JP2011077048A - Lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置に関し、特に放熱性の良い光照射装置を用いた照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illuminating device, and particularly to an illuminating device using a light irradiating device with good heat dissipation.
先ず、光を大量に照射する必要がある場合、一般には電灯等が用いられている。しかし、軽薄短小及び省電力を目的として、図10に示すようにプリント基板1に発光素子2を実装させる場合がある。
First, when it is necessary to irradiate a large amount of light, an electric lamp or the like is generally used. However, there are cases where the
この発光素子は、半導体で形成された発光ダイオード(Light Emitting Diode)が主ではあるが、他に半導体レーザ等も考えられる。 The light emitting element is mainly a light emitting diode formed of a semiconductor, but a semiconductor laser or the like is also conceivable.
この発光素子2は、2本のリード3,4が用意され、一方のリード3には、発光ダイオード5の裏面(アノード電極またはカソード電極)が半田等で固着され、他方のリード4は、前記発光ダイオード5の表面の電極(カソード電極またはアノード電極)と金属細線6を介して電気的に接続されている。また前記リード3,4、発光ダイオード5及び金属細線6を封止する透明な樹脂封止体7がレンズも兼ねて形成されている。
The
一方、プリント基板1には、前記発光素子2に電源を供給するために電極8,9が設けられ、ここに設けられたスルーホールに前記リード3、4が挿入され、半田等を介して前記発光素子2が固着、実装されている。
On the other hand, the printed
例えば、特開平9−252651号公報には、この発光素子を用いた光照射装置が説明されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-252651 describes a light irradiation apparatus using this light emitting element.
しかしながら、前述した発光素子2は、樹脂封止体7、リード3,4等が組み込まれたパッケージで成るため、実装された基板1のサイズが大きくなる欠点があった。
However, since the light-emitting
そのため、各社が競って小型化、薄型化及び軽量化を実現すべく、いろいろな構造を開発し、最近ではCSP(チップサイズパッケージ)と呼ばれる、チップサイズと同等のウエハスケールCSP、またはチップサイズよりも若干大きいサイズのCSPが開発されている。 Therefore, various companies have competed to develop various structures in order to realize miniaturization, thinning, and weight reduction, and recently called CSP (chip size package), a wafer scale CSP equivalent to the chip size, or a chip size. A slightly larger CSP has been developed.
図11は支持基板としてガラスエポキシ基板11を採用した、チップサイズよりも若干大きいCSP12を示すものである。ここでは、ガラスエポキシ基板11に発光ダイオード13が実装されたものとして説明していく。
FIG. 11 shows a
このガラスエポキシ基板11の表面に第1の電極(ダイパッド)14及び第2の電極15が形成され、裏面には第1の裏面電極16と第2の裏面電極17とが形成されている。そして、スルーホールTHを介して前記第1の電極14と第1の裏面電極16が電気的に接続され、同様に前記第2の電極15と第2の裏面電極17が電気的に接続されている。
A first electrode (die pad) 14 and a
また、ダイパッド14の上面に前記ベアの発光ダイオード13が固着され、当該発光ダイオード13の表面の電極と第1の電極14とが金属配線18を介して接続されている。そして、前記発光ダイオード13を含む全面を被覆するようにガラスエポキシ基板11に樹脂層19が設けられている。
The bare
前記CSP12は、ガラスエポキシ基板11を採用しているが、ウエハスケールCSPと異なり、前記発光ダイオード13から外部接続用の裏面電極16までの延在構造が簡単であり、安価に製造できる利点を有する。
The CSP 12 employs the
また、前記CSP12の製造方法を説明すると、先ず、図11(A)に示すように基材(支持基板)としてガラスエポキシ基板11を用意し、この両面に絶縁性接着剤を介して銅箔(以下、Cu箔と称す。)20,21を圧着する。
Further, the manufacturing method of the
次に、図11(B)に示すように第1の電極(ダイパッド)14,第2の電極15,第1の裏面電極16と第2の裏面電極17を形成する領域上のCu箔20,21上に耐エッチング性のレジスト膜22を形成し、当該レジスト膜22を用いてCu箔20,21をパターニングする。尚、本パターニング工程は、表と裏で別々に行うものであっても構わない。
Next, as shown in FIG. 11 (B), the
続いて、図11(C)に示すようにドリルやレーザーを利用してスルーホールTHのための孔を前記ガラスエポキシ基板に形成し、この孔にメッキを施し、スルーホールTHを形成する。このスルーホールTHによりダイパッド14と第1の裏面電極16、そして第2の電極15と第2の裏面電極17とが電気的に接続される。
Subsequently, as shown in FIG. 11C, a hole for the through hole TH is formed in the glass epoxy substrate using a drill or a laser, and the hole is plated to form the through hole TH. Through this through hole TH, the
更に、図11(D)に示すようにボンディングポストと成るダイパッド14上にNiメッキ、Auメッキを施した後、発光ダイオード13の裏面(アノード電極またはカソード電極)をダイボンディングする。
Furthermore, as shown in FIG. 11D, after Ni plating and Au plating are performed on the
最後に、発光ダイオード13の表面の電極(カソード電極またはアノード電極)と第2の電極15とを金属細線18を介して電気的に接続し、樹脂層19で被覆している。
Finally, the electrode (cathode electrode or anode electrode) on the surface of the light-emitting
そして、必要によりダイシングすることで個々の電気回路素子として分離している。図11では、ガラスエポキシ基板11に発光ダイオード13が一つしか設けられていないが、実際には発光ダイオード13がマトリックス状に多数個設けられている。そのため、最後にダイシング装置により個別分離する。
And it isolate | separates as each electric circuit element by dicing as needed. In FIG. 11, only one
以上の製造方法により、支持基板(ガラスエポキシ基板)11を採用したCSP型の電気回路素子が完成する。尚、この製造方法は、支持基板としてフレキシブルシートを採用しても同様である。 With the above manufacturing method, a CSP type electric circuit element employing the support substrate (glass epoxy substrate) 11 is completed. This manufacturing method is the same even when a flexible sheet is adopted as the support substrate.
