JP4841836B2 - フリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置製造方法に関し、特に、工程を簡素化可能なフリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法に関する。

今において、照明装置は、生活上に欠如不可な消耗品であり、異なる用途に応じて、生活上の便利のために、様々な照明装置が、開発改良される。

図１は、従来のフリップチップ式発光ダイオードを照明モジュールに適用する時、電気接続方式の構成断面図であり、発光コア1は、フリップチップ式発光ダイオード10を基材12上に設置し、これらのフリップチップ式発光ダイオード10は、基材上において、ワイヤボンディング(wirebonding)方式で、回路を、両側の電極16、18上へ延伸することにより、外部から提供する電力により、発光ダイオード10が駆動され、照明作用を発揮する。

しかしながら、上記の発光コア1は、基材の晶片をダイボンディング(diebonding)及びワイヤボンディング(wirebonding)するステップを介して、発光ダイオード10の回路を両側の電極16、18上に延伸するため、工程は、複雑的で、もう一つのワイヤボンディング工程を増設しなければならないが、製造過程において、発光ダイオード10及び基材12の傷つけを防止てきず、産出量の悪化を来す。

本発明は、上記の問題点を解消するため、フリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法を提供する。

本発明は、工程の簡素化や工程効率及び産出量の改善及び放熱効率の向上ができるフリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法を提供する。

本発明の主な目的は、ワイヤボンディングステップが省略できる、フリップチップ式発光ダイオード接合済みの基材(submount)を、金属接合層により、ストリップの下方に設置し、基材表面の回路とストリップ内の金属レイヤとを、粘着過程において、同時に、電気的に接続することにより、工程の簡素化及び製造時間の短縮ができる、フリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法を提供する。

本発明の他の目的は、ワイヤボンディングを利用する方式を改善して、産出量を向上できる、フリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法を提供する。

本発明の更に他の目的は、基材をストリップ下に固定した後、基材の底部を露出することにより、導/放熱体と接合させ、放熱効果を交響できる、フリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法を提供する。

本発明は、上記の目的を達成するため、まず、複数のストリップを提供し、各ストリップ内には、金属レイヤが設置され、そして、ストリップ同士の間には、金属レイヤにより接続され、そして、表面にフリップチップ方式発光ダイオードが設けられている基材を提供し、また、金属接合層により、基材は、ストリップの下方に固定され、基材と金属レイヤとは、電気的に接続され、最後に、各ストリップを、単位として、切断し、複数のフリップチップ式発光ダイオードの発光装置を形成する、フリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法を提供する。

本発明は、従来技術のワイヤボンディング工程が省略できる、予めフリップチップ式発光ダイオードが設けられる基材を使用し、ストリップと基材との間に、金属接合層が設置され、基材をストリップの下方に組み立てる同時、加熱して温度を上昇させることによって、金属接合層を熔接することにより、基材が、ストリップの下方に固定され、そして、基材の表面に設置される電極が、ストリップの内部から露出する金属レイヤとが、電気的に接続される、フリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法を提供し、これにより、ワイヤボンディング工程を省略できるため、工程の簡素化が実現されることに加え、産出量の改善、そして、放熱効率の向上が得られる。

以下、具体的な実施例と図面を参照しながら、詳しく説明することにより、本発明の目的や技術内容、特徴及び効果が分かる。
本発明は、従来技術の発光体に対して、工程の複雑や産出量の悪い及び放熱の不足等の問題を解決できる、フリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法を提供する。

