WO2006106901A1

WO2006106901A1 - Ｌｅｄ部品およびその製造方法

Info

Publication number: WO2006106901A1
Application number: PCT/JP2006/306798
Authority: WO
Inventors: Akira Hashimoto; Masaaki Katsumata; Masaaki Hayama; Kenichi Endou; Kenji Endou; Hitoshi Hirano; Hidenori Katsumura; Tatsuya Inoue
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2007-10-01
Also published as: US20070200133A1

Abstract

　中央部に貫通孔が設けられた配線基板と、貫通孔の内側に収容される放熱板と、放熱板の上に実装されるＬＥＤチップと、ＬＥＤチップと配線基板を電気的に接続する接続部と、ＬＥＤチップと接続部を覆う透明樹脂とを有するＬＥＤ部品である。ＬＥＤチップの発熱を効率的に放熱させることができて、かつ生産性に優れる。

Description

明細書

LED部品およびその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、放熱性に優れた表面実装型の LED部品およびその製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、発光ダイオードなどの LED部品としては、 LEDチップを各種基板の上に実装し、その LEDチップを各種基板の上に形成した電極パターンにワイヤボンディングあるいはバンプ実装によって接続し、 LEDチップの表面にレンズを兼ねた透明な絶縁体を形成した構成が知られてヽる（例えば、日本特許公開公報 2004— 207369 号に記載）。

[0003] 図 40は従来の表面実装型の LED部品の断面図を示すものである。図 40に示すように、従来の表面実装型の LED部品は、両端に導体配線部 200, 300が形成された配線基板 100と、一方の導体配線部 200上に接着剤 400を用いて搭載された LED チップ 500と、ワイヤボンディング工法により、 LEDチップ 500と導体配線部 200, 30 0とを接続するための金などからなるワイヤ 600と、このワイヤ 600と LEDチップ 500 の表面を覆うように形成された保護層 700とから構成されて、る。

[0004] また、配線基板 100には平坦な銅張りプリント基板が用いられる。 LEDチップ 500 は、 Agペーストを接着剤 400として用いて、配線基板 100の上にダイボンディングされている。さら〖こ、配線基板 100の両端の導体配線部 200, 300はプリント基板などに表面実装した時の半田接続部となっている。

[0005] し力しながら、上記従来の構成では、 LED部品を長時間連続発光したときの放熱性、あるいは照明用に用いるために LEDチップに大電流を供給するときの放熱性に課題を有する。さらに信頼性の観点から、半導体部品の低電圧駆動が進化していく中での静電気破壊が課題となってきて、る。

発明の開示

[0006] 本発明の LED部品は、中央部に貫通孔が設けられた配線基板と、貫通孔の内側に収容される放熱板と、放熱板の上に実装される LEDチップと、 LEDチップと配線基板を電気的に接続する接続部と、 LEDチップと接続部を覆う透明樹脂とを有する LED部品である。

[0007] 上記の構成により、本発明の LED部品は、 LEDチップの発熱を効率的に放熱させることがでさる。

[0008] また、本発明の LED部品は、ノリスタ素子を内蔵した配線基板の中央部に貫通孔を設け、この貫通孔の内部に LEDチップを搭載した放熱板を接合して配置し、 LED チップと配線基板に内蔵したバリスタ素子を並列に接続し、透明榭脂によって LED チップを埋設した LED部品である。

[0009] 上記の構成により、本発明の LED部品は、 LEDチップの発熱を効率的に放熱させることができ、耐静電気特性に優れた表面実装型の LED部品とその製造方法を実現することが出来る。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1における LED部品の断面図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 1における他の例を説明するための LED部品の断面図である。

[図 3]図 3は本発明の実施の形態 1における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 1における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 5]図 5は本発明の実施の形態 1における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 6]図 6は本発明の実施の形態 1における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 7]図 7は本発明の実施の形態 1における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 8]図 8は本発明の実施の形態 2における LED部品の断面図である。

[図 9]図 9は本発明の実施の形態 2における LED部品の他の例を説明するための断面図である。

圆 10]図 10は本発明の実施の形態 3 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 11]図 11は本発明の実施の形態 3 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 12]図 12は本発明の実施の形態 3 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 13]図 13は本発明の実施の形態 3 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

圆 14]図 14は本発明の実施の形態 3 ：おける LED部品の他の例を説明するための断面図である。

[図 15]図 15は本発明の実施の形態 4 ：おける LED部品の断面図である。

[図 16]図 16は本発明の実施の形態 4 ：おける他の例の LED部品の断面図である。

[図 17]図 17は本発明の実施の形態 4 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 18]図 18は本発明の実施の形態 4 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 19]図 19は本発明の実施の形態 4 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

圆 20]図 20は本発明の実施の形態 4 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

圆 21]図 21は本発明の実施の形態 4 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 22]図 22は本発明の実施の形態 4 ：おける LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 23]図 23は本発明の実施の形態 5 ：おける LED部品の断面図である。

圆 24]図 24は本発明の実施の形態 5 ：おける他の例の LED部品の断面図である。

[図 25]図 25は本発明の実施の形態 6 ：おける LED部品の断面図である。 [図 26]図 26は本発明の実施の形態 6における他の例の LED部品の断面図である。

[図 27]図 27は本発明の実施の形態 6における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 28]図 28は本発明の実施の形態 6における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 29]図 29は本発明の実施の形態 6における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 30]図 30は本発明の実施の形態 6における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 31]図 31は本発明の実施の形態 6における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 32]図 32は本発明の実施の形態 6における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 33]図 33は本発明の実施の形態 7における LED部品の断面図である。

[図 34]図 34は本発明の実施の形態 7における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 35]図 35は本発明の実施の形態 7における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 36]図 36は本発明の実施の形態 7における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 37]図 37は本発明の実施の形態 7における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 38]図 38は本発明の実施の形態 7における LED部品の製造方法を説明するための断面図である。

[図 39]図 39は本発明の実施の形態 7における他の例の LED部品の断面図である。

[図 40]図 40は従来の LED部品の断面図である。

符号の説明

1 配線基板配線パターン

接着剤

LEDチップ

ワイヤ

透明榭脂

放熱板

7b, 7c, 7d 放熱板

反射膜

反射面

爪部

スルホール孔

貫通孔

配線パターン

キヤビティ部

放熱板

配線基板

配線パターン

接着剤

LEDチップ

a フリップチップタイプの LEDチップワイヤ

透明榭脂

, 108a, 108b, 108c 放熱板d, 108e， 108f 放熱板

反射面

反射膜 111 爪部

112 貫通孔

122 榭脂ペースト

123 絶縁ペースト

131 ノリスタ材

132 バリスタ電極

133 バリスタ電極

134 バリスタ電極

135 バリスタ素子

136 ノンプ

発明を実施するための最良の形態

[0012] (実施の形態 1)

以下、本発明の実施の形態 1における LED部品およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。

[0013] 図 1は本発明の実施の形態 1における表面実装型の LED部品の構造を説明するための断面図であり、図 2は他の例の LED部品の断面図である。

[0014] 図 1におヽて、配線基板 1にはガラエポ榭脂などの榭脂基板あるいはアルミナ基板などのセラミック基板を用いることが望まヽ。この配線基板 1には配線と表面実装部品としての端子電極の役割を有する配線パターン 2を形成してヽる。この配線パターン 2には銅あるいは銀などの電極材料を用いることが望ま、。

[0015] そして、この配線基板 1の中央部には貫通孔 12を設けており、この貫通孔 12の内部に配線基板 1よりも熱伝導性に優れた放熱板 7を配置した構成としている。さらに、この放熱板 7の一面には LEDチップ 4が、導電性を有する接着剤 3を用いてダイボンデイングによって接合される。さらに配線パターン 2の一部に設けた端子パッドと LED チップ 4と力金などのワイヤ 5を用いてワイヤボンディングすることによって、電気的に接続される。