ここで、図11において、発光ダイオード13、第1の電極14、第2の電極15、第1の裏面電極16、第2の裏面電極17及び金属細線18は、外部との電気的接続、チップの保護を図る上で必要な構成要素であるが、これだけの構成要素で小型化、薄型化、軽量化を実現する電気回路素子を提供することは難しかった。
Here, in FIG. 11, the light-
また、支持基板となるガラスエポキシ基板11は、本来不要なものである。しかし製造方法上、電極を貼り合わせるため、支持基板として採用しており、このガラスエポキシ基板11をなくすことができなかった。
Moreover, the glass epoxy board |
そのため、ガラスエポキシ基板11を採用することで、コストが上昇し、更にはガラスエポキシ基板11が厚いために、回路素子として厚くなり、小型化、薄型化、軽量化を図る上で限界があった。
For this reason, the use of the
更に、ガラスエポキシ基板11やセラミック基板等では、必ず両面の電極を接続するスルーホール形成工程が不可欠であり、製造工程も長くなるといった問題もあった。
Further, in the
また、基板自身の放熱性が劣るため、全体として温度上昇をきたす問題があった。そのため、チップ自身も温度上昇し、駆動能力が低下する問題があった。 Further, since the heat dissipation of the substrate itself is inferior, there is a problem that the temperature rises as a whole. For this reason, the chip itself also has a problem that the temperature rises and the driving ability decreases.
また、発光ダイオードは、その側面からも光が発光し、基板側にも向かう光が存在する。しかし、基板がプリント基板やガラスエポキシ基板であるため、全ての光を上方に効率良く発光させることができないという問題もあった。 Further, the light emitting diode emits light also from the side surface, and there is light traveling toward the substrate side. However, since the substrate is a printed circuit board or a glass epoxy substrate, there is a problem in that all light cannot be efficiently emitted upward.
そこで、上記課題に鑑み本発明の照明装置は、発光ダイオードが内蔵された光照射装置が複数直列接続されて実装された横長の金属基板と、前記光照射装置が実装された所の前記金属基板の実装領域の周辺部に、前記光照射装置からの光を反射する前記金属基板からなる折り曲げ部とを有する照明装置であり、
前記折り曲げ部は、前記金属基板の実装領域に対して上方に折り曲げられ、前記折り曲げ部の端部には、パッキンまたは接着剤を載置するための平らな部分を有する事で解決するものである。
Therefore, in view of the above problems, the illumination device of the present invention includes a horizontally long metal substrate on which a plurality of light irradiation devices each including a light emitting diode are connected in series, and the metal substrate on which the light irradiation device is mounted. And a bent portion made of the metal substrate that reflects light from the light irradiation device in a peripheral portion of the mounting region,
The bent portion is bent upward with respect to the mounting area of the metal substrate, and the end of the bent portion has a flat portion for placing packing or an adhesive. .
以上の説明から明らかなように、本発明では、光半導体素子、導電路(導電電極)及び光を透過可能な樹脂の必要最小限で構成され、資源に無駄のない光照射装置となる。従って、完成するまで余分な構成要素が無く、コストを大幅に低減可能な光照射装置を実現できる。また、光を透過可能な樹脂の被覆膜厚、導電箔の厚みを最適値にすることにより、非常に小型化、薄型化及び軽量化された光照射装置を実現できる。 As is apparent from the above description, the present invention is a light irradiation device that is configured with the minimum necessary amount of an optical semiconductor element, a conductive path (conductive electrode), and a resin that can transmit light, and that does not waste resources. Therefore, it is possible to realize a light irradiation apparatus that has no extra components until completion and can significantly reduce the cost. In addition, by optimizing the coating thickness of the resin that can transmit light and the thickness of the conductive foil, it is possible to realize a light irradiation device that is very small, thin, and lightweight.
更に、導電路の裏面のみを光を透過可能な樹脂から露出しているため、導電路の裏面が直ちに外部との接続に供することができ、従来構造の裏面電極及びスルーホールを不要にできる利点を有する。そして、従来のようなプリント基板に光半導体素子を搭載する構成のものに比して放熱性を向上させることができ、光半導体素子の駆動能力を向上させられる。 Further, since only the back surface of the conductive path is exposed from the resin that can transmit light, the back surface of the conductive path can be immediately used for connection to the outside, and the advantage that the back electrode and the through hole of the conventional structure can be eliminated. Have And heat dissipation can be improved compared with the thing of the structure which mounts an optical semiconductor element on the conventional printed circuit board, and the drive capability of an optical semiconductor element can be improved.
そして、このような光照射装置を複数個、直接、金属基板上に実装して成る照明装置を構成することで、放熱性が良く、光照射装置を実装する支持基板を不要にでき、コストダウン化が図れると共に、照明装置の小型化、薄型化及び軽量化が図れる。 By constructing an illuminating device in which a plurality of such light irradiating devices are directly mounted on a metal substrate, heat dissipation is good, and a support substrate for mounting the light irradiating device can be eliminated, thereby reducing costs. The lighting device can be made smaller, thinner and lighter.
また、金属基板の周辺部に光半導体素子の光を反射するために上方に折り曲げられた折り曲げ部が構成されているため、この折り曲げ部を介して前記光半導体素子からの光がより上方に照射される。 In addition, since a bent portion that is bent upward to reflect the light of the optical semiconductor element is formed in the peripheral portion of the metal substrate, light from the optical semiconductor element is irradiated upward through the bent portion. Is done.
