KR100872614B1 - 칩 부품형 발광 장치 및 그것을 위한 배선 기판 - Google Patents

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다까노리 니시다
사또시 이소다
료지 스기우라
마사유끼 사꾸라이
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히다찌 에이아이시 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 발광 소자를 포함하고, 높은 광출력을 보다 높은 변환 효율로 얻을 수 있는 칩 부품형 발광 장치 및 그것을 위한 배선 기판을 제공한다. 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)를 절연 기판의 내부에 탑재하는 칩 부품형 발광 장치는, 베이스 기판(10)과, 그 상면에 적층 접착한 리플렉터 기판(20)을 포함하고 있다. 베이스 기판에는 관통 구멍(11)이 형성되고, 그 이면에는 두꺼운 금속 박막의 방열판(12)이 형성되며, 그 내주 및 저부에는 반사막(13)이 형성되고, 배선 패턴(14, 14 …)이 더 형성된다. 한편, 리플렉터 기판(20)에는, 베이스 기판의 관통 구멍보다 지름이 큰 관통 구멍(21)이 형성되고, 그 내주면에는 반사막(22)이 형성된다. 이 리플렉터 기판은, 베이스 기판의 상면에, 그 관통 구멍을 통해 배선 패턴의 일부가 노출하는 위치에 배치 접착되며, 배치된 복수의 발광 다이오드는, 베이스 기판 상의 배선 패턴에 접속되어 실장된다.
발광 소자, 발광 장치, 배선 기판, 리플렉터, 다이오드

Description

칩 부품형 발광 장치 및 그것을 위한 배선 기판{CHIP COMPONENT TYPE LIGHT EMITTING DEVICE AND WIRING BOARD FOR THE SAME}
본 발명은, 기판 내부에 복수의 발광 소자를 탑재하여, 각종 표시 패널, 액정 표시 장치의 백 라이트, 조명 장치 등의 광원으로서 이용할 수 있는 칩 부품형 발광 장치 및 그것을 위한 배선 기판에 관한 것이다.
종래, 칩 부품형의 LED로 대표되는 칩 부품형 발광 장치는, 표시 패널, 액정 표시 장치의 백 라이트, 조명 장치 등의 광원으로서 이용되고 있다. 또한, 이러한 칩 부품형 발광 장치는, 최근의 플랫 패널의 용도의 확대에 수반하여, 그 적용되는 용도가 더욱 확대되어 오고 있다. 이러한 용도의 확대에 수반하여, 칩 부품 형태 발광 장치에는, 소자 자체의 발광량의 증대와 함께, 소비 전력에 대한 발광량의 증대, 환언하면, 광으로의 변환 효율의 향상이 요구되고 있으며, 그리고, 나아가서는, 특히, 대량 생산에 적합하며 비교적 염가로 제조할 수 있는 칩 부품형 발광 장치의 구조가 절실히 요구되고 있다.
또한, 종래의 이러한 칩 부품형 발광 장치는, 예를 들면, 이하의 특허 문헌 1 내지 3에 기술되어 있는 바와 같이, 일반적으로, 절연 기판의 일부에, 관통 구멍, 또는, 테이퍼면을 포함한 구멍을 형성함과 함께, 그 표면에 전기적 접속을 행 하기 위한 배선 패턴을 형성한 배선 기판을 이용하여 제조되고 있었다. 즉, 예를 들면, 발광 다이오드 등의 1개의 발광 소자를, 상기 배선 기판의 관통 구멍의 저면에 장착한 금속 박판으로 이루어지는 방열판의 위에 탑재하고, 그 후, 소자의 전극을 상기 배선 패턴에 와이어 본딩에 의해 접속하여 칩 부품형 발광 장치로서 완성한다.
특허 문헌 1: 특허 제3137823호 공보
특허 문헌 2: 일본 특개 2000-223752호 공보
특허 문헌 3: 일본 특개 2003-31850호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 전술한 종래 기술로 이루어지는 칩 부품형 발광 장치의 실장 구조는, 각 기판에 대해, 예를 들면 발광 다이오드 등의 발광 소자를, 단 1개를 탑재하는 구조로서, 그로 인해, 전술한 바와 같이, 각 소자의 발광량의 증대에 대응하여, 복수의 발광 소자를 그 내부에 탑재하기에 적합한 구조로는 되어있지 않았다.
즉, 상기 특허 문헌 1에 개시된 구조에서는, 관통 구멍의 이면에 장착한 금속 박판을 배선 패턴에 접속하고, 게다가, 그 내부에 탑재하는 발광 다이오드의 한쪽 전극을 상기 금속 박판에 접속함과 함께, 그 다른 쪽의 전극을, 예를 들면, 와이어 본딩 등에 의해, 역시 배선 기판의 일부에 형성한 다른 접속 배선 패턴에 접속한다. 그러나, 이 배선 기판의 일부에 형성한 다른 접속 배선 패턴은, 복수의 발광 다이오드를, 관통 구멍의 이면에 장착한 금속 박판 위에 탑재한 경우에 적합 한 구조로는 되어있지 않았다.
