JP2011044593A - Led substrate and led package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED基板及びLEDパッケージに関し、特には照明用に用いられるLED基板及びLEDパッケージに関する。 The present invention relates to an LED substrate and an LED package, and more particularly to an LED substrate and an LED package used for illumination.
近年、省エネ・環境保全の面から、液晶テレビを始めとして、液晶画面のバックライトや、一般家庭用照明のLED(Light Emitting Diode)化が進んでいる。LED照明は、蛍光灯・白熱電球に比べ寿命は10倍、電気代は1/10、と優れた点が多く、脚光を浴びているが、LED素子から発生する熱や紫外線の影響で、放熱設計や周辺機材の変色対策など照明器具としての信頼性向上に配慮が必要となり、コスト的に高価なものになっている。 In recent years, from the viewpoint of energy saving and environmental conservation, LCD televisions and backlights for liquid crystal screens and LED (Light Emitting Diode) for general household lighting have been advanced. LED lighting has many advantages, such as 10 times longer life than fluorescent and incandescent bulbs, and 1/10 of the electricity bill. It is in the limelight, but it is radiating heat due to the heat and ultraviolet rays generated from LED elements. Consideration must be given to improving the reliability of lighting equipment, such as designing and measures for discoloration of peripheral equipment, making it expensive in terms of cost.
例えば、このような信頼性向上に配慮したものとしては、LED照明に用いる基板やパッケージとして、照明用LEDのベースとなる基材として、A.リードフレーム、B.セラミック、C.アルミニウムコア配線板を使用するものなどがある。 For example, in consideration of such reliability improvement, as a substrate or package used for LED lighting, as a base material for a lighting LED, A. A lead frame; Ceramic, C.I. Some use aluminum core wiring boards.
A.リードフレームやB.セラミックを用いたLED照明用の基板やパッケージとしては、LEDからの白色光の反射率を向上させるため、460nm近辺の波長の反射率が最も高い銀めっきを、反射板として使用するものが用いられている(特許文献1、2)。
A. Lead frames and B.I. As a substrate or package for LED lighting using ceramic, in order to improve the reflectance of white light from the LED, one using silver plating having the highest reflectance at a wavelength near 460 nm as a reflector is used. (
また、C.アルミニウムコア配線板を用いたLED照明用の基板やパッケージとしては、図7に示すように、高反射率のアルミニウム板3に、LED搭載部7に開口10を設けた片面の配線板5を接着剤4を介して貼り付け、変色し易い銀めっきを使用せず、アルミニウム板3上に直接LED素子8を搭載することで、経時的な輝度の低下を防止した構造のものも上市されている(特許文献3)。
In addition, C.I. As a substrate or package for LED lighting using an aluminum core wiring board, as shown in FIG. 7, a single-
特許文献1のA.セラミック及び特許文献2のB.リードフレームを用いたLED照明用の基板やパッケージでは、反射材として銀めっきを用いるが、この銀めっきは、変色により、経時的に反射率が低下する傾向がある。このため、経時的な輝度の低下は防止できない。また、B.リードフレームを用いたLED照明用の基板やパッケージでは、反射材であるリフレクターとして一体成型される樹脂に、PPA(芳香族ポリアミド)が多く使用されているが、LED素子から出る、熱・紫外線による変色も避けることができない。
A. of
特許文献3のC.アルミニウムコア配線板を用いたLED照明用の基板やパッケージでは、銀めっきを使用しないため、経時的な輝度の低下はなく、また、アルミニウム板にLED素子を直接搭載するため、放熱の問題に対しても有効である。しかしながら、アルミニウム板に片面の樹脂製配線板を貼り付ける構造のため、下面電極は配置されていない。メタルコア配線板のように、アルミニウム板に穴あけを行い、絶縁樹脂を穴内に充填し、更にその充填した樹脂のセンターに穴あけを行い、銅めっきによりスルーホールを介して下面電極とする構造も可能ではあるが、工程の複雑さから、高価になることは避けられない。 C.I. LED lighting substrates and packages using aluminum core wiring boards do not use silver plating, so there is no decrease in luminance over time, and LED elements are mounted directly on the aluminum plate, so there is no problem with heat dissipation. Even it is effective. However, because of the structure in which a single-sided resin wiring board is attached to an aluminum plate, the bottom electrode is not disposed. Like a metal core wiring board, it is possible to make a structure where a hole is made in an aluminum plate, an insulating resin is filled in the hole, a hole is made in the center of the filled resin, and a bottom electrode is formed through a through hole by copper plating. However, due to the complexity of the process, it is inevitable that it will be expensive.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、LED素子から出る熱・紫外線に対しても、劣化や変色を起こしにくいことから、照明器具としての信頼性に優れ、しかも高い反射率と高放熱性を両立させ、かつ、安価なLED用基板及びLEDパッケージを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and since it is difficult to cause deterioration and discoloration against heat / ultraviolet rays emitted from LED elements, it has excellent reliability as a lighting fixture and has a high reflectance. An object of the present invention is to provide an LED substrate and an LED package that are compatible with high heat dissipation and are inexpensive.
