JP6501278B2 - チップｌｅｄ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）に関するものであり、特に、液状樹脂を用いて、樹脂封止したチップＬＥＤの構造と製法に関するものである。

チップＬＥＤは生産性に優れており、かつ安価に作れるＬＥＤである。チップＬＥＤはスタンレー電気株式会社によって提案され（特許文献１）、ＬＥＤ生産の主流方式の一つになっている。

これは、カラスエポキシ基板にＬＥＤチップを多数個、多数列にダイボンドおよびワイヤボンドし、トランスファーモールドで同時に多数個を一括樹脂封止し、ダイシングによって個々のＬＥＤに分割する製造方式である。

特開昭６２−１１２３３３号公報 特開２００７−３３２２５９号公報

チップＬＥＤは一般的にトランスファーモールドで樹脂封止している。ＬＥＤ用のトランスファーモールド樹脂は、ほとんどがエポキシ樹脂である。シリコーン樹脂の提案（特許文献２）もあるが、高価で実用的ではない。

一方、青色発光のＬＥＤをエポキシ樹脂で封止した場合、青色ＬＥＤの短波長光で樹脂が劣化し、光の透過率が下がる問題が発生する。また、白色ＬＥＤも蛍光体を含む樹脂で青色発光のチップを覆って白色にしているので、青色ＬＥＤと同じ問題を抱えている。

この問題を解決するためには、短波長で劣化し難いシリコーン樹脂で封止する必要がある。

トランスファーモールド用シリコーン樹脂は実用的でないため、これを解決する方法は、液状シリコーン樹脂を使用することである。

液状樹脂をチップＬＥＤに使用するには、主に２つの課題がある。図１を参考に説明する。

１つはスルーホールへの樹脂の流れ込みの問題である。

チップＬＥＤの基板は一般的にガラスエポキシの基板１を使用する。１つの基板に数千個のチップＬＥＤを組み立てる。ＬＥＤチップ４をボンディングする面とはんだ付け面が表と裏の関係なので、表と裏を電気的につなぐスルーホール２が形成されている。

トランスファーモールドの場合は金型でスルーホール２に樹脂が流れ込まないようにするが、液状樹脂を使用する場合、この対策が必要である。

２つ目は、樹脂厚の均一性の問題である。

液状樹脂を使用する場合、ガラスエポキシ基板１の外側に樹脂止め枠５を設け、その中に液状樹脂６を流し込み樹脂硬化させる。この場合、樹脂の表面張力の関係で、どうしても樹脂止め枠５近くの樹脂厚が図１図示のように厚くなり、樹脂止め枠５から離れた部分の樹脂厚が薄くなる。これによって、樹脂厚の均一性の良いチップＬＥＤを製造することが難しいという問題がある。

この発明は、複数のスルーホールが所定の配列状態で形成されているガラスエポキシ基板上に複数のＬＥＤチップをボンディングし、樹脂封止後、前記スルーホールの部分をダイシングして個々のＬＥＤに分割してチップＬＥＤを製造する方法において、液状樹脂を用いてチップＬＥＤを樹脂封止し、樹脂厚の均一性の良いチップＬＥＤを製造する方法と、これによって製造したチップＬＥＤを提案することを目的にしている。

［１］
複数のスルーホールが所定の配列状態で形成されているガラスエポキシ基板上に複数のＬＥＤチップをボンディングし、樹脂封止後、前記スルーホールの部分をダイシングして個々のＬＥＤに分割してチップＬＥＤを製造する方法であって、
前記樹脂封止工程の前に、前記ガラスエポキシ基板の、前記ＬＥＤチップが搭載される側の表面における前記スルーホールの開口部をダム状構造体によって塞ぐ工程、
前記樹脂封止を液状樹脂によって行う工程、
前記液状樹脂による樹脂封止工程後、前記ダム状構造体を超えている余分な前記液状樹脂を前記ダム状構造体に沿って掻き取る工程、
前記液状樹脂が硬化した後、前記スルーホールの上の前記ダム状構造体をダイシングすることにより個々のＬＥＤに分割する工程
を備えているチップＬＥＤの製造方法。

［２］
前記ダム状構造体がドライフィルムレジストによって形成されている［１］のチップＬＥＤの製造方法。

［３］
チップＬＥＤにおける封止樹脂のカラスエポキシ基板上にボンディングされているＬＥＤチップの側から見た２辺又は４辺が、前記ＬＥＤチップからの発光を遮る構造体で囲まれているチップＬＥＤ。

