JP2008205395A - Surface-mounted light emitting diode and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、表面実装型発光ダイオードに関し、特に、放熱性、信頼性および生産性に優れた表面実装型発光ダイオードおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a surface mount light emitting diode, and more particularly to a surface mount light emitting diode excellent in heat dissipation, reliability, and productivity, and a method for manufacturing the same.
半導体発光素子はAlInGaPやGaNなどの化合物半導体ウエハ上にPN接合を形成し、これに順方向電流を通じて可視光または近赤外光の発光を得るものであり、近年、表示をはじめ、通信、計測、制御などに広く応用されている。さらに、特に放熱性・信頼性が重視される車載用分野にも適用範囲が拡大している。表面実装型発光ダイオードにもこうした要求に応えるものが開発されている。従来の表面実装型発光ダイオードは、たとえば特許文献1〜3で提案されている。
A semiconductor light emitting device is a device in which a PN junction is formed on a compound semiconductor wafer such as AlInGaP or GaN, and light emission of visible light or near infrared light is obtained through forward current thereto. In recent years, display, communication, and measurement have been started. Widely applied to control. Furthermore, the range of application has been expanded to the field for vehicles where heat dissipation and reliability are particularly important. Surface mount light emitting diodes that meet these requirements have been developed. Conventional surface-mounted light-emitting diodes have been proposed in
図17は、従来の表面実装型発光ダイオードの構成の例を示す断面模式図である。図17に示すように、表面実装型発光ダイオード100は、チップ基板101と、チップ基板101上に搭載されたLEDチップ102と、LEDチップ102を包囲するようにチップ基板101上に形成された枠状部材103と、枠状部材103の凹陥部内に充填されたモールド樹脂104と、から構成されている。
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a conventional surface-mounted light emitting diode. As shown in FIG. 17, the surface-mounted
チップ基板101は、平坦な銅張り配線基板として耐熱性樹脂から構成されており、その表面にチップ実装ランド105、接続ランド107と、表面から両端縁を通って下面に回り込む表面実装用端子部106と、を備えている。そして、チップ基板101のチップ実装ランド105上に、LEDチップ102が接合されると共に、隣接する接続ランド107に対してワイヤボンディングにより電気的に接続されるようになっている。
The
モールド樹脂104は、例えばエポキシ樹脂などの透明材料から構成されており、枠状部材103の内側の凹陥部に充填され、硬化されている。チップ基板101は、例えばAny Layer AGSP(Advanced Grade Solid-bump Process)工法による二層構造として、上方基板および下方基板から構成されている。
The
図18は、従来の表面実装型発光ダイオードの構成の他の例を示す斜視図である。図18に示すように、半導体発光装置200は、リードフレーム201と半導体発光素子202と封止部材203と反射板205とを備えている。リードフレーム201は複数のリード端子204a、204bを有している。半導体発光素子202は、リードフレーム201にダイボンドされている。封止部材203は、複数のリード端子204a、204bのそれぞれと半導体発光素子202を露出するようにしてリードフレーム201を封止している。反射板205は封止部材203に取り付けられ、半導体発光素子202によって発光される光を一方向に向けて出射する。
FIG. 18 is a perspective view showing another example of the configuration of a conventional surface-mounted light emitting diode. As shown in FIG. 18, the semiconductor
複数のリード端子のうち半導体発光素子202がダイボンドされたリードフレーム201の部分に繋がる所定のリード端子204aが、反射板205が位置する側に向かって配設されて反射板205と繋がっている。この構成によれば、半導体発光素子202がダイボンドされている部分と繋がっている所定のリード端子204aが反射板205に接続されている。これにより、半導体発光素子202において発生した熱が、所定のリード端子204aを通して反射板205に確実に伝導する。その結果、反射板205に伝導した熱をその反射板205によって効率よく放熱させることができる。
A
この他に、発光素子において発生する熱を熱伝導性のよいセラミック基板を通して反射板に伝導させて、放熱を行っている半導体発光装置が提案されている。
図17に示す従来の表面実装型発光ダイオード100では、放熱に関しては、小さなチップ実装ランド105上にチップが配置され、段状に下部の導電パターンに接続されているのみである。チップ実装ランド105が小さく、導電パターン108を通して放熱されていることになるため、この構造では充分に放熱ができないという問題がある。さらにまた、表面実装型発光ダイオード100の枠状部材103は、耐熱性樹脂から形成されているために枠状部材103からの放熱が悪いという問題がある。
In the conventional surface-mounted light-
また構造に関しては、チップ基板101は上方基板および下方基板から構成されている二層構造であり、この構造のため、チップ基板101は、接続ランド107と導電パターン108とを介在させて、上面から下面に回り込む表面実装用端子部106に電気的な配線接続をしている。したがってチップ基板101は、多層基板を構成する基板を順次に貫通して下方基板まで導通させる必要があり、複雑な配線接続パターンとなっている。
As for the structure, the
また、図18に示す従来の表面実装型発光ダイオード200では、半導体発光素子202がダイボンドされている部分と繋がっているリード端子204aが反射板205に接続されている。この接触面積が小さいために、半導体発光素子202において発生した熱をリード端子204aを通して反射板205に確実に伝導することができないという問題が生じる。また、樹脂製の封止部材203上の反射板205が板状であり充分に熱を効率よく放熱することはできないという問題が考えられる。その結果、反射板205に伝導した熱をその反射板205によって効率よく放熱させることができないという問題がある。
Further, in the conventional surface-mounted
それゆえに、この発明の主たる目的は、放熱性、信頼性および生産性に優れた表面実装型発光ダイオードおよびその製造方法を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a surface mount type light emitting diode excellent in heat dissipation, reliability and productivity, and a method for manufacturing the same.
この発明に係る表面実装型発光ダイオードは、金属製のベース部材を備える。また、ベース部材上に裏面が接着固定された半導体発光素子を備える。また、半導体発光素子を囲むようにベース部材上に接着シートを介在させて接合された、金属製のリフレクタを備える。そして、ベース部材の表面におけるリフレクタが接合された箇所よりも半導体発光素子から離れる位置において、または、リフレクタ上のベース部材と接合されていない面において、半導体発光素子と電気的に接続された導体層が、絶縁層を介在させて形成されている。 The surface-mount type light emitting diode according to the present invention includes a metal base member. Further, a semiconductor light emitting element having a back surface bonded and fixed on the base member is provided. In addition, a metal reflector is provided which is bonded on the base member with an adhesive sheet interposed so as to surround the semiconductor light emitting element. A conductor layer electrically connected to the semiconductor light emitting element at a position farther from the semiconductor light emitting element than a position where the reflector is bonded on the surface of the base member or on a surface not bonded to the base member on the reflector. Is formed with an insulating layer interposed.
この場合は、半導体発光素子から発生した熱は、ベース部材および接着シートを通ってリフレクタへ伝導され、リフレクタから外部へ放熱される。また一部の熱は、ベース部材を通して外部へ放熱される。ベース部材およびリフレクタが共に金属製のため、半導体発光素子から発生した熱を外部に効率よく放熱することができ、また、半導体発光素子から発生した光を外部に効率よく放出することができる。ベース部材およびリフレクタは、たとえば金属材料の表面に他の金属がメッキ加工により積層されるなど、複数の金属が組み合わされて形成されてもよいが、一体物として形成すれば容易に製造が可能であり生産性を向上できるために、より好ましい。一体物として形成される場合、リフレクタの材料は、単体の金属に限られず合金であってもよい。 In this case, the heat generated from the semiconductor light emitting element is conducted to the reflector through the base member and the adhesive sheet, and is radiated from the reflector to the outside. Part of the heat is radiated to the outside through the base member. Since both the base member and the reflector are made of metal, the heat generated from the semiconductor light emitting element can be efficiently radiated to the outside, and the light generated from the semiconductor light emitting element can be efficiently emitted to the outside. The base member and the reflector may be formed by combining a plurality of metals, for example, another metal is laminated on the surface of the metal material by plating, but can be easily manufactured if formed as a single body. It is more preferable because productivity can be improved. When formed as a single body, the material of the reflector is not limited to a single metal but may be an alloy.
