JP2751576B2 - 発光ダイオード・マイクロチップの実装方法 - Google Patents
発光ダイオード・マイクロチップの実装方法Info
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- emitting diode
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/303—Surface mounted components, e.g. affixing before soldering, aligning means, spacing means
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- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3431—Leadless components
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱放射性の優れた配線基板への実装が可能
な、発光ダイオード・マイクロチップの実装方法に関す
るものである。
な、発光ダイオード・マイクロチップの実装方法に関す
るものである。
［従来の技術］ 配線基板に実装する発光ダイオードには、リード線を
有する単体樹脂モールドや、表裏に電極を形成しただけ
でリード線もモールドも有さないベアチップがある。通
常、単体樹脂モールドの場合には、リード線を配線基板
の挿通孔に通してハンダ付けし、ベアチップの場合は裏
面電極をハンダ付け実装した後、表面電極をワイヤボン
ドするという方法がとられてきた。
有する単体樹脂モールドや、表裏に電極を形成しただけ
でリード線もモールドも有さないベアチップがある。通
常、単体樹脂モールドの場合には、リード線を配線基板
の挿通孔に通してハンダ付けし、ベアチップの場合は裏
面電極をハンダ付け実装した後、表面電極をワイヤボン
ドするという方法がとられてきた。
しかし、これらは共に単体であり、このような単体の
発光ダイオードを上述した方法で多数配線基板上に実装
するには、非常に効率が悪かった。
発光ダイオードを上述した方法で多数配線基板上に実装
するには、非常に効率が悪かった。
そこで、現在は、単体の発光ダイオードを１個づつ実
装するのではなく、１個又は２個以上のベアチップを搭
載した発光ダイオード・マイクロチップを実装して、１
度に複数の発光ダイオードを取り付けるようになったき
た。
装するのではなく、１個又は２個以上のベアチップを搭
載した発光ダイオード・マイクロチップを実装して、１
度に複数の発光ダイオードを取り付けるようになったき
た。
第３図に示すように、この発光ダイオード・マイクロ
チップ１は、内部に複数のベアチップが配線接続されて
直方体状のモールドキャストに納ったもので、両端面に
はハンダ付け用の電極端子2,2が設けられ、表面は発光
面３となっている。
チップ１は、内部に複数のベアチップが配線接続されて
直方体状のモールドキャストに納ったもので、両端面に
はハンダ付け用の電極端子2,2が設けられ、表面は発光
面３となっている。
配線基板への実装は、第４図に示すように、表面に配
線5,5が印刷された配線基板４上にマイクロチップ１を
装着し、マイクロチップ１の電極端子2,2と配線基板４
上の配線5,5とをハンダ６でハンダ付けするもので、一
回の実装で複数の発光ダイオードを同時に実装すること
により、配線実装の簡便化を図っている。
線5,5が印刷された配線基板４上にマイクロチップ１を
装着し、マイクロチップ１の電極端子2,2と配線基板４
上の配線5,5とをハンダ６でハンダ付けするもので、一
回の実装で複数の発光ダイオードを同時に実装すること
により、配線実装の簡便化を図っている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、発光ダイオードは、他のダイオードや
トランジスタと比べて、小型であるにもかかわらず大き
な電流を流すため発熱が大きい。特に複数の発光ダイオ
ードを搭載したマイクロチップでは、発熱が非常に大き
い。発光ダイオードは温度上昇と共に輝度が下がり、発
光波長も変化するため、マイクロチップの熱放散が非常
に重要となる。その放散量によってマイクロチップの光
度、または用途が大きく制限されることになるからであ
る。
トランジスタと比べて、小型であるにもかかわらず大き
な電流を流すため発熱が大きい。特に複数の発光ダイオ
ードを搭載したマイクロチップでは、発熱が非常に大き
い。発光ダイオードは温度上昇と共に輝度が下がり、発
光波長も変化するため、マイクロチップの熱放散が非常
に重要となる。その放散量によってマイクロチップの光
度、または用途が大きく制限されることになるからであ
る。
ところで、従来から商品化されているダイオード、ト
ランジスタなどからなるマイクロチップでは、発熱量も
比較的小さく、また、封入してマイクロチップ化する
際、カーボン粒子などのフィラを混入した樹脂を用いる
ことにより、配線基板への熱電導率をあげ、またマイク
ロチップ表面からの熱放射を増加させるようにしてい