更に、この折り曲げ部を利用して、透明板により光半導体素子の上方を蓋することができるため、最小限の部品点数で照明装置を構成することができる。 Furthermore, since the upper part of the optical semiconductor element can be covered with a transparent plate using the bent portion, the lighting device can be configured with a minimum number of parts.
また、光照射装置を金属基板上に実装する際に、その溶融温度が樹脂モールドする際の金型温度よりも低く設定することで、モールド樹脂から導電電極が剥離するといった不具合を抑止できる。 Moreover, when mounting a light irradiation apparatus on a metal substrate, the melting temperature is set to be lower than the mold temperature when resin molding is performed, whereby a problem that the conductive electrode is peeled off from the mold resin can be suppressed.
更には、各光照射装置を水平方向及び上下動方向に移動可能なロボットを用いて直接、金属基板に実装しているため作業性が良い。また、金属基板上には良品のみを実装することができるため、生産性が向上する。 Furthermore, since each light irradiation apparatus is directly mounted on the metal substrate using a robot capable of moving in the horizontal direction and the vertical movement direction, workability is good. Further, since only good products can be mounted on the metal substrate, productivity is improved.
また、前記分離溝に充填されるように前記各光照射装置を光を透過可能な樹脂で被覆した後に、前記分離溝が設けられていない側の前記導電箔を所定位置まで除去し、そして前記光を透過可能な樹脂で被覆された各光照射装置同士を分離する工程とを有することで、各光照射装置同士は、最終段階までは分離されず、従って導電箔を1枚のシートとして各工程に供することができ、作業性が良い。 Further, after covering each light irradiation device with a resin capable of transmitting light so as to fill the separation groove, the conductive foil on the side where the separation groove is not provided is removed to a predetermined position, and And separating each light irradiation device coated with a resin capable of transmitting light, so that each light irradiation device is not separated until the final stage, and therefore each conductive foil is used as one sheet. It can be used in the process and has good workability.
以下、本発明に係る照明装置とその製造方法の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a lighting device and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1において、61はシート状の導電箔で、ロウ材の付着性、ボンディング性、メッキ性が考慮されてその材料が選択され、材料としては、銅(Cu)を主材料とした導電箔、アルミニウム(Al)を主材料とした導電箔または鉄(Fe)−ニッケル(Ni)、Cu−Al、Al−Cu−Al等の合金から成る導電箔等が採用される。 In FIG. 1, 61 is a sheet-like conductive foil, and the material thereof is selected in consideration of the adhesiveness, bonding property and plating property of the brazing material. As the material, a conductive foil mainly composed of copper (Cu), A conductive foil mainly made of aluminum (Al) or a conductive foil made of an alloy such as iron (Fe) -nickel (Ni), Cu-Al, Al-Cu-Al, or the like is employed.
導電箔の厚さは、後のエッチングを考慮すると10μm〜300μm程度が好ましく、ここでは150μmの銅箔を採用した。しかし、300μm以上でも10μm以下でも基本的には良い。後述するように、導電箔61の厚みよりも浅い分離溝64が形成できれば良い。
The thickness of the conductive foil is preferably about 10 μm to 300 μm in consideration of later etching, and a 150 μm copper foil is employed here. However, it is basically good if it is 300 μm or more and 10 μm or less. As will be described later, it is only necessary to form the
尚、シート状の導電箔61は、所定の幅でロール状に巻かれて用意され、これが後述する各工程に搬送されても良いし、所定の大きさにカットされた導電箔が用意され、後述する各工程に搬送されても良い。
In addition, the sheet-like
そして、前記導電箔61の表面側に開口を有するフォトレジスト膜60(導電箔61の裏面側は図示省略)をマスクにしてハーフエッチング処理を施すことで、当該導電箔61の所定領域がハーフエッチングされて分離溝64が形成される。尚、このエッチングにより形成された分離溝64の深さは、例えば80μmであり、その側面は、粗面となるため後述する光を透過可能な絶縁樹脂67との接着性が向上する。
Then, half-etching is performed using a photoresist film 60 having an opening on the front surface side of the conductive foil 61 (the back side of the
尚、前記導電箔61上に後述するAg被膜62を形成した後に、当該Ag被膜62を完全に被覆するように形成したフォトレジスト膜をマスクにしてハーフエッチングするものであっても良い。
In addition, after forming an
また、この分離溝64の側壁の断面形状は除去方法により異なる構造となる。この除去工程は、ウェットエッチング、ドライエッチング、レーザによる蒸発、ダイシング等が採用できる。
Further, the cross-sectional shape of the side wall of the
例えばウェットエッチングの場合、エッチャントは、塩化第二鉄または塩化第二銅が主に採用され、前記導電箔61は、このエッチャントの中にディッピングされるか、このエッチャントでシャワーリングされる。ここでウェットエッチングは、一般に非異方性にエッチングされるため、側面は湾曲構造になる。
For example, in the case of wet etching, ferric chloride or cupric chloride is mainly used as the etchant, and the
更に、ドライエッチングの場合は、異方性、非異方性でエッチングが可能である。現在では、Cuを反応性イオンエッチングで取り除くことは不可能といわれているが、スパッタリングで除去できる。また、スパッタリングの条件次第では異方性、非異方性でエッチングできる。 Furthermore, in the case of dry etching, etching can be performed anisotropically and non-anisotropically. At present, it is said that Cu cannot be removed by reactive ion etching, but it can be removed by sputtering. Further, depending on sputtering conditions, etching can be performed anisotropically or non-anisotropically.
また、レーザでは直接レーザ光を当てることで分離溝を形成でき、この場合はどちらかといえば分離溝64の側面はストレートに形成される。
Further, in the laser, the separation groove can be formed by direct application of laser light. In this case, the side surface of the
更に、ダイシングでは、曲折した複雑なパターンを形成することは不可能であるが、格子状の分離溝を形成することは可能である。 Furthermore, in dicing, it is impossible to form a complicated bent pattern, but it is possible to form a grid-like separation groove.
