酸化物から構成され、前記導体部を電気的に絶縁する不導体部とを有する基板と、前記不導体の上部に設けられ、それぞれの一端は導線によって前記各ＬＥＤと電気的に接続される複数の第１電極と、前記不導体部の上部に設けられ、それぞれの一端は前記各導体部に電気的に接続される複数の第２電極とを含むことを特徴とする。
ここで、前記基板の一端部に設けられ、前記複数の第１および第２電極それぞれを外部端子と接続するための第１および第２コネクタ部を更に含むことが好ましい。
前述した目的を達成するための本発明のＬＥＤアレイモジュールは、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、ブルー（Ｂ）のＬＥＤそれぞれが少なくとも１つずつ含まれてなる複数のＬＥＤ単位ユニットと、前記各ＬＥＤ単位ユニットのＲ、Ｇ，ＢのＬＥＤが所定の配列で実装される複数の導体部と、この導体部の酸化物から構成され前記複数の導体部を絶縁させる不導体部とを有する基板と、前記不導体部の上面に設けられ、一端が前記各ＬＥＤ単位ユニットのＲ，Ｇ、ＢのＬＥＤそれぞれの導線によって電気的に接続される複数の第１電極と、前記不導体部の上面に設けられ、一端は前記各ＬＥＤ単位ユニットのＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤが搭載された導体部それぞれ電気的に接続される複数の第２電極とを含み、前記隣接したＬＥＤ単位ユニットそれぞれに対応するＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤそれぞれに接続された第１および第２電極は電気的に接続されたことを特徴とする。
さらに、前述した目的を達成するための本発明に係るＬＥＤアレイモジュール製造方法は、（ａ）少なくともいずれか一面に露出する複数の導体部と、この導体部の酸化物からなり、前記複数の導体部を絶縁させる不導体部を有する基板を製造するステップと、（ｂ）前記各導体部の上部にＬＥＤを保持するためのベース電極を備え、前記不導体部の上部に第１電極を設け、一端が前記導体部に接続されるよう前記不導体部の上部に第２電極を設けるステップと、（ｃ）複数のＬＥＤを前記各導体部のベース電極に電気的に接続されるよう実装するステップと、（ｄ）前記第１電極と前記ＬＥＤを電気的に接続するステップとを含むことを特徴とする。
本発明は、（ｅ）前記第１電極と第２電極とを覆って保護する保護層を設けるステップを更に含み、（ｆ）前記基板にヒートシンクを設けるステップを更に含む。
前記（ａ）ステップにおいて、（ａ１）金属材質から形成されたボディの所定部分を酸化させて不導体化し、前記ボディを複数の導体部と前記不導体部とに区分するステップを含むことが好ましい。
前記（ａ１）ステップにおいて、（ａ１１）前記ボディの上部および下部それぞれに上部および下部マスクを取り付け、所定形状でパターニングしてから、パターニングされた部分を１次酸化して複数の導体部と不導体部を形成するステップと、（ａ１２）前記１次酸化時に酸化されなかった導体部の上面を所定厚さで２次酸化して１次酸化時に不導体化された部分と接続するステップとを含むことを好ましい。
さらに、前記（ｂ）ステップにおいて、（ｂ１）前記ボディの上面に金属層を所定の厚さで形成するステップと、（ｂ２）前記金属層をパターニングし前記ベース電極と、第１電極および第２電極を複数形成するステップとを含むことが好ましい。
本発明によると、簡単な製造工程を介して放熱性能が優れながらも軽薄短小型のＬＥＤパッケージを製造することができる。従って、液晶表示装置のバックライトユニットや照明用として使用されているハイパワーＬＥＤパッケージを低価格で容易に具現でき、また、信頼度の高いＬＥＤアレイモジュールを提供することができる。
さらに、ＬＥＤと電極との距離を短縮することができることから、導線の長さを減少させることができ、安定した電気特性を提供することができる。
以下、添付の図面に基づいて本発明のＬＥＤパッケージとその製造方法、およびそれを用いたＬＥＤアレイモジュールを詳細に説明する。本発明を説明するに当って関連した公知機能あるいは構成に対する詳細な説明が本発明の要旨を妨げると判断される場合その具体的な説明は省略する。
（実施形態１）
図２に示すように、本発明の１実施形態に係るＬＥＤアレイモジュールは、複数のＬＥＤ２０、この複数のＬＥＤ２０が実装される基板３０、この基板３０の上部に設けられる複数のベース電極４０、第１電極５０および第２電極６０を備えている。
なお、複数のＬＥＤ２０は、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の光をそれぞれ発散する複数のＬＥＤ単位ユニット（２４，２８）で構成され、各ＬＥＤ単位ユニット（２１，２５）は、それぞれ１つ以上のＲのＬＥＤ（２１，２５）、ＧのＬＥＤ（２２，２６）、ＢのＬＥＤ（２３，２７）を有する。複数のＬＥＤ単位ユニット（２４，２８）は互いに隣接し、所定間隔で基板３０の上部に搭載される。各ＬＥＤ単位ユニット（２４，２８）は互いに隣接し、所定の間隔で基板３０の上部に実装される。各ＬＥＤ単位ユニット（２４，２８）のカラー別ＬＥＤは独立して駆動されるか、あるいはカラー別ＬＥＤ（２１，２５）、（２２，２６）、（２３，２７）毎に同時駆動するように構成される。