本発明は、以下のものに関する。
(1) 一方の面にボンディングパッドを、他方の面に前記ボンディングパッドと層間接続により電気的に接続された下面電極を備える配線板の前記一方の面に、接着剤を介して反射板を貼り合せたLED基板であって、前記接着剤及び反射板に備えられた接続用開口から前記ボンディングパッドが露出し、この露出したボンディングパッドと電気的に接続されるLED素子を搭載するためのLED搭載部が、前記反射板の表面に設けられるLED基板。
(2) 上記(1)において、ボンディングパッドの表面が金めっきであるLED基板。
(3) 上記(1)または(2)において、反射板が、460nmの波長の光に対して80%以上の反射率を有する高反射アルミニウムであるLED基板。
(4) 上記(1)から(3)の何れかにおいて、ボンディングパッドの間隙を樹脂で埋めて配線板の一方の面を平坦としたLED基板。
(5) 上記(1)から(4)の何れかのLED基板のLED搭載部にLED素子が搭載され、このLED素子と露出したボンディングパッドとが、電気的に接続されるLEDパッケージ。
(6) 上記(5)において、反射板にアンカー形成用の穴が設けられ、前記反射板上に形成されるモールド用の樹脂が、前記穴に流入して硬化することにより、アンカー部を形成するLEDパッケージ。
The present invention relates to the following.
(1) A reflecting plate is attached to one surface of a wiring board having a bonding pad on one surface and a lower surface electrode electrically connected to the bonding pad by interlayer connection on the other surface via an adhesive. LED mounting for mounting an LED element that is a combined LED substrate, wherein the bonding pad is exposed from a connection opening provided in the adhesive and the reflector, and is electrically connected to the exposed bonding pad An LED substrate having a portion provided on the surface of the reflector.
(2) The LED substrate according to (1), wherein the surface of the bonding pad is gold plating.
(3) The LED substrate according to (1) or (2) above, wherein the reflector is a highly reflective aluminum having a reflectance of 80% or more with respect to light having a wavelength of 460 nm.
(4) The LED substrate according to any one of the above (1) to (3), wherein a gap between bonding pads is filled with a resin and one surface of a wiring board is flat.
(5) An LED package in which an LED element is mounted on the LED mounting portion of the LED substrate of any one of (1) to (4), and the LED element and the exposed bonding pad are electrically connected.
(6) In (5) above, a hole for forming an anchor is provided in the reflecting plate, and an anchor portion is formed by the mold resin formed on the reflecting plate flowing into the hole and curing. LED package.
本発明によれば、LED素子から出る熱・紫外線に対しても、劣化や変色を起こしにくいことから、照明器具としての信頼性に優れ、しかも高い反射率と高放熱性を両立させ、かつ、安価なLED用基板及びLEDパッケージを提供することができる。 According to the present invention, it is difficult to cause deterioration and discoloration even with respect to heat and ultraviolet rays emitted from the LED element, so that it is excellent in reliability as a lighting fixture, and has both high reflectance and high heat dissipation, and An inexpensive LED substrate and LED package can be provided.
本発明のLED基板とは、LED素子を搭載するための基板であり、LED素子を搭載していわゆるLEDパッケージを形成するための部材である。主に一般照明用途に用いられるのが、本発明の高反射率と高放熱性という特徴を生かせることができる点で望ましい。 The LED substrate of the present invention is a substrate for mounting an LED element, and is a member for mounting a LED element to form a so-called LED package. It is desirable that it is mainly used for general illumination because it can take advantage of the features of the present invention such as high reflectivity and high heat dissipation.
本発明のLED基板の一例としては、図1及び図2に示すように、一方の面にボンディングパッド6を含む導体回路15を、他方の面に前記ボンディングパッド6と層間接続20により電気的に接続された下面電極11を含む導体回路を備える配線板5の前記一方の面に、接着剤4を介して反射板3を貼り合せたLED基板1であって、前記接着剤4及び反射板3に備えられた接続用開口12から前記ボンディングパッド6が露出し、この露出したボンディングパッド6と電気的に接続されるLED素子8を搭載するためのLED搭載部7が、前記反射板3の表面に設けられるLED基板1が挙げられる。
As an example of the LED substrate of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a
つまり、本発明のLED基板としては、一方の面にボンディングパッドを、他方の面に下面電極を有する配線板と、接続用開口を有する反射板とを、配線板の一方の面に接着剤を介して貼り合わせ、ボンディングパッドを、接続用開口から反射板の表面側に露出させた構造のLED基板としたものが挙げられる。LED基板の表面側にLED素子をボンディングワイヤで接続するためのボンディングパットが露出するように、反射板が貼り合わされており、LED素子はその反射板上にダイボンド剤で固定されて搭載された構造となる。このため、表面はボンディングパット部を除いて反射板で被覆されているので、LED素子から出る熱・紫外線から配線板を保護する構造となり、高い反射率と高放熱性を両立させ、しかも、安価なLED基板を提供することが可能になる。また、特に高輝度を要求される照明用途に適したLED基板を提供することができる。 That is, as the LED substrate of the present invention, a bonding pad is provided on one surface, a wiring board having a bottom electrode on the other surface, a reflecting plate having a connection opening, and an adhesive on one surface of the wiring board. And an LED substrate having a structure in which the bonding pad is exposed from the connection opening to the surface side of the reflector. A structure in which a reflector is bonded to the surface of the LED substrate so that a bonding pad for connecting the LED element with a bonding wire is exposed, and the LED element is fixed and mounted on the reflector with a die bond agent It becomes. For this reason, the surface is covered with a reflection plate except for the bonding pad portion, so that the wiring board is protected from the heat and ultraviolet rays emitted from the LED element, achieving both high reflectivity and high heat dissipation, and inexpensive. It becomes possible to provide a simple LED substrate. In addition, it is possible to provide an LED substrate suitable for lighting applications that require particularly high luminance.
