JP4953839B2 - 基板パッケージ - Google Patents

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Description

本発明は、光源として使用される基板パッケージ及びその製造方法に関するものであって、より詳細には、ＦＲ４のような一般ＰＣＢ材料を基板として使用することにより、製作原価を大きく減らすことができ、光源から発熱効果を 高めることにより、光源の出射効率を大きく向上させ、高品質の光源が低価で得られる基板パッケージ及びその製造方法に関する。
一般的に、ＴＶまたはモニターのバックライトユニット、或いはモバイルフォーンやＰＤＡなどのバックライト（Ｂａｃｋ−ｌｉｇｈｔ）光源としてＬＥＤ素子などを使用する基板パッケージ（ＣＯＢ Ｐａｃｋａｇｅ）が開発されつつある。
このような従来の基板パッケージは、ＬＥＤ素子を光源として使用するもので、このような基板パッケージは、性能においては、既に冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ、以下ＣＣＦＬと称する）よりも優れているが、価格が高く実用化が進んでいない。
上記ＣＣＦＬは、水銀ガスを使用するため環境汚染を引き起こすことができ、応答速度が遅く、色再現性が低いと共にＬＣＤパネルの軽薄短小化に適していないという短所を有する。
これに比べＬＥＤ素子は、親環境で、応答速度が数ナノ秒と高速応答が可能で、ビデオ信号ストリームに効果的である。また、インパルシブ（Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ）駆動が可能で、色再現性が１００％以上で、赤色、緑色、青色ＬＥＤ素子の光量を調整して輝度、色温度などを任意で変更することが出来ると同時に、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適した長所を有するので、最近ＬＣＤパネルなどのバックライト用光源１１０として積極的に採用されている実情である。
このような従来の基板パッケージ１００は、図１に図示された通り、光源１１０として使用されるＬＥＤ素子と該ＬＥＤ素子が実装される絶縁層１２２を備えた金属基板（ＭＣＰＣＢ）１２０を含むが、このような光源１１０及び金属基板１２０は、何れも基板パッケージ１００の単価の部分で大きい割合を占める。
上記のような基板パッケージ１００の値段を減らすためには、光源１１０を成すＬＥＤ素子１個当たりの単価を減らすか、またはＬＥＤ素子の数を減らす方法などがあり、金属基板１２０の単価を減らすためには、材質の変更などを考慮することが出来る。
図２には、従来技術による基板パッケージ１００の製造方法が段階的に図示されている。従来技術による基板パッケージ１００の製造方法は、先ず、通常Ａｌ金属から成り、表面には絶縁層１２２が形成された金属基板１２０を用意し、その表面にＣｕから成る金属パターン１２４と誘電体層１２６を形成して電極パッド１２８を形成する。
次いで、上記金属基板１２０上に光源１１０であるＬＥＤ素子を配置するダイアタッチメント（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）工程が行われ、このような光源１１０と電極パッド１２８を、ワイヤ１３２を通じて電気的に連結するワイヤボンディング段階が行われる。
また、次に、上記のようにワイヤ１３２結線が成された光源１１０に対して、それぞれエポキシ樹脂またはシリコンを用いたドーム（ｄｏｍｅ）部１４０を形成して光源１１０をそれぞれ金属基板１２０に固定させて完成する。
ところが、上記のような従来の基板パッケージ１００は、金属基板１２０を通じて光源１１０の熱を容易に外部へ放出させることが出来るので、熱的な側面で非常に効果的な長所はあるが、その代わりに金属基板１２０によって値段が高くなるという重要な問題がある。
このような問題点を解消するために提案された従来の他の構造の基板パッケージ２００が図３に図示されている。このような従来技術は、特許文献１に開示されているものであって、貫通孔２１２を有する基板２１０と、その貫通孔２１２に装着された金属材料の支持部材２２０を備え、上記支持部材２２０の上にＬＥＤ発光素子２３０を安着させた後、これらＬＥＤ発光素子２３０をパッド電極２３２にワイヤ２３４ボンディング結合したものである。