[0016] このような構成において、放熱板 7の熱伝導率を配線基板 1の熱伝導率よりも高くしておくことが重要である。配線基板 1には生産性の観点力もガラスエポキシなどの榭脂基板を用いることが好ましい。その他の配線基板 1としては、ポリイミド基板、ガラス基板、 SOI基板あるいは琺瑯基板なども用いることができる。なお、 SOI基板とは、表面を酸ィ匕被膜によって絶縁処理したシリコン基板のことである。また、より高輝度と耐熱信頼性を要求される LED部品に対してはアルミナなどを主成分とするセラミック基板を用いることがより望まし、。

[0017] また、放熱板 7には熱伝導性に優れる金属材料がより好ま U、。特に熱伝導性に優れた金属材料としては、熱伝導率 240WZm'Kのアルミニウム、熱伝導率 400WZ m'Kの銅、熱伝導率 430WZm'Kの銀や熱伝導率 340WZm'Kの金などが好ましい。これらの熱伝導性に優れた金属板を放熱板 7として用いるとともに、配線基板 1 として生産性に優れたガラエポ基板、ポリアミド、ポリイミドなどの榭脂基板や、耐熱性に優れたセラミック基板などを用いることができる。

[0018] さらに、放熱板 7として耐熱性と絶縁性に優れたアルミナゃフォルステライト、ステアタイト、低温焼結セラミック基板等のセラミック基板を用いることで、より耐熱性と絶縁性に優れた LED部品を実現することもできる。また、より高い放熱性と耐熱性を要求される用途に対しては、さらに一層熱伝導性に優れた窒化アルミニウム、炭化ケィ素などのセラミック材料を用いることも可能である。

[0019] また、図 1に示したような構成とすることにより、 LED部品を実装する回路基板の上に放熱用の銅板を配置形成しておき、この銅板の上に熱伝導性に優れる接着剤を用いて放熱板 7を固着することによって、放熱板 7から放熱される熱を回路基板の上に形成した銅板に直接放熱することができる。

[0020] さらに、放熱板 7として金属材料を用いることにより、 LED部品を回路基板などに実装する際、放熱板 7を介して回路基板に接地接続したり、放熱板 7と回路基板とを熱伝導性に優れた接着剤あるいは半田によって固着することによって、実装強度を高めることも可能である。

[0021] また、 LEDチップ 4と放熱板 7との絶縁性が必要になるときには、 LEDチップ 4を実装する金属力もなる放熱板 7の一面に薄く絶縁膜を形成すれば良い。ただし、絶縁膜は放熱性を阻害することから、絶縁膜の厚みは出来るだけ薄くすることが望ましい [0022] なお、放熱板 7に LEDチップ 4の放熱を高めることに必要最小限の窒化アルミや炭化ケィ素等のより高熱伝導性を有するセラミック材料を用いることも可能である。

[0023] 次に、配線パターン 2を形成するには、ガラスエポキシ (ガラエポ)基板上に貼り付けられた銅箔、あるいはアルミナ基板の表面に形成された銅電極をフォトエッチング法、メツキ法を用いて形成したり、導体ペーストを印刷することによって形成することが可能である。この導体ペーストには、銀あるいは銅を含んだ榭脂系導体ペーストを用いることができる。また、ナノ金属粉体や有機金属を用いた導電性の良好な導体べ一ストを使用してもよい。

[0024] また、配線基板 1にアルミナ基板などのセラミック材料を用いるときには 500°C以上、 1400°C以下で焼成する高温焼成用の導体ペーストを用いることができる。この高温焼成用の導体ペーストは、銀、金、白金、ノラジウム (Pd)およびこれらの合金などの貴金属材料、あるいは銅、ニッケル、タングステン、モリブデンおよびこれらの合金などの卑金属材料を用いることが望ま、。

[0025] また、 LED部品を回路基板の上に半田材料で接合する場合、電極材料の相互拡散によって配線パターン 2の材料が変化しないように、配線パターン 2の半田接合部にニッケルメツキ膜やスズメツキ膜などを積層しておくことが望ましい。

[0026] LEDチップ 4およびワイヤ 5の絶縁保護とレンズとしての役割を果たす透明榭脂 6 は、熱硬化型のアクリル榭脂あるいはエポキシ榭脂等を使用することが望ましい。透明榭脂 6は、 LEDチップ 4の全体を覆い、かつ、 LEDチップ 4と配線基板 1との接続部を構成するワイヤ 5およびボンディングパッドを覆う。

[0027] 次に、図 2に示す他の例の LED部品の構成について説明する。

[0028] 図 2に示す LED部品の構成において、図 1に示した LED部品の構成と大きく異なつている点は、配線基板 1の厚みより放熱板 7を薄くすることにより、 LEDチップ 4の搭載面を配線基板 1の平面よりも低くし、放熱板 7の一面を底面として配線基板 1の貫通孔 12の内部の壁面を利用したキヤビティ構造を形成していることである。さらに、このキヤビティ構造を形成する貫通孔 12の内周部にはテーパ 80を設け、このテーパ 8 0の傾きを LEDチップ 4が発光したときの反射板として利用するというものである。

[0029] このような構成とすることにより、図 1に示した LED部品に比較して、より発光効率に優れた LED部品を実現することができる。この貫通孔 12の内周部に設けたテーパの形状は光を効率よく反射する形状に加工することが好ましい。すなわち、このテーパ 80の形状を円錐状、曲線状に加工することによって反射率の優れた LED部品を実現することができる。

[0030] さらに、このテーパ 80を設けた貫通孔 12の内周部の表面には反射性に優れた金属材料を用いて薄膜形成した反射膜 8を設けている。この反射膜 8を設けることによつて、より発光効率に優れた LED部品を実現することができ、この反射膜 8は金属薄膜を形成することによって形成することができる。

[0031] なお、この反射膜 8は LEDチップ 4を実装した放熱板 7の表面にも形成することが可能であり、それによりさらに反射性に優れた LED部品とすることができる。

[0032] 次に、本発明の LED部品の製造方法について図 3〜図 7を用いて説明する。本実施の形態 1では、放熱板 7を金属材料とし、配線板 1をアルミナ基板とし構成した LE D部品の製造方法について説明する。

[0033] まず、第一のステップとして、図 3に示すように個片に分割するための分割溝と個片化された LED部品の端子電極となるためのスルホール孔 11と、放熱板 7を挿入するための貫通孔 12を予め穴開け加工したアルミナ基板を配線基板 1として作製する（以降、アルミナ基板 1と呼ぶ)。

[0034] 次に、図 4に示すように、銀ペーストを用いてスクリーン印刷法によってアルミナ基板 1の両面とスルホール孔 11の内壁に配線パターン 13、 14を形成する。

[0035] 次に、第二のステップとして、図 5に示すように熱伝導性に優れたアルミニウム、銅等の金属材料を所定の形状を有する放熱板 7に加工した後、第三のステップとして、この放熱板 7を貫通孔 12の内部に圧入あるヽは接着剤にて接合して固定する。この時、接着剤による熱伝導性の低下を抑制するため、接着剤として、放熱性の良好なサーマルビアや、ダイボンド用の導電性接着剤等を使用することが望ましい。

[0036] 次に、第四のステップとして、図 6に示すように接着剤 3を用いて LEDチップ 4を放熱板 7の一面に固着する。

[0037] その後、第五のステップとして、ワイヤボンディング装置を用いて LEDチップ 4と配線基板 1の配線パターン 13に設けた電極パッド部とをワイヤボンド実装することによつて金のワイヤ 5で電気的に接続する。

[0038] 次に、第六のステップとして、絶縁保護の役目と、 LEDチップ 4より発光した光を集束させるレンズの役目をする透過性に優れたアクリル榭脂あるいはエポキシ榭脂などの透明榭脂 6でコーティングする。このとき、透明榭脂 6の形状は所定のレンズの形状となるように粘度あるいは塗布方法を適宜選択して形成することができる。また、この透明榭脂 6によって配線基板 1と放熱板 7との接合の補強を果たす役割を持たせることも可能である。