次に、図2において、前記導電箔61の表面及び裏面の所定領域にそれぞれメッキ処理を施す。尚、本実施形態では導電被膜62として銀(Ag)メッキから成る被膜(以下、Ag被膜62と呼ぶ。)を形成しているが、これに限定されるものではなく、その他の材料としては、例えば金(Au)、Ni、Alまたはパラジウム(Pd)等である。しかも、これら耐食性の導電被膜は、ダイパッド、ボンディングパッドとしてそのまま活用できる特徴を有する。更に言えば、Ag被膜62は導電箔61の表面のみに形成するものであっても良い。
Next, in FIG. 2, a plating process is performed on each of the predetermined regions on the front surface and the back surface of the
例えば、前記Ag被膜62は、Auと接着するし、ロウ材とも接着する。よってチップ裏面にAu被膜が被覆されていれば、そのまま導電路51上のAg被膜62にチップを熱圧着でき、また半田等のロウ材を介してチップを固着できる。更に、Agの導電被膜にはAu細線が接着できるため、ワイヤーボンディングも可能となる。
For example, the
また、導電箔61上にAg被膜62に形成することで、後述する光半導体素子65から発光される光が当該Ag被膜62により上方に反射されて、上方への発光効率が良くなる。
Further, by forming the
しかしながら、Ag被膜62の形成領域が広範囲になると、後述する光半導体素子65を搭載した導電箔61を絶縁樹脂67を用いて樹脂封止する際に、導電箔61と絶縁樹脂67とが接する領域が少なくなり、剥がれの発生原因となる。これは、Cuから成る導電箔61と絶縁樹脂67との密着率よりもAg被膜62と絶縁樹脂67との密着率が低いためである。そのため、Ag被膜62の形成領域は、当該導電箔61と絶縁樹脂67との密着性と、Ag被膜62による光照射装置からの光の反射効率との兼ね合いで任意に設定されるものである。
However, when the formation region of the
そして、前記Ag被膜62を形成した状態で、プレス等により当該導電箔61(並びにAg被膜62)を加圧することで、当該Ag被膜62に光沢が出て照射(反射)効率向上が図れる。
Then, by pressing the conductive foil 61 (and the Ag coating 62) with a press or the like in a state where the
続いて、図3において、分離溝64が形成された導電箔61に光半導体素子65を電気的に接続して実装する。ここで、光半導体素子65として発光ダイオードが用いられ、当該光半導体素子65が、後述する第1の導電電極(ダイパッド)51A上に光半導体素子65の裏面がダイボンディングされ、光半導体素子65の表面と第2の導電電極51Bとが金属細線66によりワイヤボンディングされる。本実施形態では、第1の導電電極51A上に光半導体素子65裏面のカソード電極が固着され、第2の導電電極51B上に光半導体素子65表面のアノード電極が金属細線66によりワイヤボンディングされている。尚、第1の導電電極51A上に光半導体素子65のアノード電極が固着され、第2の導電電極51B上に光半導体素子65のカソード電極が金属細線66によりワイヤボンディングされるものであっても構わない。
Subsequently, in FIG. 3, the
次に、図4において、前記導電箔61上の前記光半導体素子65を封止し、且つ当該光半導体素子65から発光される光を透過する光を透過可能な絶縁樹脂67で被覆する。本工程では、金型(図示省略)を用いたトランスファモールドにより前記光半導体素子65及び分離溝64を含む導電箔61上を熱硬化性のシリコーン樹脂やエポキシ樹脂で封止している。上述したように当該樹脂は、光を透過可能なものである必要があり、いわゆる透明樹脂と呼ばれるもの、また不透明であるが所定の波長の光を透過可能な樹脂が用いられる。
Next, in FIG. 4, the
尚、本実施形態の説明では、光半導体素子65が一つしか図示されていないが、実際には光半導体素子65がマトリックス状に多数個設けられており、前記光を透過可能な樹脂67で各光半導体素子65を被覆する際には、各光半導体素子65毎に個別モールドする。即ち、前記光を透過可能な樹脂67をモールドする際には、当該光を透過可能な樹脂67の性質上、一般的に反り防止用に用いられるフィラーを樹脂内に混入させると光が乱反射してしまうため、当該フィラーを用いることができないので、各光半導体素子65(後述する各光照射装置68)毎に個別にモールドする必要がある。
In the description of the present embodiment, only one
本工程の特徴は、光を透過可能な絶縁樹脂67を被覆するまでは、導電箔61が支持基板となることである。そして、従来(図10参照)のようにプリント基板1に発光素子2を搭載した構成のものに比して放熱性が良いため、駆動能力を向上させることができる。
The feature of this step is that the
更に言えば、本発明では支持基板となる導電箔61は、電極材料として必要な材料であるため、構成材料を極力省いて作業できる利点を有し、コストの低下も実現できる。
Furthermore, in the present invention, since the
また、前記分離溝64は、導電箔61の厚みよりも浅く形成されているため、導電箔61が導電路51として個々に分離されていない。従って、シート状の導電箔61として一体で取り扱え、光を透過可能な絶縁樹脂67をモールドする際、金型への搬送、金型への実装の作業が非常に簡便となる利点がある。
Further, since the
更に、図5において、導電箔61の裏面を化学的及び/または物理的に除き、導電路51として分離する工程がある。ここで、この除く工程は、研磨、研削、エッチング、レーザの金属蒸発等により施される。
Further, in FIG. 5, there is a step of chemically and / or physically removing the back surface of the
本実施形態では、表面側の全面、裏面側の導電箔61及びAg被膜62上に形成したフォトレジスト膜(図示省略)をマスクにして当該導電箔61をウェットエッチングして、前記分離溝64下の導電箔61を削り光を透過可能な絶縁樹脂67を露出させて各導電路51を分離させる。これにより、光を透過可能な絶縁樹脂67から導電路51A,51B(第1の導電電極及び第2の導電電極)の表面が露出する構造となる。
In the present embodiment, the