本発明で用いる配線板とは、一般の半導体実装用基板で用いられるものを使用することができ、両面配線板または多層配線板の何れであってもよいが、一方の面には少なくともボンディングパッドが形成され、さらに、このボンディングパッドと電気的に繋がる導体回路が形成されてもよい。このボンディングパッドを含む導体回路は、一般の半導体実装用基板の製造において使用される回路形成方法によって形成することができる。また、他方の面には少なくとも下面電極が形成され、さらに、この下面電極と電気的に繋がる導体回路が形成されてもよい。ボンディングパッドと下面電極とは、スルーホールやバイアホール等の層間接続によって、電気的に接続される。この下面電極や導体回路は、やはり、一般の半導体実装用基板の製造において使用される回路形成方法で形成することができる。 As the wiring board used in the present invention, a board used for a general semiconductor mounting board can be used, and it may be either a double-sided wiring board or a multilayer wiring board. Further, a conductor circuit that is electrically connected to the bonding pad may be formed. The conductor circuit including the bonding pad can be formed by a circuit forming method used in manufacturing a general semiconductor mounting substrate. Further, at least a lower surface electrode may be formed on the other surface, and a conductor circuit electrically connected to the lower surface electrode may be formed. The bonding pad and the lower surface electrode are electrically connected by interlayer connection such as a through hole or a via hole. The bottom electrode and the conductor circuit can also be formed by a circuit forming method used in manufacturing a general semiconductor mounting substrate.
ボンディングパッドとは、一般の半導体実装用基板で用いられるものと同様に、ワイヤーボンドやバンプによって、LED素子等と電気的接続を行なうための端子である。ボンディングパッドは、表面を金や銀等の貴金属で被覆するのが、ボンディングワイヤやはんだによる接続を行う際の作業性や信頼性上、好ましい。 The bonding pad is a terminal for making an electrical connection with an LED element or the like by wire bonding or bump, similar to that used in a general semiconductor mounting substrate. The surface of the bonding pad is preferably coated with a noble metal such as gold or silver in terms of workability and reliability when connecting with a bonding wire or solder.
ボンディングパッドの表面は、金めっきであるのが望ましい。これにより、ワイヤボンディングに用いるボンディングワイヤとして金ワイヤを用いる際に、ボンディングパッドとボンディングワイヤとの接合を強固にすることができ、また、はんだ付けを行う際のはんだ濡れ性を確保することができる。また、金めっきの下地として、ボンディングパッド上にニッケルめっきを設けるのが望ましい。ボンディングパッドを含む導体回路は、一般に銅箔や銅めっきを用いて形成されるが、金めっきの下地としてニッケルめっきを設けることにより、銅が金めっき表面に拡散し、ボンディングワイヤとの接続信頼性を低下させるのを抑制することができる。 The surface of the bonding pad is preferably gold plated. Thereby, when using a gold wire as a bonding wire used for wire bonding, the bonding between the bonding pad and the bonding wire can be strengthened, and solder wettability when soldering can be ensured. . Further, it is desirable to provide nickel plating on the bonding pad as a base for gold plating. Conductor circuits including bonding pads are generally formed using copper foil or copper plating, but by providing nickel plating as the gold plating base, copper diffuses to the gold plating surface, and the connection reliability with the bonding wire Can be suppressed.
金めっきの厚さは、0.01〜3μmが望ましい。これにより、金めっきは、ボンディングワイヤとの接合強度を確保することができ、下地ニッケルめっきの酸化を防止することができる。また、下地のニッケルめっきの厚さは、1〜5μmが望ましい。これにより、ニッケルめっきが、銅の金めっき表面への拡散を抑制するため、ワイヤボンディングの信頼性を確保できる。 The thickness of the gold plating is desirably 0.01 to 3 μm. Thereby, the gold plating can ensure the bonding strength with the bonding wire, and can prevent oxidation of the underlying nickel plating. The thickness of the underlying nickel plating is preferably 1 to 5 μm. Thereby, since nickel plating suppresses the spreading | diffusion to the gold plating surface of copper, the reliability of wire bonding is securable.
本発明において、下面電極とは、配線板のボンディングパッドが設けられる面(一方の面)の反対面(他方の面)に設けられる電極をいい、本発明のLED基板及びLEDパッケージが、他の基板に実装される際に、他の基板の実装端子と接続するために用いられる。下面電極と他の基板の実装端子との接続は、導電性接着剤を用いた圧着や、はんだ付けなどで行うことができる。 In the present invention, the lower surface electrode refers to an electrode provided on the opposite surface (the other surface) of the surface (one surface) on which the bonding pads of the wiring board are provided. When mounted on a substrate, it is used to connect to mounting terminals on other substrates. The connection between the bottom electrode and the mounting terminal of another substrate can be performed by pressure bonding using a conductive adhesive or soldering.
本発明に用いる接着剤は、配線板とアルミニウム板とを貼り合わせるためのものであり、一般の多層配線板や半導体搭載用基板の製造において使用される一般的なものを使用することができる。例えば、熱硬化性樹脂プリプレグ、高分子量エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化タイプの液状やシート状の接着剤を使用することができる。熱硬化性樹脂プリプレグとしては、GEA−67N(日立化成工業株式会社製、商品名)等が、液状接着剤としては、SFX513(信越化学工業株式会社製、商品名)等が、シート状接着剤としては、AS−3000、AS2600W(何れも日立化成工業株式会社製、商品名)、電子部品用高性能接着シート TAS(東レ株式会社製、商品名)等が例示できる。 The adhesive used in the present invention is for bonding a wiring board and an aluminum plate, and general adhesives used in the manufacture of general multilayer wiring boards and semiconductor mounting substrates can be used. For example, a thermosetting liquid or sheet-like adhesive mainly composed of a thermosetting resin prepreg or a high molecular weight epoxy resin can be used. As the thermosetting resin prepreg, GEA-67N (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name) is used, and as the liquid adhesive, SFX513 (made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name) is used as the sheet adhesive. Examples include AS-3000 and AS2600W (both manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name), high performance adhesive sheet TAS for electronic parts (trade name, manufactured by Toray Industries, Inc.), and the like.