또한, 상기 특허 문헌 1에 개시된 구조에서는, 내부에 탑재하는 발광 다이오드의 다른 쪽 전극을 와이어 본딩 등에 의해 배선 기판의 일부에 형성한 접속 배선 패턴에 접속하고, 그 후, 발광 다이오드를 내부에 탑재한 관통 구멍에 투명 수지를 충전하여 광학 소자를 형성한다. 그러나, 발광 다이오드의 전극과 배선 패턴을 접속하는 와이어 본딩이, 상기 배선 기판의 위쪽으로 돌출하게 되고, 그로 인해, 그 후의 관통 구멍에 투명 수지를 충전하는 프로세스에서 장해로 되어, 투명 수지의 충전을 정확하게 행할 수 없다. 또한, 상기 특허 문헌 1은, 그 내부에 발광 다이오드를 탑재한 관통 구멍을 둘러싸고, 배선 기판의 상면에 반사 케이스판을 첨설하는 구조를 개시하고 있다. 그러나, 이러한 구조에서는, 배선 기판 상에 복수의 발광 소자를 배치한 후에, 상기 반사 케이스판을 정확하게 장착하기 어렵고, 또한, 발광 다이오드로부터 출사되는 광의 일부가, 상기 배선 기판과 반사 케이스판의 접합부로부터 누출되게 되고, 그로 인해, 광의 변환 효율이 저하하게 된다. 특히, 복수의 발광 다이오드를 상기 관통 구멍 내에 탑재한 경우에는, 더욱 그러하다.
그러나, 상기 특허 문헌 2와 3에 개시된 구조에서는, 절연성 기판에 형성된 관통 구멍의 이면에는 방열판으로 되는 금속 박판을 장착하고, 그 표면에 발광 다이오드를 배치하는데, 상기 특허 문헌 1과는 상이하게, 발광 다이오드의 전극의 전기적 접속을, 상기 기판의 표면에 형성된 배선 패턴과의 사이에서 행한다. 그러나, 또한, 그 구조로부터, 복수의 발광 다이오드를, 관통 구멍의 이면에 장착한 금속 박판 상에 탑재하기에 적합한 구조로는 되어있지 않았다. 즉, 역시, 이들 특허 문헌 2 및 3에 개시된 구조에서도, 전술한 바와 마찬가지의 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은, 전술한 종래 기술에서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 구체적으로는, 특히, 그 내부에 복수의 발광 소자를 탑재하는 칩 부품형 발광 장치로서, 광 변환 효율의 향상을 도모할 수 있고, 나아가서는, 대량 생산에 적합한 것에 의해 비교적 염가로 제조할 수 있는 구조의 칩 부품형 발광 장치를, 또는 그것을 위한 배선 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 우선, 발광 소자를 절연 기판의 내부에 수납·탑재한 칩 부품형 발광 장치, 또는, 그것을 위한 배선 기판으로서, 수납하는 발광 소자를 탑재하는 베이스 기판과, 상기 베이스 기판의 상면에 적층 접착한 리플렉터 기판을 포함하고 있으며, 상기 베이스 기판은, 그 일부에 발광 소자를 내부에 탑재하는 비관통 구멍이 형성됨과 함께, 이 베이스 기판의 상단 주변부에는 상기의 발광 소자를 전기적으로 접속하기 위한 배선 패턴이 형성되어 있고, 또한, 상기 비관통 구멍의 저면에는, 상기 배선 패턴을 형성하는 금속 박막보다 두께가 두꺼운 방열 도체가 형성되어 있으며, 상기 리플렉터 기판은, 상기 베이스 기판에 형성된 비관통 구멍을 막지 않고, 상기 비관통 구멍보다 지름이 큰 관통 구멍이 형성되어 있고, 그 내주 표면에는 금속 박막으로 이루어지는 반사막이 형성됨과 함께, 그 리플렉터 기판을 상기 베이스 기판의 상면에 배치했을 때, 그 리플렉터 기판의 관통 구멍 저면에 노정(露呈)되어, 상기 베이스 기판의 비관통 구멍의 상단 주변부에 배선 패턴의 일부(발광 소자 접속 랜드)가 형성되어 있는 칩 부품형 발광 장치, 또는, 배선 기판이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기에 기재한 칩 부품형 발광 장치, 또는, 배선 기판에 있어서, 상기 리플렉터 기판의 관통 구멍의 내주 표면, 또는 상기 베이스 기판의 비관통 구멍의 내주 표면에는 금속 박막으로 이루어지는 반사막이, 백색광에 대해 반사 효율이 좋은, 은, 니켈, 알루미늄 중의 어느 하나의 금속 박막으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기에 기재한 칩 부품형 발광 장치, 또는, 배선 기판에 있어서, 상기 베이스 기판과 그 상면에 적층 접착한 상기 리플렉터 기판의 단면에는, 상기 양 기판을 관통하여 복수개의 관통 구멍이 더 형성되고, 발광 소자를 탑재한 후, 상기 양 기판의 관통 구멍의 대략 중심을 따라 절단됨과 함께, 상기 관통 구멍의 내주에는, 상기 베이스 기판의 관통 구멍의 주변부에 형성된 상기 배선 패턴의 일부(발광 소자 접속 랜드)와, 각각, 전기적으로 접속된 도체층이 형성되어 있으며, 상기 발광 소자를 외부에 접속하기 위한 단자 전극을 포함하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기에 기재한 칩 부품형 발광 장치, 또는, 상기에 기재한 배선 기판에 있어서, 상기 단자 전극에는, 상기 베이스 기판과 그 상면에 적층 접착한 상기 리플렉터 기판의 양 기판을 관통하고 있는 관통 구멍의 상기 리플렉터 기판의 상단면, 또는 상기 베이스 기판의 하단면 중의 어느 한쪽이 폐쇄 부재로 폐구(閉口)된 비관통 구멍이 형성되고, 발광 소자를 탑재한 후, 상기 양 기판의 비관통 구멍의 거의 중심을 따라 절단하여 단자 전극으로 하는 것이 바람직하 다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기에 기재한 칩 부품형 발광 장치, 또는, 배선 기판에 있어서, 상기 베이스 기판의 비관통 구멍이, 1개의 비관통 구멍의 내부에 복수개의 발광 소자를 탑재하는 φ2.0~φ6.0의 비관통 구멍이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 의하면, 상기에 기재한 칩 부품형 발광 장치, 또는, 배선 기판에 있어서, 상기 베이스 기판의 상면에 적층 접착한 리플렉터 기판에 형성된 관통 구멍 내주의 반사면이, 상기 베이스 기판의 저면보다 상단면이 넓어져 있는 테이퍼 형상(테이퍼 각도 90°~120°)인 것이 바람직하다.