このような構造の基板パッケージ２００は、上記支持部材２２０が熱伝導度の良い金属材料から成ることにより、これを通じてＬＥＤ発光素子２３０から熱が外部へ伝達され、発熱効果が良好である。
特開２００２−３３５０１９号公報
ところが、このような従来の構造は、支持部材２２０が基板２１０の貫通孔２１２に各々固定されなければならない厄介な組み立て構造を有するもので、特に各々のＬＥＤ発光素子２３０に対して支持部材２２０を用意すべきであるため、このような従来の構造も高価の製作費用が必要となる。
本発明は、上記のような従来の問題点を解消するため案出されたものであって、その目的は、一般ＰＣＢ材料を基板として使用することにより、製作原価を大きく減らすことの出来る基板パッケージ及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的として、低価で製作ができ、光源から発熱効果を大きく高めることにより、光源の出射効率を大きく向上させ高品質の光源が得られる基板パッケージ及びその製造方法を提供することにある。
上記のような目的を達成すべく、本発明は、光源を装着した基板パッケージにおいて、一般ＰＣＢから成る基板と、上記基板に形成された孔と、上記孔に位置した装着補助具（Ｓｕｂ−ｍｏｕｎｔ）を含む光源と、上記光源を覆って上記光源を基板に固定させる樹脂から成るドーム部と、を含むことを特徴とする基板パッケージを提供する。
また、好ましくは、上記孔は、反射面を形成することを特徴とする基板パッケージを提供する。
また好ましくは、上記光源の装着補助具は、シャシーに密着するよう配置されたことを特徴とする基板パッケージを提供する。
そして本発明は、上記のような目的を達成すべく、光源を装着した基板パッケージの製造方法において、一般ＰＣＢから成る基板を提供する段階と、上記基板に孔を形成する段階と、上記基板の裏面にテープを付着する段階と、上記基板の孔位置の上記テープ上に光源を付着する段階と、上記光源を基板に固定させる樹脂から成るドーム部を形成する段階と、上記テープを除去する段階と、を含むことを特徴とする基板パッケージの製造方法を提供する。
また好ましくは、上記基板に孔を形成する段階は、上記孔にＣｕ層をめっきする段階と、上記基板をパターニングする段階と、上記基板上にソルダーレジスト（Ｓｏｌｄｅｒ Ｒｅｓｉｓｔ）パターンを形成する段階と、上記孔のＣｕ層に反射面を形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする基板パッケージの製造方法を提供する。
また好ましくは、上記基板の孔位置の上記テープ上に光源を付着する段階は、上記光源の装着補助具がテープに付着されることを特徴とする基板パッケージの製造方法を提供する。
また好ましくは、上記基板の孔位置の上記テープ上に光源を付着する段階は、上記光源と基板のパッド電極を電気的に連結するワイヤボンディング段階をさらに含むことを特徴とする基板パッケージの製造方法を提供する。
また好ましくは、上記テープを除去する段階は、上記光源の装着補助具をシャシーに面接触させて装着する段階をさらに含むことを特徴とする基板パッケージの製造方法を提供する。
本発明によると、金属基板の代わりに一般ＰＣＢ材料、即ちＦＲ４のような材料を基板として使用しながらも光源を成すＬＥＤ素子が装着補助具を通じて金属シャシーに直接接触するため、良い発熱効率が得られ、これによって高品質の基板パッケージを低価で製作できる効果を有する。
さらに本発明は、低価で製作可能で、光源から発熱効果を大きく高めることにより、光源の出射効率を大きく向上させ高品質の光源が得られる。
また、本発明は、ＦＲ４から成る基板の孔と装着補助具の上部面に反射面を形成することにより、光源の出射効率をさらに高めることが出来る。
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照に詳細に説明する。本発明による基板パッケージ１は、図４に図示された通り、一般ＰＣＢから成る基板１０を有する。
上記一般ＰＣＢは、通常のＦＲ４材料の上下面にＣｕ層が形成されたものであって、金属基板１２０に比べ非常に安価で購入出来るものである。
また、本発明による基板パッケージ１は、上記基板１０に形成された孔１２を有する。上記孔１２は、基板１０を貫通して形成されたものであって、上記孔１２にはＡｇまたはＡｕめっきから成る反射面１４を形成する。