［４］
前記封止樹脂の厚さが前記構造体の高さによって規定される均一な厚さである［３］のチップＬＥＤ。

［５］
前記構造体がドライフィルムレジストによって形成されている［３］又は［４］のチップＬＥＤ。

この発明によれば、複数のスルーホールが所定の配列状態で形成されているガラスエポキシ基板上に複数のＬＥＤチップをボンディングし、樹脂封止後、前記スルーホールの部分をダイシングして個々のＬＥＤに分割してチップＬＥＤを製造する方法において、液状樹脂を用いてチップＬＥＤを樹脂封止し、樹脂厚の均一性の良いチップＬＥＤを製造する方法と、これによって製造したチップＬＥＤを提供することができる。

また、樹脂厚の均一性が良く、チップＬＥＤにおける封止樹脂のカラスエポキシ基板上にボンディングされている前記ＬＥＤチップの側から見た２辺又は４辺の方向への前記ＬＥＤチップからの発光が遮断されているチップＬＥＤを提供することができる。

従来のチップＬＥＤの製造方法で封止用の液状樹脂を注入した後の状態の一例を表す概略断面図。 本発明のチップＬＥＤの製造方法において、カラスエポキシ基板に形成されているスルーホールの一方側がダム状構造体によって塞がれた状態の一例を表す概略断面図。 図２図示の工程の後に樹脂止め枠を設置して液状樹脂の注入が行われた状態の一例を表す概略断面図。 図２図示の工程の後に樹脂止め枠を設置しないで液状樹脂の注入が行われた状態の一例を表す概略断面図。 （ａ）はカラスエポキシ基板上にボンディングされたＬＥＤチップの側から見て２辺がダム状構造体で囲まれていて液状樹脂の注入が行われた状態の一例を表す平面図、（ｂ）はダム状構造体を超えている余分な液状樹脂をスキージでダム状構造体に沿って掻き取る状態の一例を説明する概略断面図。 （ａ）はカラスエポキシ基板上にボンディングされたＬＥＤチップの側から見て４辺がダム状構造体で囲まれていて液状樹脂の注入が行われた状態の一例を表す平面図、（ｂ）は図６（ａ）の樹脂封止後の概略断面図。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の製造方法で製造した本発明のチップＬＥＤを発光面から見た概略構造の一例を表すものであって、（ａ）は封止樹脂の２辺がダム状構造体で囲まれた構造、（ｂ）は封止樹脂の４辺がダム状構造体で囲まれた構造であり、（ｃ）は本発明の製造方法で製造した本発明のチップＬＥＤの金属パターンを含む概略断面図。 （ａ）は従来のチップＬＥＤの発光方向を説明する概略図、（ｂ）は本発明の製造方法で製造した本発明のチップＬＥＤの発光方向を説明する概略図。

この実施形態のチップＬＥＤは、複数のスルーホールが所定の配列状態で形成されているガラスエポキシ基板上に複数のＬＥＤチップをボンディングし、樹脂封止後、前記スルーホールの部分をダイシングして個々のＬＥＤに分割して製造されるものである。

このような製造工程で製造されるチップＬＥＤは従来から知られているが、この実施形態のチップＬＥＤは以下の点で従来の製造工程で製造される従来のチップＬＥＤと相違している。

１）図２に示す如く、使用するガラスエポキシ基板1のＬＥＤチップ４が搭載される側の表面のスルーホール２の開口部がダム状構造体３によって塞がれている。

２）図３及び、図４に示す如く、ＬＥＤチップ４の封止に液状樹脂６が使われている。

３）図５（ｂ）に示す如く、ダム状構造体３の厚さ（高さ）を利用して、ダム状構造体３を超えている余分な液状樹脂をスキージ８でダム状構造体３に沿って掻き取ることにより、封止樹脂厚をコントロールできる。

（実施の形態１）
この実施の形態のチップＬＥＤ製造に使用するガラスエポキシ基板１には、従来のチップＬＥＤ製造に使用されていたガラスエポキシ基板１と同じように、表と裏を電気的につなぐスルーホール２が形成されている。

そして、カラスエポキシ基板１に形成されているスルーホール２の一方の側（図２では上側）がダム状構造体３によって塞がれている。

ダム状構造体３は、後述するように、液状樹脂６を用いて樹脂封止を行う際に、スルーホール２に液状樹脂６が流れ込まないようにする、いわば、ダムの役割を果たす構造物である。また、チップＬＥＤ製造後は、チップＬＥＤにおける封止樹脂のカラスエポキシ基板上にボンディングされているＬＥＤチップ４の側から見た２辺又は４辺の方向へのＬＥＤチップ４からの発光を遮断する役割を果たす構造物である。

ダム状構造体３は、スルーホール２が形成されたガラスエポキシ基板１にドライフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィ法によって、スルーホール２の一方の側（図２では上側）を塞ぐ形態で形成することができる。