本発明に用いる接着剤は、高熱伝導性であるのがより望ましい。これにより、LED素子から反射板を介して接着剤に伝わる熱を、より効率よく放熱することができる。ここで、高熱伝導性接着剤とは、熱伝導係数が0.1〜30W/m・Kである接着剤をいい、このような高熱伝導性接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤に無機系フィラーを充填した接着剤などが使用できる。 It is more desirable that the adhesive used in the present invention has high thermal conductivity. Thereby, the heat transmitted from the LED element to the adhesive via the reflector can be radiated more efficiently. Here, the high thermal conductive adhesive refers to an adhesive having a thermal conductivity coefficient of 0.1 to 30 W / m · K. As such a high thermal conductive adhesive, for example, an epoxy adhesive is inorganic. An adhesive filled with a system filler can be used.
高分子量エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化タイプの接着剤は、加熱加圧して積層する際の樹脂の流動性を小さくできる点で望ましい。このような流動性の小さい接着剤を用いる場合、予め反射板の上に接着剤を形成し、接続用開口となる開口をドリル加工等で形成してから、配線板と貼り合わせる工程を採ることができるため、作業が容易となる。一方、反射板と配線板とを貼り合わせてから、接続用開口となる開口を形成しようとすると、ドリル加工では侵入深さの制御が困難なため、配線板上のボンディングパッドが露出しなかったり、ボンディングパッドを突き抜ける心配がある。また、レーザ加工によるコンフォーマル工法を用いる場合は、反射板にレーザのマスクとなる開口を形成する際に、エッチングレジストを形成後にエッチングを行ない、最後にエッチングレジストを剥離するが、このとき、反射板の表面が、このエッチングプロセスで使用する薬液に曝されるため、反射板としてアルミニム板等の金属板を使用する場合は、高反射率を有する表面が溶解したりして変質するため、反射率が低下する問題がある。さらに、このコンフォーマル工法では、工数が増える問題がある。 A thermosetting adhesive mainly composed of a high molecular weight epoxy resin is desirable in that the fluidity of the resin when laminated by heating and pressurization can be reduced. When using such an adhesive with low fluidity, an adhesive is formed on the reflector in advance, and an opening to be a connection opening is formed by drilling or the like, and then the step of bonding to the wiring board is taken. Work is facilitated. On the other hand, if an opening to be a connection opening is formed after pasting the reflector and the wiring board together, the bonding pad on the wiring board may not be exposed because it is difficult to control the penetration depth by drilling. I'm worried about going through the bonding pad. In addition, when using a conformal method by laser processing, when forming an opening to be a laser mask on the reflector, etching is performed after the etching resist is formed, and finally the etching resist is peeled off. Since the surface of the plate is exposed to the chemical used in this etching process, when a metal plate such as an aluminum plate is used as the reflection plate, the surface having high reflectivity is dissolved and altered, so that reflection occurs. There is a problem that the rate decreases. Furthermore, this conformal method has a problem that man-hours increase.
本発明に用いる反射板は、LED素子からの発光を反射するとともに、生じた熱を放熱する機能を有するものである。反射板は、LED素子からの光を反射し、放熱性を有するものであれば特に限定はないが、例えば、銅や金等の赤色系金属材料や、銀、ニッケル、アルミニウムなどの銀白色系の金属材料、アルミナやシリカ等の光反射性と熱伝導性を有するフィラーを含んだ白色系の耐熱性樹脂材料、などが挙げられる。本発明は、配線板に反射板を貼り合わせる簡易な構成なので、要求される輝度や用途に応じて、用いる反射板を自由に選択することができる。 The reflector used in the present invention has a function of reflecting the light emitted from the LED element and radiating the generated heat. The reflector is not particularly limited as long as it reflects the light from the LED element and has heat dissipation properties. For example, a red metal material such as copper or gold, or a silver white system such as silver, nickel, or aluminum. And a white heat-resistant resin material containing a filler having light reflectivity and thermal conductivity such as alumina and silica. Since the present invention has a simple configuration in which a reflecting plate is bonded to a wiring board, the reflecting plate to be used can be freely selected according to required luminance and application.