る。
ランジスタなどからなるマイクロチップでは、発熱量も
比較的小さく、また、封入してマイクロチップ化する
際、カーボン粒子などのフィラを混入した樹脂を用いる
ことにより、配線基板への熱電導率をあげ、またマイク
ロチップ表面からの熱放射を増加させるようにしてい
る。
ところが発光ダイオードでは、このようなフィラの使
用は光透過性の面から不可能である。
用は光透過性の面から不可能である。
また、マイクロチップ１のベース基板（ステム）に炭
化ケイ素（SiC）などの熱伝導性のよい材料を用いて
も、第４図に示すように、配線５に厚みがあるため配線
基板４との間にギャップ７を生じる可能性が高く、両者
間の接触が不安定になりやすい。
化ケイ素（SiC）などの熱伝導性のよい材料を用いて
も、第４図に示すように、配線５に厚みがあるため配線
基板４との間にギャップ７を生じる可能性が高く、両者
間の接触が不安定になりやすい。
このため、配線基板４に実装したマイクロチップ１の
熱放散は、実際には、透明樹脂表面からの自然対流によ
る小さな熱放射と、２つの小面積のハンダ付け面となる
電極端子2,2を介した基板４への熱伝導とに頼るのみで
あった。
熱放散は、実際には、透明樹脂表面からの自然対流によ
る小さな熱放射と、２つの小面積のハンダ付け面となる
電極端子2,2を介した基板４への熱伝導とに頼るのみで
あった。
その結果、マイクロチップの温度上昇が避けられず、
また、マイクロチップと配線基板間の不安定な接触から
マイクロチップの温度が変化し、安定な性能を得ること
が出来なかった。また、発光ダイオード・マイクロチッ
プに大きな電流が流せず、より高い発光出力を取り出す
ことが出来なかった。
また、マイクロチップと配線基板間の不安定な接触から
マイクロチップの温度が変化し、安定な性能を得ること
が出来なかった。また、発光ダイオード・マイクロチッ
プに大きな電流が流せず、より高い発光出力を取り出す
ことが出来なかった。
本発明の目的は、熱放散特性がよく、熱的に安定な発
光ダイオード・マイクロチップの実装方法を提供するこ
とにある。
光ダイオード・マイクロチップの実装方法を提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の実装方法は、透明樹脂でモールドされた発光
ダイオード・マイクロチップの装着部の真下に位置する
配線基板に小さなスルーホールをつくり、マイクロチッ
プのハンダ付け実装終了後、基板裏面よりこのスルーホ
ールから、定量の液状またはグリース状の熱伝導性のよ
い有機物を注入して、配線基板とマイクロチップの間に
介在させるようにしたものである。
ダイオード・マイクロチップの装着部の真下に位置する
配線基板に小さなスルーホールをつくり、マイクロチッ
プのハンダ付け実装終了後、基板裏面よりこのスルーホ
ールから、定量の液状またはグリース状の熱伝導性のよ
い有機物を注入して、配線基板とマイクロチップの間に
介在させるようにしたものである。
注入する有機物としては、シリコーン，グリースのご
とき化学変化を伴わないもの、またはエポキシ樹脂，ア
クリル樹脂，シリコーン樹脂のごとく熱的または化学的
縮合，重合反応により樹脂化するものの原液が用いられ
る。そして、これらはギャップを更に有効に埋めるため
充填剤入りであることが好ましい。
とき化学変化を伴わないもの、またはエポキシ樹脂，ア
クリル樹脂，シリコーン樹脂のごとく熱的または化学的
縮合，重合反応により樹脂化するものの原液が用いられ
る。そして、これらはギャップを更に有効に埋めるため
充填剤入りであることが好ましい。
なお、熱伝導率の高いフィラを混入すると、より効果
的である。
的である。
スルーホール径は、マイクロチップのサイズにもよる
が、直径0.15mm以上で2mm以下が望ましい。
が、直径0.15mm以上で2mm以下が望ましい。
［作用］ 熱伝導性の高い有機物が注入されると、マイクロチッ
プと配線基板間のギャップが埋められ、マイクロチップ
と配線基板間は機械的にも熱的にも安定な接触が保証さ
れる。
プと配線基板間のギャップが埋められ、マイクロチップ
と配線基板間は機械的にも熱的にも安定な接触が保証さ
れる。
すると、配線基板４に実装したマイクロチップ１の熱
放散は、透明樹脂表面からの自然対流による小さな熱放
射と、２つの小面積のハンダ付け面となる電極端子を介
した基板への熱伝導とに止まらず、更にマイクロチップ
の下面全面が基板への熱伝導に与ることになる。
放散は、透明樹脂表面からの自然対流による小さな熱放
射と、２つの小面積のハンダ付け面となる電極端子を介
した基板への熱伝導とに止まらず、更にマイクロチップ
の下面全面が基板への熱伝導に与ることになる。
その結果、マイクロチップの温度上昇が有効に回避さ
れ、また、マイクロチップと配線基板間の安定な接触か
らマイクロチップの温度も一定し、安定な性能が得られ
る。また、発光ダイオード・マイクロチップに大きな電
流が流せ、そのため大きな発光出力が取り出せるように
なる。
れ、また、マイクロチップと配線基板間の安定な接触か
らマイクロチップの温度も一定し、安定な性能が得られ
る。また、発光ダイオード・マイクロチップに大きな電