ダム状構造体３の高さは、ドライフィルムの厚さで決まる。これがほぼ最終製品の封止樹脂の厚みとなるので、必要な樹脂厚でドライフィルム厚を決めればよい。

例えば、チップ厚が５０μであれば、８０〜１５０μ厚のドライフィルムを使用する。

上述したように、ドライフィルムでガラスエポキシ基板１に形成されているスルーホール２の一方の側（図２では上側）を塞いだ後、レジストの硬化を行い、ボンディング用メッキを施して、ガラスエポキシ基板１を用いたＬＥＤ用組立て基板を準備する。

このようにドライフィルムレジストで構成するダム状構造体３は、図５（ａ）に示す如く、カラスエポキシ基板１上にボンディングされたＬＥＤチップ４の側から見て２辺がダム状構造体３で囲まれるように形成することができる。

また、図６（ａ）に示す如く、カラスエポキシ基板１上にボンディングされたＬＥＤチップ４の側から見て４辺がダム状構造体３で囲まれるようにダム状構造体３を形成することもできる。

引き続いて、ガラスエポキシ基板１にＬＥＤチップ４をダイボンドとワイヤボンドする。

フリップチップを使用するときはフェイスダウンボンディングを行えばよい。

ボンディング後、樹脂封止を行うが、この実施形態では、液状樹脂を使用する。

チップボンディング済みのカラスエポキシ基板１の裏側にブルーシート７を貼り付け、図３図示のように、カラスエポキシ基板１の４方を囲む樹脂止め枠５を設置する。引き続き、図３図示のように、樹脂止め枠５で囲んだ中に、ダム状構造体３の高さを超える程度に液状樹脂６を流し込む。液状樹脂６の脱泡は必要に応じて流し込む前か後に行う。

スルーホール２は、図２図示のように、上側がダム状構造体３によって塞がれているので、液状樹脂６がスルーホール２に流れ込むことはない。

その後、樹脂止め枠５を外し、図５（ｂ）図示のごとく、スキージ８でダム状構造体３を超えた余分な液状樹脂６を掻き取る。

なお、カラスエポキシ基板１の４方を囲む樹脂止め枠５を用いないこともできる。図４は、樹脂止め枠５を設置しないで液状樹脂６の注入が行われた状態の一例を表す概略断面図である。

この場合でも、スルーホール２は、図２図示のように、上側がダム状構造体３によって塞がれているので、液状樹脂６がスルーホール２に流れ込むことはない。

そして、この場合も、スキージ８でダム状構造体３を超えた余分な液状樹脂６を掻き取る。

このようにして、ダム状構造体３を超えている余分な液状樹脂６をスキージ８でダム状構造体３に沿って掻き取る工程を行うことで、製造後のチップＬＥＤにおける封止樹脂の厚さを、ダム状構造体３の高さによって規定される均一な厚さにすることができる。

引き続き、液状樹脂６を硬化させる。こうして樹脂厚が均一なチップＬＥＤを製造することができる。

ブルーシート７を剥がして、必要に応じてハンダ付け用Ｓｎメッキ等を行う。

その後、図６に示す如く、ダム状構造体３の中央１０を目安として、カットライン１１に沿ってダイシングして分割すれば、図７に示すチップＬＥＤが完成する。

図７（ａ）、（ｂ）は、この実施形態の製造方法で製造したチップＬＥＤを発光面から見た概略構造を表すものであって、（ａ）は封止樹脂６の２辺がダム状構造体３で囲まれた構造、（ｂ）は封止樹脂６の４辺がダム状構造体３で囲まれた構造である。７（ｃ）は、この実施形態の製造方法で製造したチップＬＥＤの金属パターン９を含む概略断面図である。

なお、図１〜図７（ｂ）において、チップのワイヤや基板の金属パターン等の表示は省略している。

上述した工程で製造したこの実施形態のチップＬＥＤは図７に示す如く、スルーホール２のＬＥＤチップ４の側面がドライフィルムレジストのダム状構造体３で覆われ、封止樹脂６の少なくとも２辺（図７（ａ））、または４辺（図７（ｂ））がダム状構造体３で囲まれた構造を呈している。

４辺にダム状構造体３が存在している構造（図７（ｂ））は、用途により、非常に有用である。チップＬＥＤはプリント配線基板１３上に複数個配置されることが多い。この場合、横に漏れた光１４は、隣の点灯していないＬＥＤが点灯しているように見えるので問題となる。

これを図８の例で説明する。図８（ａ）は従来のチップＬＥＤである。図に示す如く点灯した光１２は横方向１４にも進む。このため隣の点灯していないＬＥＤも薄く点灯しているように見える。

図８（ｂ）は、この実施形態で製造したチップＬＥＤである。横方向の光１４はドライフィルムレジストによるダム状構造体３で遮られているので、上述した問題が発生しない。

なお、図５（ａ）および図６（ａ）において、ドライフィルムレジストによるダム状構造体３の下のスルーホール２等が透けているかの如く図示しているが、分かり易くするためであり、実際は見えない。