<발명의 효과>
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 높은 광출력을 보다 높은 변환 효율로 얻을 수 있는 칩 부품형 발광 장치와 함께, 그것을 위한 배선 기판이 제공된다는 뛰어난 효과를 발휘한다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 첨부의 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다.
우선, 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태로 이루어지는 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판을 도시한다. 이 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판은, 도면으로부터도 분명한 바와 같이, 외형이 거의 정사각형의 판 형상으로 형성되어 있으며, 기본적으로는, 베이스 기판(10)과, 이 베이스 기판의 상 면에 적층 접착된 리플렉터 기판(20)과, 그리고, 복수의 발광 소자, 예를 들면, 본 예에서는, 8개의 발광 다이오드(30, 30 …)에 의해 구성되어 있다. 또한, 이들 복수의 발광 소자인 8개의 발광 다이오드(30, 30 …)는, 상기 베이스 기판(10)의 대략 중앙에 형성된 관통 구멍(11)의 이(저)면에 설치되어 방열판을 형성하는 두꺼운 금속 박막(12)의 표면상에, 소정의 위치에 나열되어 배치되어 있다. 또한, 이 베이스 기판(10)에 형성된 관통 구멍(11)의 내주면 및 상기 금속 박막(12)의 표면에는, 이후에도 상세히 설명하지만, 예를 들면, 은 등의 금속 박막으로 이루어지는 반사막(13)이, 일체로 형성되어 있다.
또한, 첨부한 도 2에는, 상기 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판을 구성하는 베이스 기판(10)만을 추출하여 도시하고 있으며, 이 도면으로부터도 분명한 바와 같이, 상기 베이스 기판(10)의 상면에는, 그 제조 공정에 대해서는 이후에 상세히 설명하지만, 상기 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)를 도시 생략된 외부의 구동 회로와 전기적으로 접속하기 위한, 소위, 배선 패턴(14, 14 …)이, 상기 관통 구멍(11)을 둘러싸도록, 각각, 그 주변부에 등간격으로 배치되어 형성되어 있다. 그리고, 도 1에서, 참조 번호 15, 15 …는, 이들 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)를 상기 배선 패턴(14, 14 …)과의 사이에서 전기적으로 접속하기 위한, 예를 들면, 와이어 본딩에 의해 배선된 와이어를 나타내고 있다.
한편, 상기 베이스 기판(10)의 상면에 적층 접착한 리플렉터 기판(20)에도, 역시, 그 대략 중앙부에 관통 구멍(21)이 형성되어 있고, 이 관통 구멍(21)의 내주면에도, 역시 이후에 그 제조 공정을 상세히 설명하지만, 예를 들면, 은 등의 금속 박막으로 이루어지는 반사막(22)이 형성되어 있다. 또한, 이 관통 구멍(21)은, 상기 베이스 기판(10)에 형성된 관통 구멍(11)의 지름보다 크고, 그로 인해, 상기 도 1로부터 분명한 바와 같이, 이 리플렉터 기판(20)을 상기 베이스 기판(10)의 상면에 적층 접착한 상태에서, 그 관통 구멍(21)을 통해, 상기 베이스 기판(10)의 상면에 형성한 배선 패턴(14, 14 …)의 일부가, 보다 구체적으로는, 베이스 기판(10)의 관통 구멍(11) 주변부에 형성된 배선 패턴의 일부가 노출되어 있다. 즉, 베이스 기판(10)의 상면에 리플렉터 기판(20)을 적층 접착한 기판에 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)를 배치하고, 그 후, 전술한 바와 같이, 예를 들면, 와이어 본딩 등에 의해, 상기 베이스 기판(10)의 상면에 형성된 배선 패턴(14, 14 …)과의 사이에서, 전기적으로 접속할 수 있다. 그로 인해, 상기 배선 패턴(14, 14 …)과의 사이에 전기적으로 접속하기 위한 와이어(15, 15 …)를, 상기 적층 접착한 2장의 기판(베이스 기판(10) 및 리플렉터 기판(20))의 내부에서, 즉, 와이어(15)를, 리플렉터 기판(20)의 상면으로부터 돌출시키지 않고, 접속하는 것이 가능해진다.
또한, 상기의 도 1로부터도 분명한 바와 같이, 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판을 구성하는 베이스 기판(10)과 리플렉터 기판(20)의 각 단면에는, 복수(본 예에서는, 8×2=16개)의 단면 전극(40, 40 …)이 형성되어 있다. 즉, 이들 단면 전극(40, 40 …)에 의해, 상기 칩 부품형 발광 장치를, 예를 들면, 마더보드 등의 다른 기판 상에 탑재했을 때, 기판 상에 형성된 배선 패턴과의 사이의 전기적인 접속을 도모할 수 있다.
