JP2003303999A - 表面実装型発光ダイオード - Google Patents

表面実装型発光ダイオード

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寛人 磯田
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功裕 庄
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部材の熱膨張でLED素子に加わる応力
により寿命が劣化する。 【解決手段】 対称形状をした2つのメタルコアを、断
面形状が逆台形の凹部12になるように電気絶縁性接着
剤14で固着して略立体形状のメタルコア基板11を形
成し、一方、絶縁基板に所定の電極パーンを形成したサ
ブマウント基板3に、半田バンプ16を付けたLED素
子15を実装し、LED素子15を覆うように封止樹脂
17で封止したサブマウント2を形成し、メタルコア基
板11の凹部12の底面12aで接着剤14を跨ぐよう
にして、サブマウント2を半田5で半田付けする。メタ
ルコア基板の凹部斜面12には光沢銀メッキ等よりなる
反射膜13を形成っする。サブマウント基板には熱膨張
係数がLED素子とメタルコア基板の中間にあるガラス
セラミック基板若しくはガラエポ基板を用いる。温度に
より発生する応力が緩和され、高信頼性の表面実装型L
EDが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型の発光
ダイオードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、軽薄短小を追求する電子機器
向けに提供された表面実装型の発光ダイオードの代表的
な従来構造として、例えば、図3に示す発光ダイオード
(LED)が知られている。以下その概要について説明
する。
【0003】図3において、10は表面実装型LEDで
ある。11は、熱伝導性の高いMg系、Al系、Cu系
等のメタルコア材料を、射出成形あるいはプレス成形に
よって、略立方体形状に成形したメタルコア基板であ
る。該メタルコア基板11は、断面形状が逆台形の凹部
12になるように成形される。該凹部12の底面12a
及び斜面12bは、光沢銀メッキ等の反射膜13が施さ
れている。
【0004】前記メタルコア基板11を2分割するよう
にスリット12cが形成されていて、該スリット12c
内に電気絶縁性の接着剤14が充填されている。対称形
状をした2つのメタルコアを接着剤14で一体化した状
態である。前記電気絶縁性の接着剤14は、一般的なエ
ポキシ系の接着剤の熱膨張係数は40〜80ppm/°
C程度であるが、基本的には、例えば、エポキシ系の接
着剤で、熱膨張係数は20ppm/°C程度の低膨張タ
イプの接着剤が好ましい。
【0005】前記メタルコア基板11には、電気絶縁性
の接着剤14において2分割される一対の電極パターン
が形成されている。そして、発光ダイオード15(LE
D素子)を実装する凹部12の底面12a、およびメタ
ルコア基板11の下面11aの外部接続端子部には、そ
れぞれ防錆とボンィングとに必要な金メッキ等の表面処
理が施されている。
【0006】前記メタルコア基板11の凹部12の底面
12aにおいて、前記電気絶縁性の接着剤14を跨いで
両電極面に、予めLED素子15に半田バンプ16を形
成したバンプ付きのLED素子15をフリップチップ実
装して接合されている。そして、前記LED素子15を
覆うように透明樹脂からなる封止樹脂17で封止するこ
とにより、表面実装型LED10が完成される。
【0007】前記表面実装型LED10を使用する時に
は、メタルコア基板11の下面11aの外部接続端子部
を、図示しないマザーボードのプリント配線に半田等で
電気的に固定することによって表面実装を実現するもの
である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た表面実装型発光ダイオードは、例えば、−40°C×
30min→+100°C×30minの1時間を10
00サイクルまたはそれ以上行った後に動作保証するヒ
ートサイクルなどの環境試験下で、低膨張タイプの電気
絶縁性の接着剤を使用しても、接着剤、LED素子、メ
タルコア基板などの熱膨張率の差による応力が発生し、
LED素子部の半田のクラック、バンプ剥がれなどの不
良が起こる危険があり、表面実装型発光ダイオードの寿
命が短縮する。
【0009】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、放熱性に優れ、熱膨張による発
生応力の少ない、信頼性の高い表面実装型発光ダイオー
ドを提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における表面実装型発光ダイオードは、対称
形状をした2つのメタルコアを、断面形状が逆台形の凹
部になるように絶縁性部材で固着して略立体形状のメタ
ルコア基板を形成し、該メタルコア基板の凹部底面に発
光ダイオード素子を実装し、該発光ダイオード素子を覆
うように封止樹脂で封止してなる表面実装型発光ダイオ
ードにおいて、前記発光ダイオード素子とメタルコア基
板の間にサブマウント基板を介在させたことを特徴とす
るものである。
【0011】また、前記サブマウント基板は、ガラスエ
ポキシ樹脂などよりなる絶縁基板に所定の電極パターン
を形成した配線基板であることを特徴とするものであ
る。
【0012】また、前記メタルコア基板の少なくとも凹
部斜面には反射膜が形成されていることを特徴とするも
のである。
【0013】また、前記電極パターンは、金または銀で
あることを特徴とするものである。
【0014】また、前記反射膜は、光沢銀メッキである
ことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にお
