JP2009218625A

JP2009218625A - Ｌｅｄ装置

Info

Publication number: JP2009218625A
Application number: JP2009158530A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Sugiura; 良治杉浦; Satoshi Isoda; 聡磯田; Masayuki Sakurai; 正幸桜井
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2009-09-24

Abstract

【課題】放熱性を配慮した上で、ＬＥＤチップを搭載する部位の強度を向上させる。
【解決手段】第１の絶縁基板３には、ＬＥＤチップ３０を収容する貫通孔５と、金属細線３１を電気的に接続する端子部２１とが設けられている。第１の絶縁基板３の裏面に積層された第２の絶縁基板１１の表面には、ＬＥＤチップ３０を搭載するめっき膜によって形成されたチップ搭載部１７が設けられている。チップ搭載部１７の下部には、このチップ搭載部１７と導通する第２のめっき膜２４ａを有する非貫通接続孔２４が設けられている。非貫通接続孔２４の下端縁には第２のめっき膜２４ａと導通する第３のめっき膜２５が設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、各種の表示パネル、液晶表示装置のバックライト、照明装置等の光源として使用されるＬＥＤ装置に関するものである。

近年、高輝度化したＬＥＤチップが開発され、これまでの携帯電話機等のテンキー照明やスポット的な照明に使用されるばかりではなく、電気スタンド等の比較的広範囲の照明用として使用され始めてきており、より高い放熱性が要求されるようになっている。従来のＬＥＤ装置は、絶縁基板に貫通孔を形成し、貫通孔の一方側の開口を金属板で覆い、貫通孔の壁面および金属板の表面ならびに絶縁基板の表面にめっきによって金属膜を形成し、金属板上にＬＥＤチップを実装し、ワイヤボンディングでＬＥＤチップと絶縁基板上の金属膜との間を電気的に接続したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３１３７８２３号公報（段落「００２７」ないし「００３７」、図１ないし図３）

上述した従来のＬＥＤ装置においては、厚みの薄い金属板を放熱板として使用し、この放熱板上にＬＥＤチップを搭載する構造としているため、ＬＥＤチップを搭載する部位の強度が充分でなかった。このため、ＬＥＤチップを搭載するときのボンディング圧力やモールド樹脂を樹脂封止するときの封止荷重等が放熱板に加わることにより、ＬＥＤチップのチップ搭載部からの剥離や金属細線の接続不良が発生するという問題があった。

本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、放熱性を配慮した上で、ＬＥＤチップを搭載する部位の強度を向上させることにある。

この目的を達成するために、本発明は、ＬＥＤチップを収容する第１の貫通孔が設けられた第１の絶縁基板と、この第１の絶縁基板の裏面に積層された第２の絶縁基板とを備え、前記第２の絶縁基板の表面に貼り付けられた銅箔上に前記第１の貫通孔に収容されるＬＥＤチップを搭載する第１のめっき膜を設けるとともに、前記第２の絶縁基板内に前記第１のめっき膜と前記銅箔を介して導通する第２のめっき膜が内壁に形成された複数の非貫通接続孔を設け、これら第１のめっき膜と銅箔と第２のめっき膜とを積層させ、かつ前記第２の絶縁基板の裏面に前記第２のめっき膜と導通する第３のめっき膜を形成し、前記第１のめっき膜を前記複数の非貫通接続孔に対応した部位に形成したものである。

本発明は、前記発明において、前記非貫通接続孔内を熱伝導性を有する孔埋め部材によって充填し、前記第２の絶縁基板の裏面に前記非貫通接続孔を覆う第４のめっき膜を設けたものである。

本発明によれば、ＬＥＤチップから発生した熱は、第１のめっき膜および第２のめっき膜ならびに第３のめっき膜を介して外部に放熱される。また、第１の絶縁基板の裏面に積層した第２の絶縁基板によってＬＥＤチップを支承していることにより、ＬＥＤチップの搭載時のボンディング圧力や樹脂封止時の封止荷重等を第２の絶縁基板によって受けることができるため、ＬＥＤチップを搭載する部位の強度を向上させることができる。したがって、ＬＥＤチップのチップ搭載部からの剥離や金属細線の接続不良を防止することができる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、孔埋め部材によって放熱性をより向上させることができるとともに、強度もさらに向上させることができる。

