JP4871694B2 - Light emitting diode package - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオード素子を搭載した発光ダイオードパッケージに関する。 The present invention relates to a light emitting diode package on which a light emitting diode element is mounted.
発光ダイオードパッケージは、基本的には、発光ダイオード素子を搭載し発光ダイオード素子に給電するための配線基板とその上に設けられた反射板を有する。反射板に用いられる材料として、アルミやシリコンが知られている。特許文献1及び2には、反射板としてシリコンを用いる例が記載されている。
The light emitting diode package basically includes a wiring board for mounting a light emitting diode element and supplying power to the light emitting diode element, and a reflector provided thereon. Aluminum and silicon are known as materials used for the reflector.
反射板としてシリコンを用いる発光ダイオードパッケージには、配線基板と反射板が一体的に構成された一体型と、配線基板と反射板を別個に形成し両者を接合して構成された分離型の2つの形式が知られている。 There are two types of light emitting diode packages using silicon as the reflection plate: an integrated type in which the wiring substrate and the reflection plate are integrally formed, and a separate type in which the wiring substrate and the reflection plate are separately formed and bonded together. Two forms are known.
一体型の発光ダイオードパッケージでは、反射板の凹凸面に配線層を形成する必要がある。そのため、加工プロセスが複雑化し、コストが高くなる問題がある。更に、反射板としてシリコン基板を用いるため、基板の厚さに制限がある。そのため、反射板の高さを十分に確保できず、高輝度化が困難となる問題がある。 In the integrated light emitting diode package, it is necessary to form a wiring layer on the uneven surface of the reflector. Therefore, there is a problem that the machining process becomes complicated and the cost becomes high. Furthermore, since a silicon substrate is used as the reflecting plate, the thickness of the substrate is limited. Therefore, there is a problem that the height of the reflector cannot be sufficiently secured and it is difficult to increase the brightness.
分離型の発光ダイオードパッケージでは、第1に、配線基板上に形成した配線層と反射板の間の電気絶縁性の確保が問題となっていた。第2に、配線基板上に反射板を搭載する際の位置合わせが問題となっていた。 In the separate type light emitting diode package, firstly, there is a problem of ensuring electrical insulation between the wiring layer formed on the wiring board and the reflector. Secondly, there is a problem of alignment when mounting the reflector on the wiring board.
本発明の目的は、分離型の発光ダイオードパッケージにおいて、反射板と配線基板の間の電気絶縁性を確保し、反射板と配線基板の位置合わせを容易にすることができるようにすることにある。 An object of the present invention is to ensure electrical insulation between a reflector and a wiring board in a separate type light emitting diode package, and to facilitate alignment of the reflector and the wiring board. .
本発明の発光ダイオードパッケージは、配線層と反射板と発光ダイオード素子とを有し、配線基板と反射板の間に絶縁層が設けられている。反射板には、発光ダイオード素子が配置されるための貫通孔が設けられ、絶縁層は発光ダイオード素子が配置されるための開口部が設けられている。絶縁層の開口部は、反射板の貫通孔より小さく、絶縁層は反射板の貫通孔より露出しており、反射板の貫通孔は正方形であり、絶縁層の開口部の一方の1対の対向する辺は、横方向の段差を有する形状に形成されている。 The light emitting diode package of the present invention has a wiring layer, a reflector, and a light emitting diode element, and an insulating layer is provided between the wiring substrate and the reflector. The reflector is provided with a through hole for arranging the light emitting diode element, and the insulating layer is provided with an opening for arranging the light emitting diode element. The opening of the insulating layer is smaller than the through hole of the reflecting plate, the insulating layer is exposed from the through hole of the reflecting plate, the through hole of the reflecting plate is square, and one pair of openings of the insulating layer Opposing sides are formed in a shape having a step in the horizontal direction .
本発明によると、分離型の発光ダイオードパッケージにおいて、反射板と配線基板の間の電気絶縁性を確保し、反射板と配線基板の位置合わせを容易にすることができる。 According to the present invention, in a separate type light emitting diode package, it is possible to ensure electrical insulation between the reflector and the wiring board, and to easily align the reflector and the wiring board.