[0039] 次に、図 7に示すように、アルミナ基板 1をスルホール孔 11の部分で半分に切断あるいは分割ブレークすることによって、個片化して個別の表面実装用の LED部品を製造することができる。

[0040] 以上説明してきたように、本実施の形態 1のような LEDチップ 4を搭載する配線基板 1の一部に形成した貫通孔 12の内部に、熱伝導性に優れた放熱板 7を配置することで、放熱性に優れるとともに生産性にも優れた表面実装型の LED部品およびその製造方法を実現することができる。

[0041] (実施の形態 2)

以下、本発明の実施の形態 2における LED部品およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。

[0042] 図 8は本発明の実施の形態 2における表面実装型の LED部品の構造を説明するための断面図であり、図 9は他の例を説明するための断面図である。

[0043] 図 8、図 9において、本実施の形態 2における LED部品の構成が実施の形態 1と大きく異なっている点は放熱板 7a、 7bの形状である。実施の形態 2の放熱板 7a、 7bは、凹部を設けてキヤビティ構造を形成して、る点が大きな特徴である。

[0044] 図 8および図 9に示した放熱板 7a、 7bは、アルミニウム、銅あるいは銀等の熱伝導性に優れた金属を機械カ卩ェすることによってキヤビティ構造を形成したものである。このキヤビティ構造の底面に LEDチップ 4を実装できるスペースを設けた構成としている。

[0045] また、この放熱板 7a、 7bのキヤビティ構造を形成している凹部の内周部には金型成形あるいは研磨などによってテーパを設けることによって反射面 9を形成している。この反射面 9のテーパに所定の傾斜角度を持たせることにより、放熱板 7a、 7bのキヤビティ構造の底面に搭載する LEDチップ 4の放射光を効率よく集光したり、発光効率を高めたりすることによって LED部品の発光状態を制御することができる。

[0046] なお、この凹部の内周部のテーパを設けた反射面 9の表面を鏡面にすることにより光の反射をより良好にすることができる。

[0047] また、この反射面 9には LEDチップ 4の光をより有効に反射させるために、表面にメツキや蒸着等の薄膜技術によって、より反射率の高!ヽ材料を反射膜 9aとして形成することによって、より反射特性を高めた LED部品を実現することができる。従って、放熱板 7a、 7bには熱伝導性に優れた金属材料を用い、この放熱板 7a、 7bに形成した凹部の内周部には反射性に優れた反射膜を形成することによって生産性と発光効率に優れた LED部品を実現することもできる。

[0048] 次に、図 9に示すように放熱板 7bに金属板を用いて金型成型によって爪部 10を同時に金型成形によって形成することも可能であり、このような爪部 10を設けることによつて、配線基板 1の貫通孔 12へ放熱板 7を挿入する時に挿入する深さを一定に保持安定させることが可能となる。

[0049] なお、この爪部 10は鍔のような連続した突起を有したものであっても構わない。

[0050] 以上のように、本実施の形態 2において、 LEDチップ 4を搭載する放熱板 7a、 7bに金属材料などを用いて機械加工することによって、放熱板 7にキヤビティ構造を形成することが容易にできるとともに、反射面 9を同時に形成することも可能となる。このような構成とすることによって LED部品の低背化を実現できるとともに、生産性に優れた LED部品を実現することができる。

[0051] なお、熱伝導性に優れたセラミック材料を放熱板 7a、 7bの形状に成形して形成することも可能であり、この場合には上述の作用にカ卩えて、より耐熱性に優れた LED部品を実現することができる。

[0052] (実施の形態 3)

以下、本発明の実施の形態 3における LED部品およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。

[0053] 図 10〜図 13は本発明の実施の形態 3における LED部品の製造方法を説明するための断面図であり、図 14は本実施の形態 3における LED部品の他の例の断面図である。

[0054] 本発明の実施の形態 3における表面実装型の LED部品の基本的な構造は図 8に示した構造を有しており、本実施の形態 3における LED部品が実施の形態 2の LED 部品と大きく異なっている点は放熱板 7aの材質である。本実施の形態 3における LE D部品は、図 8の放熱板 7aに代えて放熱板 7cを用いる。この放熱板 7cは熱伝導性に優れた金属フイラ (熱伝導フイラ)を含んだ榭脂によって構成されている。この放熱板 7cに用いる金属フイラについて説明する。まず、銅、アルミニウム、金、銀などの粉末をエポキシ榭脂などと混練することによって榭脂ペーストを作製する。作製された榭脂ペーストを配線基板 1に形成した貫通孔 12の内部に充填した後、熱硬化させる。熱硬化させることにより、放熱板 7cの形成と配線基板 1との接合を同時に行うことができることから、生産性に優れた LED部品を実現することができる。

[0055] さらに、この金属フイラに代えて無機フイラを用いると、上述の作用にカ卩えて、さらに絶縁性にも優れた LED部品を得ることができる。無機フイラとして、酸ィ匕アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケィ素、酸ィ匕マグネシウムなどを用いることによって、放熱性と生産性に優れた LED部品を実現することができる。

[0056] すなわち、放熱板 7cは、熱伝導性の良好な金属粉末またはセラミック粉末が熱伝導用のフイラとして添加された榭脂ペーストを配線基板 1の貫通孔 12の内部に充填した後、加熱硬化して作製される。同時に、そのステップにおいて、金型による成形、あるいは機械加工によって、放熱板 7cに凹部を形成され、キヤビティ構造を設けた構造に加工される。

[0057] それ以外の内容については実施の形態 2とほぼ同様の構成を有しているのでここでの説明は省略する。

[0058] このような構成とすることによって配線基板 1と放熱板 7cとの接合を榭脂ペーストの加熱硬化時に同時に行うことができるとともに、榭脂ペーストの材料組成を変化させることによって配線基板 1と放熱板 7cの膨張係数を制御することが可能となる。

[0059] 次に、本実施の形態 3における LED部品の製造方法について図 10〜図 14を用いて説明する。 [0060] まず、第一のステップとして、図 10に示すように配線パターン 13、 14を形成するとともに、スルホール孔 11と貫通孔 12を穴開けカ卩ェしたアルミナ基板を配線基板 1として作製する。

[0061] 次に、第二のステップとして、スクリーン印刷法で銀などの金属フイラを含有した榭脂ペースト 22を充填した後、第三のステップとして充填した榭脂ペースト 22を加熱硬化させて放熱板 7を作製し、同時に配線基板 1と接合させる。これに用いる金属フイラとしては熱伝導率に優れた金、銀、アルミニウム、銅などの金属粉末がより好ましい。さらに、この金属フイラの含有率を変化させることによって所定の熱伝導率の放熱板 7 を設計することができる。

[0062] また、金属フイラと同様に無機フイラを用いることもできる。酸ィ匕アルミニウム、窒化ァルミ-ゥム、炭化ケィ素、酸ィ匕マグネシウムなどの熱伝導性に優れたセラミック粉末を用いることによって、耐熱性、耐湿性などの耐久特性に優れた LED部品を実現することができる。

[0063] なお、この榭脂ペースト 22には硬化収縮の少な、材料を使用することが望ま、。

[0064] 次に、加熱硬化させた榭脂ペースト 22を図 11に示すような放熱板 7cの形状に機械加工によって形成する。このような形状の放熱板 7cにすることにより、実施の形態 2 で説明した放熱板 7aと同様の機能を持たせることができる。その後、銀あるいは銅などの導体ペーストを用いて印刷法によって、配線基板 1の両面とスルホール孔 11の内壁に配線パターン 13、 14を形成する。