本発明に係るＬＥＤ装置の製造方法を説明するための断面図であって、同図（Ａ）は銅箔の製造方法を示し、同図（Ｂ）は第１の絶縁基板の製造方法を示す。本発明に係るＬＥＤ装置の製造方法を説明するための断面図であって、第２の絶縁基板の製造方法を示す。本発明に係るＬＥＤ装置の製造方法を説明するための断面図であって、第１の絶縁基板と第２の絶縁基板とを積層する方法を示す。本発明に係るＬＥＤ装置の製造方法を説明するための断面図である。本発明に係るＬＥＤ装置の製造方法を説明するための断面図である。本発明に係るＬＥＤ装置を示し、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は外観斜視図である。本発明の第２の実施の形態の製造方法を説明するための断面図であって、同図（Ａ）は銅箔の製造方法を示し、同図（Ｂ）は第１の絶縁基板の製造方法を示す。本発明の第２の実施の形態の製造方法を説明するための断面図であって、第２の絶縁基板の製造方法を示す。本発明に第２の実施の形態の製造方法を説明するための断面図であって、第１の絶縁基板と第２の絶縁基板とを積層する方法を示す。本発明の第２の実施の形態の製造方法を説明するための断面図である。本発明の第２の実施の形態を説明するための断面図である。本発明の第２の実施の形態の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。なお、図１ないし図５においては、説明の便宜上１個のＬＥＤ装置のみを図示しているが、実際はＬＥＤ装置はマトリックス状に複数個設けられている。
〔実施の形態１〕

図１に符号１で示すものは銅箔であって、中央部に平面視円形の孔２が設けられている。同図（Ｂ）において、３はエポキシ樹脂によって形成された第１の絶縁基板であって、表裏両面に接着剤層４，４が設けられており、中央部に後述するＬＥＤチップを収容する大径の貫通孔５が設けられ、この貫通孔５を挟むように小径の貫通孔６，６が設けられている。

図２（Ａ）において、１１はエポキシ樹脂によって形成された第２の絶縁基板であって、表裏両面に銅箔１２Ａ，１２Ｂが張り付けられている。この第２の絶縁基板１１の裏面側の銅箔１２Ｂをエッチングし、同図（Ｂ）に示すように、銅箔１２Ｂを除去した平面視円形の複数の窓穴１３を形成する。次いで、第２の絶縁基板１１の下方側から窓穴１３にレーザを照射することにより、同図（Ｃ）に示すように、断面円形の複数の非貫通孔１４を形成する。

同図（Ｄ）において、非貫通孔１４を挟むようにして、第２の絶縁基板１１にドリルによって貫通孔１５を形成する。次いで、同図（Ｅ）に示すようにパネルめっきによって非貫通孔１４の内壁、貫通孔１５の内壁および第２の絶縁基板１１の表裏にめっきによって銅めっき膜１６を形成する。同図（Ｆ）に示すように、エッチングによって第１の絶縁基板２の表面側の銅めっき膜１６の非貫通孔１４に対応した部位に後述するＬＥＤチップ３０を搭載する第１のめっき膜としてのチップ搭載部１７を形成するとともに、貫通孔１５の上端縁に内部回路１８を形成する。

このように非貫通孔１４とチップ搭載部１７とを形成した第２の絶縁基板１１を、図３に示すように、チップ搭載部１７によって第１の絶縁基板３の貫通孔５の下方側の開口を閉塞するようにして、第１の絶縁基板３の裏面に接着剤層４を介して接着する。同時に、銅箔１を第１の絶縁基板３の表面に接着剤層４を介して接着することにより、貫通孔６と貫通孔１５との上方の開口が銅箔１によって閉塞され非貫通孔１９が形成され、銅箔１と第１の絶縁基板３と第２の絶縁基板１１とが積層される。

次いで、図４（Ａ）に示すように、パネルめっきによって、第１の絶縁基板３の表面、第２の絶縁基板１１の裏面、貫通孔５の内壁および非貫通孔１９の内壁に銅めっき膜２０を形成する。同図（Ｂ）に示すように、エッチングによって、非貫通孔１９の上部に端子部２１を形成するとともに、非貫通孔１９の内周面に端子部２１と導通する端面端子部２２を形成し、かつ非貫通孔１９の下端縁に端面端子部２２と導通するランド部２３を形成する。また、同図（Ｂ）に示すように、エッチングによって、非貫通孔１４の内壁にチップ搭載部１７と導通する第２のめっき膜２４ａを形成し非貫通接続孔２４を設けるとともに、非貫通接続孔２４の下端縁に第２のめっき膜２４ａと導通する第３のめっき膜２５を形成する。

同図（Ｃ）に示すように、これらチップ搭載部１７上、端子部２１上、端面端子部２２上、ランド部２３上、第２のめっき膜２４ａ上および第３のめっき膜２５上に金めっき膜２７を形成する。次いで、図５（Ａ）に示すように第２の絶縁基板１１の下面全体にマスキングテープ２８を貼着し、ランド部２３、第３の端子部２５をマスキングテープ２８によって覆う。この状態で、同図（Ｂ）に示すように銀めっき処理を行い、チップ載置部１７上および端子部２１上に銀めっき膜２９を形成し、同図（Ｃ）に示すようにマスキングテープ２８を剥離する。