LED素子が、青色LEDや白色LEDのような、いわゆる高輝度LED素子の場合は、反射板として、銀、ニッケル、アルミニウムなどの銀白色系の金属材料が望ましい。中でも、経時的な変色が少ない点で、アルミニウムが望ましい。ここで、高輝度LEDとは、輝度が数100〜数1000mcd/m2のものを一般的に指す。特に、照明用途のように、高輝度LEDを用い、高い発光強度とともに高放熱性が要求される場合は、460nm付近の波長の光に対して80%以上の反射率を有する、いわゆる高反射アルミニウムを用いるのが望ましい。また、460nm付近の波長の光に対して90%以上の反射率を有する高反射アルミニウムを用いるのがより望ましく、460nm付近の波長の光に対して95%以上の反射率を有する高反射アルミニウムを用いるのがさらに望ましい。このように、より反射率の高い高反射アルミニウムを用いることで、より高輝度の用途に適したLED基板を提供することができる。ここで、反射率とは、反射板への入射光から反射板で吸収される光と透過する光を除いたものである。反射率は、分光測色計(商品名:CM−508d、ミノルタ株式会社製)を用いて測定し、460±10nmの波長での反射率を読み取った。また、反射率の値は、少なくとも初期の値である。 When the LED element is a so-called high-brightness LED element such as a blue LED or a white LED, a silver-white metallic material such as silver, nickel, or aluminum is desirable as the reflector. Among these, aluminum is preferable in that there is little discoloration with time. Here, the high-brightness LED generally refers to one having a luminance of several hundred to several thousand mcd / m2. In particular, when using a high-intensity LED as in lighting applications and high heat dissipation is required with high emission intensity, so-called highly reflective aluminum having a reflectance of 80% or more for light having a wavelength near 460 nm It is desirable to use Further, it is more preferable to use highly reflective aluminum having a reflectance of 90% or more with respect to light having a wavelength near 460 nm. Highly reflective aluminum having a reflectance of 95% or more with respect to light having a wavelength near 460 nm is used. More preferably it is used. Thus, by using highly reflective aluminum with higher reflectivity, it is possible to provide an LED substrate suitable for higher brightness applications. Here, the reflectance is obtained by removing light absorbed by the reflecting plate and transmitted light from light incident on the reflecting plate. The reflectance was measured using a spectrocolorimeter (trade name: CM-508d, manufactured by Minolta Co., Ltd.), and the reflectance at a wavelength of 460 ± 10 nm was read. The reflectance value is at least an initial value.
本発明に用いる高反射アルミニウムとは、上述したように、460nm付近の波長の光に対して80%以上の反射率を有するものであるが、金属アルミニウムの表面を鏡面に仕上げたうえで、その表面に反射率の高い酸化皮膜を形成したものであるのが望ましい。この表面に形成した酸化皮膜の反射率が高いことによって、LED素子からの光を高効率で反射することができる。また、金属は一般に腐食を起こすいため、経時的に反射率が変化しやすいが、安定な酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜に反射機能を持たせることにより、金属の腐食の進行を抑制し、反射率の経時変化を抑制することが可能になる。このような高反射アルミニウム板としては、MIR02(ALANOOD社製、商品名)、ACA425OE(ACA社製 商品名)などを挙げることができる。これにより、一般のLED素子はもちろんのこと、高輝度LED素子を搭載した場合でも、LED素子からの光を高効率で反射でき、放熱性もよいので、高い発光強度とともに高放熱性が実現できる。 As described above, the highly reflective aluminum used in the present invention has a reflectance of 80% or more with respect to light having a wavelength of about 460 nm. It is desirable that an oxide film having a high reflectance is formed on the surface. Due to the high reflectance of the oxide film formed on the surface, the light from the LED element can be reflected with high efficiency. Also, since metals generally corrode, the reflectivity is likely to change over time, but by forming a stable oxide film and providing this oxide film with a reflective function, the progress of metal corrosion is suppressed, It becomes possible to suppress a change in reflectance with time. Examples of such highly reflective aluminum plates include MIR02 (trade name, manufactured by ALANODOD) and ACA425OE (trade name, manufactured by ACA). As a result, not only general LED elements but also high-intensity LED elements can be mounted, light from the LED elements can be reflected with high efficiency and heat dissipation is good, so that high heat dissipation can be realized with high emission intensity. .
本発明では、接着剤及び反射板の両方に備えられた接続用開口から、ボンディングパッドが露出される。即ち、接着剤及び反射板の両方の、配線板の一方の面に設けられたボンディングパッドに対応する位置に、接続用開口が備えられており、反射板の表面側から見たとき、この接続用開口から、配線板の一方の面に設けられたボンディングパッドが、反射板の表面側に露出した状態とされる。これにより、ボンディングパッドが露出した反射板の表面側は、反射材としての性質を有しつつ、反射板表面に搭載されたLED素子と、反射材の裏面に貼り合わされた配線板との電気的接続を行うことが可能となる。 In the present invention, the bonding pads are exposed from the connection openings provided in both the adhesive and the reflector. That is, a connection opening is provided at a position corresponding to the bonding pad provided on one surface of the wiring board, both of the adhesive and the reflector, and this connection when viewed from the front side of the reflector. The bonding pad provided on one surface of the wiring board is exposed from the opening for the surface of the reflector. As a result, the surface side of the reflection plate where the bonding pads are exposed has electrical properties between the LED element mounted on the reflection plate surface and the wiring board bonded to the back surface of the reflection material while having the properties as a reflection material. Connection can be made.