また、本発明による基板パッケージ１は、上記孔１２に一致するようになっている装着補助具（Ｓｕｂ−ｍｏｕｎｔ）２５を含む光源２０を有し、上記光源２０はＬＥＤ素子から成る。
上記装着補助具２５は、一般的に使用されるＳｉまたはＡＩＮ等から成ることができ、ＬＥＤ素子が置かれる上面に反射コーティング処理して光抽出効率を向上させたものである。
そして、上記のような光源２０は、上記基板１０に形成されたパッド電極２８に電気的に連結されるワイヤ３２線を含む。
また、本発明による基板パッケージ１は、上記光源２０を覆って上記光源２０を基板１０に固定させる樹脂から成るドーム部４０を含む。
上記ドーム部４０は、エポキシ樹脂またはシリコンを用いて成されたものであって、上記光源２０と装着補助具２５をそれぞれ基板１０に固定させるものである。
従って、上記ドーム部４０は、上記光源２０と装着補助具２５を上記基板１０に支持できる程度の十分の強度を有すべきである。
このような本発明は、上記光源２０の装着補助具２５がシャシー５０に密着するよう配置された構造である。このような本発明は、光源２０から発生した熱が装着補助具２５を通じて直接金属材料のシャシー５０側へ伝達されるため、発熱効率が大きく改善される。
一方、図５ａおよび図５ｂには、本発明による基板パッケージ１の製造方法が全体的に図示されている。
本発明による基板パッケージ１の製造方法は、先ず、一般ＰＣＢから成る基板１０を提供する段階が行われる。
上記基板１０は、通常のＦＲ４材料から成り、その上下面にＣｕ層１３が形成されたものである。
そして、上記基板１０に孔１２を形成する段階が行われる。上記基板１０に孔１２を形成する段階は、図５ａに詳細に図示された通り、上記孔１２にＣｕ層１３をめっきする段階を含む。
これは、ドリル（未図示）を用いて形成した孔１２にＣｕ層１３をめっきすることになるが、これは上記孔１２に無電解銅めっき（ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｃｏｐｐｅｒ ｐｌａｔｉｎｇ）してシード層（ｓｅｅｄ ｌａｙｅｒ）を形成し、その後電解銅めっき法を利用して安定的に上記孔１２にＣｕ層１３をめっきすることである。
また、次には上記基板１０をパターニングする段階を含む。このようなパターニング段階は、基板１０上に形成されたＣｕ層１３を蝕刻（ｅｔｃｈｉｎｇ）処理して所望の配線パターンを基板１０に形成する工程を含む。
また、基板をパターニングする段階は、上記基板１０上にソルダーレジスト（Ｓｏｌｄｅｒ Ｒｅｓｉｓｔ）１５パターンを形成する段階及び上記孔１２のＣｕ層１３にＡｇまたはＡｕめっきの反射面１４を形成する段階を含む。
即ち、上記基板１０上で孔１２部分に反射面１４を形成するため、ＡｇまたはＡｕめっきの要らない部分に対してソルダーレジスト１５を付着し、上記孔１２にＡｇまたはＡｕめっきを実施する。
そして、本発明による基板パッケージ１の製造方法は、上記基板１０の裏面にテープ１８を付着する段階を含む。
上記のようなテープ１８は、孔１２が多数個形成された基板１０の裏面に付着されるものであって、以後説明されるドーム部４０を上記基板１０に形成する場合、液体状態のドーム部４０が上記基板１０の孔１２内に維持され液体状態から固体状態に硬化されるようにするものである。
また、本発明は、上記基板１０の孔１２位置の上記テープ１８上に光源２０を付着する段階を含む。
上記基板孔１２位置の上記テープ１８上に光源２０を付着する段階は、上記光源２０の装着補助具２５をテープ１８に付着することである。
上記装着補助具２５は、一般的に使用されるＳｉまたはＡＩＮなどから成ることができ、その上に光源２０が一つまたは多数個置かれるもので、上記光源２０を成すＬＥＤ素子が置かれる上面は、反射コーティング処理して光抽出効率を向上させたものである。
上記光源２０を成すＬＥＤ素子は、白色光を出射するため、赤色、緑色及び青色ＬＥＤ素子から成ることが出来る。
また本発明は、好ましくは、上記基板孔１２位置の上記テープ１８上に光源２０を付着する段階は、上記光源２０と基板１０のパッド電極２８を電気的に連結するワイヤ３２ボンディング段階を含む。このようなワイヤ３２ボンディングを通じて上記光源２０を成すＬＥＤ素子が、基板１０の配線パターンにそれぞれ電気的に連結される。