次いで、図６（Ａ）に示すように、チップ搭載部１７上に８個のＬＥＤチップ（同図（Ａ）においては１個のＬＥＤチップのみを図示）３０をダイボンディングによって接合し、ＬＥＤチップ３０の金属細線３１を端子部２１にワイヤーボンディングによって電気的に接続する。そして、チップ搭載部１７と端子部２１とを透明なモールド樹脂３２によって樹脂封止した後に、非貫通孔１９，１９間を結ぶ線Ｃ１をダイシング加工によって切断することにより、同図（Ｂ）に示すように１個単位としたＬＥＤ装置３３を形成する。

このように、ＬＥＤチップ３０を搭載するチップ搭載部１７の下面に、エポキシ樹脂によって形成された第２の絶縁基板１１を積層したことにより、ＬＥＤチップ３０を搭載する部位の強度を向上させることができる。このため、ＬＥＤチップ３０をチップ搭載部１７に搭載するときのボンディング圧力やモールド樹脂３２によって樹脂封止するときの封止荷重等が加わることによるＬＥＤチップ３０のチップ搭載部１７からの剥離や金属細線３１の接続不良を防止することができる。

また、ＬＥＤチップ３０からの発熱は、ＬＥＤチップ３０を搭載しているチップ搭載部１７を形成するめっき膜と、このめっき膜と導通している複数の非貫通接続孔２４の第２のめっき膜２４ａと、この第２のめっき膜２４ａと導通している複数の非貫通接続孔２４の下端縁に形成した第３のめっき膜２５とを介して外部に放熱される。
〔実施の形態２〕

図７ないし図１２は本発明の第２の実施の形態の製造方法を説明するための断面図である。これら図７ないし図１２においては、説明の便宜上１個のＬＥＤ装置のみを図示しているが、実際はＬＥＤ装置はマトリックス状に複数個設けられている。図７に符号１で示すものは銅箔であって、中央部に平面視円形の孔２が設けられている。同図（Ｂ）において、３はエポキシ樹脂によって形成された第１の絶縁基板であって、表裏両面に接着剤層４，４が設けられており、中央部に後述するＬＥＤチップを収容するφ２．０〜６．０ｍｍの大径の貫通孔５が設けられ、この貫通孔５を挟むようにφ０．２〜０．６ｍｍの小径の貫通孔６，６が設けられている。

図８（Ａ）において、１０１はエポキシ樹脂によって形成された第２の絶縁基板であって、表裏両面に銅箔１０２，１０２が張り付けられている。同図（Ｂ）に示すように、この第２の絶縁基板１０１に、ドリルによって複数の貫通孔１０３とこれら貫通孔１０３を挟むように貫通孔１０４，１０４とを形成する。同図（Ｃ）に示すように、パネルめっきにより第２の絶縁基板１０１の表裏面、貫通孔１０３の内壁に銅めっき膜１０５を形成し、後述するチップ載置部１０８と導通する第２のめっき膜１０６を設けるとともに、貫通孔１０４の内壁に銅めっき膜１０５を形成する。

同図（Ｄ）に示すように、貫通孔１０３内に熱伝導性を有する孔埋め部材１０７を充填し、同図（Ｅ）に示すように、パネルめっきにより貫通孔１０３に充填した孔埋め部材１０７の両端開口を銅めっき膜１０８によって閉塞することにより非貫通接続孔１０３ａを形成するともに、貫通孔１０４の内壁に銅めっき膜１０８を形成する。次いで、エッチングによって、同図（Ｆ）に示すように、孔埋め部材１０７によって充填された貫通孔１０３の上部に第１のめっき膜としてのチップ搭載部１０９を形成するとともに、貫通孔１０４の上端縁に内部回路１１０を形成する。

このようにチップ搭載部１０９を形成した第２の絶縁基板１０１を、図９に示すように、チップ搭載部１０９によって第１の絶縁基板３の貫通孔５の下方側の開口を閉塞するようにして、第１の絶縁基板３の裏面に接着剤層４を介して接着する。同時に、銅箔１を第１の絶縁基板３の表面に接着剤層４を介して接着することにより、貫通孔６と貫通孔１０４との上方の開口が銅箔１によって閉塞され非貫通孔１１２が形成され、銅箔１と第１の絶縁基板３と第２の絶縁基板１０１とが積層される。