계속하여, 상기에 그 상세 구조를 설명한 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판에 있어서, 특히, 베이스 기판(10)을 리플렉터 기판(20) 상에 적층 접착하여 이루어지는 기판의 제조 방법에 대해, 이하, 첨부한 도 3 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
또한, 첨부의 도 3은, 상기한 베이스 기판(10)의 제조 방법을 도시하고 있으며, 이 도면에서는, 베이스 기판(10)의 제조 과정의 각 단계에서의 단면 구조를 도시한다.
우선, 예를 들면, 에폭시 수지 등의 절연재로 이루어지는, 두께가 약 0.3㎜인 코어 기재(300)를 준비하고, 그 한쪽 면(도면의 예에서는 상면)에는, 두께가 약 18㎛인 동박(310)을 장착함과 함께, 다른 쪽의 면(도면의 예에서는 하면)에는, 두께가 약 25㎛인 접착 시트(320)를 붙인다(도 3의 (a)). 다음으로, 상기에서 준비한 기재(300)의 표면에는, 상기 관통 구멍(11)(상기 도 1을 참조)의 위치에, 예를 들면, NC에 의해, 예를 들면 본 예에서는, φ3.1 정도의 구멍을 뚫는다(도 3의 (b)). 그 후, 상기 기재(300)의 하면, 즉, 동박(310)을 장착한 면과는 반대의 면에는, 상기 동박(310)보다 두꺼운, 예를 들면, 두께가 약 70㎛인 동박(330)을 접착한다(도 3의 (c)). 그 후, 단면 전극(40, 40 …)(상기 도 1을 참조)을 형성하는 위치에, 예를 들면, φ0.6 정도의 구멍을 뚫고(도 3의 (d)), 또한, 그 전체에, 두께 약 20㎛의 구리 도금층(340)을 형성한다(도 3의 (e)).
계속하여, 상기 기재(300)의 상면, 즉, 상기 리플렉터 기판(20)과의 본딩(접착)면에, 예를 들면 에칭에 의해 상기의 동박(310)을 제거함으로써, 소정의 회로 패턴(14)을 형성한다(도 3의 (f)). 그 후, 형성한 소정의 회로 패턴의 위로부터, 미리 소정의 위치에 개구부를 형성한 접착 시트(350)를 접착함으로써(도 3의 (g)), 상기 베이스 기판(10)을 얻는다. 또한, 상기에 의해 얻어진 베이스 기판(10)의 일례가, 상기의 도 2에 도시되어 있다.
다음으로, 첨부한 도 4에는, 상기 리플렉터 기판(20)의 제조 방법을 도시하고 있으며, 이 도면에서도, 역시, 상기 리플렉터 기판(20)의 제조 과정의 각 단계에서의 단면 구조를 도시하고 있다.
우선, 마찬가지로, 에폭시 수지 등의 절연재로 이루어지는, 두께가 약 0.3㎜인 코어 기재(400)를 준비하고, 그 양면에, 두께가 약 25㎛인 접착 시트(410, 420)를 장착한다(도 4의 (a)). 계속하여, 상기 기재(400)의 표면에는, 상기 관통 구멍(21)(상기 도 1을 참조)의 위치에, 예를 들면, NC에 의해, φ5.0 정도의 구멍을 뚫음과 동시에, 상기 단면 전극(40, 40 …)을 형성하는 위치에도, Φ0.6 정도의 구멍을 뚫는다(도 4의 (b)). 그리고, 상기 기재(400)의 표(상)면에는, 미리 상기 관통 구멍(21)의 위치에 Φ5.0 정도의 구멍을 뚫은 동박(430)을, 한편, 그 이(하)면에는, 미리 상기 관통 구멍(21)과 상기 단면 전극(40)의 위치에 Φ5.0 정도의 구멍을 뚫은 동박(440)을 접착한다(도 4의 (c)). 그 후, 그 전체에, 두께 약 20㎛의 구리 도금층(450)을 형성하고(도 4의 (d)), 또한, 상기 기재(300)의 표(상)면에 형성된 동박(430)을 에칭에 의해 제거하고, 소정의 패턴을 형성하여(도 4의 (e)), 상기 리플렉터 기판(20)을 얻는다.
다음으로, 상기에 의해 얻어진 리플렉터 기판(20)을 베이스 기판(10) 상에 적층하여 접착하는 공정에 대해, 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 여기에서도, 적층 접착하여 제조되는 리플렉터 기판(20)과 베이스 기판(10)이, 그 제조 과정에서의 각 단계에서의 단면 구조에 의해 도시되어 있다.
우선, 상기 도 4의 (e)에서 얻어진 리플렉터 기판(20)을, 상기 도 3의 (g)에서 얻어진 베이스 기판(10) 상에 적층한다(도 5의 (a)). 즉, 상기 베이스 기판(10)의 상면에 접착된 접착 시트(350)의 위에, 리플렉터 기판(20)을 적층하여 접착한다. 계속하여, 상기 적층 접착한 베이스 기판(10)의 하면에 접착된 두께가 약 70㎛인 동박(330)을, 역시, 에칭 등에 의해 제거하여, 칩 부품형 발광 장치 땜납면의 회로를 형성한다(도 5의 (b)). 그 후, 그 전체에, 예를 들면, 두께 약 5㎛인 니켈(Ni)층과 두께 약 0.3㎛인 금(Au)층으로 이루어지는 귀금속 도금층(510)을 형성한다(도 5의 (c)). 또한, 베이스 기판(10)의 하면 전체에 마스킹 테이프(520)를 붙이고(도 5의 (d)), 그 전체에, 은(Ag)층(530)을 약 0.3㎛의 두께로 형성한다(도 5의 (e)). 그 후, 상기 베이스 기판(10)의 하면 전체에 붙인 마스킹 테이프를 박리함으로써(도 5의 (f)), 베이스 기판(10)을 리플렉터 기판(20) 상에 적층 접착하여 이루어지는 기판을 완성한다. 그 후, 또한, 상기 베이스 기판(10)의 관통 구멍(11) 내에서, 복수의 발광 다이오드를, 그 이(저)면에 설치된 방열판(12) 상에 배치하고, 배선을 행하여 칩 부품형 발광 장치를 얻는다. 또한, 이상에 기술한 공정에서는, 다수의 장치를 동시에 제작하기 위하여, 그 표면적이 큰 기판을 이용하여, 다수의 기판을 일체로 하여 작성한다. 그리고, 상기 도 5의 (f)에서의 일점 쇄선은, 상기 기판 내에 복수의 발광 다이오드를 실장하여 칩 부품형 발광 장치를 완성한 후, 개개의 칩 부품으로서 분리 절단하기 위한 절단선을 나타내고 있다.