基板３０は、各ＬＥＤ２１，２２，２３，２５，２６，２７が搭載される複数の導体部３１と、この導体部３１を絶縁するための不導体部３３を有する。
複数の導体部３１は所定間隔で設けられ、それぞれの単位導体部３１の上面に各ＬＥＤが１つずつ実装されて、最小単位のＬＥＤパッケージを構成する。即ち、それぞれの導体部３１の構成は同一であり、各導体部３１にＬＥＤ２１，２２，２３，２５，２６，２７を搭載した構成は同一であるため、いずれか１つの単位ＬＥＤパッケージを代表として詳説する。
図３に示すように、単位ＬＥＤパッケージは、導体部３１と不導体部３３を有する基板３０の上部にＬＥＤ２５が実装された構成を有する。
導体部３１は、ＬＥＤ２５の駆動熱を外部に放熱するための放熱経路として利用されるものであって、基板３０の上面と下面それぞれに露出する露出面（Ｓ）を有する。露出面（Ｓ）は基板３０の上面に露出する第１露出面（Ｓ１）と基板３０の下面に露出する第２露出面（Ｓ２）を有する。第２露出面（Ｓ２）を第１露出面（Ｓ１）より広く形成することによって、基板３０の下部側に多くの熱を放出することができる。かかる導体部３１は熱伝導度の優れた金属物質で構成することが好ましい。
不導体部３３は、導体部３１を絶縁するための絶縁物質であって、導体部３１を形成する金属物質の酸化物で形成される。好ましくは、導体部３１はアルミニウムあるいはアルミニウム合金であって、不導体部３３は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）で形成することが好ましい。即ち、不導体部３３は後でも説明するが、導体部３１と同一材質であるアルミニウムボディを酸化させて形成されうる。不導体部３３は導体部３１を取り囲むよう形成される。そして不導体部３３は基板３０の上面に導体部３１の所定部分を覆うよう延長された延長部３３ａを有する。
複数のベース電極４０は、それぞれの導体部３１の上面に所定の厚さおよび形状で形成される。ベース電極４０の上部にはＬＥＤ２５が半田部４２によってボンディングされて結合される。従って、ＬＥＤ２５は半田部４２、ベース電極４０を介して導体部３１と電気的に接続される。そして、ＬＥＤ２５で発生する熱は半田部４２とベース電極４０を介して導体部３１に伝達される。
第１電極５０は、不導体部３３の上面に所定の厚さおよび形状で形成される。第１電極５０の一端は延長部３３ａの上部に延長されてＬＥＤ２５に隣接した状態で、導線７０によってＬＥＤ２５と電気的に接続される。そして、第１電極５０の他端は、不導体部３３の所定部分に延長され、外部端子に接続される第１コネクタ部８０に接続するように構成できる。さらに、第２電極６０は不導体部３３の上部に所定厚さおよび形状で形成される。第２電極６０の一端は導体部３１の上面に延長形成されて導体部３１と電気的に接続される。そして、第２電極６０の他端は、他方の第２コネクタ部８１に接続される。なお、図２に示すように、第２電極６０は導線７０によって第１電極５１に電気的に接続されており、この第１電極５１を介して、隣接して配置されたＲのＬＥＤ２１と接続されている。
前述した構成によると、図２に示すように、同一カラーの光を発散するＬＥＤ（２１，２５）、（２２，２６）、（２３，２７）同士は不導体部３３上に配置された第１および第２電極５１，６０によって電気的に接続される。従って、同図において左側に配列されたＬＥＤ２１，２２，２３と、導体部３１を介して電気的に接続された第２電極６１は他方の第２コネクタ部８１に接続される。
ベース電極４０、第１電極５０、５１、および第２電極６０，６１は全て金属物質、例えば、アルミニウム（Al）、銅（Cu）、白金（Pt）、銀（Ag）、チタニウム（Ti）、クロム（Cr）、金（Au）、ニッケル（Ni）を含む金属物質のうち選択された少なくともいずれか１つの物質で、単層あるいは複合層に蒸着、スパッタリング、メッキのような方法に基づいて形成される。
一方、本発明の一実施の形態に係るＬＥＤアレイモジュールは前述した通り、同時に駆動できる同一カラーのＬＥＤが２対ずつ設けられるように、２つのＬＥＤ単位ユニット２４，２８を設けることにつき説明したが、これは例示的なものに過ぎない。即ち、単位ユニット２４、２８は２つ以上が所定配列で配置され得る。
なお、ＬＥＤアレイモジュールを外部と電気的に接続するための第１および第２コネクタ部８０，８１の一例を図４Ａに図示する。同図は、図２のIII-III線の断面図であって、第１コネクタ８０は内部に多数のコネクタ電極８４がケースによって覆われている構成であり、基板３０とは別に製造する。コネクタ電極８４の露出面と第１電極５０の端部は半田８２によって電気的に接続される。第２コネクタ部８１も第１コネクタ部８０と同様な構成とすることができる。