図１０（Ａ）に示すように、パネルめっきによって、第１の絶縁基板３の表面、第２の絶縁基板１０１の裏面、貫通孔５の内壁および非貫通孔１１２の内壁に銅めっき膜１１３を形成する。同図（Ｂ）に示すように、エッチングによって、非貫通孔１１２の上部に端子部１１４を形成するとともに、非貫通孔１１２の内周面に端子部１１４と導通する端面端子部１１５を形成し、かつ非貫通孔１１２の下端縁に端面端子部１１５と導通するランド部１１６を形成する。また、同図（Ｂ）に示すように、第２の絶縁基板１０１の裏面に形成され、非貫通接続孔１０３ａの下方の開口を覆う第４のめっき膜１１７が形成される。

同図（Ｃ）に示すように、これらチップ搭載部１０９上、端子部１１４上、端面端子部１１５上、ランド部１１６上、第４のめっき膜１１７上に金めっき膜１１８を形成する。次いで、図１１（Ａ）に示すように第２の絶縁基板１０１の下面全体にマスキングテープ１２０を貼着し、ランド部１１６、第４のめっき膜１１７をマスキングテープ１２０によって覆う。この状態で、同図（Ｂ）に示すように銀めっき処理を行い、チップ載置部１０９上および端子部１１４上に銀めっき膜１２１を形成し、同図（Ｃ）に示すようにマスキングテープ１２０を剥離する。

次いで、図１２に示すように、チップ搭載部１０９上にＬＥＤチップ３０をダイボンディングによって接合し、ＬＥＤチップ３０の金属細線３１を端子部１１４にワイヤーボンディングによって電気的に接続する。そして、チップ搭載部１０９と端子部１１４とを透明なモールド樹脂３２によって樹脂封止した後に、非貫通孔１１２，１１２間を結ぶ線Ｃ２をダイシング加工によって切断することにより、１個単位としたＬＥＤ装置１２５を形成する。

このように、ＬＥＤチップ３０を搭載するチップ搭載部１０９の下面に、エポキシ樹脂によって形成された第２の絶縁基板１０１を積層したことにより、ＬＥＤチップ３０を搭載する部位の強度を向上させることができる。このため、ＬＥＤチップ３０をチップ搭載部１０９に搭載するときのボンディング圧力やモールド樹脂３２によって樹脂封止するときの封止荷重等が加わることによるＬＥＤチップのチップ搭載部１０９からの剥離や金属細線３１の接続不良を防止することができる。

また、ＬＥＤチップ３０からの発熱は、ＬＥＤチップ３０を搭載しているチップ搭載部１０９を形成するめっき膜と、このめっき膜と導通している非貫通接続孔１０３ａの第２のめっき膜１０６と、この第２のめっき膜１０６と導通している非貫通接続孔１０３ａの下方を覆う第４のめっき膜１１７とを介して外部に放熱される。ＬＥＤチップ３０からの発熱は、チップ搭載部１０９を形成するめっき膜と、このめっき膜と対接している熱伝導性を有する孔埋め部材１０７と、この孔埋め部材１０７と対接している第４のめっき膜１１７とを介して外部に放熱される。このように、ＬＥＤチップ３０からの発熱を孔埋め部材１０７を介しても外部に放熱することができるため、放熱性を向上させることができるとともに、孔埋め部材によって第２の絶縁基板の強度を向上させることができる。

１…銅箔、３…第１の絶縁基板、５…貫通孔、１１，１０１…第２の絶縁基板、１７，１０９…チップ搭載部（第１のめっき膜）、２４ａ，１０６…第２のめっき膜、２４，１０３ａ…非貫通接続孔、２１，１１４…端子部、２５…第３のめっき膜、３０…ＬＥＤチップ、３２…モールド樹脂、３３，１２５…ＬＥＤ装置、１１７…第４のめっき膜。

Claims

ＬＥＤチップを収容する第１の貫通孔が設けられた第１の絶縁基板と、この第１の絶縁基板の裏面に積層された第２の絶縁基板とを備え、前記第２の絶縁基板の表面に貼り付けられた銅箔上に前記第１の貫通孔に収容されるＬＥＤチップを搭載する第１のめっき膜を設けるとともに、前記第２の絶縁基板内に前記第１のめっき膜と前記銅箔を介して導通する第２のめっき膜が内壁に形成された複数の非貫通接続孔を設け、これら第１のめっき膜と銅箔と第２のめっき膜とを積層させ、かつ前記第２の絶縁基板の裏面に前記第２のめっき膜と導通する第３のめっき膜を形成し、前記第１のめっき膜を前記複数の非貫通接続孔に対応した部位に形成したことを特徴とするＬＥＤ装置。
請求項１記載のＬＥＤ装置において、
前記非貫通接続孔内を熱伝導性を有する孔埋め部材によって充填し、前記第２の絶縁基板の裏面に前記非貫通接続孔を覆う第４のめっき膜を設けたことを特徴とするＬＥＤ装置。