また、リフレクタの外周面に、当該外周面の幅よりも小さい幅を有する凸部が形成されていることが望ましい。リフレクタは金属製であるため、肉厚に設けられるとダイシングが困難となる。そこで、リフレクタを板材から成形する工程において、切りしろとして板材の厚みよりも薄い領域を設け、当該切りしろに沿ってダイシングすれば、より容易にダイシングすることができるので、表面実装型発光ダイオードの歩留まりを低下させることがなく、生産性を向上させることができる。ダイシング後における切りしろの形状が、上記凸部である。さらに、凸部が形成されていればリフレクタの表面積が増大するため、より効率よく放熱することができる。 Further, it is desirable that a convex portion having a width smaller than the width of the outer peripheral surface is formed on the outer peripheral surface of the reflector. Since the reflector is made of metal, dicing becomes difficult if the reflector is provided thick. Therefore, in the process of forming the reflector from the plate material, if a region thinner than the thickness of the plate material is provided as a cutting margin, and dicing along the cutting margin, dicing can be performed more easily, Productivity can be improved without reducing yield. The shape of the margin after dicing is the convex portion. Furthermore, since the surface area of a reflector will increase if the convex part is formed, it can thermally radiate more efficiently.
また、ベース部材は、Al、Cu、Fe、Mgの少なくともいずれか一つ以上またはそれらの複合体からなることが望ましい。これらの材料は熱伝導率が高いため、半導体発光素子から発生する熱の外部への放熱性のよいベース部材とすることができる。また、これらの材料は加工性もよいため、製作が容易である。 The base member is preferably made of at least one of Al, Cu, Fe, Mg, or a composite thereof. Since these materials have high thermal conductivity, it is possible to provide a base member with good heat dissipation to the outside of the heat generated from the semiconductor light emitting element. Also, these materials are easy to manufacture because of their good workability.
また、リフレクタは、Al、Cu、Fe、Mgの少なくともいずれか一つ以上またはそれらの複合体からなることが望ましい。これらの材料は熱伝導率が高いため、半導体発光素子から発生する熱の外部への放熱性のよいリフレクタとすることができる。また、これらの材料は加工性もよいため、製作が容易である。 The reflector is preferably made of at least one of Al, Cu, Fe, and Mg, or a composite thereof. Since these materials have high thermal conductivity, it is possible to provide a reflector with good heat dissipation to the outside of the heat generated from the semiconductor light emitting element. Also, these materials are easy to manufacture because of their good workability.
また、接着シートは、熱伝導性接着シートであることが望ましい。この場合は、接着シートの、一つの物質内での熱の伝わり易さを表す値である熱伝導率が比較的高い(たとえば1.0W/m・K以上)。そのため、接着シートから金属製のリフレクタに熱が伝導されやすいので、半導体発光素子から発生した熱を、より効率よく外部に放熱することができる。また、リフレクタを熱伝導性接着シートによってベース部材へ接着することができるので、表面実装型発光ダイオードの作製が容易となる。 Moreover, it is desirable that the adhesive sheet is a heat conductive adhesive sheet. In this case, the adhesive sheet has a relatively high thermal conductivity (for example, 1.0 W / m · K or more), which is a value representing the ease of heat transfer in one substance. Therefore, since heat is easily conducted from the adhesive sheet to the metal reflector, the heat generated from the semiconductor light emitting element can be radiated to the outside more efficiently. In addition, since the reflector can be bonded to the base member with the heat conductive adhesive sheet, it is easy to manufacture the surface mount type light emitting diode.
また、ベース部材の表面におけるリフレクタが接合された箇所よりも半導体発光素子から離れる位置において導体層が形成されており、半導体発光素子と導体層とは、導電線によって電気的に接続されていることが望ましい。この場合は、リフレクタの寸法を小さくすることができる。また、導電線によって半導体発光素子と電気的に接続される電極がリフレクタの内側にないために、半導体発光素子が発生する光は、リフレクタの内周面およびベース部材の上面において反射され、光を外部へ放射する光放射効率を向上させることができる。 In addition, a conductor layer is formed at a position farther from the semiconductor light emitting element than the portion where the reflector is bonded on the surface of the base member, and the semiconductor light emitting element and the conductor layer are electrically connected by a conductive wire. Is desirable. In this case, the size of the reflector can be reduced. In addition, since the electrode electrically connected to the semiconductor light emitting element by the conductive wire is not inside the reflector, the light generated by the semiconductor light emitting element is reflected on the inner peripheral surface of the reflector and the upper surface of the base member, and the light is transmitted. The light radiation efficiency radiated to the outside can be improved.
また、ベース部材の表面におけるリフレクタが接合された箇所よりも半導体発光素子から離れる位置において導体層が形成されており、半導体発光素子と導体層とは、一の導電線によって電気的に接続されており、半導体発光素子とベース部材とは、他の導電線によって電気的に接続されていることが望ましい。この場合は、リフレクタの寸法を小さくすることができる。 In addition, a conductor layer is formed at a position farther from the semiconductor light emitting element than the portion where the reflector is bonded on the surface of the base member, and the semiconductor light emitting element and the conductor layer are electrically connected by one conductive line. In addition, it is desirable that the semiconductor light emitting element and the base member are electrically connected by another conductive line. In this case, the size of the reflector can be reduced.
また、リフレクタの内周面において、導体層が形成されており、半導体発光素子と導体層とは、導電線によって電気的に接続されていることが望ましい。この場合は、リフレクタの寸法を小さくすることができる。リフレクタの内周面と半導体発光素子との距離が短くなるため、半導体発光素子が発生する光が有効に上面方向に反射されやすくなり、より効率よく光を外部へ放出することができ、光反射効率を向上させることができる。また、輝点発光の形状が容易に作製でき、輝点発光が必要な用途に適している。 Further, a conductor layer is formed on the inner peripheral surface of the reflector, and it is desirable that the semiconductor light emitting element and the conductor layer are electrically connected by a conductive wire. In this case, the size of the reflector can be reduced. Since the distance between the inner peripheral surface of the reflector and the semiconductor light-emitting element is shortened, the light generated by the semiconductor light-emitting element is likely to be effectively reflected in the upper surface direction, and light can be emitted more efficiently to the outside. Efficiency can be improved. Further, the shape of bright spot light emission can be easily produced, and it is suitable for applications that require bright spot light emission.
また、熱伝導性接着シートは、熱伝導性シリコーン、熱伝導性アクリル、熱伝導性エポキシの少なくともいずれか一つ以上またはそれらを層状に積み重ねてなる複合体(多層体)からなることが望ましい。これらの材料は熱伝導率が高いため、半導体発光素子から発生し透光性樹脂中に放熱された熱を効率よく放熱することができる。ここで、熱伝導性接着シートは、熱伝導性フィラーが充填され、充填材として熱伝導の良い酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどを用いる構成とすることができる。また、熱伝導性接着シートとして、熱伝導粘着材、アルミ箔および熱伝導粘着材を順に積層させた構成や、熱伝導粘着材、熱伝導性コンパウンドおよび熱伝導粘着材を順に積層させた構成も考えられる。 The heat conductive adhesive sheet is preferably made of at least one of heat conductive silicone, heat conductive acrylic, and heat conductive epoxy, or a composite (multilayer body) obtained by stacking them in layers. Since these materials have high thermal conductivity, it is possible to efficiently dissipate heat generated from the semiconductor light emitting element and dissipated in the translucent resin. Here, the heat conductive adhesive sheet is filled with a heat conductive filler, and can be configured to use silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, aluminum hydroxide, or the like having good heat conductivity as a filler. In addition, as a heat conductive adhesive sheet, a structure in which a heat conductive adhesive, an aluminum foil, and a heat conductive adhesive are sequentially laminated, and a structure in which a heat conductive adhesive, a heat conductive compound, and a heat conductive adhesive are sequentially laminated Conceivable.
また、表面実装型発光ダイオードには、複数の半導体発光素子が備えられていることが望ましい。この場合は、高出力光源を得ることができる。またたとえば、青色・緑色・赤色系LEDチップなどの半導体発光素子がそれぞれ一つずつ実装されていれば、各LEDチップへの電流配分の調整により白色などの調色が可能な光源を得ることができる。上記各色のLEDチップがそれぞれ複数個ずつ実装されていてもよい。 Further, it is desirable that the surface mount type light emitting diode is provided with a plurality of semiconductor light emitting elements. In this case, a high output light source can be obtained. For example, if one semiconductor light emitting element such as a blue, green, and red LED chip is mounted, a light source capable of toning such as white can be obtained by adjusting current distribution to each LED chip. it can. A plurality of each of the LED chips of each color may be mounted.