流が流せ、そのため大きな発光出力が取り出せるように
なる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１実施例 第１図（ａ）〜第１図（ｃ）に示すように、ダブル・
ヘテロ型GaAlAs発光ダイオード（発光波長660nm,標準定
格2V,20mA）のベアチップ17（サイズ300μｍ×300μｍ
角）６個を、表面に絶縁部16を境に２つの電極面15,15
を形成したSiCステム14上に搭載する。ワイヤボンディ
ング線18により６個のベアチップ17を並列接続した後、
アクリル樹脂等の透明エポキシ樹脂でモールドキャスト
して直方体状に成形する。そして、発光面３と直交する
両端面にハンダ付け用の電極端子2,2を形成して発光ダ
イオード・マイクロチップ１（2mm×3mm）を作った。
ヘテロ型GaAlAs発光ダイオード（発光波長660nm,標準定
格2V,20mA）のベアチップ17（サイズ300μｍ×300μｍ
角）６個を、表面に絶縁部16を境に２つの電極面15,15
を形成したSiCステム14上に搭載する。ワイヤボンディ
ング線18により６個のベアチップ17を並列接続した後、
アクリル樹脂等の透明エポキシ樹脂でモールドキャスト
して直方体状に成形する。そして、発光面３と直交する
両端面にハンダ付け用の電極端子2,2を形成して発光ダ
イオード・マイクロチップ１（2mm×3mm）を作った。
このように製作したマイクロチップ１を、第１図
（ｄ）〜第１図（ｆ）に示すように、表面に配線5,5が
形成され、かつスルーホール12を設けた配線基板11に実
装した。スルーホール12は、マイクロチップ１が装着さ
れるべき配線基板11上の配線5,5間に配設される。配線
基板11は厚さ1mmのベークライト製基板である。スルー
ホール12の径は1.0mmとした。また注入樹脂13として
は、フィラ入りシリコーングリースを用い、ハンダ付け
６で実装後、注射器等により配線基板裏面からスルーホ
ール12を通してギャップ７に注入して、ギャップ７をシ
リコーングリースで埋めた。
（ｄ）〜第１図（ｆ）に示すように、表面に配線5,5が
形成され、かつスルーホール12を設けた配線基板11に実
装した。スルーホール12は、マイクロチップ１が装着さ
れるべき配線基板11上の配線5,5間に配設される。配線
基板11は厚さ1mmのベークライト製基板である。スルー
ホール12の径は1.0mmとした。また注入樹脂13として
は、フィラ入りシリコーングリースを用い、ハンダ付け
６で実装後、注射器等により配線基板裏面からスルーホ
ール12を通してギャップ７に注入して、ギャップ７をシ
リコーングリースで埋めた。
注入後の外観を示したのが第２図である。ギャップ７
を完全に埋めるためにシリコーングリースがマイクロチ
ップ１の下面から食み出すまで注入することが好まし
い。
を完全に埋めるためにシリコーングリースがマイクロチ
ップ１の下面から食み出すまで注入することが好まし
い。
ここで、従来のものと比較するために、本実施例によ
る配線基板11に実装したマイクロチップ１と、条件を全
く同じにした第４図に示す従来例による配線基板４に実
装したマイクロチップ１とそれぞれ熱電対を取り付け、
その温度を測定した。120mA（＝20mA×６）通電で、従
来型は５分後で80℃以上に温度上昇し、発光波長は660n
mから665nmへ遷移し、光度低下も起こした。
る配線基板11に実装したマイクロチップ１と、条件を全
く同じにした第４図に示す従来例による配線基板４に実
装したマイクロチップ１とそれぞれ熱電対を取り付け、
その温度を測定した。120mA（＝20mA×６）通電で、従
来型は５分後で80℃以上に温度上昇し、発光波長は660n
mから665nmへ遷移し、光度低下も起こした。
これに対して、本実施例の方法によるものは、５分後
で40℃程度の温度に上昇したが、その後安定していた。
また、発光波長の変化、光度の低下は認められなかっ
た。
で40℃程度の温度に上昇したが、その後安定していた。
また、発光波長の変化、光度の低下は認められなかっ
た。
［発明の効果］ 本発明によれば次のような効果を発揮する。
（１）請求項１に記載の発光ダイオード・マイクロチッ
プの実装方法によればマイクロチップと配線基板間に生
じるギャップを有効に埋めてマイクロチップと配線基板
とを密着させることができるので、熱放散特性が良好で
熱的に安定な実装を行なうことができる。
プの実装方法によればマイクロチップと配線基板間に生
じるギャップを有効に埋めてマイクロチップと配線基板
とを密着させることができるので、熱放散特性が良好で
熱的に安定な実装を行なうことができる。
第１図は本発明の第１実施例による実装過程を示すもの
で、（ａ）はマイクロチップの下面を構成するSiCステ
ムの斜視図、（ｂ）はベアチップの搭載説明図、（ｃ）
は樹脂封入と電極付けの説明図、（ｄ）は配線基板の断
面図、（ｅ）はマイクロチップのハンダ実装の断面図、
（ｆ）は有機高分子注入後の状態を示す断面図、第２図
は第１実施例による実装後の外観図、第３図は従来のマ
イクロチップの外観図、第４図は従来のマイクロチップ