[0065] その後、第四のステップとして、図 12に示すように接着剤 3を用いて LEDチップ 4を放熱板 7cの凹部の底面に固着する。

[0066] 次に、第五のステップとして、さらにワイヤボンディング装置で LEDチップ 4と配線基板 1の配線パターン 13の一部に設けたパッド部に金のワイヤ 5を用いてワイヤボンデイングを行って電気的に接続する。

[0067] 次に、第六のステップとして、 LEDチップ 4とワイヤ 5を保護するため、および発光した光の集光を行うレンズの役目をさせるため、透過性に優れた透明榭脂 6を用いて、 LEDチップ 4とワイヤ 5を被覆する。その後、スルホール孔 11を分割の基準として、分割することによって所定の形状に個片化することによって図 13に示した表面実装型の LED部品を作成することができる。

[0068] 以上のように、本実施の形態 3において LEDチップ 4を搭載する配線基板 1に生産性に優れた放熱板 7cを形成することができるようになり、小型の低背化可能な LED 部品およびその製造方法を実現することができる。

[0069] また、図 14に示すように、フイラを含んだ榭脂ペーストから構成している放熱板 7cの凹部の底面に、平坦性と熱伝導性のより良好な金属やセラミック材料で形成した放熱板 34を配置することも可能である。このような構成とすることによって、より小型の LE

D部品とその製造方法を実現することができる。

[0070] また、前記放熱板 34には熱伝導性に優れた金、銀、アルミニウムおよび銅等の金属材料やアルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケィ素、酸ィ匕マグネシウムなどのセラミック材料を用いることができる。

[0071] (実施の形態 4)

以下、本発明の実施の形態 4における LED部品およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。

[0072] 図 15は本発明の実施の形態 4における表面実装型の LED部品の構造を説明するための断面図であり、図 16は他の例の LED部品の断面図である。

[0073] 図 15において、配線基板 101は、セラミック材料のバリスタ素子 135を内蔵すること力もアルミナ、フォルステライトあるいはステアタイトなどの 500°C以上の耐熱性を有するセラミック基板を用いることが望ましい。そして、この配線基板 101の一面にはバリスタ材 131を介してノリスタ電極 132とバリスタ電極 133およびバリスタ電極 134とが対向し、またバリスタ電極 133とが対向するように構成されたバリスタ素子 135が形成されている。

[0074] 例えば、このバリスタ素子 135は焼成済みのアルミナ基板に、ノリスタ材 131からなるグリーンシートと電極ペーストを印刷してなる印刷配線層を交互に積層し、その後、一括焼成することによって、バリスタ素子 135を内蔵した配線基板 101を形成することができる。また、それぞれの材料力もなるペーストを作製して、作製したペーストをスクリーン印刷することによつてもバリスタ素子 135をアルミナ基板などの上に形成することも可能である。 [0075] さらに別の方法として、低温焼成基板 (LTCC)に用いるガラスセラミック材料のダリーンシートとバリスタ素子 135を形成するグリーンシートを積層形成した後、同時焼成によってバリスタ素子 135を内蔵した配線基板 101を形成することも可能である。この場合、ノリスタ素子 135は配線基板 101の表裏面だけでなぐ配線基板 101の内層部に形成することも可能となり、配線基板 101の表面には、例えば、チップ部品などを実装することも可能となり、設計の自由度を高めた配線基板 101を実現することができる。

[0076] そして、このノリスタ素子 135に用いるノリスタ材 131としては ZnO系ノリスタ材料を用いることが好ましい。この ZnO系バリスタは、含有率が 80wt%以上の ZnOを主成分とし、副成分として Bi O , BaO, SrO, Pr Oなどを用いることが好ましい。 ZnOの

2 3 2 3

含有率が 80wt%以上であると電気絶縁特性が向上する。さらに、非オーム性を改善するためには、 CoO, MnO, Al Oなどを添加することがより好ましい。また、電気的

2 3

負荷や種々の環境条件に対して結晶粒界を安定ィ匕し、信頼性を向上させるためには Sb O、 Cr O、ガラスフリット、または B Oなどを添加することが好ましい。

2 3 2 3 2 3

[0077] また、配線基板 101には配線と表面実装部品としての端子電極の役割を果たす配線パターン 102, 103が形成される。この配線パターン 102, 103には銅、ニッケル、銀あるいはこれらを含んだ合金などの導電性に優れた電極材料を用いることが望ましい。この配線パターン 102, 103は配線基板 101に形成した銅電極をフォトエッチング法、メツキ法を用いて形成したり、導体ペーストを印加することによって形成することが可能である。そして、これに用いる導体ペーストは導電性に優れた電極材料による導体ペーストを用いることができる。また、ナノ金属粉体や有機金属を用いた導電性の良好な導体ペーストを使用してもよい。この導体ペーストは、銀、金、白金およびこれらの合金などの貴金属材料、あるいは銅、ニッケル、タングステン、モリブデンおよびこれらの合金などの卑金属材料を用いることが可能である。そして、バリスタ電極 132, 133, 134にも同様の電極を用いることができる力電極材料がバリスタ素子 1 35へ拡散し、ノリスタ特性の劣化が起こらな、電極材料を選択することが望ま、。特に、ノリスタ材 131の材料組成によっては銅電極が拡散する場合があり、バリスタ材料の特性を劣化させなヽような電極材料を適宜選択することが望ましヽ。 [0078] 次に、図 15におけるバリスタ素子 135の電極と配線パターン 102, 103の配線構造について説明する。図 15において、ノリスタ電極 132は配線パターン 102に接続する。このバリスタ電極 132はノリスタ材 131を介してノリスタ電極 133と対向配置することによってコンデンサ機能を有したバリスタ素子 135を形成することとなる。さらに、ノリスタ電極 133はノリスタ材 131を介してノリスタ電極 134と対向配置することによつてコンデンサ機能を有したバリスタ素子 135を形成することとなる。従って、図 15に示したノリスタ素子 135は 2個のノリスタを直列に配置した構成としている。このような構成とすることによってバリスタを内蔵した小型の LED部品を実現することができる。

[0079] なお、ノリスタ素子 135は少なくとも 1個の素子を配線基板 101に内蔵しておくことによってその機能を発揮することができることから、少なくとも配線基板 101の一面に部分的にバリスタ素子 135を形成することによって、その効果を発揮することができる

[0080] 次に、この配線基板 101の中央部には貫通孔 112を設けており、この貫通孔 112 の内部に配線基板 101よりも熱伝導性に優れた放熱板 108を配置した構成としている。

[0081] そして、この放熱板 108の一面には LEDチップ 105を、導電性を有する接着剤 10 4によってダイボンディングによって接合するとともに、配線パターン 102, 103の一部に設けた端子パッドと LEDチップ 105とは金などのワイヤ 106を用いてワイヤボンデイングすることによって、電気的に接続した構成としている。そして、この LEDチップ 105とバリスタ素子 135とは並列に接続した回路構成としている。

[0082] 次に、 LEDチップ 105およびワイヤ 106の絶縁保護とレンズとしての役割を果たすことを目的として、ワイヤ 106と LEDチップ 105を埋設するように透明榭脂 107を用いて被覆してヽる。この透明榭脂 107は熱硬化型のアクリル榭脂あるいはエポキシ榭脂等を使用することが望ましい。

[0083] このような構成とすることによって、 LEDチップ 105に静電気などのノイズが入力されると並列に接続したバリスタ素子 135に静電気が吸収されて、 LEDチップ 105の静電破壊を防止することができることから、耐静電気特性に優れた小型の表面実装型の LED部品を実現することができる。そして、放熱板 108の熱伝導率を配線基板 1 01の熱伝導率よりも高くしておくことが重要であり、この放熱板 108には熱伝導性に優れる金属材料がより好ましぐ特に熱伝導性に優れた金属材料としては、アルミ- ゥム、銅、銀などが好ましい。この熱伝導性に優れた金属材料を放熱板 108として用いるとともに、配線基板 101として耐熱性に優れたセラミック基板を用いることがより好ましい。