また、リフレクタの内周面は、円錐面、球面、放物面のいずれかの一部であるように形成されていることが望ましい。この場合は、半導体発光素子から発生する光を効率よく放出することができる。 Further, it is desirable that the inner peripheral surface of the reflector is formed to be a part of any one of a conical surface, a spherical surface, and a paraboloid. In this case, light generated from the semiconductor light emitting element can be efficiently emitted.
また、ベース部材は、少なくとも、半導体発光素子が接着固定されている表面において、金メッキまたは銀メッキの表面処理が施されていることが望ましい。この場合は、半導体発光素子をベース部材に接着固定するボンディングが良好となる。また銀メッキは、光反射率が高く、半導体発光素子からベース部材に放射された光の外部取り出し効率が向上する。 In addition, it is desirable that the base member is subjected to gold plating or silver plating at least on the surface to which the semiconductor light emitting element is bonded and fixed. In this case, bonding for bonding and fixing the semiconductor light emitting element to the base member is good. Moreover, silver plating has a high light reflectance, and the external extraction efficiency of the light radiated | emitted from the semiconductor light-emitting element to the base member improves.
また、ベース部材の、半導体発光素子が接着固定されている上面側と反対側の下面側に金メッキまたは銀メッキの表面処理が施されて、外部接続端子部を形成していることが望ましい。この場合は、外部接続端子部の変質を抑制することができる。 Further, it is desirable that a surface treatment of gold plating or silver plating is performed on the lower surface side of the base member opposite to the upper surface side to which the semiconductor light emitting element is bonded and fixed to form the external connection terminal portion. In this case, alteration of the external connection terminal portion can be suppressed.
また、ベース部材上に、半導体発光素子を覆うように、かつ、リフレクタと接触しないように、透光性樹脂が設けられていることが望ましい。この場合は、半導体発光素子を覆って外気から遮断し回路を保護するための透光性樹脂が、リフレクタと接触していない。そのため、半導体発光素子から透光性樹脂への熱伝導に伴って、透光性樹脂の膨張および収縮が生じてリフレクタから透光性樹脂が剥がれるという問題が発生することがなく、また、ベース部材の膨張および収縮が生じてリフレクタから透光性樹脂が剥がれるという問題が発生することがないため、表面実装型発光ダイオードの故障率を低減させ信頼性を向上させることができる。また、ベース部材とリフレクタとを熱膨張係数の異なる材料で構成することができる。 Further, it is desirable that a translucent resin is provided on the base member so as to cover the semiconductor light emitting element and not to contact the reflector. In this case, the translucent resin that covers the semiconductor light emitting element and shields it from the outside air to protect the circuit is not in contact with the reflector. Therefore, there is no problem that the translucent resin is expanded and contracted due to heat conduction from the semiconductor light emitting element to the translucent resin, and the translucent resin is not peeled off from the reflector. Therefore, there is no problem that the translucent resin is peeled off from the reflector due to expansion and contraction of the reflector, so that the failure rate of the surface mount light emitting diode can be reduced and the reliability can be improved. Further, the base member and the reflector can be made of materials having different thermal expansion coefficients.
また、透光性樹脂は、半導体発光素子が発光する光により励起されると長波長の光を発する蛍光体を含有していることが望ましい。たとえば、半導体発光素子は、窒化ガリウム系化合物半導体から成る青色系半導体発光素子であり、透光性樹脂は、青色系半導体発光素子が発光する光により励起されると黄色系の光を発する蛍光体を含有していることが望ましく、この構成によれば、白色光源を得ることができる。なお、半導体発光素子はZnO(酸化亜鉛)系化合物半導体でもよく、近紫外系色を発光する半導体発光素子でもよい。 The translucent resin preferably contains a phosphor that emits light having a long wavelength when excited by light emitted from the semiconductor light emitting element. For example, the semiconductor light emitting device is a blue semiconductor light emitting device made of a gallium nitride compound semiconductor, and the translucent resin is a phosphor that emits yellow light when excited by light emitted from the blue semiconductor light emitting device. The white light source can be obtained according to this configuration. The semiconductor light emitting element may be a ZnO (zinc oxide) based compound semiconductor or a semiconductor light emitting element that emits near-ultraviolet light.
この発明に係る表面実装型発光ダイオードの製造方法は、金属製のベース部材集合体の表面の一部に、絶縁層と導体層とを順に積層形成する工程を備える。また、金属製のリフレクタ素材に複数の貫通孔部と、切断用の溝とを形成する工程を備える。また、溝に沿ってリフレクタ素材をダイシングしてリフレクタを成形する工程を備える。また、ベース部材集合体上に、熱伝導性接着シートを介在させて、リフレクタを接合する工程を備える。また、複数の半導体発光素子を、複数の貫通孔部の内側において、ベース部材集合体上に接着固定する工程を備える。また、半導体発光素子と導体層とを電気的に接続する工程を備える。また、ベース部材集合体をダイシングして、単個のベース部材と単個の前記リフレクタとを有する表面実装型発光ダイオードに分割する工程を備える。 The method for manufacturing a surface-mounted light-emitting diode according to the present invention includes a step of sequentially forming an insulating layer and a conductor layer on a part of the surface of a metal base member assembly. In addition, the method includes a step of forming a plurality of through-hole portions and cutting grooves in a metallic reflector material. Further, the method includes a step of dicing the reflector material along the groove to form the reflector. Further, the method includes a step of joining the reflector on the base member aggregate with a heat conductive adhesive sheet interposed therebetween. Further, the method includes a step of bonding and fixing the plurality of semiconductor light emitting elements on the base member aggregate inside the plurality of through-hole portions. Moreover, the process of electrically connecting a semiconductor light-emitting device and a conductor layer is provided. Further, the method includes a step of dicing the base member assembly to divide the base member assembly into surface-mounted light emitting diodes having a single base member and a single reflector.
この発明に係る表面実装型発光ダイオードの他の製造方法は、金属製のリフレクタ素材に複数の貫通孔部と、切断用の溝とを形成する工程を備える。また、金属製のベース部材集合体上に、熱伝導性接着シートを介在させて、リフレクタ素材を接合する工程を備える。また、リフレクタ素材の表面の一部に、絶縁層と導体層とを順に積層形成する工程を備える。また、複数の半導体発光素子を、複数の貫通孔部の内側において、ベース部材集合体上に接着固定する工程を備える。また、半導体発光素子と導体層とを電気的に接続する工程を備える。また、溝に沿ってリフレクタ素材およびベース部材集合体をダイシングして、単個のベース部材およびリフレクタを有する表面実装型発光ダイオードに分割する工程を備える。 Another method for manufacturing a surface-mounted light emitting diode according to the present invention includes a step of forming a plurality of through-hole portions and a cutting groove in a metal reflector material. Further, the method includes a step of joining the reflector material on the metal base member aggregate with a heat conductive adhesive sheet interposed therebetween. Further, the method includes a step of sequentially forming an insulating layer and a conductor layer on a part of the surface of the reflector material. Further, the method includes a step of bonding and fixing the plurality of semiconductor light emitting elements on the base member aggregate inside the plurality of through-hole portions. Moreover, the process of electrically connecting a semiconductor light-emitting device and a conductor layer is provided. Further, the method includes a step of dicing the reflector material and the base member aggregate along the groove to divide the surface-mounted light emitting diode having a single base member and reflector.
この発明に係る表面実装型発光ダイオードのさらに他の製造方法は、金属製のリフレクタ素材に複数の貫通孔部と、切断用の溝とを形成する工程を備える。また、溝に沿ってリフレクタ素材をダイシングしてリフレクタを成形する工程を備える。また、金属製のベース部材集合体上に、熱伝導性接着シートを介在させて、リフレクタを接合する工程を備える。また、リフレクタの表面の一部に、絶縁層と導体層とを順に積層形成する工程を備える。また、複数の半導体発光素子を、複数の貫通孔部の内側において、ベース部材集合体上に接着固定する工程を備える。また、半導体発光素子と導体層とを電気的に接続する工程を備える。また、ベース部材集合体をダイシングして、単個のベース部材と単個の前記リフレクタとを有する表面実装型発光ダイオードに分割する工程を備える。 Still another manufacturing method of the surface-mounted light emitting diode according to the present invention includes a step of forming a plurality of through-hole portions and cutting grooves in a metal reflector material. Further, the method includes a step of dicing the reflector material along the groove to form the reflector. Further, the method includes a step of joining the reflector on the metal base member assembly with a heat conductive adhesive sheet interposed therebetween. Moreover, the process of laminating | stacking an insulating layer and a conductor layer in order on a part of surface of a reflector is provided. Further, the method includes a step of bonding and fixing the plurality of semiconductor light emitting elements on the base member aggregate inside the plurality of through-hole portions. Moreover, the process of electrically connecting a semiconductor light-emitting device and a conductor layer is provided. Further, the method includes a step of dicing the base member assembly to divide the base member assembly into surface-mounted light emitting diodes having a single base member and a single reflector.