本発明の接続用開口は、反射板の表面に設けられるLED搭載部に搭載されたLED素子と、配線板の一方の面に設けられたボンディングパッドとを、ワイヤーボンディングやフリップチップ接続するために、ボンディングパッドを反射材の表面に露出させるためのものである。反射板及び接着剤の両方に設けられる。このため、接着剤を形成した反射板に、予め、ドリル、打ち抜き、レーザ加工等により、接続用開口を形成しておき、配線板の一方の面に設けられたボンディングパッドが接続用開口から露出するように位置合わせを行い、貼り合わせるのが望ましい。これにより、簡易な工法で、配線板の一方の面上に形成されたボンディングパッドが、接続用開口から反射板の表面側に露出する構成を実現できる。なお、接続用開口とボンディングパッドとの位置や大きさの関係は、ボンディングパッドが接続用開口から全体が露出するようにしてもよく、または一部が露出するようにしてもよい。つまり、接続用開口がボンディングパッドより大きくてもよく、逆に接続用開口がボンディングパッドより小さくてもよい。また、接続用開口の形状は、ボンディングパッドの形状と相似形である必要はない。このため、接続用開口とボンディングパッドとを、高精度に位置合わせする必要がないため、位置合わせ作業が容易である。なお、接続用開口からボンディングパッドのみが露出するようにすると、配線板の樹脂により形成される部分が反射板の表面側に露出しないため、LED素子からの光による配線板の劣化を抑制できる点で望ましい、 The connection opening of the present invention is used for wire bonding or flip chip connection between the LED element mounted on the LED mounting portion provided on the surface of the reflector and the bonding pad provided on one surface of the wiring board. In order to expose the bonding pad to the surface of the reflective material. It is provided on both the reflector and the adhesive. For this reason, a connection opening is formed in advance on the reflecting plate on which the adhesive is formed by drilling, punching, laser processing, etc., and the bonding pad provided on one surface of the wiring board is exposed from the connection opening. It is desirable to perform alignment so that the two are bonded together. Thereby, the structure which the bonding pad formed on one surface of a wiring board exposes to the surface side of a reflecting plate from the opening for a connection with a simple construction method is realizable. It should be noted that the relationship between the position and size of the connection opening and the bonding pad may be such that the bonding pad is exposed entirely from the connection opening or a part thereof is exposed. That is, the connection opening may be larger than the bonding pad, and conversely, the connection opening may be smaller than the bonding pad. Further, the shape of the connection opening does not need to be similar to the shape of the bonding pad. For this reason, it is not necessary to align the connection opening and the bonding pad with high accuracy, so that the alignment operation is easy. Note that if only the bonding pads are exposed from the connection openings, the portion of the wiring board formed of resin is not exposed on the surface side of the reflecting plate, so that deterioration of the wiring board due to light from the LED element can be suppressed. Desirable,
本発明の反射板には、接続用開口のほかに、アンカー形成用の穴26が設けられるのが望ましい(図5、図6)。これにより、LED基板1を用いてLEDパッケージ2を形成する際、反射板3上に形成されるモールド用の樹脂14が、アンカー形成用の穴26に流入して硬化することにより、アンカー部27を形成するので、LED基板1とモールド樹脂14とのシェア強度を確保することができる。アンカー形成用の穴26は、反射板3だけに限らず、その下の配線板5に達する深さまで設けるのが、シェア強度向上のためにより望ましい。ここで、アンカー形成用の穴26とは、この穴にモールド樹脂14が流入して硬化することによりアンカー部27を形成するためのものである。アンカー部27とは、物理的に接合される効果を有する部位をいい、具体的には、モールド樹脂14が穴内に流入・硬化した部位をいう。
The reflector of the present invention is preferably provided with an
本発明の反射板の表面には、露出したボンディングパッドと電気的に接続されるLED素子を搭載するためのLED搭載部が設けられる。LED搭載部とは、LED素子を搭載するため、反射板上に設けられる領域をいう。LED搭載部へのLED素子の固定は、一般的なダイボンド材により行うことができる。ダイボンド材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらの混合タイプの樹脂等を用いることができる。高輝度LED素子を搭載する場合は、シリコーン樹脂や混合タイプの樹脂を用いると紫外線による黄変色を抑制するのに有効である。 An LED mounting portion for mounting an LED element electrically connected to the exposed bonding pad is provided on the surface of the reflector of the present invention. The LED mounting portion refers to a region provided on the reflection plate for mounting the LED element. The LED element can be fixed to the LED mounting portion with a general die bond material. As the die bond material, an epoxy resin, a silicone resin, a mixed type resin thereof, or the like can be used. When a high-luminance LED element is mounted, using a silicone resin or a mixed type resin is effective in suppressing yellowing due to ultraviolet rays.
ボンディングパッドを含む導体回路の間隙を樹脂で埋めて配線板の一方の面を平坦とするのが望ましい。これにより、配線板のボンディングパッドやこれを含む導体回路を設けた一方の面においては、導体回路と基材との段差が埋められてフラットになるので、配線板の一方の面上と反射板を貼り合わせる際に用いる接着剤として、流動性の小さいものを用いることができる。つまり、配線板の一方の面においては、導体回路による段差がないため、接着剤によって導体回路による段差を埋める必要がないので、接着剤自体の流動性はほとんど要しない。このため、接着剤を形成した反射板に、予め、ドリル、打ち抜き、レーザ加工等により、接続用開口を形成しておき、配線板の一方の面に設けられたボンディングパッドが接続用開口から露出するように位置合わせを行い、貼り合わせるという簡易な工法によって、反射板の接続用開口からボンディングパッドが露出する構成を実現できるので、非常に作業性がよい。 It is desirable to fill the gap of the conductor circuit including the bonding pad with resin so that one surface of the wiring board is flat. As a result, on one surface of the wiring board where the bonding pad and the conductor circuit including the same are provided, the step between the conductor circuit and the base material is filled and flattened. As the adhesive used when bonding the two, those having low fluidity can be used. In other words, since there is no step due to the conductor circuit on one surface of the wiring board, it is not necessary to fill the step due to the conductor circuit with the adhesive, so that the fluidity of the adhesive itself is hardly required. For this reason, a connection opening is formed in advance on the reflecting plate on which the adhesive is formed by drilling, punching, laser processing, etc., and the bonding pad provided on one surface of the wiring board is exposed from the connection opening. Since a configuration in which the bonding pad is exposed from the connection opening of the reflector can be realized by a simple method of aligning and bonding together, the workability is very good.