図1は本発明による発光ダイオードパッケージの例を示す分解斜視図である。図示のように、本例の発光ダイオードパッケージは、配線基板10とその上の反射板20を有する。配線基板10は、配線基板用基材11とその上の配線層12とその上の絶縁層13を有し、絶縁層13には開口部131が設けられている。開口部131に、発光ダイオード素子30が設けられている。反射板20は、基板21と反射膜22を有し、貫通孔23が設けられている。貫通孔23の内面231はテーパを有する。反射膜22は基板21の上面を覆い更に貫通孔23のテーパ状の内面231を覆うように形成されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a light emitting diode package according to the present invention. As shown in the figure, the light emitting diode package of this example includes a
本例の発光ダイオードパッケージは、4つの発光ダイオード素子30を有する。従って、反射板20には4つの貫通孔23が設けられ、配線基板10の絶縁層13には4つの開口部131が設けられている。貫通孔23と開口部131は同一位置に形成されている。
The light emitting diode package of this example has four light
本例によると、発光ダイオード素子30の外形は正方形である。従って、反射板20の貫通孔23は正方形であり、絶縁層13の開口部131は正方形である。発光ダイオード素子30の外形が矩形である場合には、反射板20の貫通孔23及び絶縁層13の開口部131は、発光ダイオード素子30の外形に相似な矩形であってよい。
According to this example, the outer shape of the light
図2を参照して説明する。図2は、図1の発光ダイオードパッケージに含まれる1個の発光ダイオード素子の拡大平面図である。上述のように、貫通孔23の内面231はテーパを有し、貫通孔23の下側の開口部232より上側の開口部233の方が大きい。絶縁層13の開口部131の寸法は、貫通孔23の下側の開口部232の寸法より小さい。従って、貫通孔23において、絶縁層13の開口部131が露出している。即ち、貫通孔23の内縁に沿って、絶縁層13の帯状の領域13a、13b、13c、13dが露出している。
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged plan view of one light-emitting diode element included in the light-emitting diode package of FIG. As described above, the
絶縁層13の開口部131には、配線基板用基材11とその上の配線層12の一部が露出している。絶縁層13の開口部131には、更に発光ダイオード素子30が設けられている。発光ダイオード素子30の寸法は、絶縁層13の開口部131の寸法より小さい。
In the
図3を参照して説明する。図3は、図2の矢印A−A’に沿って見た断面図である配線基板用基材11の上に配線層12が設けられ、配線層12の上には絶縁層13が設けられている。絶縁層13の上に反射板20が配置されている。反射板20は基板21と反射膜22を有し、反射膜22は、基板21の上面ばかりでなく、貫通孔11のテーパ状の内面を覆うように形成されている。尚、図示のように、配線基板10の絶縁層13と反射板20の間に接着剤15が設けられてよい。
This will be described with reference to FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the arrow AA ′ in FIG. 2, the
次に、発光ダイオード素子30の配線について説明する。配線基板用基材11の上に配線層12が形成されているが、配線層12は所定の配線パターンを有する。従って、配線層12は配線基板用基材11の上を全面的に覆っているわけではない。本例では、発光ダイオード素子30の下面にアノード電極が形成され、上面にカソード電極が形成されている。発光ダイオード素子30の下面のアノード電極は、配線層12の所定の配線パターン121と電気的に接続されている。例えば、発光ダイオード素子30のアノード電極と配線パターン121を、ハンダ又は導電性ペーストを用いて電気的に接続してよい。発光ダイオード素子30の上面のカソード電極とそれに隣接する配線パターン122は、ボンディングワイヤ31によって電気的に接続されている。
Next, the wiring of the light
ここでは、発光ダイオード素子30の上面にカソード電極が配置され下面にアノード電極が配置されている例を示した。しかしながら、発光ダイオード素子の上面に両電極が配置されている場合であってもよい。また、発光ダイオード素子30をフリップチップ接続により配線パターンと接続してよい。
Here, an example in which the cathode electrode is disposed on the upper surface of the light
次に、本例の発光ダイオードパッケージの特徴について説明する。図2に示すように、反射板20の貫通孔23にて、絶縁層13の開口部131の内縁に沿った帯状の領域13a、13b、13c、13dが露出している。貫通孔23の開口部232及び絶縁層13の開口部131は正方形である。従って、帯状の領域13a、13b、13c、13dは正方形である。通常、反射板20の貫通孔23と絶縁層13の開口部131は正確に形成されている。従って、帯状の領域13a、13b、13c、13dの幅は、4つの辺において同一であるはずである。もし、帯状の領域13a、13b、13c、13dの幅が、4つの辺において同一でない場合には、配線基板10と反射板20の位置合わせが正確でないことになる。従って、本例の発光ダイオードパッケージでは、反射板20の貫通孔23にて露出した絶縁層13の帯状の領域13a、13b、13c、13dを位置決め用のマーカとして使用することができる。
Next, features of the light emitting diode package of this example will be described. As shown in FIG. 2, strip-
次に、本例の発光ダイオードパッケージの材料について説明する。配線基板10の配線基板用基材11は、発光ダイオード素子30を駆動させたときに発生する熱を効果的に放熱するために、熱伝導率が高い電気絶縁材料によって形成される。本例では、配線基板用基材11の材料として窒化アルミを用いた。窒化アルミの代わりに、シリコンや銅等の熱伝導率の高い材料を用いることもできる。配線基板用基材11として、導電性を有する材料を用いてもよい。この場合は、配線基板用基材11と配線層12との間に絶縁層を設ける必要がある。配線基板10の配線層12は銅、金等の導電性の金属薄膜によって形成される。配線基板10の絶縁層13は感光性ポリイミド等によって形成される。