尚、研磨装置または研削装置等により導電箔61の裏面を50〜60μm程度削り、分離溝64から光を透過可能な絶縁樹脂67を露出させても良く、この場合には約40μmの厚さの導電路51となって分離される。また、光を透過可能な絶縁樹脂67が露出する手前まで、導電箔61を全面ウェットエッチングし、その後、研磨または研削装置により全面を削り、光を透過可能な絶縁樹脂67を露出させても良い。この場合には、光を透過可能な絶縁樹脂67に導電路51が埋め込まれ、光を透過可能な絶縁樹脂67の裏面と導電路51の裏面がほぼ一致する平坦な光照射装置が実現できる。
In addition, the back surface of the
更に言えば、前述した研磨装置または研削装置等により導電箔61の裏面を削り、各導電路51を分離させた場合には、必要によって露出した導電路51に半田等の導電材を被着させ、当該導電路51の酸化防止処理を施しても良い。また酸化防止剤をコートするものであっても構わない。
Furthermore, when the back surface of the
そして、図6に示すように隣り合う光照射装置68同士をダイシング装置を用いて個別に分離し、光照射装置68を完成させる工程がある。
Then, as shown in FIG. 6, there is a step of separating the
ここで、本分離工程は、ダイシングの他に、カット、チョコレートブレーク等で実現できる。ここで、チョコレートブレークを採用する場合には、図6に一点鎖線で示すプレス機械により光照射装置68を被覆する光を透過可能な絶縁樹脂67の両端部から銅片69が剥がれて、各光照射装置68が分離される。尚、この場合にはダイシング、カット等に比べて裏面のバリ取り処理が不要となるため、作業性が良いという利点もある。
Here, this separation process can be realized by cutting, chocolate break, etc. in addition to dicing. Here, when the chocolate break is adopted, the
本製造方法の特徴は、光を透過可能な絶縁樹脂67を支持基板として活用し導電路51の分離作業ができることにある。光を透過可能な絶縁樹脂67は、導電路51を埋め込む材料として必要な材料であり、製造工程中において、支持専用の基板を必要としない。従って、最小限の材料で製造でき、コストの低減が実現できる特徴を有する。
The feature of this manufacturing method is that the
ここで、図7は金属基板(回路基板)71上に形成された各電極30間に上記光照射装置68(発光ダイオード)…を直列接続させ、光照射装置68…に通過する電流値を一定にさせた照明装置40を示している。
Here, FIG. 7 shows that the light irradiation devices 68 (light emitting diodes) are connected in series between the
先ず、第1の電極(30A)に光照射装置68のカソード電極(またはアノード電極)と成るチップ裏面(第1の電極51A)が半田72(図8(a)参照)を介して固着され、アノード電極(またはカソード電極)と金属細線66を介してワイヤボンディングされたチップ裏面(第2の電極51B)と第2の電極(30B)とが半田を介して固着されている。また、第2の電極(30B)に次の光照射装置68のカソード電極(またはアノード電極)と成るチップ裏面(第1の電極51A)が半田72を介して固着され、アノード電極(またはカソード電極)と金属細線66を介してワイヤボンディングされたチップ裏面(第2の電極51B)と第3の電極(30C)とが半田72を介して固着されている。この接続形態を繰り返して直列接続が実現されている。
First, the chip back surface (
ここで、図8(a)に示すように本実施形態では、前記光照射装置68を金属基板71に固着する工程では、その溶融温度が、前記光を透過可能な樹脂67をモールド形成する際の金型温度(およそ160℃)よりも低い(およそ140℃)半田72を用いている。このため、金属基板71へ光照射装置68を半田接着する時に、前記樹脂67が熱膨張し、隙間やクラックが発生することで、当該光照射装置68の金属電極である導電電極51A,51Bがモールドされた樹脂67から剥離してしまうといった不具合を抑止できる。尚、このような溶融温度の低い半田72の一例としては、鉛(Pb)を使用しない、すず(Sn)ベース(他にビスマス(Bi)やアンチモン(Sb)が含有されている。)の半田がある。尚、樹脂モールド温度と半田の溶融温度とがほぼ同じであっても、半田の溶融温度の方が高いものであっても良い。
Here, as shown in FIG. 8A, in the present embodiment, in the step of fixing the
また、銅箔から成る電極を反射板とするため、表面にはNiが被覆されている。更に光照射装置68は、例えば、水平方向及び上下動方向への移動を可能にする、X−Y−Z(X方向−Y方向−上下方向)方向に移動可能なアームを有するロボットなどにより電極の所定位置に配置する。
Moreover, in order to use the electrode which consists of copper foil as a reflecting plate, the surface is coat | covered with Ni. Further, the
この構造によれば、光照射装置68から発生する熱は、金属基板71を介して放熱され、光照射装置68の駆動電流をより大きく取れる利点を有する。
According to this structure, the heat generated from the
尚、図示した説明は省略するが、光照射装置68…を並列接続させるもの、または並列接続と直列接続とを組み合わせて接続するものでも同様に放熱性の良い照明装置40が実現できる。
Although not shown in the drawings, the
ここで、上述したような照明装置40から成る発光パネルを植物栽培用光源として用いる場合には、各光照射装置68を金属基板71上に直接実装することができるため、作業性が良い。
Here, when using the light emission panel which consists of the above illuminating
即ち、このような植物栽培用光源としての発光パネルを構成する場合、従来(図12参照)では、一旦、小さいサイズの第1の金属基板23上に光半導体素子25を実装し、この第1の金属基板23を複数枚、更に大きいサイズの第2の金属基板24上に実装することで所望のサイズを有する発光パネルを形成するといった複雑な工程を有していた。