（実施形態２）
本発明の他の実施形態にかかるコネクタ部８０'を図４Ｂに示す。同図に基づくと、不導体部３３の内部に設けられ、第１電極５０の端部と電気的に接続され、基板３０の上下面に電気を連通させるべく導電体で形成された複数のビア３４が設けられる。基板３０の下面には複数のビア３４に接続されるよう、複数の導線７１が設けられている。内部に多数のコネクタ電極８４がケース８３によって覆われている構成で基板３０とは別に製造されたコネクタ部８０'を、半田８２'を用いて複数の導線７１に電気的に接続する。ビア３４は前述した導体部３１と同じ方法に基づいて形成し、従ってアルミニウム材質で形成することが好ましい。また、ビア３４は導体部３１とは不導体部３３によって絶縁されている。
なお、第２電極６１を他のＬＥＤアレイモジュールあるいは外部電源と接続するための第２コネクタ部８１もコネクタ部８０'と同じ構成を有しうる。
（実施形態３）
図５は本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージを示す断面図である。同図に示すように、本実施形態に係るＬＥＤパッケージは、図３に示すＬＥＤパッケージの構成において、第１および第２電極５０，６０の上部と導体部３１の上面を一部覆うように保護層９１が形成された点でその特徴がある。保護層９１によって、第１および第２電極５０，６０が外部から力により損傷することを防止できる。そして、電極５０，６０の電気的な特性が低下することを防止できる。保護層９１は感光性ポリマーなどの絶縁体を塗布して形成することができ、保護フィルムをラミネートしてからパターニングを行なって形成することも可能である。
（実施形態４）
図６に示すように、本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージは導体部３１の下部面に金属層９３が更に設けられる点でその特徴を持つ。金属層９３はＬＥＤアレイモジュールの場合、基板３０の下部に各導体部３１に対応するよう複数設けられ、互いに分離して絶縁されている。この金属層９３はベース電極４０と第１電極５０および第２電極６０と同じ材料を用いることができ、この場合同一方法でパターン形成することができる。金属層９３は導体部３１を介して伝達された熱を外部に放出する役割をする。
また、金属層９３はＬＥＤパッケージをＰＣＢのような回路基板に設けるとき、回路基板との電気的な接合性を向上させる。
（実施形態５）
図７Ａに示すように、本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージは、基板３０の厚みを厚く製造できる特徴がある。詳細には、ＬＥＤパッケージのサイズが大きければ、製造工程や取り扱い過程で、熱的、機械的な荷重によりＬＥＤパッケージに変形が生じるが、ＬＥＤパッケージの厚みが厚いほど変形され難い。この構成によると、図７Ｂに図示したように、別の工程過程なしにボディ１３０の両面を酸化させて導体部３１と不導体部３３がある基板３０を製造することが可能になるため、ＬＥＤパッケージの厚みを増加することができる。
前述した構成の導体部３１を形成するためには、図７Ｂに示すように、基板の材料である導電性ボディ１３０を酸化させて一部を不導体化する。詳細に、ボディ１３０の上部および下部に上下マスク（Ｍ１、Ｍ２）を設け、各マスク（Ｍ１、Ｍ２）の縁部を同じパターンでパターニングし、ボディ１３０をアノダイジング（Anodizing）工程を介して酸化させて不導体部３３を形成する。
（実施形態６）
図８Ａ〜図８Ｃに示すように、本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージは導体部３１の第１および第２露出面（Ｓ１，Ｓ２）が複数であることにその特徴がある。即ち、基板３０の上部および下部面に対して複数のビア形態で導体部３１を設けられることによって、熱を外部に放出する役割をする。そして、前述したように、複数の露出面（Ｓ１，Ｓ２）を有する形態で導体部３１を形成することによって、導体部３１の熱膨張時に不導体部３３によるビア形態の導体部変形が抑えられることによって、基板３０の変形や微細な破損を抑えることができる。
また、図８Ａに示すように、ベース電極４０と第２電極６０が直接接続される点でその特徴がある。従って、第２電極６０は不導体部３３の上面に設けられる。そして、この場合、導体部３１は電極としての役割は行わず、熱を放出する放熱部材としての役割のみを行なう。なお、露出面（Ｓ１、Ｓ２）の広さや数および形状は様々に設計できる。
（実施形態７）
図９に基づくと、本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージは、基板３０の下部に放熱部材１００が結合された点にその特徴がある。放熱部材１００は、アルミニウムあるいは銅のような金属材質から構成されているヒートシンク１０１と、ヒートシンク１０１と基板３０との間を絶縁する絶縁体１０３を備える。絶縁体１０３は、基板３０の導体部３１とヒートシンク１０１とを接合すると同時に絶縁する役割を行なう。また、この絶縁体１０３は導体部３１の熱がヒートシンク１０１に円滑に伝達するよう、熱伝導度の良好なポリマーフィルムのような熱伝導性の絶縁物質で形成することが好ましい。