この製造方法によれば、ベース部材およびリフレクタが金属製のため、半導体発光素子から発生した熱を外部に効率よく放熱することができ、また、半導体発光素子から発生した光を外部に効率よく放出することができる。金属製のリフレクタは肉厚に設けられるとダイシングが困難となるが、リフレクタ素材に切断用の溝が形成されることによりダイシングが容易となるため、表面実装型発光ダイオードの歩留まりを低下させることがなく、生産性を向上させることができる。 According to this manufacturing method, since the base member and the reflector are made of metal, the heat generated from the semiconductor light emitting element can be efficiently dissipated to the outside, and the light generated from the semiconductor light emitting element is efficiently emitted to the outside. can do. If the reflector made of metal is thick, dicing becomes difficult, but dicing becomes easier by forming a groove for cutting in the reflector material, which may reduce the yield of surface-mounted light-emitting diodes. Productivity can be improved.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に係る表面実装型発光ダイオードの断面構造の一部を示す模式図である。図1に示すように、表面実装型発光ダイオード10は、半導体発光素子1、ベース部材2、絶縁層3、導体層4、熱伝導性接着シート5、凸部9を有するリフレクタ6、蛍光体含有透光性樹脂7、導電線8より構成されている。
(Embodiment 1)
1 is a schematic diagram showing a part of a cross-sectional structure of a surface-mounted light-emitting diode according to
ベース部材2は、熱伝導のよいアルミニウム(Al)からなり、板状に形成されている。半導体発光素子1は、その裏面がベース部材2上に接着固定されている。ベース部材2の表面の一部において、絶縁層3が積層され、絶縁層3の表面に金属配線パターン導体となる導体層4が積層されている。ベース部材2の、半導体発光素子1が接着固定されている表面である上面の一部領域に、熱伝導性接着シート5が積層され、熱伝導性接着シート5上にリフレクタ6が設けられる。つまりリフレクタ6は、図1に示すように、ベース部材2の半導体発光素子1が接着固定されている表面である上面に、半導体発光素子1を囲むように、熱伝導性接着シート5を介在させて、接合されている。
The
半導体発光素子1が接着固定されているベース部材2と、ベース部材2の上面におけるリフレクタ6が接合された箇所よりも半導体発光素子1から離れる位置において形成されている導体層4とは、絶縁層3によって電気的に絶縁されている。半導体発光素子1の電極は、導電線8によって導体層4と電気的に接続されている。導体層4は、たとえば上記上面と反対側の下面側において、外部接続端子部4aとして外部から半導体発光素子1に電流を供給するように機能すれば、表面実装型発光ダイオード10を発光させるための回路を形成することができる。外部接続端子部4aを含む導体層4は、表面が銀被膜で被覆されており、そのために外部接続端子部4aを含む導体層4の変質が抑制される。
The
リフレクタ6は、アルミニウム(Al)製であって、たとえば最小内径2mm程度、最大内径3mm程度のすり鉢型に形成されている。またリフレクタ6は、外周面において、ダイシングを容易にするために用いられた切りしろ残りである、凸部9を有する。凸部9は、リフレクタ6の外周面の幅よりも小さい幅を有する。上記幅とは、ベース部材2の上面(半導体発光素子1が接着固定されている表面)に垂直な方向における寸法を示す。つまりリフレクタ6の断面において、図1に示すように、リフレクタ6の厚み方向(図1の上下方向)における凸部9の寸法は、リフレクタ6の厚みよりも小さくなっている。また、リフレクタ6の内周面は鏡面仕上げされている。ここでリフレクタ6の内周面とは、リフレクタ6によって囲まれている半導体発光素子1と対向している、リフレクタ6の表面である。
The
リフレクタ6がすり鉢型であり、その内周面が鏡面仕上げされているために、半導体発光素子1から発生した光はリフレクタ6によって反射され、外部に効率よく放出される。半導体発光素子1から発生した光の一部はベース部材2に向かって発光されるが、ベース部材2もまた金属製であることから、ベース部材2の上面において光が反射され、光は外部に効率よく放出される。つまり、ベース部材2の下面側から光が漏れる量は極めて少ない。
Since the
ベース部材2の上面には、ベース部材2の側面に沿って導体層4が形成されており、図1に示すように断面において、リフレクタ6は導体層4が形成されている箇所よりも内側においてベース部材2と接合されている。つまり、リフレクタ6をベース部材2の側面に沿ってベース部材2と接合する従来の表面実装型発光ダイオード(図17参照)と比較して、リフレクタ6は小型化されている。リフレクタ6が小型化されれば、半導体発光素子1からリフレクタ6までの距離が縮まるために、半導体発光素子1が発生する熱がリフレクタ6へ伝導されやすくなり、熱がリフレクタ6から外部へ放出されやすくなり、放熱性が向上する。また、導電線8は半導体発光素子1の電極と、導体層4における対応する電極とを、リフレクタ6を跨ぐようにして接続しており、導電線8によって半導体発光素子1と電気的に接続される電極はリフレクタ6の内側にない。そのために、半導体発光素子1が発生した光がリフレクタ6の内周面およびベース部材2の上面によって一方向へ反射されやすくなり、より効率よく光を外部へ放出することができ、光反射効率を向上させることができる。
A
また、ベース部材2の上面のリフレクタ6よりも内側には、光が材料内部を進むことができる性質を有する樹脂材料である透光性樹脂7として、シリコーン樹脂が充填され、半導体発光素子1は透光性樹脂7により覆われている。透光性樹脂7は、半導体発光素子からの光で励起されると黄色系の光を発する蛍光体を含有し分散保持する。ここで蛍光体とは、ある特定の波長の電磁波(たとえば可視光線、紫外線、X線、電子線など)を照射することにより、別の波長の可視光線を放出(発光)する物質である。
Further, inside the
半導体発光素子1は、窒化ガリウム系化合物半導体より成る青色系の半導体発光素子であり、P、N電極を同一面(図1では上面側)に有するチップ状に形成されている。半導体発光素子1が発光すると、青色系の光を発する。このとき、透光性樹脂7に分散保持された蛍光体に青色系の光が吸収されて得られる黄色系の光と、蛍光体に吸収されなかった青色系の光との混色によって、白色系の発光が得られる。上記半導体発光素子1がベース部材2に複数接着固定されて実装されていれば、より高出力の光源を得ることができる。ここで、透光性樹脂7の形状は、ベース部材2の表面から遠ざかる側に向けて盛り上がる凸レンズ状に形成されていてもよい。ここで、青色系の光とは、発光のピーク波長が350nm以上490nm以下である光をいう。また黄色系の光とは、発光のピーク波長が550nm以上650nm以下である、上記青色系の光よりも長波長な光をいう。
The semiconductor
ここで、透光性樹脂7とリフレクタ6とは接触していない。したがって、半導体発光素子1から発生する熱によって透光性樹脂7の膨張および収縮が生じ、リフレクタ6から透光性樹脂7が剥がれるという問題が発生することがなく、表面実装型発光ダイオード10の故障率を低減させ信頼性を向上させることができる。また、ベース部材2とリフレクタ6とを熱膨張係数の異なる材料で構成することができる。
Here, the
図2は、半導体発光素子が発生する熱の伝導を示す模式図である。図2において、矢印a、b、c、dは熱の伝導を示す。図2に示すように、半導体発光素子1が発生した熱は、矢印a、bのようにベース部材2へ伝導される。ベース部材2へ伝導された熱は、一部がベース部材を通して外部へ放熱され、矢印b、cのように一部が熱伝導性接着シート5を通ってリフレクタ6へ伝導される。リフレクタ6へ伝導された熱は、矢印dのように、外部へ放熱される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing conduction of heat generated by the semiconductor light emitting device. In FIG. 2, arrows a, b, c, and d indicate heat conduction. As shown in FIG. 2, the heat generated by the semiconductor
ベース部材2およびリフレクタ6がAl製であって熱伝導率が高いため、半導体発光素子1から発生した熱を外部に効率よく放熱することができる、放熱性のよい表面実装型発光ダイオード10を構成することができる。リフレクタ6には凸部9が形成されておりリフレクタ6の表面積が増大しているため、より効率よく放熱することができる。また、リフレクタ6が熱伝導性接着シート5を介在させてベース部材2と接合されているので、Al製のリフレクタ6に熱が伝導されやすく、半導体発光素子1から発生した熱をより効率よく外部に放熱することができる。熱伝導性接着シート5は熱伝導性のよいものを使用することは言うまでもなく、たとえば、熱伝導性接着シート5として熱伝導性シリコーン、熱伝導性アクリル、熱伝導性エポキシのいずれか、またはそれらを層状に積み重ねてなる複合体(多層体)などを使用することができる。
Since the
半導体発光素子1から発生した熱を外部に効率よく放熱することができるので、半導体発光素子1の温度が低くなり、半導体発光素子1を覆う透光性樹脂7の温度も低く保たれる。そのため、透光性樹脂7に分散保持される蛍光体が半導体発光素子1の高温に晒されることによる劣化が抑制される。これにより、表面実装型発光ダイオード10の寿命を延ばすことが可能になる。また、表面実装型発光ダイオード10から発生する色のバラツキを抑えることができる。
Since heat generated from the semiconductor