そして本発明は、上記光源２０を基板１０に固定させる樹脂から成るドーム部４０を形成する段階を含む。
上記ドーム部４０は、エポキシ樹脂またはシリコンを利用して成るものであって、上記光源２０と装着補助具２５をそれぞれ基板１０に固定させるものである。
また上記ドーム部４０は、液体状態で上記テープ１８上から注入され、熱または紫外線によって固体状態に硬化され、上記ドーム部４０は固体状態に硬化される場合、上記光源２０と装着補助具２５を上記基板１０に支持できる程度の十分な強度を有すべきである。
また本発明は、上記のようにドーム部４０によって上記光源２０と装着補助具２５をそれぞれ基板１０に固定させた後は、上記テープ１８を除去する段階を含む。
このような段階では、上記基板１０と装着補助具２５側からテープ１８が除去されることにより、上記装着補助具２５は外部に露出される。
また本発明は、好ましくは、上記テープ１８を除去する段階は、上記光源２０の装着補助具２５をシャシー５０に面接触させて装着する段階をさらに含む。
このように本発明は、光源２０から発生した熱を装着補助具２５を通じて直接金属材料のシャシー５０側へ伝達するため、発熱効率を大きく改善することが出来る。
上記の本発明は、特定の実施例に関して図示し説明されたが、これは単なる例示として本発明を説明するため記載されたもので、本発明をこのような特定構造で制限するのではない。当業界において通常の知識を有している者であれば、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることが分かる。しかし、このような修正及び変形構造は全て本発明の権利範囲内に含まれることを明らかにする。
従来技術による金属基板を用いた基板パッケージを図示した断面図である。 従来技術による金属基板を用いた基板パッケージを製作する工程を段階的に図示した工程説明図である。 従来技術による他の構造の基板パッケージを図示した断面図である。 本発明による一般ＰＣＢ材料を用いた基板パッケージを図示した断面図である。 本発明による一般ＰＣＢ材料を用いた基板パッケージの製作工程を図示した工程説明図として、一般ＰＣＢ基板に孔を形成し、反射面を形成する工程を段階的に図示した説明図である。 本発明による一般ＰＣＢ材料を用いた基板パッケージの製作工程を図示した工程説明図として、一般ＰＣＢ基板に光源を装着し、ドーム部を形成した後、シャシーに装着する工程を段階的に図示した説明図である。
符号の説明
１ 本発明による基板パッケージ
１０ 基板
１２ 孔
１３ Ｃｕ層
１４ 反射面
１５ ソルダーレジスト（Ｓｏｌｄｅｒ Ｒｅｓｉｓｔ）
１８ テープ
２０ 光源
２５ 装着補助具（Ｓｕｂ−ｍｏｕｎｔ）
２８ パッド電極
３２ ワイヤ
４０ ドーム（ｄｏｍｅ）部
５０ シャシー
１００ 従来の基板パッケージ
１１０ 光源
１２０ 金属基板（ＭＣＰＣＢ）
１２２ 絶縁層
１２４ 金属パターン
１２６ 誘電体層
１２８ 電極パッド
１３２ ワイヤ（ｗｉｒｅ）
１４０ ドーム（ｄｏｍｅ）部
２００ 従来の基板パッケージ
２１０ 基板
２１２ 貫通孔
２２０ 支持部材
２３０ ＬＥＤ発光素子
２３２ パッド電極
２３４ ワイヤ（ｗｉｒｅ）

Claims (2)

  1. 光源を装着した基板パッケージにおいて、
    一般ＰＣＢから成る基板と、
    前記基板に形成された少なくとも一つの孔と、
    ＬＥＤ素子、及び前記ＬＥＤ素子が上面に置かれ、前記孔にそれぞれ一致するように位置した装着補助具（Ｓｕｂ−ｍｏｕｎｔ）を含む光源と、
    前記光源を覆って前記光源を前記基板に支持することにより、前記光源を前記基板に固定させる樹脂から成るドーム部と、を含み、
    前記装着補助具は、前記ドーム部により前記基板に支持され、
    前記装着補助具は、前記ＬＥＤ素子が置かれる上面に反射コーティング処理がされ、
    前記装着補助具の下面は、前記孔を通じて前記基板の裏面に露出し、
    前記基板がシャシーに装着されるときに、前記装着補助具の前記下面が前記シャシーに密着することを特徴とする基板パッケージ。
  2. 前記孔は、反射面を形成することを特徴とする請求項１に記載の基板パッケージ。
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