또한, 전술한 제조 공정에 의해 얻어진 칩 부품형 발광 장치의 배선 기판에 의하면, 첨부한 도 6에도 도시하는 바와 같이, 상기 기판을 구성하는 베이스 기판(10)의 대략 중앙부에 형성한 관통 구멍(11)의 이(저)면에 형성된 방열판(금속 박막)(12) 위에, 전열성이 높은 몰드 수지재(60)를 통하여, 상기 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)를 소정의 위치에 고정한다. 그 후, 예를 들면, 와이어 본딩에 의해 배선이 행해진다. 그때, 상기 도 1로부터도 분명한 바와 같이, 발광 다이오드와의 사이에 배선을 실시하는 배선 패턴(14, 14 …)이, 두 층으로 적층된 기판의 하방의 기판인 상기 베이스 기판(10)의 표(상)면에 형성되어 있고, 또한, 이들 배선 패턴(14, 14 …)의 일부가, 그 위에 접착된 리플렉터 기판(20)의 표면에 개구된 관통 구멍(21)을 통해 노출되어 있으며, 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)의 각각의 전극은, 이들 배선 패턴(14, 14 …)과의 사이에서 와이어 본딩에 의해 배선이 행해진다. 또한, 이 도 6에서도, 배선된 와이어가 참조 번호 15에 의해 나타나 있다.
이와 같이, 상기의 구성에 의하면, 상기 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)의 전극과 배선 패턴(14, 14 …) 사이에 배선된 와이어(15)는, 상기 칩 부품형 발광 장치의 기판의 표(상)면, 즉, 리플렉터 기판(20)의 표(상)면으로부터 외부로 돌출하지 않고, 기판 내부에 실장하는 것이 가능해진다. 즉, 칩 부품형 발광 장치의 이러한 구성에 의하면, 발광 다이오드(30, 30 …)를 기판 상에 탑재한 후에, 그 배선부를 보호하기 위하여, 그 상부에 투명 수지를 충전할 필요도 없다.
환언하면, 상기 도 6에 도시하는 바와 같이, 발광 다이오드(30, 30 …)를 기 판 내부에 실장한 상태에서, 칩 부품형 발광 장치로서, 예를 들면, 표시 패널, 액정 표시 장치의 백 라이트, 조명 장치 등의 광원으로서 이용할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)가 탑재 가능하므로, 높은 광출력이 얻어짐과 함께, 이와 같이, 발광 다이오드(30)의 상면에 투명 수지를 충전할 필요가 없으므로, 소자로부터 출사한 광이 상기 투명 수지에 의해 그 일부가 흡수되지도 않고, 보다 변환 효율이 높은 칩 부품형 발광 장치를 얻을 수 있다. 또한, 전술한 발광 다이오드(30)의 상면에 투명 수지를 충전할 필요가 없으므로, 소자 내부에서의 발열이, 그 상면에 충전된 그 수지에 의해 주위에 확산되는 것이 방해되거나, 또는, 그 수지 내부에 가득하게 되어, 발광 다이오드의 온도를 상승시키게 되는 사태를 회피할 수 있다.
또한, 상기 도 6에도 도시하는 바와 같이, 상기 배선 기판을 구성하는 베이스 기판(10) 위에는 리플렉터 기판(20)이 일체로 형성되어 있고, 또한, 베이스 기판(10)에 개구한 관통 구멍(11)의 저면 및 그 내주면, 및, 리플렉터 기판(20)에 개구한 관통 구멍(21)의 내주면에는, 전술한 바와 같이, 그 전체면에 걸쳐, 니켈(Ni)층과 금(Au)층으로 이루어지는 귀금속 도금층(510)이 형성되고, 또한, 그 표면에는 은(Ag)층(530)(두께 약 1㎛)으로 이루어지는 반사막(13, 22)이 형성되어 있다. 이것으로부터, 베이스 기판(10)의 관통 구멍(11)의 내부에 설치된 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)로부터 출사한 광은, 이들 반사막(13, 22)에 의해 반사되고, 외부로 누출되지 않고, 리플렉터 기판(20)에 개구한 관통 구멍(21)의 상부로부터 도출된다. 즉, 복수의 발광 소자에 의한 높은 광출력을, 높은 변환 효율로 얻을 수 있 게 된다.