[0084] さらに、放熱板 108に耐熱性と絶縁性に優れたアルミナゃフォルステライト、ステアタイト、低温焼結セラミック基板等のセラミック基板を用いて、より耐熱性と絶縁性に優れた LED部品を実現することもできる。そして、より高い放熱性と耐熱性を要求される用途に対しては、より熱伝導性に優れた窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素などのセラミック材料を用いることも可能である。

[0085] また、図 15に示したような構成とすることにより、 LED部品を実装する回路基板の上に放熱用の銅板を配置形成しておき、この銅板の上に、熱伝導性に優れる接着剤などを介して、放熱板 108の裏面を直接固着することによって放熱板 108から放熱される熱を回路基板の上に形成した銅板に効率良く直接放熱することができる。

[0086] さらに、放熱板 108といて金属材料を用いることにより、 LED部品を回路基板などに実装する際、放熱板 108を介して回路基板に接地接続することが出来る。また、放熱板 108と回路基板とを熱伝導性に優れた接着剤あるいは半田によって固着することによって、実装強度を高めることも可能である。

[0087] また、 LEDチップ 105と放熱板 108との絶縁性が必要になるときには、 LEDチップ 105を実装する金属力もなる放熱板 108の一面に薄く絶縁膜を形成すれば良い。このとき、前記絶縁膜は放熱性を阻害することから、絶縁膜の厚みは出来るだけ薄くすることが望ましい。

[0088] また、配線パターン 102, 103を LEDチップ 105とワイヤ 106で接続する場合には、配線パターン 102, 103のボンディングパッド部にニッケルメツキ及び金メッキをすることでワイヤボンディング後の信頼性を向上させることができる。

[0089] また、 LED部品を回路基板の上に半田材料で接合する場合、電極材料の相互拡散によって配線パターン 102, 103の電極材料が変化しないように配線パターン 102 , 103の半田接合部にニッケルメツキ膜やスズメツキ膜などを積層しておくことが望ましい。

[0090] 次に、図 16に示した他の例の LED部品の構成について説明する。

[0091] 図 2に示した LED部品の構成が、図 15に示した LED部品の構成と異なっている点は、配線基板 101の厚みより放熱板 108の厚みを薄くすることによって LEDチップ 1 05の搭載面を配置基板 1の平面よりも低くし、配線基板 101に設けた貫通孔 112の内部の壁面を利用したキヤビティ構造を形成していることである。次に、このキヤビティ構造を形成する貫通孔 112の内周部にテーパを設け、このテーパを LEDチップ 10 5が発光したときの反射面 109として利用する構成としている点でも異なっている。さらに、バリスタ素子 135を、 LEDチップ 105を実装した配線基板 101の他方の面に実装して、ることでも異なって！/、る。

[0092] 図 16に示す LED部品は、図 15に示した LED部品に比較して、反射面 109を有する構成とすることにより、より発光効率に優れた LED部品を実現することができる。そして、この貫通孔 112の内周部に設けたテーパの形状は光を効率よく反射する形状に加工することが好ましぐこのテーパの形状を円錐状、曲線状にカ卩ェすることによつてより反射効率の優れた LED部品を実現することができる。

[0093] さらに、この反射面 109を設けた貫通孔 112の内周部の表面には反射性に優れた金属材料を用いて薄膜形成した反射膜 110を設けてヽる。この反射膜 110を設けることによって、さらに発光効率に優れた LED部品を実現することができる。

[0094] なお、この反射膜 110は、 LEDチップ 105を実装した放熱板 108の表面にも形成することが可能であり、それにより、一層反射性に優れた LED部品を得ることができる

[0095] 次に、本実施の形態 4に示した LED部品の製造方法について図 17〜図 22を用いて説明する。ここでは、放熱板 108を金属材料とし、アルミナ基板を用いて配線基板 101を構成した図 16に示した LED部品の製造方法について説明する。

[0096] まず、第一のステップとして、断面図 17に示すように、反射面 109と、放熱板 108を挿入するための貫通孔 112をアルミナ基板に形成することで、配線基板 101を作製した（以降、アルミナ基板 101と呼ぶことがある）。

[0097] 次に、図 18に示すように、銀ペーストを用いてスクリーン印刷法によってアルミナ基板 101の他面にノリスタ電極 132, 134を形成する。次に、ノリスタ電極 132, 134を覆うように、ノリスタ組成物力もなるセラミックグリーンシートにカ卩ェされたバリスタ材 13 1を圧着積層することによってアルミナ基板 101の他面に仮接合させる。その後、銀ペーストを用いて、ノリスタ電極 133をスクリーン印刷によって形成した後、さらにバリスタ組成力もなるセラミックグリーンシートを圧着して積層する。その後、これらバリスタ電極 132, 133, 134とバリスタ材 131を脱バインダした後、 900°C前後の焼成温度で焼成することによって、バリスタ素子 135を作製する。

[0098] その後、図 19に示すように、反射面 109に、 LEDチップ 105の発光を有効に反射するように反射率の高い銀 (Ag)ペーストを塗布、加熱することで、アルミナ基板 101 上に反射膜 110を形成する。特に、これに用いる Agペーストとしては、 Agレジネートあるいは Agナノペーストなどの、メタライズ後に表面の平滑性が優れた反射面 109を得られる材料が望ましい。また、反射膜 110に銅ペーストを用いた場合、形成された銅の表面に Agメツキをすることにより、良好な反射膜 110を形成することが可能である。

[0099] 次に、図 20に示すように、接続と端子電極の役目を果たす配線パターン 102, 103 を Ag系ペーストある!/ヽは金 (Au)系ペーストなどの導体ペーストを印刷塗布して、ァルミナ基板 101にメタライズする。ここで、 Ag系ペーストには Agペースト、 Ag— Ptぺ一スト、 Ag— Pdペーストが含まれる。また、 Au系ペーストには、 Au—Pdペースト、 A u—Ptペーストが含まれる。

[0100] 次に、第二のステップとして、熱伝導性に優れたアルミニウム、銅等の金属材料を所定の形状を有する放熱板 108として打ち抜き加工する。

[0101] 次に、第三のステップとして、図 21に示すように、この放熱板 108を貫通孔 112の内部に圧入し、あるいは接着剤を用いて接合して固定する。この時、放熱板 108の接合に用いる接着剤は熱伝導性を低下させることから、放熱性の良好なサーマルビァゃ、ダイボンド用の導電性接着剤等を使用することが望ましい。低融点ガラス材料を無機バインダとする高温焼成タイプの接着剤も使用可能である。特に、ロウ付けによる接合が耐熱衝撃試験性にぉヽて信頼性が高ヽ。

[0102] また、放熱板 108に銅を使用する場合、アルミナ基板 101との間で、アルミン酸銅のスピネル構造を構成するような、化学結合を行える接着剤を用いることによって耐熱衝撃特性がより向上する。

[0103] 次に、第四のステップとして、図 22に示すように接着剤 104を用いて LEDチップ 10 5を放熱板 108の一面に固着する。

[0104] その後、第五のステップとして、ワイヤボンディング装置を用いて LEDチップ 105と、配線パターン 102, 103上に設けた電極パッド部との間を、金のワイヤ 106でワイヤボンド実装することによって電気的に接続する。このとき、 LEDチップ 105とバリスタ素子 135は並列に接続する。このような回路構成とすることによって耐静電気特性に優れた LED部品とすることができる。

[0105] 次に、第六のステップとして、絶縁保護と LEDチップ 105より発光した光魏束させるレンズの役目をする透過性に優れたアクリル榭脂あるいはエポキシ榭脂などの透明榭脂 107でコーティングすることによって図 16に示した LED部品を作製することができる。このとき、透明榭脂 107の形状は所定のレンズの形状となるように粘度あるいは塗布方法を適宜選択して形成することができる。また、この透明榭脂 107によって配線基板 101と放熱板 108との接合の補強を果たす役割を持たせることも可能である。