（実施形態８）
図１０に基づくと、本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージは、基板３０の下部面に所定厚さの絶縁層３５が一体に形成され、その絶縁層３５の下部に放熱部材１００'が結合されている点でその特徴がある。
絶縁層３５は不導体部３３と同じ材質、即ち、酸化アルミニウム材質で形成される。
放熱部材１００'は、ヒートシンク１０１と、このヒートシンク１０１と基板３０とを接合するための導電性熱伝導体１０５を含む。導電性熱伝導体１０５は熱伝導度の高い導電性材質で形成することが好ましい。従って、ポリマー材質より熱伝導度の良好な絶縁層３５を介して、放熱部材１００'への熱の伝達を円滑にする。なお、絶縁層３５は不導体部３３の延長部３３ａを形成するために、基板３０を２次酸化させるときと同一方法に基づいて形成する。
以下、様々な実施形態のうち図５に図示されたＬＥＤパッケージの製造方法について詳説する。
まず、図１１Ａに示すように、導電性金属材質、例えば、アルミニウム材質からなるボディ１３０の上部および下部面のそれぞれに上下部マスク（Ｍ１，Ｍ２）を設けた後、少なくともいずれかのマスク（Ｍ１）の一部分をパターニングして取除く。例えば、ボディ１３０の下面に導体部をより広く形成したい場合、図１１Ａで示すように、上部マスク（Ｍ１）をより一層パターニングして取除くことによって、ボディ１３０の上部面を広く露出させる。
図１１Ｂに示すように、ボディ１３０を１次酸化させると、この１次酸化工程によってボディ１３０の露出する部分から酸化されて所定形態の不導体部３３ｂが形成される。
次に図１１Ｃに示すように、ボディ１３０の上面に新たなマスクを用いて導体部３１の上部に所定部分をパターニングした後、２次酸化工程によりボディ１３０を酸化させる。すると、ボディ１３０の露出された部分が所定厚さで酸化されて不導体化された延長部３３ａが形成される。延長部３３ａは１次不導体化された部分３３ｂと接続して、最終的には所望の不導体部３３が形成される。
次に、マスク（Ｍ１，Ｍ２）を取除いた後、図１１Ｄに示すように、基板３０の上面に導電性金属物質を蒸着、スパッタリング、メッキのいずれか１つの方法に基づいて塗布してから、所定のパターンでエッチングしベース電極４０、第１および第２電極５０、６０を形成する。
それから、図１１Ｅに示すように、ベース電極４０、第１電極５０および第２電極６０を覆うように保護層９１をパターニングして形成する。保護層９１は感光性ポリマーなどの絶縁体を塗布することで形成することができ、あるいは保護フィルムをラミネートしてからパターニングを行なうことで形成することも可能である。このとき、第１電極５０の所定部分、即ち、ＬＥＤ２５と導線によって接続される部分は外部に露出させる。前述したように保護層９１を形成した後、半田部４２を用いてベース電極４０上にＬＥＤ２５を接合した後、ＬＥＤ２５と第１電極５０の外部に露出された部分を導線７０を用いて電気的に接続すると、図５のような状態になる。さらに、図５に図示された状態で、基板３０の下部にヒートシンク１０１を接合すると、図９に示す実施形態が可能となる。
一方、前述した方法に基づいて、１次および２次酸化工程時に使用される上部および下部マスク（Ｍ１，Ｍ２）のパターン形成によって基板３０の導体部３１の露出面の形状や面積、そして不導体部３３の形態が多様になる。
また、以上で説明した方法でＬＥＤパッケージの製造と同様、図２に示すように、複数のＬＥＤ２１，２２，２３，２５，２６，２７を実装するＬＥＤアレイモジュールを製造することができる。この場合、個別単位のＬＥＤパッケージのための導体部３１が不導体部３３により離間するよう、１次および２次酸化工程によって形成される。そして、その後の工程を介してベース電極４０、第１および第２電極５０、６０を形成する。それから、各ＬＥＤをベース電極４０に搭載した後、各ＬＥＤを第１電極５０と導線７０を用いて接続すればよい。
図１２に示すように、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤアレイモジュールは、複数のＬＥＤ単位ユニット２４'、２８'を備えており、各単位ユニット２４'２８'はＲ，Ｇ，Ｂカラーのうちいずれか１つのカラーＬＥＤを複数備えている点にその特徴がある。図１２の場合、ＧのＬＥＤ２２，２６が複数設けられており、それぞれのＧのＬＥＤ２２，２６は隣接して設けられて直接接続されている。
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