図２は、本発明のフリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造の流れ図であり、まず、ステップS10において、ストリップ組(strap)を提供し、図３の概念図を参照しながら、ストリップ組には、複数のストリップ20があり、各ストリップ20内には、金属レイヤ21が設置され、ストリップ20同士は、金属レイヤ21を介して、互に接続され、そして、ステップS12において、基材を提供し、例えば、シリコン(Si)基材であり、基材上には、発光素子として、複数の発光ダイオードが設置され、これらの発光ダイオードは、フリップチップ方式により、基材上に設置され、また、ステップS14において、ストリップ下或いは基材上には、低温溶接或いは共晶接合(Eutecticbonding)方式で、金属接合層を作製し、低温溶接を使用する場合は、材質として、スズベースやビスマスベース或いはインジウムベース等の合金のうちの一つであり、ステップS16において、下方から、基材を、ストリップの底部に設置し、設置する同時、基材に対して加熱するように、金属接合層をフュージングすることにより、基材を固定することとレイヤと基材溶接パッドとを電気的に接続することという目的が達成され、最後に、ステップS18において、各ストリップを単位として、ストリップ組を切断し、複数の独自なフリップチップ式発光ダイオードの発光体ユニットを形成する。

ステップS18の後、さらに、導/放熱体を、密着に基材の下方に設置するステップを、増設することができ、この設置方式は、例えば、銀や銅材質が添加されるコロイドである導熱コロイドによるか、或いは、低温溶接による基材下に粘着することによるか、共晶接合方式(導/放熱体及び基材の両方に、それぞれに、共晶接合を形成できる金属層をメッキすることにより、両者は、適当な温度及び圧力下において、共晶接合する)によるか、により、基材と導/放熱体との接合面の熱抵抗を低減することを、実現できる。

また、上記の基材の底部と導/放熱体とが接合された後、更に、発光素子の光路を調整するための、例えば、レンズや反射マスクのような集光素子を、ストリップ上に設置することにより、照射輝度を向上して照明効果を得る。

図４は、上記の製造方法による発光装置構成の断面図であり、各フリップチップ式発光ダイオードの発光装置2には、ストリップ20があり、その内には、金属レイヤ21が設置され、そして、基材22があり、基材22上には、金属回路があり、そして、発光素子として、フリップチップ式発光ダイオード24が、設置され、ストリップ20下或いは基材22上には、金属接合層26が設置され、また、ストリップ20は、金属接合層26により、基材22と接合される。

図５は、本発明に係わるフリップチップ式発光ダイオードの発光装置を発光モジュールに適用する時の一部構成の断面図であり、上記の発光装置2を作製した後、放熱ルートを提供するため、更に、基材22の下方に、導/放熱体30が設置され、導/放熱体30と基材22とは、熱インタフェース材(Thermal Interface Material;TIM)を、接合層とし、例えば、銀コロイドや銅コロイド、低温溶接或いは共晶方式により、導熱と固定の効果を得、そして、ストリップ20上に、集光素子32を設置することにより、発光ダイオード24からの光線を集光して、照明効果を得る。

以上の、実施例による本発明について説明した特徴は、目的として、当該技術の熟練者に本発明の内容を理解させ、これに従って実施するためのものであり、本発明の特許請求の範囲は、其れによって制限されず、本発明の精神や内容に従って、全ての等価修正や変更は、本発明の特許請求の範囲に含まれる。

従来の発光体コア体の構成断面図である。 本発明に係わるフリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法の流れ図である。 本発明に係わるストリップ組の概念図である。 本発明に係わるフリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法で作製した発光装置の構成断面図である。 本発明に係わるフリップチップ式発光ダイオードの発光装置製造方法で作製した発光装置を発光モジュールに適用する時の一部構成の断面図である。

符号の説明

1 発光コア 10 フリップチップ式発光ダイオード
12 基材 16、18 電極
2 フリップチップ式発光ダイオードの発光装置
20 ストリップ 21 金属レイヤ
22 基材 24 発光ダイオード
26 金属接合層 30 導/放熱体
32 集光素子

Claims (10)