ボンディングパッドを含む導体回路の間隙を樹脂で埋めて平坦とする方法としては、導体回路が設けられていない部分の基材上に、印刷等の方法で樹脂を塗布し、硬化した後、この硬化した樹脂と導体回路とを一括で研磨するのが望ましい。このとき用いる樹脂としては、絶縁性の樹脂であればよく、半導体搭載用基板でソルダーレジストとして一般に用いられるものを用いることができる。ここで、樹脂と導体回路とを一括で研磨するとは、樹脂と導体回路の表面とが同時に研磨されて、同一の高さの研磨面を形成することをいう。これにより、樹脂と導体回路の表面が同等の高さとなるため、導体回路と基材との段差が樹脂により埋められ平坦な状態とすることができる。 As a method for flattening the gap between the conductor circuits including the bonding pads with a resin, the resin is applied by a method such as printing on the base material where the conductor circuit is not provided, and then cured. It is desirable to polish the resin and the conductor circuit together. The resin used at this time may be an insulating resin, and a resin generally used as a solder resist in a semiconductor mounting substrate can be used. Here, polishing the resin and the conductor circuit in a lump means that the resin and the surface of the conductor circuit are simultaneously polished to form a polished surface having the same height. Thereby, since the surface of resin and a conductor circuit becomes equivalent height, the level | step difference of a conductor circuit and a base material can be filled with resin, and can be made into a flat state.
LED基板のLED搭載部にLED素子が搭載され、このLED素子と露出したボンディングパッドとが、電気的に接続される。また、接続用開口から露出したボンディングパッドは、配線板の他方の面に設けられた下面電極と電気的に接続されているため、下面電極を他の基板と接続することで、容易に他の基板に実装することができる。これにより、配線板の表面が反射板で覆われているために、LED素子から出る熱・紫外線に対しても、劣化や変色を起こしにくいことから、照明器具としての信頼性に優れ、しかも高い反射率と高放熱性を両立させ、かつ、安価なLEDパッケージを提供することができる。 An LED element is mounted on the LED mounting portion of the LED substrate, and the LED element and the exposed bonding pad are electrically connected. Further, the bonding pad exposed from the connection opening is electrically connected to the lower surface electrode provided on the other surface of the wiring board. Therefore, by connecting the lower surface electrode to another substrate, Can be mounted on a substrate. As a result, since the surface of the wiring board is covered with a reflecting plate, it is difficult to cause deterioration or discoloration against heat and ultraviolet rays emitted from the LED element. It is possible to provide an inexpensive LED package that achieves both reflectivity and high heat dissipation.
反射板上に形成されるモールド用の樹脂が、反射板に設けられたアンカー形成用の穴に流入して硬化しアンカー部を形成するように、モールド用樹脂が形成されるのが望ましい。これにより、モールド樹脂とLED基板とのシェア強度が高いLEDパッケージを提供することができる。 It is desirable that the molding resin is formed so that the molding resin formed on the reflection plate flows into an anchor formation hole provided in the reflection plate and cures to form an anchor portion. Thereby, an LED package having a high shear strength between the mold resin and the LED substrate can be provided.
以下、図1から図6を用いて、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
まず、配線板5の基材16として、厚さ0.4mmのコア材に18μm銅箔を両面に貼り合わせた銅張積層板の所定の箇所にドリルにより穴あけを行い貫通穴18を形成する(図3(a))。その後15μmの銅めっき19を施し、スルーホール20を形成する(図3(b))。銅めっき19の厚みは放熱特性により異なるが、厚いほど熱の伝導率は良く、薄いと悪いことは言うまでもなく、製品の要求される放熱特性により任意に決定することができる。
Example 1
First, as a
次にスルーホール20内に、穴埋め樹脂21としてエポキシ樹脂をスクリーン印刷法により充填し硬化し、再度銅めっきを10μm行い、穴を銅めっきで塞ぐ(図3(c))。穴埋め樹脂21の充填に関してはロールコーターによる穴埋めでもかまわない。樹脂充填後、160℃60分で硬化後、バフ研磨機により銅箔上の樹脂を除去する。熱伝導性を重視する場合は、穴埋め樹脂21として、銅ペーストを使用することが望ましい。
Next, an epoxy resin as a
次に所定の導体回路15をエッチング法により形成し、導体回路15と基材16との段差を少なくするため、スクリーン印刷法により樹脂を全体的にコーティングする。この時の印刷面は、反射板3であるアルミニウム板を貼り合わせる面であることは言うまでもない。コーティングした樹脂を150℃で1時間、箱型乾燥機で硬化させ、バフ研磨により導体回路15上の樹脂を除去し、フラットな面を完成させる(図3(d))。
Next, a
その後、ソルダーレジスト24をボンディングパッド6を除く所定の位置に形成し(図3(e))、貴金属めっき25としてニッケル5μmの電解めっき上に金0.3μmの電解めっきを行い、ボンディングパッド6を除いて表面がフラットな配線板5が完成する(図3(e))。貴金属めっき25は変色の少ない金めっきとするのが望ましいが、面積的にボンディングパット6のみのため、ニッケル5μmの電解めっき上に銀1μmの電解めっきとしても良い。また、電解めっきに限らず無電解めっきとしても可能である。
Thereafter, a solder resist 24 is formed at a predetermined position excluding the bonding pad 6 (FIG. 3 (e)). As a
一方、反射板3は、まず、460nmの波長の反射率が80%以上の高反射アルミニウム材(厚さ0.2mm)の非光沢面全面に、熱硬化タイプの接着剤4として、シート状接着剤であるAS3000(日立化成工業株式会社製、商品名)を積層プレスにより形成した(図4(g)、(h))。その後、所定の位置に接続用開口12を設けるための穴あけをドリル加工により行う(図4(i))。接続用開口12及びアンカー形成用穴の穴あけは、パンチングによる加工でも可能である。