That is, when configuring such a light-emitting panel as a plant cultivation light source, conventionally (see FIG. 12), the
ここで、図12に示すように、前記第1の基板23上には12枚の電極30が形成され、第1の電極(30A)に光半導体素子25(発光ダイオード)のカソード電極(またはアノード電極)となるチップ裏面を固着し、アノード電極(またはカソード電極)と第2の電極(30B)を金属細線26で接続している。また、第2の電極(30B)に次の光半導体素子25のチップ裏面を固着し、チップ表面の電極と第3の電極(30C)を金属細線26で接続している。この接続形態を繰り返すことで、直列接続が実現されている。また、複数枚の金属基板23をそれぞれ半田を用いて接続することで、所望のサイズの発光パネルを構成している。27は、光半導体素子25と金属細線26を被覆するようにポッティングされた絶縁樹脂である。
Here, as shown in FIG. 12, twelve
上述したように従来の照明装置(発光パネル)では、一旦、第1の金属基板23上に光半導体素子25を実装し、当該金属基板23を更に複数枚、第2の金属基板24上に実装して所望のサイズの発光パネルを製造していた。このように一旦、第1の金属基板23上に光半導体素子25を実装するのは、上記光半導体素子25のアノード電極(またはカソード電極)と各電極とを金属細線26で接続する際に用いるワイヤボンディング装置に起因するものである。
As described above, in the conventional lighting device (light emitting panel), the
即ち、通常使用されるワイヤボンディング装置の作業台上に載置可能な基板サイズは、せいぜい150mm×150mm程度である。そのため、それ以上(例えば、500mm×500mm程度)の基板サイズを有するような植物栽培用に用いられる大型の照明装置を形成する場合には、小さな基板23上に光半導体装置25を実装し、光半導体装置25に対してワイヤボンディング処理を施した後に、各基板23を所望のサイズを有する基板24上に接着剤を介して接着させ、更に各基板23同士を半田付けする必要があった。
That is, the substrate size that can be placed on the work table of a wire bonding apparatus that is normally used is at most about 150 mm × 150 mm. Therefore, when forming a large illuminating device used for plant cultivation having a substrate size larger than that (for example, about 500 mm × 500 mm), an
これに対して本発明では、上述したように光照射装置68(光半導体素子65(発光ダイオード)が樹脂封止されて成る)を構成する光半導体素子65のカソード電極(またはアノード電極)となるチップ裏面と、アノード電極(またはカソード電極)と金属細線66を介してワイヤボンディング接続されたチップ裏面とを各電極30に固着させ、同様に、次の光半導体素子65(発光ダイオード)のカソード電極(またはアノード電極)となるチップ裏面と、アノード電極(またはカソード電極)と金属細線66を介してワイヤボンディング接続されたチップ裏面とを各電極30に固着させるだけで良く、金属基板71上でのワイヤボンディング作業がないため、従来のようなワイヤボンディング装置に起因する制約を受けることがない。更に言えば、ワイヤボンディング装置で許容される精度は、Au線使用時でおよそ120mm×120mm、Al線使用時でおよそ125mm×125mmで、最大でも150mm×150mmが限度であるのに対し、チップ部品実装装置(X−Y−Z方向に移動可能なアームを有する実装ロボット)の精度は、およそ250mm×250mmで、最大で500mm×500mm程度まで許容される。
On the other hand, in the present invention, as described above, the cathode electrode (or anode electrode) of the
このように金属基板71上に完成品である光照射装置68をセットとして組み込む場合には、作業精度が緩くなるため、大きいサイズの金属基板71上に直接、各光照射装置68を実装することができ、作業性が向上する。
As described above, when the
また、本発明では金属基板71に直接、前記光照射装置68を実装しているため、放熱性が良く、また、支持基板が不要となり、コストダウン化が図れると共に、小型化、薄型化及び軽量化が図れる。
Further, in the present invention, since the
更に言えば、上述したような第1の金属基板23上に複数個の発光ダイオード25を実装し、各基板23を更に第2の金属基板24に接着剤等を用いて接着した場合には、その基板23上の発光ダイオード25の1つでも欠陥があれば(発光しない)、その金属基板24上の発光体は全て使えなくなってしまうという問題もあった。
Furthermore, when a plurality of
しかしながら、本発明では完成した各光照射装置68をロボットを用いて直接、金属基板71に実装しているため、良品のみを実装することができ、生産性が向上する。
However, in the present invention, since each completed
また、本実施形態では、前記光半導体素子25として、その裏面にカソード電極またはアノード電極が構成され、その上面にアノード電極またはカソード電極が構成されて成るものについて説明したが、図8(b)に示すように光半導体素子25Aの上面にアノード電極73A及びカソード電極73Bをそれぞれ有し、各電極73A,73Bを第1の導電電極51Cまたは第2の導電電極51Dに金属細線66Aを介して電気的に接続するものであっても構わない。尚、このような構成の光半導体素子25Aの一例としては、青色ダイオード等がある。
Further, in the present embodiment, the
以下、前記金属基板の第2の実施形態について図9を参照しながら説明する。 Hereinafter, a second embodiment of the metal substrate will be described with reference to FIG.