1. 間隙を介して連通する上面の凹部及び下面の凹部と、当該２つの凹部の間で当該間隙を囲むとともに底面に接着面を有する肩部と、を有し、内部に金属レイヤが設けられたストリップの複数が当該金属レイヤを介して接続されて構成されるストリップ組を提供するステップと、
   前記ストリップ組の各ストリップについて、複数の発光ダイオードを搭載するとともに、当該複数の発光ダイオードと当該ストリップの金属レイヤとの間を電気的に接続するためのシリコン材質の平面状の基材を提供するステップと、
   前記ストリップ組の各ストリップについて、前記基材の略全体を前記下面の凹部の内部に収容するとともに、当該基材に搭載された前記複数の発光ダイオードを当該下面の凹部よりも上側且つ前記間隙の内部に収容する発光体を形成するべく、前記肩部の接着面と前記基材とを接合するための接合層を形成するステップと、
   前記ストリップ組を各ストリップ単位で切断して、前記複数の発光ダイオードを有する前記発光体を形成するステップと、
   切断された各ストリップについて、前記上面の凹部の内部に底面が配置される集光素子を提供するステップと、
   を備えたことを特徴とする、発光ダイオードの発光装置製造方法。
2. 当該接合層は、低温溶接や共晶方式で、基材と金属レイヤとの間の接合を行う、ことを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードの発光装置製造方法。
3. 当該低温溶接の材質は、スズベースやビスマスベース及びインジウムベース等の合金のうちの一つである、ことを特徴とする、請求項２に記載の発光ダイオードの発光装置製造方法。
4. 当該基材は、当該接合層により当該ストリップの肩部に固定される過程において、加熱法で当該接合層をフュージングすることにより、当該肩部に固定される、ことを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードの発光装置製造方法。
5. 各ストリップを単位として、切断されたステップの後、更に、導/放熱体を当該基材下に設置するステップがある、ことを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードの発光装置製造方法。
6. 当該導/放熱体と基材との間には、熱インタフェース材からなる粘着層がある、ことを特徴とする、請求項５に記載の発光ダイオードの発光装置製造方法。
7. 当該熱インタフェース材は、銀コロイドや銅コロイド、低温溶接或いは共晶方式により、熱傳導効果があるように、固定される、ことを特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオードの発光装置製造方法。
8. 間隙を介して連通する上面の凹部及び下面の凹部と、当該２つの凹部の間で当該間隙を囲み、底面に接着面を有する肩部と、を有し、内部に金属レイヤが設けられたストリップと、
   複数の発光ダイオードを搭載するとともに、当該複数の発光ダイオードと前記ストリップの金属レイヤとの間を電気的に接続するためのシリコン材質の平面状の基材と、
   前記ストリップの前記肩部の接着面と前記基材とを接合するための接合層と、
   前記ストリップの前記上面の凹部の内部に底面が配置される集光素子と、
   を備え、
   前記基材の略全体は前記下面の凹部の内部に収容され、当該基材に搭載された前記複数の発光ダイオードは当該下面の凹部よりも上側且つ前記間隙の内部に収容される、
   ことを特徴とする、発光ダイオードの発光装置。
9. 間隙を介して連通する上面の凹部及び下面の凹部と、当該２つの凹部の間で当該間隙を囲み、底面に接着面を有する肩部と、を有し、内部に金属レイヤが設けられたストリップと、
   複数の発光ダイオードを搭載するとともに、当該複数の発光ダイオードと前記ストリップの金属レイヤとの間を電気的に接続するためのシリコン材質の平面状の基材と、
   前記ストリップの前記肩部の接着面と前記基材とを接合するための接合層と、
   前記ストリップの前記上面の凹部の内部に底面が配置される集光素子と、
   前記基材の下の導/放熱体と、
   を備え、
   前記基材の略全体は前記下面の凹部の内部に収容され、当該基材に搭載された前記複数の発光ダイオードは当該下面の凹部よりも上側且つ前記間隙の内部に収容される、
   ことを特徴とする、発光ダイオードの発光装置。
10. 前記導/放熱体は、熱インタフェース材により基材に接着されていることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオードの発光装置。