の実装例を説明する断面図である。 １は発光ダイオード・マイクロチップ、２は電極端子、
３は発光面、５は配線、６はハンダ、７はギャップ、11
は配線基板、12はスルーホール、13は注入された樹脂、
14はマイクロチップの下面となるSiCステム、15は電極
面、16は絶縁部、17はベアチップ、18はワイヤボンディ
ング線である。
で、（ａ）はマイクロチップの下面を構成するSiCステ
ムの斜視図、（ｂ）はベアチップの搭載説明図、（ｃ）
は樹脂封入と電極付けの説明図、（ｄ）は配線基板の断
面図、（ｅ）はマイクロチップのハンダ実装の断面図、
（ｆ）は有機高分子注入後の状態を示す断面図、第２図
は第１実施例による実装後の外観図、第３図は従来のマ
イクロチップの外観図、第４図は従来のマイクロチップ
の実装例を説明する断面図である。 １は発光ダイオード・マイクロチップ、２は電極端子、
３は発光面、５は配線、６はハンダ、７はギャップ、11
は配線基板、12はスルーホール、13は注入された樹脂、
14はマイクロチップの下面となるSiCステム、15は電極
面、16は絶縁部、17はベアチップ、18はワイヤボンディ
ング線である。
Claims (1)
- 【請求項１】１個又は２個以上のベアチップを搭載した
発光ダイオード・マイクロチップを配線基板上に実装す
るにあたり、あらかじめ発光ダイオード・マイクロチッ
プの装着されるべき配線基板にスルーホールを形成し、
発光ダイオード・マイクロチップを配線基板上に装着
後、配線基板の裏面よりスルーホールを通じて熱伝導性
の良好な有機物を注入して、マイクロチップと配線基板
間のギャップを埋めるようにしたことを特徴とする発光
ダイオード・マイクロチップの実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15628590A JP2751576B2 (ja) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | 発光ダイオード・マイクロチップの実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15628590A JP2751576B2 (ja) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | 発光ダイオード・マイクロチップの実装方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448662A JPH0448662A (ja) | 1992-02-18 |
| JP2751576B2 true JP2751576B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=15624477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15628590A Expired - Lifetime JP2751576B2 (ja) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | 発光ダイオード・マイクロチップの実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2751576B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0650373U (ja) * | 1992-06-12 | 1994-07-08 | 八重洲無線株式会社 | レーザーダイオードの取付構造 |
| DE102004016847A1 (de) | 2004-04-07 | 2005-12-22 | P.M.C. Projekt Management Consult Gmbh | Leuchtdiodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung |
| JP2005347471A (ja) | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Seiko Epson Corp | 光源装置及びプロジェクタ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57128160U (ja) * | 1981-02-04 | 1982-08-10 | ||
| JPS60253284A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-13 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体光源装置 |
-
1990
- 1990-06-14 JP JP15628590A patent/JP2751576B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0448662A (ja) | 1992-02-18 |
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