JP4904604B1 - Ｌｅｄモジュール装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の反射膜として形成した銀表面処理の上に半田が流れ、これによって、半田の接続不良を引き起こすこと、及び反射率が低下することを防止する。
【解決手段】ＬＥＤパッケージ基板は、曲げ加工した金属プレートの上に、絶縁層を介して、反射材として機能する銀表面処理を施した金属箔を備える。ＬＥＤパッケージ基板に、ＬＥＤチップを装着して配線した後、接続電極用開口を除いて、少なくとも銀表面処理面を含むＬＥＤパッケージ基板の上面を覆うように透明保護膜を塗布して、透明樹脂を充填することによりＬＥＤパッケージを構成する。ＬＥＤパッケージを配線基板に実装して、一対の接続電極を該配線基板の配線に対して、透明保護膜の接続電極用開口を通して半田付けする。

【選択図】 図１

Description

本発明は、金属プレートを加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成し、かつ、該基板を用いたＬＥＤパッケージを配線基板に装着すると共に、該ＬＥＤパッケージ基板裏面に放熱体を装着することにより構成したＬＥＤモジュール装置及びその製造方法に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）は、消費電力が低く二酸化炭素削減、高耐久性という環境と省エネを兼ね備えた素子として普及している。このようなＬＥＤは、実装基板上に装着してＬＥＤパッケージにして、携帯電話やデジタルビデオカメラ、PDAなどの電子機器のバックライト、大型ディスプレイ、道路表示器などの表示用等に用いられている。ＬＥＤはそれ自体が発光素子であり、熱を放出するので、ＬＥＤパッケージは基本的に冷却のための放熱装置を含んでいる。

現行のＬＥＤモジュールでは一次実装基板としてセラミック基板やメタルコア（銅、アルミ）基板を用い、かつ、この一次実装基板を、発光面を上にして二次実装基板に実装し、二次実装基板へ熱を伝導させ放熱している。従来のセラミック基板を使用した方法では、セラミック基板の熱伝導が銅などの金属よりも悪いためうまく放熱できないという問題がある。またメタルコア基板ではセラミック基板よりも放熱性はよいものの、放熱が不十分なために出力を小さくして使用しているのが現状である。このような放熱問題を解決するために、ＬＥＤパッケージ基板として、金属板を加工することにより構成することが知られている。

図１０は、特許文献１に開示のＬＥＤ照明器具を示す図であり、（Ａ）は上面図を示し、（Ｂ）は部分断面図を示している。図示のように、絶縁金属基板は、しぼり加工により設けたＬＥＤチップ設置用の凹所を有する。絶縁金属基板は、金属基板層，絶縁材料層からなる電気絶縁層，導電性金属からなる電極パターンと、リードパターンとからなっている。隣接するＬＥＤチップ同士は電極パターンを介してボンディングワイヤによって電気的に接続されている。

特許文献１は、絶縁金属基板を折り曲げることにより形成した窪み底部にＬＥＤチップを装着する一方、そのボンディングによる接続を窪み中段（或いは上段）に設けている。このため、金属基板の底面積はＬＥＤチップ面積より僅かに大きい程度であり、底面を放熱に活かすことは考えられていない。また、一般的な絶縁金属板が使用されているためＬＥＤチップの下面に位置する電気絶縁層は、通常８０μm位と厚く熱伝導性が悪いために、良好な放熱特性が得られないという問題がある。放熱性を向上させるために、絶縁層（ポリイミド層）を薄く塗布する製造方法が求められている。

また光を効率よく取り出すために反射材として電極パターンに銀メッキをし、かつこの銀メッキした電極パターンに対して実装基板を半田付けする場合、銀メッキの上に流れた半田が銀と混ざることによって半田の組成が銀リッチになり半田が脆くなり接続不良を引き起こす可能性がある。また、銀が半田と混ざることにより反射率が低下するという問題が生じる。

なお、特許文献２は、銀の反射効率劣化を防ぐために、銀めっき表面にポリシラザンを原料として用いてSiO₂をコーティングする技術を開示する。

特開平1-309201号公報 特開2009-224536号公報

金属板を加工し、ＬＥＤパッケージ基板を構成することにより放熱性を改善することができる。さらに、パッケージ基板裏面に放熱体を取り付ける一方、実装基板の装着は、該放熱体から離してパッケージ基板上端面にすることにより、それぞれのコストパフォーマンスの最適化を図って、総合して安価で高効率な排熱を実現することができる。しかし、金属板を加工することにより形成したＬＥＤパッケージ基板は若干複雑な形状にならざるを得ず、そのため、実装基板を半田付けする際に、半田が所定部位から外に流れ出すおそれがある。ＬＥＤパッケージ基板には、光の反射膜形成のために銀の表面処理をしているが、この半田が反射膜上まで侵入する可能性がある。ＬＥＤパッケージには、透明樹脂が充填されるが、通常の透明樹脂は緻密なものでなく、半田の進入を防ぐことができない。半田が反射膜上に侵入することによって次の二つの問題点が考えられる。