透光性樹脂7に分散保持される蛍光体としては、ガドリニウムおよびセリウムが添加された、YAG系(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、BOS系(Barium Ortho-Silicate)、TAG系(テルビウム・アルミニウム・ガーネット)の少なくとも1種を含んでいる。なお、白色光を得るためには透光性樹脂7に蛍光体を含有させることが必要であるが、表面実装型発光ダイオード10としては、蛍光体を含有しない透光性樹脂7のみで半導体発光素子1を封止する構成でもよいことは言うまでもない。透光性樹脂7は、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン変形エポキシ系樹脂などの少なくとも1種以上あるいはその複合体であることが望ましい。半導体発光素子1から発生する熱の一部は、透光性樹脂7を通じて外部へ放熱されるので、放熱性のよい(たとえば熱伝導率0.3W/mK以上)透光性樹脂7であればより好ましい。
As phosphors dispersed and held in the
また、半導体発光素子1から発生した光は、リフレクタ6が金属(Al)で形成されているために効率よく外部に放射される。リフレクタ6をAlで形成しているため、リフレクタ6における光を反射する面となる内周面に反射層として反射率を上げるためのAl蒸着、金属メッキなどを必要としないため、作製が容易となる。また、ベース部材2とリフレクタ6とを熱伝導性接着シート5で接着するだけで作製しているため、作製が容易となる。なお、リフレクタ6の内周面には、たとえば銀メッキ、ニッケルメッキ、ニッケル−クロムメッキなどからなるメッキ層を形成されていてもよく、メッキ層によって半導体発光素子1から発生する光を一層効率よくリフレクタ6の外部に放出することができる。
In addition, the light generated from the semiconductor
次に、図1に示す表面実装型発光ダイオード10の製造手順を説明する。図3は、表面実装型発光ダイオードの製造工程を示す流れ図である。図4〜図9は、図3で示す表面実装型発光ダイオードの製造方法の各工程を説明するための図である。図3に示すように、まず、工程(S10)において、ベース部材集合体として、厚さ0.5mmの板状のアルミニウムを準備する。ベース部材集合体を、エンボス型を使用して上方から押し潰す方向にエンボス成形する方法で、後工程で半導体発光素子が接着固定される表面である上面と、上面と反対側の下面とに、凹部を成形する。ここでベース部材集合体とは、ダイシング(切断)されることによってベース部材2に成形される素材であって、後述するように、半導体発光素子1の接着固定・ワイヤボンディングおよび樹脂封止の各工程を経た後に、個々のベース部材2に切断・分離される。
Next, a manufacturing procedure of the surface mount type
次に工程(S20)において、図4に示すように、板状のベース部材集合体の側面側の表面、および、上記凹部を被覆するように、絶縁層3としての二酸化シリコン層(厚さ0.1mm)を、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により積層する。続いて工程(S30)において、絶縁層3の表面に、電気メッキを用いて形成された金属配線パターン導体としての銅薄膜(厚さ0.035mm)と、さらに銀メッキ法を用いて銀薄膜(厚さ0.005mm)とからなる、導体層4を積層する。導体層4の表面が銀メッキされ銀薄膜で被覆されるので、導体層4の変質が抑制される。次に工程(S40)において、図5に示すように、ベース部材集合体の上面側に熱伝導性接着シート5としてのシート状の熱伝導性シリコーン(厚さ0.05mm)を貼付する。つまり、熱伝導性接着シート5は、ベース部材2の上面側における導体層4が形成されている箇所よりも内側の、ベース部材2の上面に貼付される。
Next, in step (S20), as shown in FIG. 4, a silicon dioxide layer (thickness 0) is formed as the insulating
一方、工程(S110)〜(S140)において、リフレクタを形成する。まず工程(S110)において、図9(a)に示すように、板材11としてのアルミニウム板(厚さ1mm)を準備する。図9(a)は板材11の側面図であり、実際には板材11として、紙面と垂直方向に長い材料が準備される。次に工程(S120)において、エンボス型を使用して上方から押し潰す方向に両面エンボス成形する方法によって、アルミニウム板に貫通孔部13と切断用の溝12とを形成する。切断用の溝12は、板材11の表面の直交する2方向に沿って形成される。図9(b)はエンボス成形後の断面図である。ここで貫通孔部13は、円錐面の一部であるように形成されており、図9(b)に示す断面において、貫通孔部13の径は図の上側から下側に向かって、小さくなっている。切断用の溝12は、板材11よりも厚みの薄い領域となる。
On the other hand, a reflector is formed in steps (S110) to (S140). First, in a process (S110), as shown to Fig.9 (a), the aluminum plate (thickness 1mm) as the board |
次に工程(S130)において、切断用の溝12に沿ってダイシングを行なう。ここで、直交する2方向に形成されている切断用の溝12に沿って、上記2方向のいずれの方向にも、ダイシングが行なわれる。金属製の板材11に切断用の溝が形成されており、切断用の溝に沿ってダイシングを行なうため、板材11の切断幅は小さくなっており、容易にダイシングすることができる。よってダイシング工程における不良品の発生を抑制できるので、歩留まりを低下させることがなく、生産性を向上させることができる。このようにして、工程(S140)において、単個の板状のリフレクタ6が完成する。図9(c)はリフレクタ6の断面図である。
Next, in step (S130), dicing is performed along the groove for cutting 12. Here, dicing is performed in any of the two directions along the cutting
次に工程(S50)において、図6に示すように、熱伝導性接着シート5上にリフレクタ6を接合させる。リフレクタ6は、工程(S130)のダイシングにおいて切断用の溝12に沿って分断された後の切りしろ残りとしての凸部9を有している。
Next, in a process (S50), as shown in FIG. 6, the
次に工程(S60)において、図7に示すように、ベース部材2の上面に、半導体発光素子1を透明樹脂としてのエポキシ系樹脂で接着固定(マウント)する。半導体発光素子1はリフレクタ素材の円錐面の一部であるように形成された貫通孔部13の内側に接着固定されるので、当該円錐面の一部がリフレクタ6の内周面となり、そのために半導体発光素子1から発生する光を効率よく外部に放出することが可能となる。続いて、工程(S70)において、ワイヤボンディングにより、半導体発光素子1の各電極と、対応する導体層4のボンディングパッドとを、導電線(リード線)8を用いて接続する。この後、工程(S80)において、図8に示すように、BOS系蛍光体を含有する透光性樹脂7(たとえばシリコーン樹脂)を、リフレクタ6の内部に、ディスペンサーを用いて充填する。
Next, in step (S60), as shown in FIG. 7, the semiconductor
次に工程(S90)において、図8に示す紙面と垂直方向に長いベース部材集合体のダイシングを行なう。このようにして、工程(S100)において、単個のベース部材2およびリフレクタ6を有する、図1に示す単個の表面実装型発光ダイオード10が作製される。
Next, in step (S90), dicing is performed on the base member aggregate that is long in the direction perpendicular to the paper surface shown in FIG. In this way, in the step (S100), the single surface-mounted
なお、実施の形態1においては、半導体発光素子1はP、N電極を同一面に有するチップ状に形成されていたが、この構造に限らず、P、N電極を両側に有するチップ上に形成される構造でもよい。半導体発光素子1が、ベース部材2と接触する側の裏面側に電極を有している場合、ベース部材2の当該半導体発光素子1が接着固定される表面において、金メッキまたは銀メッキの表面処理が施されていれば、半導体発光素子1をベース部材2に接着固定するボンディングが良好となる。銀メッキの場合は、光反射率が高く光外部取り出し効率が向上する。また半導体発光素子1の基板は、絶縁体、導体のいずれでもよい。半導体発光素子1は、窒化ガリウム系化合物半導体に限られず、ZnO(酸化亜鉛)系化合物半導体、InGaAlP系、AlGaAs系化合物半導体を用いてもよいことは言うまでもない。これらいずれの構造でも、半導体発光素子1をベース部材2に実装可能である。
In the first embodiment, the semiconductor
さらに、複数個の半導体発光素子1がベース部材2に実装可能である。複数個の同色の半導体発光素子1が実装されていれば高出力光源を得ることができる。またたとえば、青色・緑色・赤色系LEDチップなどの半導体発光素子がそれぞれ一つずつまたは同数個ずつ実装されていれば、各LEDチップへの電流配分の調整により白色などの調色が可能な光源を得ることができることは言うまでもない。
Furthermore, a plurality of semiconductor
(実施の形態2)
図10は、この発明の実施の形態2の表面実装型発光ダイオードの断面構造の一部を示す模式図である。実施の形態2の表面実装型発光ダイオード20と、上述した実施の形態1の表面実装型発光ダイオード10とは、基本的に同一の構成を備えている。しかし、実施の形態2では、半導体発光素子1のワイヤボンディングが図10に示すような構成となっている点で実施の形態1とは異なっている。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a schematic diagram showing a part of a cross-sectional structure of a surface-mounted light-emitting diode according to
具体的には、表面実装型発光ダイオード20を構成するリフレクタ6は、たとえば長さ2mm程度、幅0.8mm程度のすり鉢型に形成されている。ベース部材2には、その側面の片側を被覆するように、絶縁層3および導体層4が積層されている。半導体発光素子1の一の電極は、導電線8aによって対応するベース部材2のボンディングパッドに接続され、また半導体発光素子1の他の電極は、導電線8bによって対応する導体層4のボンディングパッドに接続されている。