一般のＬＥＤパッケージの一例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係るＬＥＤアレイモジュールを示す概略的な平面図である。 図２のII-II線の断面図である。 図２のIII-III線の断面図である。 図４Ａに図示されたコネクタ部の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤパッケージを示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤパッケージを示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るＬＥＤパッケージを示す断面図である。 図７Ａで示す基板の製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るＬＥＤパッケージを示す平面図である。 図８Ａに示すＬＥＤパッケージの底面図である。 図８ＡのIV-IV線の断面図である。 本発明の第６の実施形態に係るＬＥＤパッケージを示す断面図である。 本発明の第７の実施形態に係るＬＥＤパッケージを示す断面図である。 図５に示すＬＥＤパッケージを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。 図５に示すＬＥＤパッケージを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。 図５に示すＬＥＤパッケージを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。 図５に示すＬＥＤパッケージを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。 図５に示すＬＥＤパッケージを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤアレイモジュールを示す概略的な平面図である。
符号の説明
２０ ＬＥＤ
３０ 基板
３１ 導体部
３３ 不導体部
４０ ベース電極
５０，５１ 第１電極
６０，６１ 第２電極
７１ 導線
８０，８１ 第１および第２コネクタ部
８２ 半田
９１ 保護層
９３ 金属層
１００ 放熱部材
１０１ ヒートシンク
１０３ 絶縁体
１０５ 熱導電体
１３０ ボディ

Claims (40)

  1. 導体部と前記導体部の酸化物から構成される不導体部を有する基板と、
    前記導体部の上部に搭載されて、前記導体部に電気的に接続されるＬＥＤと、
    前記不導体部の上部に設けられ、導線によって前記ＬＥＤと電気的に接続される第１電極と、
    前記基板の上部に設けられ、前記ＬＥＤと電気的に接続される第２電極と、
    を含むことを特徴とするＬＥＤパッケージ。
  2. 前記導体部が金属物質で構成されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
  3. 前記金属物質がアルミニウムあるいはアルミニウム合金で構成されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  4. 前記不導体部が酸化アルミニウムで構成されることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤパッケージ。
  5. 前記導体部が、前記ＬＥＤで発生した熱を外部に伝達する放熱経路として使用されるよう外部へ露出して形成された露出面を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
  6. 前記露出面が、前記ＬＥＤが設けられた側に露出する第１露出面と、その反対側に露出する第２露出面とを含むことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤパッケージ。
  7. 前記第２露出面が前記第１露出面より広いことを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤパッケージ。
  8. 前記第１露出面にはベース電極が設けられ、前記ＬＥＤは半田によって前記ベース電極に搭載されることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤパッケージ。
  9. 前記第１および第２露出面の少なくともいずれか１つは複数設けられることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤパッケージ。
  10. 前記導体部、前記第１および第２電極それぞれの一部を覆うよう絶縁性の物質で形成される保護層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
  11. 前記第２電極が、前記導体部と前記不導体部のそれぞれの上部に形成されたことを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤパッケージ。