ここで、第2の実施形態の特徴は、前記光照射装置68が実装される金属基板71Aが、その周辺部に光照射装置68(光半導体素子25)からの光を反射するために上方に折り曲げられた折り曲げ部71Bを有していることである。そして、この折り曲げ部71Bを介して前記光半導体素子25からの光がより上方に照射される。尚、この折り曲げ部71Bはプレス等により、しぼり加工されて成るものである。
Here, the feature of the second embodiment is that the
また、この折り曲げ部71Bの端部には平らになる部分を形成し、この平らな部分にガラス基板等の透明板73を載置させ、その状態で金属基板71Aと透明板73とをゴムパッキン等の取付具74を介して固定することで、所望の大きさを有する発光パネルとしての照明装置40Aが完成する。尚、照明装置40A内には、ドライエアが封入されている。また、前記金属基板71Aと透明板73とを固定する固定具としては、ネジ止めするものであっても構わない。更に、前記基板71Aと透明板73とを固定する際に、ゴムやスポンジ等の緩衝材(パッキン)を入れることで、両者間の隙間が埋まる。更には、両者を接着剤で固定するものであっても構わない。
Further, a flattened portion is formed at the end of the bent portion 71B, and a transparent plate 73 such as a glass substrate is placed on the flat portion, and in this state, the
このように本実施形態では、金属基板71A自体をしぼり加工し、光半導体素子25からの光をより上方に反射できるように構成している。そのため、第1の実施形態のように平らな金属基板71を用いた場合に比して、より照射効率を向上させることができる。また、上述したような平らな金属基板71を用いた場合であっても、例えば光照射装置68の近傍もしくは、少なくとも金属基板71の周辺部に前記光半導体素子25からの光を上方に反射可能にする反射体を形成することで、照射効率を向上させることができるが、この場合には、照明装置40を構成する構成要素が前記反射体を必要とする分だけ増えることになりコストアップにつながる。
As described above, in the present embodiment, the
更に、金属基板71Aに折り曲げ部71Bを構成したことで、本実施形態の照明装置では光照射装置68の上方を蓋する際に、当該折り曲げ部71Bの平らな部分に透明板73を載置させ、金属基板71Aと透明板73とを取付具74を用いて固定するだけで良く、最小限の部品点数で照明装置を構成することができる。
Further, since the bent portion 71B is configured on the
以上の説明から明らかなように、本発明では、光半導体素子、導電路(導電電極)及び光を透過可能な樹脂の必要最小限で構成され、資源に無駄のない光照射装置となる。従って、完成するまで余分な構成要素が無く、コストを大幅に低減可能な光照射装置を実現できる。また、光を透過可能な樹脂の被覆膜厚、導電箔の厚みを最適値にすることにより、非常に小型化、薄型化及び軽量化された光照射装置を実現できる。 As is apparent from the above description, the present invention is a light irradiation device that is configured with the minimum necessary amount of an optical semiconductor element, a conductive path (conductive electrode), and a resin that can transmit light, and that does not waste resources. Therefore, it is possible to realize a light irradiation apparatus that has no extra components until completion and can significantly reduce the cost. In addition, by optimizing the coating thickness of the resin that can transmit light and the thickness of the conductive foil, it is possible to realize a light irradiation device that is very small, thin, and lightweight.
更に、導電路の裏面のみを光を透過可能な樹脂から露出しているため、導電路の裏面が直ちに外部との接続に供することができ、従来構造の裏面電極及びスルーホールを不要にできる利点を有する。そして、従来のようなプリント基板に光半導体素子を搭載する構成のものに比して放熱性を向上させることができ、光半導体素子の駆動能力を向上させられる。 Further, since only the back surface of the conductive path is exposed from the resin that can transmit light, the back surface of the conductive path can be immediately used for connection to the outside, and the advantage that the back electrode and the through hole of the conventional structure can be eliminated. Have And heat dissipation can be improved compared with the thing of the structure which mounts an optical semiconductor element on the conventional printed circuit board, and the drive capability of an optical semiconductor element can be improved.
そして、このような光照射装置を複数個、直接、金属基板上に実装して成る照明装置を構成することで、放熱性が良く、光照射装置を実装する支持基板を不要にでき、コストダウン化が図れると共に、照明装置の小型化、薄型化及び軽量化が図れる。 By constructing an illuminating device in which a plurality of such light irradiating devices are directly mounted on a metal substrate, heat dissipation is good, and a support substrate for mounting the light irradiating device can be eliminated, thereby reducing costs. The lighting device can be made smaller, thinner and lighter.
また、金属基板の周辺部に光半導体素子の光を反射するために上方に折り曲げられた折り曲げ部が構成されているため、この折り曲げ部を介して前記光半導体素子からの光がより上方に照射される。 In addition, since a bent portion that is bent upward to reflect the light of the optical semiconductor element is formed in the peripheral portion of the metal substrate, light from the optical semiconductor element is irradiated upward through the bent portion. Is done.
更に、この折り曲げ部を利用して、透明板により光半導体素子の上方を蓋することができるため、最小限の部品点数で照明装置を構成することができる。 Furthermore, since the upper part of the optical semiconductor element can be covered with a transparent plate using the bent portion, the lighting device can be configured with a minimum number of parts.
また、光照射装置を金属基板上に実装する際に、その溶融温度が樹脂モールドする際の金型温度よりも低く設定することで、モールド樹脂から導電電極が剥離するといった不具合を抑止できる。 Moreover, when mounting a light irradiation apparatus on a metal substrate, the melting temperature is set to be lower than the mold temperature when resin molding is performed, whereby a problem that the conductive electrode is peeled off from the mold resin can be suppressed.
更には、各光照射装置を水平方向及び上下動方向に移動可能なロボットを用いて直接、金属基板に実装しているため作業性が良い。また、金属基板上には良品のみを実装することができるため、生産性が向上する。 Furthermore, since each light irradiation apparatus is directly mounted on the metal substrate using a robot capable of moving in the horizontal direction and the vertical movement direction, workability is good. Further, since only good products can be mounted on the metal substrate, productivity is improved.
また、前記分離溝に充填されるように前記各光照射装置を光を透過可能な樹脂で被覆した後に、前記分離溝が設けられていない側の前記導電箔を所定位置まで除去し、そして前記光を透過可能な樹脂で被覆された各光照射装置同士を分離する工程とを有することで、各光照射装置同士は、最終段階までは分離されず、従って導電箔を1枚のシートとして各工程に供することができ、作業性が良い。 Further, after covering each light irradiation device with a resin capable of transmitting light so as to fill the separation groove, the conductive foil on the side where the separation groove is not provided is removed to a predetermined position, and And separating each light irradiation device coated with a resin capable of transmitting light, so that each light irradiation device is not separated until the final stage, and therefore each conductive foil is used as one sheet. It can be used in the process and has good workability.