첨부한 도 7에는, 상기에 기술한 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판의 변형예를 도시한다. 도면으로부터도 분명한 바와 같이, 이 변형예에 의하면, 전술한 칩 부품형 발광 장치의 구성에서, 그 리플렉터 기판(20)의 표(상)면에, 예를 들어, 유리나 수지 등의 투명한 판 형상 부재(70)를 더 장착하고, 그리고, 이 판 형상 부재(70)의 일부에는, 예를 들면, 광을 확산하기 위한 렌즈 등의, 소위, 광학 소자를 일체로 형성한 것이다. 즉, 이러한 구성에 의하면, 전술한 실시예와 마찬가지로, 발광 소자의 방열성이 뛰어날 뿐만 아니라, 복수의 발광 소자에 의한 높은 광출력을, 높은 변환 효율로 얻을 수 있게 됨과 함께, 그 출력광을 확산하여 출사하기 때문에, 특히, 표시 패널, 액정 표시 장치의 백 라이트, 조명 장치 등의 광원으로서 이용하는 칩 부품형 발광 장치에 적합하다. 또한, 이러한 구조에 의하면, 특히, 판 형상 부재(70)에 의해, 장치의 외부로부터의 이물이 관통 구멍(11, 21)의 내부에 침입하여, 예를 들면, 와이어(15) 사이를 단락시키고, 또는, 파손시킴으로써 발광 다이오드(30)를 파괴하는 것으로부터 방지하는 것이 가능하다.
또한, 첨부한 도 8에는, 상기에 기술한 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판의 다른 변형예를 도시한다. 또한, 도면으로부터도 분명한 바와 같이, 이 변형예에 의하면, 상기 베이스 기판(10) 및 리플렉터 기판(20)에 개구한 관통 구멍(11, 21)의 내부에, 투명한 수지(80)를 충전하고, 그 내부에 탑재된 복수의 발광 다이오드(30, 30 …) 및 그 배선용 와이어(15)를 침지시켜 고화하고, 또한, 그 외주면을, 예를 들면, 볼록 형상으로 형성함으로써, 소위, 광학 소자를 일체로 형성한 것이다. 또한, 이러한 구성에 의하면, 복수의 발광 소자에 의한 높은 광출력을, 높은 변환 효율로 얻을 수 있게 될 뿐만 아니라, 그 출력광을 확산하여 출사하기 때문에, 특히, 표시 패널, 액정 표시 장치의 백 라이트, 조명 장치 등의 광원으로서 이용하는 칩 부품형 발광 장치에 적합하다. 또한, 장치의 외부로부터의 이물의 침입에 대해, 와이어나 발광 다이오드(30)를 안전하게 보호하는 것이 가능해진다.
또한, 상기한 도 7 또는 도 8에 도시한 변형예에서, 예를 들면, 상기 베이스 기판(10)에 개구한 관통 구멍(11, 21)의 내부에 배치하는 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)를 청색 발광 다이오드로 한 경우, 리플렉터 기판(20)의 표(상)면에 장착하는 투명한 판 형상 부재(70), 또는, 관통 구멍(11, 21)의 내부에 충전하는 투명한 수지(80)에, 청색광을 백색광으로 변환하는 부재를 혼입하는 것에 의하면, 용이하게, 표시 패널, 액정 표시 장치의 백 라이트, 조명 장치 등의 광원으로서 바람직한 백색광이 얻어지는 칩 부품형 발광 장치를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 부재로서는, 예를 들면, 에폭시 수지에 미세한 실리카, YAG 형광체를 혼입한 것을 들 수 있다.
또한, 상기의 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판에서는, 특히, 상기 베이스 기판(10)과 리플렉터 기판(20)을 적층하여 이루어지는 기판의 각 단면에 형성된 단면 전극(40, 40)의 구조에 의하면, 그 상단면이 반원형의 도체층(41)으로 폐지되어 있기 때문에, 상기 투명한 수지(80)를 충전할 때, 관통 구 멍(11, 21)으로부터 외부로 누출되어도, 그 전극면에 까지 도달하지 않고, 확실하게 단면 전극(40, 40)을 얻을 수 있다.
또한, 첨부한 도 9는, 상기 베이스 기판(10)에 개구한 관통 구멍(11)의 내부에서, 그 이(저)면에 설치된 방열판(금속 박막)(12)의 표면에, 복수 배치되는 발광 다이오드의 배열에 대한 다른 예를 도시하고 있다. 즉, 상기의 실시예에서는, 그 일예로서, 8개의 발광 다이오드(30, 30 …)가, 각각, 4행 2열로 배치되어 있다. 그러나, 본 발명은, 상기의 예에 한정되지 않고, 이 도면에 도시된 바와 같이, 상기 관통 구멍(11)의 내주면을 따라 배치할 수도 있다. 혹은, 이들 8개의 발광 다이오드가, 예를 들면, 1개의 블록(30')으로서 공급되는 경우에는, 첨부한 도 10과 같이, 상기 관통 구멍(11)의 내부에서, 그 방열판(금속 박막)(12) 표면의 대략 중앙부에 배치할 수 있다. 또한, 그 외의 방법으로도 배열하는 것도 가능하다.
또한, 상기 도 2에는, 상기 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판에서, 그 베이스 기판(10)의 상면에 형성된 복수의 배선 패턴(13, 13 …)의 일례가 도시되어 있다. 이 도면으로부터도 분명한 바와 같이, 이 실시예에서는, 서로 인접하는 배선 패턴(14, 14)이 전기적으로 접속되어 있다. 보다 구체적으로는, 각각, 서로 인접하는 한 쌍의 발광 다이오드의 「+」 및 「-」 전극에 접속되는 배선 패턴이, 「+」「+」「-」「-」의 순서로 배열되어 있는 것을 의미한다. 또한, 이러한 배선 패턴(13, 13 …)의 배열에 의하면, 기판 내에 배치한 복수의 발광 다이오드(30, 30 …)를 와이어 본딩 등에 의해 배선 패턴(14, 14 …)과의 사이에서 전기적으로 접속했을 때, 그 후, 배선된 와이어(15, 15)끼리가 서로 근접하거나, 또 는, 접촉하여도, 동극성이므로, 단락의 발생으로부터 회피할 수 있게 된다는 효과를 발휘한다.