  12. 前記基板の下側に設けられ、前記導体部を介して伝達される熱を外部へ放出するヒートシンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
  13. 前記ヒートシンクと前記基板との間に熱伝導性の絶縁体を設けることを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤパッケージ。
  14. 前記基板の下側に設けられ、前記導体部を介して伝達される熱を外部へ伝達するヒートシンクと、
    前記ヒートシンクと前記基板との間に介在する導電性熱伝導体と、
    を更に含むことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤパッケージ。
  15. 前記不導体部が、前記導体部と前記導電性熱伝導体を絶縁するために所定の厚さで設けられた絶縁層を含むことを特徴とする請求項１４に記載のＬＥＤパッケージ。
  16. （ａ）少なくともいずれか一面に露出する導体部と、この導体部の酸化物で構成される不導体部とを有する基板を製造するステップと、
    （ｂ）前記導体部の上部にＬＥＤを保持するためのベース電極を設け、前記不導体部の上部に第１電極を設け、前記ＬＥＤに電気的接続される第２電極を設けるステップと、
    （ｃ）前記ＬＥＤを前記ベース電極の上部に電気的接続されるよう実装するステップと、
    （ｄ）前記第１電極と前記ＬＥＤを電気的に接続するステップと、
    を含むことを特徴とするＬＥＤパッケージ製造方法。
  17. （ｅ）前記第１電極、第２電極、および前記導体部の一部露出部分を覆って保護する保護層を備えるステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  18. 前記基板にヒートシンクを設けるステップを更に含むことを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤ製造方法。
  19. 前記（ａ）ステップにおいて、（ａ１）導電性材質で形成されたボディの所定部分を酸化させて不導体化し、前記ボディを前記導体部と前記不導体部とに区分するテップを含むことを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  20. 前記（ａ１）スップにおいて、
    （ａ１１）前記ボディの縁部のみを１次酸化させて不導体化するステップと、
    （ａ１２）前記ボディの上面を所定厚さで酸化させ前記１次不導体化された部分を前記ボディの中央部分に延長するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１９に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  21. 前記（ａ１２）ステップにおいて、
    前記ボディの１次酸化時において酸化されていない部分を部分的に２次酸化させて不導体化することによって、導体部の上下部露出面を複数分離して形成することを特徴とする請求項２０に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  22. 前記（ｂ）ステップにおいて、
    （ｂ１）前記ボディの上面に金属層を所定厚さで形成するステップと、
    （ｂ２）前記金属層をパターニングし前記ベース電極と、第１電極および第２電極とを構成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  23. 前記（ｂ２）ステップにおいて、前記ベース電極と前記第２電極とを一体に形成することを特徴とする請求項２２に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  24. 前記（ｃ）ステップにおいて、前記ＬＥＤと前記ベース電極を半田部によって接着することを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  25. （ｆ）前記基板の下部に前記導体部を介して伝達される熱を外部へ放出するための放熱部材を設けるステップを更に含むことを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  26. 前記（ｆ）ステップにおいて、
    （ｆ１）前記基板の下面にヒートシンクを取り付けるステップと、
    （ｆ２）前記基板と前記ヒートシンクとの間を絶縁するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項２５に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  27. 前記（ｆ２）ステップにおいて、
    前記基板の下面全体を所定厚さで酸化して絶縁層を形成するステップと、
    前記絶縁層と前記ヒートシンクを熱伝導性の導電体に接合させるステップと、