[0106] 以上説明してきたように、 LEDチップ 105を搭載する配線基板 101の一部に形成した貫通孔 112の内部に、熱伝導性に優れた放熱板 108を配置し、配線基板 101〖こノリスタ素子 135を内蔵するとともに、 LEDチップ 105とバリスタ素子 135を並列に接続する構成とすることによって、放熱性と耐静電気特性に優れた表面実装型の LED 部品およびその製造方法を実現することができる。

[0107] (実施の形態 5)

以下、本発明の実施の形態 5における LED部品について、図面を参照しながら説明する。

[0108] 図 23は本発明の実施の形態 5における表面実装型の LED部品の構造を説明するための断面図であり、図 24は他の例を説明するための断面図である。

[0109] 図 23、図 24において、本実施の形態 5における LED部品の構成が実施の形態 4と大きく異なっている点は放熱板 108a, 108bの形状である。特に、この放熱板 108a, 108bに凹部を設けてキヤビティ構造を形成している点が大きな特徴である。

[0110] この放熱板 108a, 108bとしてはアルミニウム、銅あるいは銀等の熱伝導性に優れた金属を成形加工することによってキヤビティ構造を形成したものが容易に作製可能である。この放熱板 108a, 108bに設けたキヤビティ構造の底面には LEDチップ 105 を実装できるスペースが設けられる。

[0111] さらにまた、この放熱板 108a, 108bのキヤビティ構造を形成している凹部の内周部には、金型をもちいて成形するか、あるいは研磨などによって、テーパを設け、そのテーパを反射面 109としている。この反射面 109のテーパ形状を所定の傾斜角度とすることにより、キヤビティ構造の底面に搭載する LEDチップ 105の放射光を効率よく集光したり、発光効率を高めることが可能となり、 LED部品の発光状態を制御することがでさる。

[0112] なお、この凹部の内周部のテーパを設けた反射面 109の表面を鏡面にすることにより光の反射をより良好にすることができる。

[0113] また、 LEDチップ 105の光をより有効に反射させるために、メツキや蒸着等の薄膜形成技術を用いて、反射面 109の表面により反射率の高い材料力もなる反射膜 110 を形成することによって、より一層反射特性を高めた LED部品を実現することができる。

[0114] 次に、図 24に示した他の例の LED部品の構成について説明する。この LED部品は、放熱板 108bに金属板を用いて金型成形によって爪部 111を同時に形成してヽることが特徴である。このような爪部 111を設けることによって、配線基板 101の貫通孔 112へ放熱板 108bを挿入する時に挿入する深さを一定に保持安定させることが可能となる。

[0115] なお、この爪部 111は鍔のような連続した突起を有したものであっても構わない。

[0116] 以上のように、本実施の形態 5において、 LEDチップ 105を搭載する放熱板 108a , 108bに金属材料などを用いて機械カ卩ェすることによって容易にキヤビティ構造を形成することができるとともに、反射面 109を同時に形成することも可能となり、このような構成とすることによって LED部品の低背化を実現できるとともに、生産性に優れた LED部品を実現することができる。 [0117] なお、熱伝導性に優れたセラミック材料を用いて前記放熱板 108a, 108bの形状に成形して形成することも可能であり、この場合には前記の作用に加えてより耐熱性に優れた LED部品を実現することができる。

[0118] (実施の形態 6)

以下、本発明の実施の形態 6における LED部品およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。

[0119] 図 25は本実施の形態 6における LED部品の断面図である。本実施の形態 6における表面実装型の LED部品の基本的な構造は図 23に示した LED部品の構造とほぼ同様であり、実施の形態 5と大きく異なっている点は放熱板 108cの材質である。

[0120] この放熱板 108cは熱伝導性に優れた金属フイラを含んだ榭脂によって構成されている。金属フイラとして、銅、アルミニウム、金、銀などの金属粉末を用いる。金属粉末をエポキシ榭脂などと混練することによって榭脂ペーストを作製する。この金属フイラを含有した榭脂ペーストを配線基板 101に形成した貫通孔 112の内部に充填した後、熱硬化させることによって放熱板 108cの形成と、作製された放熱板 108cと配線基板 101との接合を同時に行うことができることから、生産性に優れた LED部品を実現することができる。

[0121] さらに、この金属フイラに代えて無機フイラを用いることにより、上記作用に加えて、さらに絶縁性に優れた LED部品を得ることが出来る。そして、無機フイラとして、酸ィ匕アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケィ素、酸ィ匕マグネシウムなどを用いることによつて、生産性に優れた LED部品を実現することができる。すなわち、この放熱板 108 cは熱伝導性の良好な金属粉末またはセラミック粉末を熱伝導フイラとして添加した榭脂ペーストを、配線基板 101の貫通孔 112の内部に充填した後、加熱硬化させる構成としたものである。それ以外の内容については実施の形態 5とほぼ同様の構成を有して!/ヽるのでここでの説明は省略する。

[0122] このような構成とすることによって、配線基板 101と放熱板 108cとの接合を榭脂ぺ一ストの加熱硬化時に同時に行うことができる。また、榭脂ペーストの材料組成を変ィ匕させることによって配線基板 101と放熱板 108cの膨張係数を制御することが可能となる。 [0123] また、放熱板 108cを形成する材料として、金属フイラや無機フイラをエポキシ榭脂中に混合して硬化させることを述べた力エポキシ榭脂の代わりにガラスフリットのように無機バインダを用いた高温焼成タイプのペーストを用いても良、。

[0124] 以上のように、本実施の形態 6に示した LED部品は LEDチップ 105を搭載する配線基板 101に生産性に優れた放熱板 108cを形成することができる。実施の形態 5で用いていた放熱板 108a, 108bの加工品に比べて、放熱板 108cは、スクリーン印刷を用いて貫通孔 112内に形成することが可能である。そのため、形状の異なる貫通孔 112に容易に対応することが可能である。従って、個々の寸法に加工された放熱板 108a, 108bを準備する必要がなくなり、貫通孔 112の形状の品種が多い場合には、生産性の向上を実現することができる。

[0125] 次に、別の例の LED部品の構成について図 26を用いて説明する。この LED部品は、図 26に示すように、熱伝導性に優れたフイラを含んだ榭脂ペーストから構成している放熱板 108dの凹部の底面に、平坦性と熱伝導性のより良好な、金属やセラミツク材料で形成された放熱板 140を有する。このような構成とすることによって、 LEDチップ 105の実装面の平坦性を向上させることが可能であり、 LEDチップ 105の大型化に有利になる。

[0126] また、放熱板 140には熱伝導性に優れた金、銀、アルミニウムおよび銅等の金属材料や、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケィ素、酸ィ匕マグネシウムなどのセラミック材料を用いることができる。

[0127] 次に、図 25に示した LED部品の製造方法について図 27〜図 32を用いて説明する。

[0128] まず、第一のステップとして、図 27に示すように、任意の位置に貫通孔 112を形成した配線基板 101を作製する。次に、図 28に示すように、実施の形態 4と同様の方法によってノリスタ電極 132, 133, 134およびバリスタ材 131を積層形成した後、焼成することによってバリスタ素子 135を形成する。

[0129] 次に、図 29に示すように配線パターン 102, 103を印刷形成した後、一括焼成することによってバリスタ素子 135を内蔵した配線基板 101を作製する。

[0130] 次に、第二のステップとして、図 30に示すようにスクリーン印刷法でアルミニウム、銅あるいは銀などの熱伝導性に優れた金属フイラを含有する榭脂ペースト 122を貫通孔 112に充填する。