（実施の形態２）
実施の形態１で説明したチップＬＥＤの製造方法が白色チップＬＥＤに適用された場合の一例を説明する。

チップＬＥＤの樹脂封止は一般的にエポキシ樹脂で行われているが、白色ＬＥＤは青色発光のチップを使用するので、エポキシ樹脂封止は適さない。このため液状のシリコーン系の樹脂を使用する。

シリコーン系樹脂としては、一般のシリコーン樹脂、フェニルシリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂等がある。これらを総称して、以下、シリコーン系樹脂と呼ぶ。

この実施形態での白色系ＬＥＤの製造は、シリコーン系樹脂に蛍光体を混ぜて使用する。代表的な蛍光体としてＹＡＧ系、サイアロン系、ＣＡＳＮ系、ＰＦＳ系等がある。また、必要に応じて、樹脂にシリカ等の拡散剤を混ぜる。

このようにして準備した液状のシリコーン系樹脂を使用する点以外は実施の形態１と同様にして白色チップＬＥＤを製造することができる。

すなわち、カラスエポキシ基板に形成されているスルーホールの一方の側をドライフィルムレジストからなるダム状構造体によって塞ぎ、ガラスエポキシ基板を用いたＬＥＤ用組立て基板を準備する。このガラスエポキシ基板にＬＥＤチップをボンディングし、チップボンディング済みのカラスエポキシ基板の裏側にブルーシートを貼り付け、必要ならば、樹脂止め枠を設置し、樹脂止め枠で囲んだ中に、ダム状構造体の高さを超える程度に上述した液状のシリコーン系樹脂を流し込む。ここで、必要ならば、適宜、樹脂の脱泡を行う。ダム状構造体を超えた余分な液状樹脂をダム状構造体に沿って掻き取り、液状樹脂を硬化させ、ダム状構造体の中央を目安としてダイシングして分割し、樹脂厚が均一な白色チップＬＥＤを製造する。

以上、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明したが本発明はかかる実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。

１ ガラスエポキシ基板
２ スルーホール
３ ドライフィルムレジストからなるダム状構造体
４ ＬＥＤチップ
５ 樹脂止め枠
６ 封止樹脂
７ ブルーシート
８ スキージ
９ ガラスエポキシ基板上の金属パターン
１０ チップＬＥＤに分割するカットラインの断面図示
１１ ＬＥＤチップ側平面図から見たカットライン
１２ ＬＥＤチップの表面方向の光
１３ プリント配線基板
１４ ＬＥＤチップの横方向への光

Claims (2)

1. 複数のスルーホールが所定の配列状態で形成されているガラスエポキシ基板上に複数のＬＥＤチップをボンディングし、樹脂封止後、前記スルーホールの部分をダイシングして個々のＬＥＤに分割してチップＬＥＤを製造する方法であって、
   前記樹脂封止工程の前に、前記ガラスエポキシ基板の、前記ＬＥＤチップが搭載される側の表面における前記スルーホールの開口部を塞ぐ工程であって、前記ガラスエポキシ基板にドライフィルムをラミネートした後、フォトリソグラフィ法によって所定の厚みを有する前記ドライフィルムから形成するダム状構造体によって前記開口部を塞ぐ工程、
   前記樹脂封止を液状樹脂によって行う工程、
   前記液状樹脂による樹脂封止工程後、前記ダム状構造体を超えている余分な前記液状樹脂を前記ダム状構造体に沿って掻き取る工程、
   前記液状樹脂が硬化した後、前記スルーホールの上の前記ダム状構造体をダイシングすることによりガラスエポキシ基板上にボンディングされている前記ＬＥＤチップの側から見た封止樹脂の２辺又は４辺が前記ＬＥＤチップからの発光を遮る前記ドライフィルムによって形成された構造体で囲まれ、前記封止樹脂の厚さが前記ドライフィルムの前記所定の厚みである前記構造体の高さによって規定される均一な厚さになっている個々のＬＥＤに分割する工程
   を備えているチップＬＥＤの製造方法。
2. チップＬＥＤにおけるガラスエポキシ基板上にボンディングされているＬＥＤチップの側から見た封止樹脂の２辺又は４辺が、前記ＬＥＤチップからの発光を遮る構造体で囲まれており、
   前記構造体は、前記ガラスエポキシ基板にドライフィルムをラミネートした後、フォトリソグラフィ法によって所定の厚みを有する前記ドライフィルムから形成した、スルーホールを塞ぐ構造体であって、
   前記封止樹脂の厚さが前記ドライフィルムの前記所定の厚みである前記構造体の高さによって規定される均一な厚さになっている
   チップＬＥＤ。

Images