Specifically, the
表面実装型発光ダイオード20の製造方法については、図3に示す工程(S10)において、ベース部材集合体の側面の片側のみに凸部が形成される。次に工程(S20)において、ベース部材集合体の凸部が形成された側の側面および凸部を被覆するように、絶縁層3としての厚さ0.05mmの二酸化シリコン層がスパッタリング法により積層される。次に工程(S30)において、絶縁層3の表面に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により積層された金属配線パターン導体としての銅薄膜(厚さ0.04mm)と、さらに銀メッキ法を用いて銀薄膜(厚さ0.01mm)とからなる、導体層4を積層する。続いて工程(S40)において、熱伝導性接着シート5としてのシート状の熱伝導性アクリル(厚さ0.1mm)は、ベース部材集合体の導体層4が積層されている側の側面側においては、ベース部材集合体の上面側における導体層4が形成されている箇所よりも内側の、ベース部材集合体の上面に位置するように、貼付される。また熱伝導性接着シート5としてのシート状の熱伝導性アクリル(厚さ0.1mm)は、ベース部材集合体の導体層4が積層されていない側の側面側においては、たとえばベース部材集合体の側面に沿うようにして、ベース部材集合体の上面に貼付される。
With respect to the method for manufacturing the surface-mounted light-emitting
また、工程(S70)において、半導体発光素子1の一の電極は、導電線8aによって対応するベース部材2のボンディングパッドに接続され、また半導体発光素子1の他の電極は、導電線8bによってリフレクタ6を跨いで対応する導体層4のボンディングパッドに接続される。続いて工程(S80)において、YAG系蛍光体を含有する透光性樹脂7(たとえばエポキシ系樹脂)を、リフレクタ6の内部に、半導体発光素子1および導電線8aを覆うように、ディスペンサーを用いて充填する。
In the step (S70), one electrode of the semiconductor
なお、表面実装型発光ダイオード20のその他の構成および製造手順については、実施の形態1において説明した通りであるので、その説明は繰り返さない。
Since the other configuration and manufacturing procedure of the surface-mounted
(実施の形態3)
図11は、この発明の実施の形態3の表面実装型発光ダイオードの断面構造の一部を示す模式図である。図12は、図11に示す表面実装型発光ダイオードの斜視図である。実施の形態3の表面実装型発光ダイオード30と、上述した実施の形態1の表面実装型発光ダイオード10とは、基本的に同一の構成を備えている。しかし、実施の形態3では、絶縁層3と導体層4との構造が図11に示すような構成となっている点で実施の形態1とは異なっている。
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a schematic diagram showing a part of a cross-sectional structure of a surface-mounted light-emitting diode according to
具体的には、表面実装型発光ダイオード30を構成するベース部材2は、厚さ0.5mmのアルミニウムにより作製されている。リフレクタ6は、厚さ1mmのアルミニウム板により、たとえば内径長さ2mm程度、内径の幅1mm程度の楕円型に形成されている。リフレクタ6の、熱伝導性接触シート5を介在させてベース部材2と接触している面以外の表面において、絶縁層3を介在させて、導体層4が積層されている。半導体発光素子1と導体層4とは、導電線8によって、電気的に接続されている。導電層4に接続された外部接続端子部81、82を通して、外部から半導体発光素子1を発光させるための電流を半導体発光素子1に供給する。表面実装型発光ダイオード20のその他の構成については、実施の形態1において説明した通りであるので、その説明は繰り返さない。
Specifically, the
次に、図11に示す表面実装型発光ダイオード30の製造手順を説明する。図13は、実施の形態3の表面実装型発光ダイオードの製造方法を示す流れ図である。まず工程(S10)において、ベース部材集合体として、厚さ0.5mmの板状のアルミニウムを準備する。続いて工程(S20)において、ベース部材集合体の上面に、熱伝導性接着シート5としてのシート状の熱伝導性シリコーン(厚さ0.05mm)を貼付する。
Next, a manufacturing procedure of the surface mount type
一方、工程(S110)〜(S140)において、リフレクタ素材を形成する。まず実施の形態1と同様に、工程(S110)において板材11としてのアルミニウム板(厚さ1mm)を準備し、次に工程(S120)において、アルミニウム板に貫通孔部13と切断用の溝12とを形成する。次に工程(S130)において、切断用の溝12に沿って、図9(b)に示す紙面と垂直方向の切断用の溝12に沿って、ダイシングを行なう。このようにして、工程(S140)において、板状のリフレクタ素材が完成する。リフレクタ素材は、図9(c)の紙面と垂直方向に長い板状であり、当該方向に沿って、後の工程でダイシングされることによってリフレクタ6に形成される部材が、複数個結合されたものである。
On the other hand, a reflector material is formed in steps (S110) to (S140). First, in the same manner as in the first embodiment, an aluminum plate (
次に工程(S30)において、熱伝導性接着シート5上にリフレクタ素材を接合させる。次に工程(S40)において、リフレクタ素材の上面に、絶縁層3としての二酸化シリコン層(厚さ0.1mm)を、CVD法により形成する。次に工程(S50)において、絶縁層3の表面に、金属配線パターン導体としての銅薄膜(厚さ0.035mm)を電気メッキで形成し、さらに銀メッキ法を用いて銀薄膜(厚さ0.005mm)とからなる、導体層4を積層する。
Next, in a process (S30), a reflector raw material is joined on the heat conductive
次に工程(S60)において、ベース部材2の上面に、半導体発光素子1を透明樹脂としてのエポキシ系樹脂で接着固定(マウント)する。続いて、工程(S70)において、ワイヤボンディングにより、半導体発光素子1の各電極と、リフレクタ素材に積層された対応する導体層4のボンディングパッドとを、導電線(リード線)8を用いて接続する。この後、工程(S80)において、BOS系蛍光体を含有する透光性樹脂7(たとえばシリコーン樹脂)を、リフレクタ素材の貫通孔部の内部に、ディスペンサーを用いて充填する。
Next, in step (S60), the semiconductor
次に工程(S90)において、リフレクタ素材に形成されている切断用の溝(図9(c)に示す紙面と垂直方向に長いリフレクタ素材において、図9(c)の断面と異なる断面上に切断用の溝は形成されているために、当該切断用の溝は図示されていない)に沿って、リフレクタ素材およびベース部材集合体のダイシングを行なう。このようにして、工程(S100)において、単個のベース部材2およびリフレクタ6を有する、図11に示す単個の表面実装型発光ダイオード30が作製される。
Next, in the step (S90), a cutting groove formed in the reflector material (in the reflector material long in the direction perpendicular to the paper surface shown in FIG. 9C, cut on a cross section different from that in FIG. 9C). Since the cutting groove is formed, the cutting groove is not shown), and the reflector material and the base member assembly are diced. In this way, in the step (S100), a single surface-mounted
(実施の形態4)
図14は、この発明の実施の形態4の表面実装型発光ダイオードの断面構造の一部を示す模式図である。実施の形態4の表面実装型発光ダイオード40と、上述した実施の形態3の表面実装型発光ダイオード30とは、基本的に同一の構成を備えている。しかし、実施の形態4では、絶縁層3と導体層4との構造が図14に示すような構成となっている点で実施の形態3とは異なっている。
(Embodiment 4)
FIG. 14 is a schematic diagram showing a part of a cross-sectional structure of a surface-mounted light-emitting diode according to
具体的には、表面実装型発光ダイオード30を構成するベース部材2は、厚さ1.0mmの銅により作製されている。リフレクタ6は、厚さ0.75mmのアルミニウム板により、たとえば最小内径2mm程度、最大内径2.4mm程度のすり鉢型に形成されている。リフレクタ6の、熱伝導性接触シート5を介在させてベース部材2と接触している面以外の表面である、リフレクタ6の上面および内周面において、絶縁層3を介在させて、導体層4が積層されている。半導体発光素子1と導体層4とは、導電線8によって、電気的に接続されている。表面実装型発光ダイオード40のその他の構成については、実施の形態1および実施の形態3において説明した通りであるので、その説明は繰り返さない。
Specifically, the
次に、図14に示す表面実装型発光ダイオード40の製造手順を説明する。図15は、実施の形態4の表面実装型発光ダイオードの製造方法を示す流れ図である。まず工程(S10)において、ベース部材集合体として、厚さ1.0mmの板状の銅を準備する。続いて工程(S20)において、ベース部材集合体の上面に、熱伝導性接着シート5としてのシート状の熱伝導性シリコーン(厚さ0.03mm)を貼付する。一方、工程(S110)〜(S140)において、実施の形態1で説明したように、板材11としてのアルミニウム板(厚さ0.75mm)から、単個の板状のリフレクタ6を形成する。