[0131] 次に、第三のステップとして、図 31に示すように充填した金属フイラを含有した榭脂ペースト 122を加熱硬化させて放熱板 108cを形成し、同時に、放熱板 108cと配線基板 101とを接合する。これに用いる金属フイラとしては熱伝導性に優れた金、銀、アルミニウム、銅などの金属粉末がより好ましい。さらに、この金属フイラの含有率を変ィ匕させることによって所定の放熱板 108cを設計することができる。

[0132] また、金属フイラと同様に無機フイラを用いることもできる。無機フイラとして、酸ィ匕ァルミ-ゥム、窒化アルミニウム、炭化ケィ素、酸化マグネシウムなどの熱伝導性に優れたセラミック粉末を用いることによって、耐熱性、耐湿性などに優れた LED部品を実現することができる。

[0133] なお、この榭脂ペースト 122には硬化収縮の少ない材料を使用することが望ましい。また、加熱硬化させた榭脂ペースト 122は図 31に示すような放熱板 108cの形状に機械加工によって形成することも可能である。そして、このときの放熱板 108cの形状は実施の形態 5で説明した放熱板 108aと同様の機能を持たせることができる。

[0134] その後、第四のステップとして、図 32に示すように接着剤 104を用いて LEDチップ 105を放熱板 108cの凹部の底面に固着する。

[0135] 次に、第五のステップとして、さらにワイヤボンディング装置を用いて、配線パターン 102, 103の一部に設けたパッド部と LEDチップ 105間を、金のワイヤ 106によりワイャボンディングを行って電気的に接続する。このとき、 LEDチップ 105とバリスタ素子 135は並列に接続されて!ヽる。

[0136] 次に、第六のステップとして、 LEDチップ 105とワイヤ 106を保護すること及び、発光した光の集光を行うレンズの役目をさせるために、透過性に優れた透明榭脂 107 を用いてコーティングする。このようにして、表面実装型の LED部品を作製することができる。

[0137] 以上のように、本実施の形態 6において、 LEDチップ 105を搭載する配線基板 101 に放熱板 108cを高生産性で形成することができるようになり、低背化を実現した耐静電気特性に優れた表面実装型の LED部品およびその製造方法を実現することができる。

[0138] (実施の形態 7)

以下、本発明の実施の形態 7における LED部品およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。

[0139] 図 33は本実施の形態 7における LED部品の断面図であり、図 34〜図 38はその製造方法を説明するための断面図である。

[0140] 図 33において、本実施の形態 7における表面実装型の LED部品の基本的な構造は図 25に示した LED部品の構造とほぼ同様である。図 25に示した LED部品と大きく異なっている点は、 LEDチップ 105の実装方法がワイヤボンディングではなぐフリップチップによる LEDチップ 105aのフェイスダウン実装法であるということである。そのため、本実施の形態 7における LED部品においては、放熱板 108eと、配線パターン 102, 103とが電気的に絶縁される必要がある。従って、例えば、放熱板 108eを金属で作製したときには、放熱板 108eの表層に薄い絶縁被膜を形成しておくことが望ましい。放熱板 108eの上に形成された配線パターン 102, 103のパッド部分に、フリップチップタイプの LEDチップ 105aが実装される。また、この放熱板 108eを、優れた熱伝導性を有する無機フイラを主成分として、これに低融点ガラスフリットを添加した絶縁材料で構成することによって、絶縁性に優れた放熱板 108eを形成することができる。無機フイラとしては、酸ィ匕アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケィ素、酸ィ匕マグネシウムなどを無機ノインダとして、ホウ素系、ビスマス系や亜鈴系など挂ィ匕物の低融点ガラスを有機ビヒクルで絶縁ペーストイ匕したものを焼成して形成することが好ましい。このように、絶縁ペーストを用いることによって、貫通孔 112の種々な形状に効率よく充填できることにより生産性に優れた LED部品を実現することができる。そして、この良好な絶縁性を有する放熱板 108eの上に、配線パターン 102, 103を形成することで、フリップチップタイプの LEDチップ 105aをバンプボンディングすることが出来る。

[0141] 以上のような構成とすることによって、低背化、実装工程の効率化による生産性の向上を実現することができる LED部品を実現することができる。

[0142] 次に、本実施の形態 7における LED部品の製造方法について図 34〜図 38を用いて説明する。

[0143] まず、第一のステップとして、図 34に示すように配線基板 101の任意の位置に貫通孔 112を形成し、実施の形態 6と同様にして配線基板 101の他面にノリスタ電極 132 , 133, 134およびバリスタ材 131を積層形成することによってノリスタ素子 135を内蔵した配線基板 101を作製する。

[0144] 次に、第二のステップとして、図 35に示すように、スクリーン印刷法で窒化アルミや炭化珪素などの熱伝導性に優れた無機フイラを主成分とする絶縁ペースト 123を、貫通孔 112に充填する。絶縁ペースト 123に用いる無機フイラとして、酸ィ匕アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケィ素、酸ィ匕マグネシウムなどの熱伝導性に優れたセラミツク粉末を用いることによって、耐熱性、耐湿性などの耐久特性に優れた LED部品を実現することができる。

[0145] その後、第三のステップとして充填した絶縁ペースト 123を硬化あるいは焼成して放熱板 108を作製し、同時に作製した放熱板 108をと配線基板 101とを接合する。なお、この絶縁ペースト 123には硬化あるいは焼成収縮の少ない材料を使用することが望ましい。

[0146] 次に、必要に応じて、硬化あるいは焼成した絶縁ペースト 123を、図 36に示すような放熱板 108eの形状に機械カ卩ェによって形成する。このときの放熱板 108eの形状にすることにより、実施の形態 6で説明した放熱板 108cと同様の機能を持たせることができる。

[0147] その後、第四のステップとして、図 37に示すように配線パターン 102, 103を、導体ペーストを用いて、スクリーン印刷法や薄膜技術により形成する。ここで、配線パターン 102, 103は、配線基板 101および放熱板 108eの上に形成される。放熱板 108e の上では、配線パターン 102, 103は、フリップチップ用の LEDチップ 105aとのバンプ接合が可能なパッド電極の形状にパターユングして形成される。

[0148] 次に、第五のステップとして、図 38に示すように LEDチップ 105aの上に形成された金バンプ 136を用いて LEDチップ 105aを放熱板 108eの凹部の底面にバンプ実装によって固着する。

[0149] このようにして、 LEDチップ 105aと配線基板 101の配線パターン 102, 103の一部に設けたバンプパッド部に金のバンプ 136を用いてバンプ接合を行って電気的に接続する。このとき、 LEDチップ 105aとバリスタ素子 135とは並列に接続される。

[0150] 次に、第六のステップとして、 LEDチップ 105aを保護する役目と、発光した光の集光を行うレンズの役目をさせるために、透過性に優れた透明榭脂 107をコーティングする。形成された透明榭脂 107は、 LEDチップ 105aの全体と、配線パターン 102, 1 03のうちで、 LEDチップ 105aと配線基板 101との接続部に相当する部分を覆う。

[0151] 以上説明した工程によって図 33に示した表面実装型の LED部品を作製することができる。

[0152] また、図 39に示す LED部品は、本実施の形態 7他の例の LED部品の断面図である。この LED部品の特徴は、放熱板 108fに凹部が設けられていないことである。図 3 9に示す LED部品は、 LEDチップ 105aの照射光を広、角度の範囲に照射する場合に有効である。

[0153] 以上説明してきたように、本実施の形態 7において LEDチップ 105aをフリップチップ実装によって実装できることと配線基板 101に生産性に優れた放熱板 108e, 108 fを形成することができるようになり、小型の低背化可能な LED部品を実現することができる。