또한, 이상에서 여러 가지 기술한 실시예에 있어서는, 상기 베이스 기판(10) 및 리플렉터 기판(20)에 개구한 관통 구멍(11, 21)은, 원형인 것으로 하여 설명하였지만, 본 발명은 그것으로만 한정하는 것이 아니라, 이것을, 예를 들면, 타원형이나 사각형으로 형성할 수도 있다. 또한, 그 경우에도, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있음은 분명할 것이다. 또한, 상기의 실시예에서는, 상기 베이스 기판(10) 및 리플렉터 기판(20)에 개구한 관통 구멍(11, 21)은, 그 내주면을 수직으로 형성하는 것으로서 설명하였지만, 이것에 대해서도, 역시, 본 발명은 그것에만 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 기재에 관통 구멍(11, 21)을 형성할 때(상기 도 3의 (b) 또는 도 4의 (b)를 참조), 예를 들면, 테이퍼 드릴 등을 이용함으로써, 그 내주면을 경사지게 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상기의 설명에서는, 상기의 구성으로 이루어지는 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판에서, 특히, 그 베이스 기판(10)의 관통 구멍(11)의 내부에 배치되는 복수의 발광 소자를, 그 일례로서, 8개의 발광 다이오드(30, 30 …)로서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정하는 것이 아니라, 2개 또는 그 이상의 개수(예를 들면, 바람직하게는, 4개, 6개, 9개, 10개 등)여도 되고, 또한, 발광 소자로서는, 상기의 발광 다이오드에 한정하지 않고, 그 외의 반도체 발광 소자여도 되는 것은, 당업자라면 명백할 것이다. 또한, 상기 베이스 기판(10)의 관통 구멍(11) 내부에 배치되는 복수의 발광 소자를, 광의 삼원색인 적색, 녹 색, 청색의 발광 다이오드에 의해 구성하는 것도 가능하다. 또한, 그때, 상기 삼색의 발광 다이오드를 조합하여 상기 베이스 기판(10)의 관통 구멍(11) 내에 배치하는 것에 의하면, 백색광을 얻는 것이 가능하고, 혹은, 적어도 그 2종 또는 그 이상을 조합함으로써, 원하는 색조의 광을 얻는 것도 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태로 이루어지는 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판의 구성을 도시하는 확대 사시도.
도 2는 상기 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판을 구성하는 베이스 기판의 구조를 도시하는 확대 사시도.
도 3은 상기 베이스 기판의 제조 방법을 도시하기 위한 공정도로서, 그 제조 과정의 각 단계에서의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 4는 상기 리플렉터 기판의 제조 방법을 도시하기 위한 공정도로서, 그 제조 과정의 각 단계에서의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 5는 상기 베이스 기판의 상면에 상기 리플렉터 기판을 적층 접착하여 기판을 제조하는 방법을 도시하는 공정도로서, 그 제조 과정의 각 단계에서의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 6은 상기에 의해 얻어진 기판에 복수의 발광 소자를 탑재하여 이루어지는 칩 부품형 발광 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 7은 상기 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판의 변형예에 의한 구조를 도시하는 단면도.
도 8은 상기 칩 부품형 발광 장치, 및, 그것을 위한 배선 기판의 다른 변형예에 의한 구조를 도시하는 단면도.
도 9는 상기 칩 부품형 발광 장치에서의 발광 소자의 배열에 대해 다른 예를 도시하는 단면도.
도 10은 상기 칩 부품형 발광 장치에서의 발광 소자의 배열에 대해 또 다른 예를 도시하는 단면도.
〈부호의 설명〉
10 : 베이스 기판
11 : 관통 구멍
12 : 방열판(두꺼운 금속 박막)
13 : 반사막
14 : 배선 패턴
15 : 배선용 와이어
20 : 리플렉터 기판
21 : 관통 구멍
22 : 반사막
30 : 발광 다이오드
40 : 단면 전극

Claims (12)

  1. 발광 소자를 절연 기판의 내부에 수납·탑재한 칩 부품형 발광 장치로서,
    상기 절연 기판은, 수납하는 발광 소자를 탑재하는 베이스 기판과, 상기 베이스 기판의 상면에 적층 접착한 리플렉터 기판을 포함하고 있고,
    상기 베이스 기판은, 그 일부에 발광 소자를 내부에 탑재하는 비관통 구멍이 형성됨과 함께, 그 베이스 기판의 상단 주변부에는 상기 발광 소자를 전기적으로 접속하기 위한 배선 패턴이 형성되어 있고, 또한, 상기 비관통 구멍의 저면에는, 상기 배선 패턴을 형성하는 금속 박막보다 두께가 두꺼운 방열 도체가 형성되어 있으며,
    상기 리플렉터 기판은, 상기 베이스 기판에 형성된 비관통 구멍을 막지 않고, 상기 비관통 구멍보다 지름이 큰 관통 구멍이 형성되어 있고, 그 내주 표면에는 금속 박막으로 이루어지는 반사막이 형성됨과 함께, 상기 리플렉터 기판을 상기 베이스 기판의 상면에 배치했을 때, 상기 리플렉터 기판의 관통 구멍 저면에 노정(露呈)되어, 상기 베이스 기판의 비관통 구멍의 상단 주변부에 배선 패턴의 일부(발광 소자 접속 랜드)가 형성되어 있고,