Next, the material of the light emitting diode package of this example will be described. The
反射板20の基板21はシリコンによって形成される。反射板20の反射膜22は、金属膜によって形成される。
The
次に、図4を参照して、本例の発光ダイオードパッケージの配線基板10の製造方法を説明する。ステップS101にて、窒化アルミ製の配線基板用基材11の一方の面上に、フォトリソグラフィ技術によって金属製の配線層12をパターニングする。ステップS102にて、配線基板用基材11の配線層12の上に、感光性ポリイミド等の絶縁層13を形成する。このとき絶縁層13には、発光ダイオード素子30を配置するための開口部131を設ける。ステップS103にて、開口部131によって露出された配線層12上に、発光ダイオード素子30を搭載する。ステップS104にて、発光ダイオード素子30と配線層12の所定の配線パターンを電気的に接続する。
Next, with reference to FIG. 4, the manufacturing method of the
図5を参照して、本例の発光ダイオードパッケージの反射板20の製造方法を説明する。ステップS201にて、基板21として、(100)単結晶シリコン基板を用意する。尚、単結晶シリコン基板の代わりに、化学気相成長法で作製した窒化シリコン基板を用いてもよい。ステップS202にて、シリコン基板21の表面に、熱酸化法等によって酸化シリコン膜を形成する。ステップS203にて、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板21上にレジストを塗布し、露光し、パターンを形成する。ステップS204にて、エッチングにより酸化シリコン膜のパターニングを行う。ステップS205にて、不要なレジストを除去し、酸化シリコン膜をマスクとし、KOH等のアルカリ溶液を用いて、シリコン基板の結晶異方性エッチングを行う。このとき、シリコン基板のエッチングは、結晶方位面とマスクパターンの方位を(110)面に合わせて行う。それにより、エッチングが、(100)面で速く進み、(111)面で遅く進む。こうして、結晶異方性エッチングは、凹部の内壁に斜面を形成しながら進行する。
With reference to FIG. 5, the manufacturing method of the reflecting
結晶異方性エッチングによって、貫通孔が形成されると、ステップS206にて、酸化シリコン膜のマスクをフッ酸により除去する。こうして、シリコン基板21に、貫通孔23が形成されるが、この貫通孔23の下側の開口部232の面積は、配線基板10に形成した絶縁層13の開口部131の面積よりも大きい。
When the through hole is formed by the crystal anisotropic etching, the silicon oxide film mask is removed with hydrofluoric acid in step S206. Thus, the through
最後に、ステップS207にて、シリコン基板21の表面に、蒸着やメッキ等により、反射率の高い金属膜からなる反射膜22を形成する。反射膜22は、シリコン基板21の表面ばかりでなく、貫通孔23のテーパ状の内面231にも形成される。本例では、アルミ膜をスパッタ法により形成することにより反射膜22を形成した。
Finally, in step S207, the
本例では、シリコン基板を用いて反射板20を形成したが、アルミ板に打ち抜き等により貫通孔を形成して反射板20を形成してもよい。
In this example, the reflecting
こうして、配線基板10と反射板20が形成されると、両者を接着剤により接合し、発光ダイオードパッケージが形成される。上述のように、シリコン基板21に形成した貫通孔23の下側の開口部232の面積は、配線基板10に形成した絶縁層13の開口部131の面積よりも大きい。従って、図2に示すように、反射板20の貫通孔23にて、絶縁層13の帯状の領域13a、13b、13c、13dが露出する。帯状の領域13a、13b、13c、13dの幅が4辺にて同一であるなら、反射板20と配線基板10の位置合わせが正しいと言える。従って、絶縁層1の開口部131の内縁は、位置合わせ用のマークとして使用することができる。
Thus, when the
図6を参照して本発明による発光ダイオードパッケージの他の例を説明する。本例では、絶縁層13の開口部131は正方形ではない。即ち、絶縁層13の開口部131の上下側の内縁は複数の段差のある階段状に形成され、絶縁層13の開口部131の左右側の内縁は1つの段差からなる階段状に形成されている。
Another example of the light emitting diode package according to the present invention will be described with reference to FIG. In this example, the
反射板20の貫通孔23にて、絶縁層13の開口部131の内縁に沿った領域13a、13b、13c、13dが露出している。これらの領域13a、13b、13c、13dは帯状ではない。即ち、上下側の領域13c、13dでは、複数の段差からなる階段状に形成されている。左右側の領域13a、13bでは、1つの段差からなる階段状に形成されている。
絶縁層13の開口部131の内縁の形状をこのように設定することにより、絶縁層13の開口部131の内縁を位置合わせ用のマークとして使用することができる。本例では、絶縁層13の開口部131の上下側の内縁と左右側の内縁を異なる形状に設定したから、反射板20と配線基板10を貼り合わせるとき、上下左右方向の位置決めばかりでなく、回転方向の位置決めを正しく行うことができる。
By setting the shape of the inner edge of the
こうして本例によると、発光ダイオード素子30と反射板20の相対的な位置精度を高めることが可能となり、発光ダイオードパッケージの高輝度化が可能となる。
Thus, according to this example, the relative positional accuracy of the light emitting
図6に示した絶縁層13の開口部131の内縁の形状は、一例であり、他の形状であってもよい。
The shape of the inner edge of the
以上、本発明を用いることにより、高輝度な発光ダイオードパッケージを低コストに実現できる。なお、上述の例では、4個の発光ダイオード素子を用いたが、1個又は5個以上の発光ダイオード素子を用いてもよい。 As described above, by using the present invention, a light-emitting diode package with high luminance can be realized at low cost. In the above example, four light emitting diode elements are used, but one or five or more light emitting diode elements may be used.