産業上の利用可能性

[0154] 本発明により、配線基板に設けた貫通孔の内部に LEDチップを搭載する熱伝導性に優れた放熱板を接合した構成とすることにより、 LEDチップの発光する時に発生する熱を効率的に放熱する LED部品を提供することが出来る。また、ノリスタ素子を内蔵することで、 LEDチップの実装面積を有効に利用できると同時に LEDチップ 105 のサージや静電気などによる不良を低減することを可能とする高輝度の LED部品およびその製造法として有用である。

Claims

請求の範囲

[I] 貫通孔が設けられた配線基板と、

前記貫通孔の内側に収容される放熱板と、

前記放熱板の上に実装される LEDチップと、

前記 LEDチップと前記配線基板を電気的に接続する接続部と、

前記 LEDチップと前記接続部を覆う透明樹脂と、

を有する LED部品。

[2] 前記接続部が金属ワイヤである請求項 1に記載の LED部品。

[3] 前記放熱板の厚みが前記配線基板の厚みより薄ぐ前記 LEDチップが前記放熱板と前記配線基板とで形成される凹部に配置される請求項 1に記載の LED部品。

[4] 前記貫通孔の内周部にテーパを設けた、請求項 3に記載の LED部品。

[5] 前記内周部のテーパ表面に設けられる反射膜をさらに有する請求項 4に記載の LE D部品。

[6] 前記放熱板の一部に凹部が設けられ、前記凹部の内周部の壁面がテーパ形状である請求項 1に記載の LED部品。

[7] 前記放熱板の内周部の前記壁面に設けられる反射膜をさらに有する請求項 6に記載の LED部品。

[8] 前記放熱板と前記配線基板を接合する導電性接着剤を有する請求項 1に記載の LE D部品。

[9] 前記放熱板の熱伝導率が前記配線基板の熱伝導率よりも高!ヽことを特徴とする、請求項 1に記載の LED部品。

[10] 前記放熱板が金属である請求項 1に記載の LED部品。

[I I] 前記放熱板がセラミックである請求項 1に記載の LED部品。

[12] 前記放熱板が金属フイラを含有する榭脂である請求項 1に記載の LED部品。

[13] 前記金属フイラが、銅、アルミニウム、銀、および金力も選ばれる少なくとも 1つである請求項 12に記載の LED部品。

[14] 前記放熱板が無機フイラを含有する榭脂である請求項 1に記載の LED部品。

[15] 前記無機フイラが酸ィ匕アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケィ素、および酸化マグネシゥムカも選ばれる少なくとも 1つである請求項 14に記載の LED部品。

[16] 前記配線基板がバリスタ素子を内蔵する配線基板であり、前記 LEDチップと前記バリスタ素子が並列に接続される、請求項 1に記載の LED部品。

[17] ノリスタ素子が ZnO, Bi O , Sb Oを含む材料で構成され、かつ ZnOの含有率が 8

2 3 2 3

Owt%以上である請求項 16に記載の LED部品。

[18] 前記 LEDチップと、前記バリスタ素子を内蔵する配線基板がフリップチップにより接続される請求項 16に記載の LED部品。

[19] 配線基板に配線パターンと貫通孔を作製する第一のステップと、前記貫通孔の内部に配置することができる放熱板を作製する第二のステップと、前記配線基板と前記貫通孔の内部に放熱板を圧入または接着剤により接合する第三のステップと、前記放熱板の一面にダイボンド用接着剤を用、て LEDチップを接合する第四のステップと

、前記 LEDチップと前記配線基板とを接続する第五のステップと、透明榭脂を用いて前記 LEDチップを埋設する第六のステップと、を有する LED部品の製造方法。

[20] 前記第五のステップが、ワイヤを用いて前記 LEDチップと配線基板とを接続するステップであり、前記第六のステップで前記 LEDチップと前記ワイヤが前記透明榭脂を用いて埋設される請求項 19記載の LED部品の製造方法。

[21] 前記第一のステップにおいて、前記貫通孔の内周部にテーパ状の反射面が形成される請求項 19に記載の LED部品の製造方法。

[22] 前記第一のステップにおいて、前記貫通孔の内周部の反射面の表面に、光沢を有する薄膜の反射膜がさらに形成される請求項 21に記載の LED部品の製造方法。

[23] 前記第二のステップにおいて、前記放熱板の一面に凹部が形成され、さらに前記凹部の内周部にテーパ状の反射面が形成される請求項 19に記載の LED部品の製造方法。

[24] 前記第二のステップにお!/、て、前記放熱板の反射面の表面に、光沢を有する薄膜の反射膜がさらに形成される請求項 23に記載の LED部品の製造方法。

[25] 前記第一のステップが、前記配線基板にバリスタ素子を形成するステップを含み、前記第五のステップで前記 LEDチップと前記バリスタ素子が並列に接続される、請求項 19記載の LED部品の製造方法。

[26] 配線基板に配線パターンと貫通孔を形成する第一のステップと、前記配線基板の前記貫通孔の内部を、熱伝導性フイラを含有する榭脂ペーストを用いて充填することにより放熱板を形成する第二のステップと、前記充填された榭脂ペーストを加熱硬化することにより前記配線基板と前記放熱板を接合する第三のステップと、前記放熱板の一面にダイボンド用接着剤を用いて LEDチップを接合する第四のステップと、前記 L EDチップと前記配線基板とを接続する第五のステップと、透明榭脂を用いて前記 L EDチップを埋設する第六のステップを有する LED部品の製造方法。

[27] 前記第五のステップが、ワイヤを用いて前記 LEDチップと前記配線基板とを接続するステップであり、前記第六のステップで前記 LEDチップと前記ワイヤが前記透明榭脂により埋設される請求項 26に記載の LED部品の製造方法。

[28] 前記第一のステップにおいて、前記貫通孔の内周部にテーパが設けられる請求項 2 6に記載の LED部品の製造方法。

[29] 前記第一のステップにおいて、前記テーパを設けた前記貫通孔の内周部の表面に光沢を有する薄膜の反射膜が形成される請求項 28に記載の LED部品の製造方法

[30] 第二のステップにおいて、放熱板の一面に凹部が形成され、前記凹部の内周部にテーパがさらに形成される請求項 26に記載の LED部品の製造方法。

[31] 前記第二のステップにおいて、前記テーパを形成した前記放熱板の凹部の内周部の表面に光沢を有する薄膜の反射膜が形成される請求項 30に記載の LED部品の製造方法。

[32] 前記第一のステップが、前記配線基板にバリスタ素子を形成するステップを含み、前記第五のステップで、前記 LEDチップと前記バリスタ素子が並列に接続される、請求項 26記載の LED部品の製造方法。

[33] 配線基板にバリスタ素子と貫通孔を形成する第一のステップと、前記貫通孔の内部に熱伝導性フイラを主成分とし、低融点ガラスを無機バインダとする絶縁ペーストを充填する第二のステップと、前記充填された絶縁ペーストを焼成することにより放熱板を形成し、かつ前記放熱板と前記配線基板との接合を行う第三のステップと、前記放熱板の一面に LEDチップを実装するための電極パッドを有する配線パターンを形成する第四のステップと、前記電極パッドの上に前記 LEDチップをバンプ接合することによって前記 LEDチップと前記バリスタ素子を並列に接続する第五のステップと、透明榭脂を用いて前記 LEDチップを埋設する第六のステップと、を有する LED部品の製造方法。

[34] 前記第一のステップにおいて、前記貫通孔の内周部にテーパ形状の反射面が形成される請求項 33に記載の LED部品の製造方法。

[35] 前記第一のステップにおいて、前記反射面の表面に反射膜がさらに形成される請求項 34に記載の LED部品の製造方法。

[36] 前記第二のステップにおいて、前記放熱板の一面に凹部が形成され、前記凹部の内周部にテーパ形状の反射面が形成される請求項 33に記載の LED部品の製造方法。

[37] 前記第二のステップにおいて、前記反射面の表面に、反射膜がさらに形成される請求項 36に記載の LED部品の製造方法。