    상기 베이스 기판과 그 상면에 적층 접착한 상기 리플렉터 기판의 단면에는, 상기 양 기판을 관통하여 복수개의 관통 구멍이 더 형성되고, 발광 소자를 탑재한 후, 상기 양 기판의 관통 구멍의 대략 중심을 따라 절단됨과 함께, 상기 관통 구멍의 내주에는, 상기 베이스 기판의 관통 구멍의 주변부에 형성된 상기 배선 패턴의 일부(발광 소자 접속 랜드)와, 각각, 전기적으로 접속된 도체층이 형성되어 있으며, 상기 발광 소자를 외부에 접속하기 위한 단자 전극을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 칩 부품형 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉터 기판의 관통 구멍의 내주 표면, 또는 상기 베이스 기판의 비관통 구멍의 내주 표면에는 금속 박막으로 이루어지는 반사막이, 백색광에 대해 반 사 효율이 좋은, 은, 니켈, 알루미늄 중 어느 하나의 금속 박막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 부품형 발광 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판과 상기 리플렉터 기판의 단자 전극에는, 상기 베이스 기판과 그 상면에 적층 접착한 상기 리플렉터 기판의 양 기판을 관통하고 있는 관통 구멍의 상기 리플렉터 기판의 상단면, 또는 상기 베이스 기판의 하단면 중 어느 한쪽이 폐쇄 부재로 폐구된 비관통 구멍이 형성되고, 발광 소자를 탑재한 후, 상기 양 기판의 비관통 구멍의 대략 중심을 따라 절단하여 단자 전극으로 하는 것을 특징으로 하는 칩 부품형 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 비관통 구멍이, 하나의 비관통 구멍의 내부에 복수개의 발광 소자를 탑재하는 φ2.0~φ6.0의 비관통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 부품형 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 상면에 적층 접착한 리플렉터 기판에 형성된 관통 구멍의 내주의 반사면이, 상기 베이스 기판의 저면보다 상단면이 넓어져 있는 테이퍼 형상(테이퍼 각도 90°~120°)인 것을 특징으로 하는 칩 부품형 발광 장치.
  7. 발광 소자를 절연 기판의 내부에 수납·탑재하기 위한 배선 기판으로서,
    수납하는 발광 소자를 탑재하는 베이스 기판과, 상기 베이스 기판의 상면에 적층 접착한 리플렉터 기판을 포함하고 있고,
    상기 베이스 기판은, 그 일부에 발광 소자를 내부에 탑재하는 비관통 구멍이 형성됨과 함께, 상기 베이스 기판의 상단 주변부에는 상기 발광 소자를 전기적으로 접속하기 위한 배선 패턴이 형성되어 있으며, 또한, 상기 비관통 구멍의 저면에는, 상기 배선 패턴을 형성하는 금속 박막보다 두께가 두꺼운 방열 도체가 형성되어 있고,
    상기 리플렉터 기판은, 상기 베이스 기판에 형성된 비관통 구멍을 막지 않고, 상기 비관통 구멍보다 지름이 큰 관통 구멍이 형성되어 있으며, 그 내주 표면에는 금속 박막으로 이루어지는 반사막이 형성됨과 함께, 상기 리플렉터 기판을 상기 베이스 기판의 상면에 배치했을 때, 상기 리플렉터 기판의 관통 구멍 저면에 노정되어, 상기 베이스 기판의 비관통 구멍의 상단 주변부에 배선 패턴의 일부(발광 소자 접속 랜드)가 형성되어 있고,
    상기 베이스 기판과 그 상면에 적층 접착한 상기 리플렉터 기판의 단면에는, 상기 양 기판을 관통하여 관통 구멍이 복수개 더 형성되고, 발광 소자를 탑재한 후, 상기 양 기판의 관통 구멍의 대략 중심을 따라 절단됨과 함께, 상기 관통 구멍의 내주에는, 상기 베이스 기판의 관통 구멍의 주변부에 형성된 상기 배선 패턴의 일부(발광 소자 접속 랜드)와, 각각, 전기적으로 접속된 도체층이 형성되어 있고, 상기 발광 소자를 외부에 접속하기 위한 단자 전극을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 배선 기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 리플렉터 기판의 관통 구멍의 내주 표면, 또는 상기 베이스 기판의 비관통 구멍의 내주 표면에는 금속 박막으로 이루어지는 반사막이, 백색광에 대해 반사 효율이 좋은, 은, 니켈, 알루미늄 중 어느 하나의 금속 박막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 기판.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 단자 전극에는, 상기 베이스 기판과 그 상면에 적층 접착한 상기 리플렉터 기판의 양 기판을 관통하고 있는 관통 구멍의 상기 리플렉터 기판의 상단면, 또는 상기 베이스 기판의 하단면 중 어느 한쪽이 폐쇄 부재로 폐구된 비관통 구멍이 형성되고, 발광 소자를 탑재한 후, 상기 양 기판의 비관통 구멍의 대략 중심을 따라 절단하여 단자 전극으로 하는 것을 특징으로 하는 배선 기판.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 비관통 구멍이, 하나의 비관통 구멍의 내부에 복수개의 발광 소자를 탑재하는 φ2.0~φ6.0의 비관통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 기판.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 상면에 적층 접착한 리플렉터 기판에 형성된 관통 구멍의 내주의 반사면이, 상기 베이스 기판의 저면보다 상단면이 넓어져 있는 테이퍼 형상(테이퍼 각도 90°~120°)인 것을 특징으로 하는 배선 기판.
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