On the other hand, the reflecting
このように作成した配線板5と接着剤4付きのアルミニウム板3とを、加熱プレスにより貼り合わせる(図4(j))。この時、熱間ロールによる貼り合わせでも可能である。貼り合わせた配線板5は、所定のサイズにルーター加工により外形を加工し、LED基板1の完成となる。
The
次にLED素子8として高輝度LEDである青色LEDを所定の箇所(アルミニウム板3上に設けられたLED搭載部7)に、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂の混合タイプのダイボンドペースト(図示しない。)を用いて、ディスペンサーによりディスペンスし、LED素子8(青色LED、縦0.3mm×横0.3mm)を実装する。その後、トランスファーモールドにより、まず青色を白色に変換するための蛍光材を含むモールド樹脂14aを形成し、次に透明なモールド樹脂14bを形成する(図4(k))。
Next, a blue LED, which is a high-intensity LED, is used as the
上記のように作製した実施例1のLED基板の460nmの波長の光に対する反射率を、LED点灯の初期と、160℃の高温下で1000時間連続点灯した後で測定した。表1は、この結果である。実施例1は、連続点灯後も高反射アルミニウムの表面はほとんど変色が見られず、反射率も初期の95%から連続点灯後は87%までしか低下せず、高反射率を維持した。一方、参考例1は、セラミックを用いたLED基板であり、反射材として銀めっきを用いたものである。この参考例1は、銀めっきの経時的な変色により、経時的に反射率が初期の96%から連続点灯後は62%まで低下した。また、参考例2は、リードフレームを用いたLED基板であり、反射材として一体成型される樹脂に、PPA(芳香族ポリアミド)を用いたものである。この参考例2は、LED素子から出る、熱・紫外線による変色があり、経時的に反射率が初期の90%から連続点灯後は54%まで低下した。 The reflectance of the LED substrate of Example 1 manufactured as described above with respect to light having a wavelength of 460 nm was measured at the initial stage of LED lighting and after continuous lighting for 1000 hours at a high temperature of 160 ° C. Table 1 shows the results. In Example 1, the surface of the highly reflective aluminum hardly changed even after continuous lighting, and the reflectance decreased only from the initial 95% to 87% after continuous lighting, and the high reflectance was maintained. On the other hand, Reference Example 1 is an LED substrate using ceramic, and silver plating is used as a reflective material. In Reference Example 1, due to the discoloration over time of silver plating, the reflectance decreased with time from the initial 96% to 62% after continuous lighting. Reference Example 2 is an LED substrate using a lead frame, in which PPA (aromatic polyamide) is used as a resin integrally molded as a reflector. In Reference Example 2, there was discoloration due to heat and ultraviolet rays emitted from the LED element, and the reflectance decreased with time from 90% in the initial stage to 54% after continuous lighting.
(実施例2)
実施例1と同様にして、配線板5を作製した。また、反射板3も、実施例1と同様に、460nmの波長の反射率が80%以上の高反射アルミニウム材(厚さ0.2mm)の非光沢面全面に、熱硬化タイプの接着剤4をスクリーン印刷により塗布し(図4(g)、(h))、80℃で20分の仮硬化を行った後、所定の位置に接続用開口12を設けるための穴あけをドリル加工により行う(図4(i))。実施例2では、この穴あけの際に、モールド樹脂14との密着を向上させるため、直径0.3mmのドリルにより、所定の位置にアンカー形成用の穴26(図5、図6)を開けた。これ以外は、実施例1と同様にして、LED基板及びLEDパッケージを作製した。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a
(参考例3)
実施例1と同様にして、配線板5を作製した。反射板3は、実施例1と同様に、460nmの波長の反射率が80%以上の高反射アルミニウム材(厚さ0.2mm)の非光沢面全面に、熱硬化タイプの接着剤4をスクリーン印刷により塗布し(図4(g)、(h))、80℃で20分の仮硬化を行った。この参考例1では、接着剤4を有する反射板3に、まったく開口を設けなかった。これ以外は、実施例1と同様にして、LED基板及びLEDパッケージを作製した。
(Reference Example 3)
In the same manner as in Example 1, a
上記のように作製した実施例1、実施例2及び参考例1について、モールド樹脂とLED基板とのシェア強度を測定した。シェア強度の測定は、プッシュプルゲージを用いて行なった。その結果を、表2に示す。接続用開口を設けた実施例1、接続用開口に加えアンカー形成用の穴を設けた実施例2では、まったく開口を設けなかった参考例3に比べて、モールド樹脂14とのアンカー効果により、シェア強度を向上することができた。 About Example 1, Example 2, and Reference Example 1 produced as described above, the shear strength between the mold resin and the LED substrate was measured. The shear strength was measured using a push-pull gauge. The results are shown in Table 2. In Example 1 in which the opening for connection is provided and in Example 2 in which the hole for anchor formation is provided in addition to the connection opening, the anchor effect with the mold resin 14 is compared with Reference Example 3 in which no opening is provided. The share strength could be improved.
1…LED基板、2…LEDパッケージ、3…反射板またはアルミニウム板、4…接着剤、5…配線板、6…ボンディングパッド、7…LED搭載部、8…LED素子、9…ボンディングワイヤ、10…(LED搭載部用の)開口、11…(下面)電極、12…接続用開口、13…(平坦化用の)樹脂、14…モールド用の樹脂、15…(ボンディングパッドを含む)導体回路、16…基材、17…銅箔、18…貫通穴、19…銅めっき、20…層間接続またはスルーホール、21…穴埋め樹脂、22…蓋めっき、23…(導体回路の)間隙、24…ソルダーレジスト、25…貴金属めっき、26…アンカー形成用の穴、27…アンカー部
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