以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者により容易に理解されよう。 The example of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications can be easily made by those skilled in the art within the scope of the invention described in the claims. It will be understood.
10…配線基板、11…配線基板用基材、12…配線層、13…絶縁層、14…接着剤、20…反射板、21…基板、22…反射膜、23…貫通孔、30…発光ダイオード素子、31…ボンディングワイヤ、131…絶縁層の開口部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記配線基板の配線層と前記反射板の間に絶縁層が設けられ、該絶縁層は前記発光ダイオード素子が配置される微細加工された開口部を有し、該開口部は、前記反射板の貫通孔より小さく、前記絶縁層は前記反射板の貫通孔より露出しており、
前記反射板の貫通孔は正方形であり、
前記絶縁層の開口部の一方の1対の対向する辺は、横方向の段差を有する形状に形成されていることを特徴とする発光ダイオードパッケージ。 A wiring board having a substrate and arranged wiring layer on the substrate, a reflecting plate made of a conductive base material which is disposed on the wiring substrate having through holes, and in the through-hole a light emitting diode elements disposed on the wiring board, has a capital,
Wherein the reflective plates and the wiring layers of the wiring board is provided an insulating layer, the insulating layer has an opening that the light emitting diode elements are microfabricated is arranged, opening the through hole of the reflector smaller, the insulating layer is exposed from the through hole of the reflector,
The through hole of the reflector is square,
A pair of opposing sides of one of the openings of the insulating layer is formed in a shape having a step in the horizontal direction .
前記基材の配線層の上に、発光ダイオード素子を配置するための開口部を有する感光性ポリイミドの絶縁層を形成するステップと、
前記開口部によって露出された前記配線層上に、発光ダイオード素子を搭載するステップと、
前記発光ダイオード素子と前記配線層の所定の配線パターンを電気的に接続するステップと、
発光ダイオード素子を配置するための貫通孔を有する反射板を用意するステップと、
前記反射板を前記基材に接合するステップと、
を有し、
前記絶縁層の開口部は、前記反射板の貫通孔より小さく、前記反射板を前記基材の上に配置するとき、前記絶縁層は前記反射板の貫通孔より露出しており、
前記絶縁層の開口部は正方形であり、前記反射板の貫通孔より露出している前記絶縁層の領域は、前記反射板の貫通孔に沿って同一幅の環状に形成されており、
前記絶縁層の開口部の一方の1対の対向する辺は、横方向の段差を有する形状に形成されていることを特徴とする発光ダイオードパッケージの製造方法。 Forming a wiring layer having a metal wiring pattern on one surface of an aluminum nitride base material;
On the wiring layer of the base material, forming a photosensitive polyimide insulating layer having an opening for arranging a light emitting diode element;
Mounting a light emitting diode element on the wiring layer exposed by the opening;
Electrically connecting the light emitting diode element and a predetermined wiring pattern of the wiring layer;
Preparing a reflector having a through-hole for disposing a light-emitting diode element;
Bonding the reflector to the substrate;
Have
The opening of the insulating layer is smaller than the through hole of the reflecting plate, and when the reflecting plate is disposed on the substrate, the insulating layer is exposed from the through hole of the reflecting plate,
The opening of the insulating layer is square, and the region of the insulating layer exposed from the through hole of the reflector is formed in an annular shape having the same width along the through hole of the reflector.
A method of manufacturing a light emitting diode package, wherein one pair of opposing sides of the opening of the insulating layer is formed in a shape having a step in a horizontal direction .
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