Next, a manufacturing procedure of the surface mount type
続いて工程(S30)において、熱伝導性接着シート5上にリフレクタ6を接合させる。次に工程(S40)において、リフレクタ6の上面に、絶縁層3としてのポリイミド樹脂層(厚さ0.05mm)を形成する。次に工程(S50)において、絶縁層3の表面に、金属配線パターン導体としての銅薄膜(厚さ0.04mm)を熱酸化法で形成し、さらに銀メッキ法を用いて銀薄膜(厚さ0.02mm)とからなる、導体層4を積層する。
Subsequently, in the step (S30), the
次に工程(S60)において、ベース部材2の上面に、半導体発光素子1を透明樹脂としてのアクリル系樹脂で接着固定(マウント)する。続いて、工程(S70)において、ワイヤボンディングにより、半導体発光素子1の各電極と、リフレクタ6に積層された対応する導体層4の、リフレクタ6の内周面において設けられたボンディングパッドとを、導電線(リード線)8を用いて接続する。この後、工程(S80)において、BOS系蛍光体を含有する透光性樹脂7(たとえばシリコーン樹脂)を、リフレクタ6の内部に、ディスペンサーを用いて充填する。
Next, in step (S60), the semiconductor
次に工程(S90)において、実施の形態1で説明した通りに、ベース部材集合体のダイシングを行なう。このようにして、工程(S100)において、単個のベース部材2およびリフレクタ6を有する、図14に示す単個の表面実装型発光ダイオード10が作製される。
Next, in the step (S90), as described in the first embodiment, the base member aggregate is diced. In this manner, in the step (S100), a single surface-mounted light-emitting
(実施の形態5)
図16は、この発明の実施の形態5の表面実装型発光ダイオードの断面構造の一部を示す模式図である。実施の形態5の表面実装型発光ダイオード50と、上述した実施の形態3の表面実装型発光ダイオード30とは、基本的に同一の構成を備えている。しかし、実施の形態4では、絶縁層3と導体層4との構造が図15に示すような構成となっている点で実施の形態3とは異なっている。
(Embodiment 5)
FIG. 16 is a schematic diagram showing a part of a cross-sectional structure of a surface-mounted light-emitting diode according to
具体的には、表面実装型発光ダイオード50を構成するベース部材2は、厚さ1.0mmのアルミニウムにより作製されている。リフレクタ6は、厚さ0.75mmのアルミニウム板により、たとえば最小内径2.5mm程度、最大内径3mm程度のすり鉢型に形成されている。リフレクタ6の上面の1箇所において、絶縁層3を介在させて、導体層4が積層されている。半導体発光素子1は、その両面に電極を有する。半導体発光素子1がベース部材2に接着固定される面と反対側の上面側の電極と、導体層4のボンディングパッドとは、導電線8によって、電気的に接続されている。
Specifically, the
実施の形態5の表面実装型発光ダイオード50の製造方法と、図15に示す実施の形態4の表面実装型発光ダイオード40の製造方法とは、基本的に同じであるが、実施の形態5の表面実装型発光ダイオード50の製造方法では、図15に示す工程(S10)において、ベース部材集合体として厚さ1.0mmの板状のアルミニウムを準備する。次に工程(S20)において、ベース部材集合体の上面に、熱伝導性接着シート5としてのシート状の熱伝導性エポキシ(厚さ0.1mm)を貼付する。
The method for manufacturing the surface-mounted light-emitting
また工程(S40)において、リフレクタ6の上面の1箇所に、絶縁層3としてのエポキシ樹脂層(厚さ0.03mm)を形成する。続いて工程(S50)において、絶縁層3の表面に、金属配線パターン導体としての銅薄膜(厚さ0.035mm)をスパッタリング法で形成し、さらに金メッキ法を用いて金薄膜(厚さ0.01mm)とからなる、導体層4を積層する。この後、工程(S60)において、ベース部材2の上面に、半導体発光素子1を銀ペーストで接着固定(マウント)する。
In the step (S40), an epoxy resin layer (thickness 0.03 mm) is formed as the insulating
なお、表面実装型発光ダイオード50のその他の構成および製造手順については、実施の形態1および実施の形態4において説明した通りであるので、その説明は繰り返さない。
Since the other configuration and manufacturing procedure of the surface-mounted
なお、実施の形態1から実施の形態5の説明においては、ベース部材2およびリフレクタ6が一枚の金属の板材を原材料として作成される例を述べているが、たとえば金属材料の表面に他の金属がメッキ加工により積層されるなど、複数の金属が組み合わされて形成されてもよい。ベース部材2およびリフレクタ6を形成する金属材料は、Al、Cuに限られず、放熱性および加工性に優れたFe、Mgなどを用いることができ、またはこれらの複合体としてもよい。ただし、ベース部材2およびリフレクタ6を金属の一体物として形成すれば、図9に示したように容易に製造が可能であり生産性を向上できるために、より好ましい。一体物として形成される場合、ベース部材2およびリフレクタ6の材料は、単体の金属に限られず合金であってもよい。
In the description of the first to fifth embodiments, an example is described in which the
リフレクタ6の形状に関しては、たとえば凸部9のような、リフレクタ6の光反射面である内周面を除く部分を凹凸形状に設け、放熱フィンのような形状とすることもできる。このようにすれば、リフレクタ6から外部への放熱がさらに促進されるために、一層放熱性を向上させることができる。またリフレクタ6の光反射面は、円錐面に限られず、たとえば球面や放物面の一部であるように、リフレクタ6が形成されてもよく、この場合半導体発光素子1から発生する光を効率よく放出することができる。
Regarding the shape of the
絶縁層3は、二酸化シリコンに限られず、たとえばアクリルゴム、エポキシ、シリコーンなどを、熱伝導粘着材と介在させてベース部材2および導体層4に接着することによって構成することができる。絶縁層3を構成する材料が熱伝導率の高いものであれば、より好ましい。
The insulating
また、熱伝導性接着シート5が透光性樹脂7と接触している構成としてもよい。たとえば図1に示す表面実装型発光ダイオード10において、半導体発光素子1が導体層4にワイヤボンドされている領域を除き、熱伝導性接着シート5がリフレクタ6の内周壁よりも内側においても形成する構成とすれば、熱伝導性接着シート4を透光性樹脂7と接触させることができる。この場合、透光性樹脂7中に放熱された熱を、熱伝導性接着シート5を通してリフレクタ6へ伝導することができる。したがって、半導体発光素子1が発生した熱をより効率よく外部へ放熱することができる。
The heat conductive
さらに、リフレクタ6を熱伝導性接着シート5とリフレクタ6とが接合している面積が増大させるような形状に形成してもよい。たとえば、リフレクタ6を、熱伝導性接着シート4との接合部において、凹凸を有する形状、または、のこぎり歯状の細かい刻み目を有する形状に成形することができる。このようにすれば、熱伝導性接着シート5からリフレクタ6への熱伝導が向上する。したがって、半導体発光素子1が発生した熱をより効率よく外部へ放熱することができる。また、リフレクタ6の接合強度を向上させることができる。
Furthermore, you may form the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 半導体発光素子、2 ベース部材、3 絶縁層、4 導体層、4a 外部接続端子部、5 熱伝導性接着シート、6 リフレクタ、7 透光性樹脂、8 導電線、9 凸部、10,20,30,40,50 表面実装型発光ダイオード、11 板材、12 切断用の溝、13 貫通孔部、100 表面実装型発光ダイオード、101 チップ基板、102 LEDチップ、103 枠状部材、104 モールド樹脂、105 チップ実装ランド、106 表面実装用端子部、107 接続ランド、108 導電パターン、200 半導体発光装置、201 リードフレーム、202 半導体発光素子、203 封止部材、204a,204b リード端子、205 反射板。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記ベース部材上に裏面が接着固定された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を囲むように前記ベース部材上に接着シートを介在させて接合された、金属製のリフレクタとを備え、
前記ベース部材の表面における前記リフレクタが接合された箇所よりも前記半導体発光素子から離れる位置において、または、前記リフレクタ上の前記ベース部材と接合されていない面において、前記半導体発光素子と電気的に接続された導体層が、絶縁層を介在させて形成されている、表面実装型発光ダイオード。 A metal base member;
A semiconductor light emitting element having a back surface bonded and fixed on the base member;
A metal reflector joined to the base member so as to surround the semiconductor light emitting element with an adhesive sheet interposed therebetween,
Electrically connected to the semiconductor light emitting element at a position farther from the semiconductor light emitting element than a position where the reflector is bonded on the surface of the base member, or on a surface not bonded to the base member on the reflector A surface-mounted light-emitting diode in which the conductive layer is formed with an insulating layer interposed.