以上の説明から明らかなように、本発明では、光半導体素子、導電路(導電電極)及び光を透過可能な樹脂の必要最小限で構成され、資源に無駄のない光照射装置となる。従って、完成するまで余分な構成要素が無く、コストを大幅に低減可能な光照射装置を実現できる。また、光を透過可能な樹脂の被覆膜厚、導電箔の厚みを最適値にすることにより、非常に小型化、薄型化及び軽量化された光照射装置を実現できる。 As is apparent from the above description, the present invention is a light irradiation device that is configured with the minimum necessary amount of an optical semiconductor element, a conductive path (conductive electrode), and a resin that can transmit light, and that does not waste resources. Therefore, it is possible to realize a light irradiation apparatus that has no extra components until completion and can significantly reduce the cost. In addition, by optimizing the coating thickness of the resin that can transmit light and the thickness of the conductive foil, it is possible to realize a light irradiation device that is very small, thin, and lightweight.
更に、導電路の裏面のみを光を透過可能な樹脂から露出しているため、導電路の裏面が直ちに外部との接続に供することができ、従来構造の裏面電極及びスルーホールを不要にできる利点を有する。そして、従来のようなプリント基板に光半導体素子を搭載する構成のものに比して放熱性を向上させることができ、光半導体素子の駆動能力を向上させられる。 Further, since only the back surface of the conductive path is exposed from the resin that can transmit light, the back surface of the conductive path can be immediately used for connection to the outside, and the advantage that the back electrode and the through hole of the conventional structure can be eliminated. Have And heat dissipation can be improved compared with the thing of the structure which mounts an optical semiconductor element on the conventional printed circuit board, and the drive capability of an optical semiconductor element can be improved.
そして、このような光照射装置を複数個、直接、金属基板上に実装して成る照明装置を構成することで、放熱性が良く、光照射装置を実装する支持基板を不要にでき、コストダウン化が図れると共に、照明装置の小型化、薄型化及び軽量化が図れる。 By constructing an illuminating device in which a plurality of such light irradiating devices are directly mounted on a metal substrate, heat dissipation is good, and a support substrate for mounting the light irradiating device can be eliminated, thereby reducing costs. The lighting device can be made smaller, thinner and lighter.
また、金属基板の周辺部に光半導体素子の光を反射するために上方に折り曲げられた折り曲げ部が構成されているため、この折り曲げ部を介して前記光半導体素子からの光がより上方に照射される。 In addition, since a bent portion that is bent upward to reflect the light of the optical semiconductor element is formed in the peripheral portion of the metal substrate, light from the optical semiconductor element is irradiated upward through the bent portion. Is done.
更に、この折り曲げ部を利用して、透明板により光半導体素子の上方を蓋することができるため、最小限の部品点数で照明装置を構成することができる。 Furthermore, since the upper part of the optical semiconductor element can be covered with a transparent plate using the bent portion, the lighting device can be configured with a minimum number of parts.
また、光照射装置を金属基板上に実装する際に、その溶融温度が樹脂モールドする際の金型温度よりも低く設定することで、モールド樹脂から導電電極が剥離するといった不具合を抑止できる。 Moreover, when mounting a light irradiation apparatus on a metal substrate, the melting temperature is set to be lower than the mold temperature when resin molding is performed, whereby a problem that the conductive electrode is peeled off from the mold resin can be suppressed.
更には、各光照射装置を水平方向及び上下動方向に移動可能なロボットを用いて直接、金属基板に実装しているため作業性が良い。また、金属基板上には良品のみを実装することができるため、生産性が向上する。 Furthermore, since each light irradiation apparatus is directly mounted on the metal substrate using a robot capable of moving in the horizontal direction and the vertical movement direction, workability is good. Further, since only good products can be mounted on the metal substrate, productivity is improved.
また、前記分離溝に充填されるように前記各光照射装置を光を透過可能な樹脂で被覆した後に、前記分離溝が設けられていない側の前記導電箔を所定位置まで除去し、そして前記光を透過可能な樹脂で被覆された各光照射装置同士を分離する工程とを有することで、各光照射装置同士は、最終段階までは分離されず、従って導電箔を1枚のシートとして各工程に供することができ、作業性が良い。 Further, after covering each light irradiation device with a resin capable of transmitting light so as to fill the separation groove, the conductive foil on the side where the separation groove is not provided is removed to a predetermined position, and And separating each light irradiation device coated with a resin capable of transmitting light, so that each light irradiation device is not separated until the final stage, and therefore each conductive foil is used as one sheet. It can be used in the process and has good workability.
40 照明装置
40A 照明装置
51 導電路(電極)
61 導電箔
62 導電被膜
64 分離溝
65 光半導体素子
66 金属細線
67 光を透過可能な樹脂
68 光照射装置
71A 金属基板
71B 折り曲げ部
72 半田
73 透明板
74 取付具
40
61
Claims (3)
前記折り曲げ部は、前記金属基板の実装領域に対して上方に折り曲げられ、前記折り曲げ部の端部には、パッキンまたは接着剤を載置するための平らな部分を有する事を特徴とする照明装置。 From the light irradiation device to the peripheral portion of the mounting region of the metal substrate where the light irradiation device including a light emitting diode is mounted in series and mounted in series, and the light irradiation device is mounted. And a bending unit made of the metal substrate that reflects the light of
The foldable portion is bent upward with respect to the mounting region of the metal substrate, and an end portion of the foldable portion has a flat portion on which packing or an adhesive is placed. .
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