ける表面実装型LEDについて説明する。図1は、本発
明の第1の実施の形態に係わる表面実装型LEDの断面
図、図2は、図1のサブマウントの断面図である。
【0016】図1において、表面実装型LED1の構成
は、サブマウント基板3にLED素子15を実装したサ
ブマウント2をメタルコア基板11の凹部の半田5で電
気的に固着したものである。前記メタルコア基板11
は、従来技術で説明したものと同様であり、対称形状を
した2つのメタルコアを、断面形状が逆台形の凹部12
を形成するように電気絶縁性の接着剤14で接着して略
略立体形状の形成したものである。前記メタルコア基板
11には、電気絶縁性の接着剤14において2分割され
る一対の電極パターンが形成されて、凹部12の底面1
2a、およびメタルコア基板11の下面11aの外部接
続端子部には、それぞれ防錆とボンィングとに必要な金
メッキ等の表面処理が施されている。そして、前記凹部
12の底面12a及び斜面12bは、光沢銀メッキ等の
反射膜13が施されている。
【0017】図2により、前記メタルコア基板の凹部の
底面に搭載するサブマウントについて説明する。図2は
サブマウントの断面図である。図2において、3はガラ
スエポキシ樹脂などよりなる絶縁基板に所定の配線パタ
ーンを形成したサブマウント基板(配線基板)である。
該サブマウント基板3は絶縁基板の両面銅箔部にメッキ
レジストをラミネートし、露光現像して所定の配線パタ
ーンを形成し、さらにその上に金メッキまたは銀メッキ
などの表面処理を施している。前記配線パターンは、一
対の上面電極4a、5aと下面電極4c、5cと上下電
極を接続する側面電極4b、5bとで構成される。
【0018】そして、前記サブマウント基板3の上面に
おいて、前記上面電極4a、5aを跨いで両電極面に、
予めLED素子15に半田バンプ16を形成したバンプ
付きのLED素子15をフリップチップ実装して接合さ
れている。そして、前記LED素子15を覆うように透
明樹脂からなる封止樹脂17で封止することにより、サ
ブマウント2が完成される。
【0019】前記メタルコア基板11の凹部12の底面
12aにおいて、前記電気絶縁性の接着剤14を跨いで
両電極面に、上記したサブマウント2を搭載し銀ペース
トによりダイボンドし半田5により半田付けして電気的
に接続する。
【0020】上記したサブマウント基板3の熱膨張係数
は略10ppm/°Cであり、LED素子の熱膨張係数
は略5.3ppm/°Cと、メタルコア基板の熱膨張係
数は略20ppm/°Cの中間にある。
【0021】上述した構成による表面実装型LEDの作
用効果について説明する。前述したヒートサイクルなど
の厳しい環境試験下にあっても、サブマウント基板の熱
膨張係数がLED素子とメタルコア基板の略中間にある
ので、温度により発生する応力が緩和されるので、LE
D素子部の半田のクラック、バンプ剥がれなど致命的な
不良が減少される。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パッケージを構成するメタルコア基板は放熱性に優れ、
LED素子とメタルコア基板との間にサブマウント基板
を介在させた構造にすることにより、放熱性に優れ、熱
膨張による発生応力の少ない、車載用LEDなどには最
適なものであり、信頼性の高い表面実装型発光ダイオー
ドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わる表面実装型発光ダ
イオードの断面図である。
【図2】図1のサブマウントの断面図である。
【図3】従来の表面実装型発光ダイオードの断面図であ
る。
【符号の説明】
1 表面実装型LED 2 サブマウント 3 サブマウント基板 4a、5a 上面電極 4b、5b 側面電極 4c、5c 下面電極 5 半田 11 メタルコア基板 12 凹部 12a 底面 12b 斜面 13 反射膜 14 電気絶縁性の接着剤 15 LED素子 16 半田バンプ 17 封止樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 庄 功裕 山梨県富士吉田市上暮地1丁目23番1号 株式会社シチズン電子内 (72)発明者 中村 忍 山梨県南都留郡河口湖町船津6663番地の2 河口湖精密株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA33 AA43 AA44 DA09 DA20 DA43 DB09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対称形状をした2つのメタルコアを、断
    面形状が逆台形の凹部になるように絶縁性部材で固着し
    て略立体形状のメタルコア基板を形成し、該メタルコア
    基板の凹部底面に発光ダイオード素子を実装し、該発光
    ダイオード素子を覆うように封止樹脂で封止してなる表
    面実装型発光ダイオードにおいて、前記発光ダイオード
    素子とメタルコア基板の間にサブマウント基板を介在さ
    せたことを特徴とする表面実装型発光ダイオード。
  2. 【請求項2】 前記サブマウント基板は、ガラスエポキ
    シ樹脂などよりなる絶縁基板に所定の電極タパーンを形
    成した配線基板であることを特徴とする請求項1記載の
    表面実装型発光ダイオード。
  3. 【請求項3】 前記メタルコア基板の少なくとも凹部斜
    面には反射膜が形成されていることを特徴とする請求項
    1記載の表面実装型発光ダイオード。
  4. 【請求項4】 前記電極パターンは、金または銀である
    ことを特徴とする請求項2記載の表面実装型発光ダイオ
    ード。
  5. 【請求項5】 前記反射膜は、光沢銀メッキであること
    を特徴とする請求項3記載の表面実装型発光ダイオー
    ド。
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