前記半導体発光素子と前記導体層とは、導電線によって電気的に接続されている、請求項1に記載の表面実装型発光ダイオード。 The conductor layer is formed at a position farther from the semiconductor light emitting element than the portion where the reflector is bonded on the surface of the base member,
The surface-mount light-emitting diode according to claim 1, wherein the semiconductor light-emitting element and the conductor layer are electrically connected by a conductive wire.
前記半導体発光素子と前記導体層とは、一の導電線によって電気的に接続されており、
前記半導体発光素子と前記ベース部材とは、他の導電線によって電気的に接続されている、請求項1に記載の表面実装型発光ダイオード。 The conductor layer is formed at a position farther from the semiconductor light emitting element than the portion where the reflector is bonded on the surface of the base member,
The semiconductor light emitting element and the conductor layer are electrically connected by one conductive line,
The surface-mount light-emitting diode according to claim 1, wherein the semiconductor light-emitting element and the base member are electrically connected by another conductive line.
前記半導体発光素子と前記導体層とは、導電線によって電気的に接続されている、請求項1に記載の表面実装型発光ダイオード。 The conductor layer is formed on the inner peripheral surface of the reflector,
The surface-mount light-emitting diode according to claim 1, wherein the semiconductor light-emitting element and the conductor layer are electrically connected by a conductive wire.
金属製のリフレクタ素材に複数の貫通孔部と、切断用の溝とを形成する工程と、
前記溝に沿って前記リフレクタ素材をダイシングしてリフレクタを成形する工程と、
前記ベース部材集合体上に、熱伝導性接着シートを介在させて、前記リフレクタを接合する工程と、
複数の半導体発光素子を、前記複数の貫通孔部の内側において、前記ベース部材集合体上に接着固定する工程と、
前記半導体発光素子と前記導体層とを電気的に接続する工程と、
前記ベース部材集合体をダイシングして、単個のベース部材と単個の前記リフレクタとを有する表面実装型発光ダイオードに分割する工程とを備える、表面実装型発光ダイオードの製造方法。 A step of sequentially forming an insulating layer and a conductor layer on a part of the surface of the metal base member assembly;
Forming a plurality of through holes and a cutting groove in a metal reflector material;
Forming a reflector by dicing the reflector material along the groove;
A step of joining the reflector on the base member assembly with a heat conductive adhesive sheet interposed therebetween;
Adhering and fixing a plurality of semiconductor light emitting elements on the base member assembly inside the plurality of through-hole portions;
Electrically connecting the semiconductor light emitting element and the conductor layer;
And a step of dicing the base member assembly to divide the base member assembly into surface-mounted light-emitting diodes each having a single base member and a single reflector.
金属製のベース部材集合体上に、熱伝導性接着シートを介在させて、前記リフレクタ素材を接合する工程と、
前記リフレクタ素材の表面の一部に、絶縁層と導体層とを順に積層形成する工程と、
複数の半導体発光素子を、前記複数の貫通孔部の内側において、前記ベース部材集合体上に接着固定する工程と、
前記半導体発光素子と前記導体層とを電気的に接続する工程と、
前記溝に沿って前記リフレクタ素材および前記ベース部材集合体をダイシングして、単個のベース部材およびリフレクタを有する表面実装型発光ダイオードに分割する工程とを備える、表面実装型発光ダイオードの製造方法。 Forming a plurality of through holes and a cutting groove in a metal reflector material;
A step of joining the reflector material on a base member assembly made of metal with a heat conductive adhesive sheet interposed therebetween;
A step of sequentially forming an insulating layer and a conductor layer on a part of the surface of the reflector material;
Adhering and fixing a plurality of semiconductor light emitting elements on the base member assembly inside the plurality of through-hole portions;
Electrically connecting the semiconductor light emitting element and the conductor layer;
And a step of dicing the reflector material and the base member aggregate along the groove to divide the reflector material into surface-mounted light-emitting diodes having a single base member and reflector.
前記溝に沿って前記リフレクタ素材をダイシングしてリフレクタを成形する工程と、
金属製のベース部材集合体上に、熱伝導性接着シートを介在させて、前記リフレクタを接合する工程と、
前記リフレクタの表面の一部に、絶縁層と導体層とを順に積層形成する工程と、
複数の半導体発光素子を、前記複数の貫通孔部の内側において、前記ベース部材集合体上に接着固定する工程と、
前記半導体発光素子と前記導体層とを電気的に接続する工程と、
前記ベース部材集合体をダイシングして、単個のベース部材と単個の前記リフレクタとを有する表面実装型発光ダイオードに分割する工程とを備える、表面実装型発光ダイオードの製造方法。 Forming a plurality of through holes and a cutting groove in a metal reflector material;
Forming a reflector by dicing the reflector material along the groove;
A step of joining the reflector on a metal base member aggregate with a thermally conductive adhesive sheet interposed therebetween;
A step of sequentially forming an insulating layer and a conductor layer on a part of the surface of the reflector; and
Adhering and fixing a plurality of semiconductor light emitting elements on the base member assembly inside the plurality of through-hole portions;
Electrically connecting the semiconductor light emitting element and the conductor layer;
And a step of dicing the base member assembly to divide the base member assembly into surface-mounted light-emitting diodes each having a single base member and a single reflector.
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