    を含むことを特徴とする請求項２６に記載のＬＥＤパッケージ製造方法。
  28. 複数のＬＥＤと、
    前記複数のＬＥＤが実装され、前記それぞれのＬＥＤを実装する複数の導体部と、この導体部の酸化物から構成され、前記導体部を電気的に絶縁させる不導体部とを有する基板と、
    前記不導体部の上部に設けられ、それぞれの一端は導線によって前記各ＬＥＤと電気的に接続される複数の第１電極と、
    前記不導体部の上部に設けられ、それぞれの一端は前記各導体部に電気的に接続される複数の第２電極と、
    を含むことを特徴とするＬＥＤアレイモジュール。
  29. 前記金属物質が、アルミニウムあるいはアルミニウム合金で構成されることを特徴とする請求項２８に記載のＬＥＤアレイモジュール。
  30. 前記不導体部が、酸化アルミニウムで構成されることを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤアレイモジュール。
  31. 前記各導体部が、前記基板の外部に露出し、前記ＬＥＤで発生した熱を放出する露出面を含むことを特徴とする請求項２８に記載のＬＥＤアレイモジュール。
  32. 前記各導体部の上面に設けられ、前記ＬＥＤが電気的に接続されるよう実装されているベース電極を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載のＬＥＤアレイモジュール。
  33. 前記基板の下部に設けられ、前記導体部を介して伝達される熱を外部へ放出する放熱部材を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載のＬＥＤアレイモジュール。
  34. 前記基板の一端部に設けられ、前記複数の第１および第２電極それぞれを外部端子と接続するための第１および第２コネクタ部を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載のＬＥＤアレイモジュール。
  35. Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、ブルー（Ｂ）のＬＥＤそれぞれが少なくとも１つずつ含まれてなる複数のＬＥＤ単位ユニットと、
    前記各ＬＥＤ単位ユニットのＲ、Ｇ，ＢのＬＥＤを所定の配列で実装する複数の導体部と、この導体部の酸化物から構成され前記複数の導体部を絶縁する不導体部とを有する基板と、
    前記不導体部の上面に設けられ、一端が前記各ＬＥＤ単位ユニットのＲ，Ｇ、ＢのＬＥＤそれぞれの導線によって電気的に接続される複数の第１電極と、
    前記不導体部の上面に設けられ、一端は前記各ＬＥＤ単位ユニットのＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤが搭載された導体部それぞれ電気的に接続される複数の第２電極と、
    を含み、
    前記隣接したＬＥＤ単位ユニットそれぞれに対応するＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤそれぞれに接続された第１および第２電極が電気的に接続されていることを特徴とするＬＥＤアレイモジュール。
  36. （ａ）少なくともいずれか一面に露出する複数の導体部と、この導体部の酸化物からなり、前記複数の導体部を絶縁する不導体部を有する基板を製造するステップと、
    （ｂ）前記各導体部の上部にＬＥＤを保持するためのベース電極を設け、前記不導体部の上部に第１電極を設け、一端が前記導体部に接続されるよう前記不導体部の上部に第２電極を設けるステップと、
    （ｃ）複数のＬＥＤを前記各導体部のベース電極に電気的に接続するよう実装するステップと、
    （ｄ）前記第１電極と前記ＬＥＤを電気的に接続するステップと、
    を含むことを特徴とするＬＥＤアレイモジュール製造方法。
  37. （ｅ）前記第１電極と第２電極とを覆って保護する保護層を設けるステップを更に含むことを特徴とする請求項３６に記載のＬＥＤアレイモジュール製造方法。
  38. （ｆ）前記基板にヒートシンクを設けるステップを更に含むことを特徴とする請求項３７に記載のＬＥＤアレイモジュール製造方法。
  39. 前記（ａ）ステップにおいて、
    （ａ１）金属材質から形成されたボディの所定部分を酸化して不導体化し、前記ボディを複数の導体部と前記不導体部とに区分するステップを含むことを特徴とする請求項３７に記載のＬＥＤアレイモジュール製造方法。
  40. 前記（ｂ）ステップにおいて、
    （ｂ１）前記ボディの上面に金属層を所定の厚さで形成するステップと、
    （ｂ２）前記金属層をパターニングし前記ベース電極と、第１電極および第２電極を複数形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項３７に記載のＬＥＤアレイモジュール製造方法。
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