（１）半田が銀と混ざることによって半田の組成が銀リッチになり半田が脆くなり接続不良を引き起こす可能性がある。

（２）半田が銀と混ざることにより反射率が低下する。

本発明は、係る問題点を解決して、金属板を加工することにより構成したＬＥＤパッケージ基板を、電気接続のための実装基板（プリント配線板）に対して半田付けするに際して、光の反射膜として形成した銀表面処理の上に流れ、これによって、半田の接続不良を引き起こすこと、及び反射率が低下することを防止することを目的としている。

本発明のＬＥＤモジュール装置及びその製造方法は、金属プレートを加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成し、かつ、該基板を用いたＬＥＤパッケージを配線基板に装着すると共に、該ＬＥＤパッケージ基板裏面に放熱体を装着する。ＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップ装着のための平板状底部と、該底部端の両側からそれぞれ立ち上がる壁部を形成するように曲げ加工した金属プレートの上に、絶縁層を介して、反射材として機能する銀表面処理を施した金属箔を備える。壁部の上端の金属箔を一対の接続電極として機能させるように、平板状底部上面の金属箔を絶縁分離する。ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部上面に、ＬＥＤチップを装着して配線し、接続電極用開口を除いて、少なくとも銀表面処理面を含むＬＥＤパッケージ基板の上面を覆うように透明保護膜を塗布して、透明樹脂を壁部に挟まれた凹所に充填することによりＬＥＤパッケージを構成する。ＬＥＤパッケージを配線基板に実装して、一対の接続電極を該配線基板の配線に対して、透明保護膜の接続電極用開口を通して半田付けする。

金属プレートと金属箔に挟まれた絶縁層は、樹脂層と接着材層との２層により構成することができる。或いは、この絶縁層は、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂から構成することができる。

金属箔の絶縁分離は、金属箔及びその上の銀表面処理面にスリットを開口し、このスリットにより分割されたいずれか一方の金属箔の上にＬＥＤチップを装着し、かつ、その一対の電極を２分割金属箔のそれぞれに接続する。或いは、金属プレートの上の金属箔及び銀表面処理を取り除いた開口部を備えて、該開口部にＬＥＤチップを固着して、その一対の電極を該開口部の左右に２分割された金属箔のそれぞれと接続する。

透明保護膜として、SiO₂あるいはAl₂O₃ナノ粒子を含む液状のコーティング剤あるいはポリシラザンを含む溶液をインクジェット方式あるいはディスペンサー方式で塗布し、焼成することによって形成する。

本発明によれば、金属板を加工することにより構成したＬＥＤパッケージ基板を、電気接続のための実装基板に対して半田付けするに際して、光の反射膜として形成した銀表面処理の上に流れることを防止することが可能になる。

銀表面処理の上に形成した透明保護膜は、半田の接続不良を引き起こすことを防止するだけでなく、銀の反射劣化防止にも寄与する（特許文献２参照）。これによって、銀表面処理を活かし、かつ高信頼度な構造が構築できる。

（Ａ）は、本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置を示す側面断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に円で示すＸ部の拡大図である。 第１の例のＬＥＤパッケージ基板の製造を説明する図である。 図２（ｂ）に示す積層体とは異なる別の積層体を例示する図である。 図２に示すように金属プレートの曲げ加工により完成した第１のＬＥＤパッケージ基板を示す図であり、（Ａ）は、ＬＥＤパッケージ基板を複数個連結した状態で示す図であり、（Ｂ）は、その１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示すＡ−Ａ’ラインで切断した断面図であり、（Ｄ）は、（Ｂ）に示すＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。 （Ａ）は、透明保護膜を塗布した状態で示すＬＥＤパッケージ組立ての第１の例を示す上面図、（Ｂ）はその断面図である。 ＬＥＤパッケージの第１の例の完成を示す図である。 図２とは異なる第２の例のＬＥＤパッケージ基板の製造を説明する図である。 第２の例のＬＥＤパッケージ基板を例示する図であり、（Ａ）は、ＬＥＤパッケージ基板を複数個連結した状態で示す図であり、（Ｂ）は、その１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示すＡ−Ａ’ラインで切断した断面図であり、（Ｄ）は、（Ｂ）に示すＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。 ＬＥＤパッケージの第２の例の組立てを示す図である。 特許文献１に開示のＬＥＤ照明器具を示す図であり、（Ａ）は上面図を示し、（Ｂ）は部分断面図を示している。

以下、例示に基づき本発明を説明する。図１（Ａ）は、本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置を示す側面断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に円で示すＸ部の拡大図である。例示のＬＥＤモジュール装置は、ＬＥＤパッケージと、ＬＥＤパッケージを装着するための開口を有する配線基板と、ＬＥＤパッケージ裏面に固着された放熱板によって構成されている。ＬＥＤチップ発光面は、図中の上面側に向けられていて、ＬＥＤパッケージ基板に遮られること無く上面に向けて発光する。配線基板を装着したＬＥＤパッケージは、放熱板（例えば、銅あるいはアルミ板）の上に半田接続する。或いは、この半田接続に代えて、高熱伝導性の接着材を用いて接着することも可能である。また、放熱板に代えて、そのまま筐体へ固着することも可能である。

配線基板は、例えば、裏面に配線層を有する１層ガラスエポキシ基板とすることができるが、光放射のために配線基板は出来るだけ薄い方が望ましく、ポリイミドのようなテープ基板でも良い。配線基板を開口すると基板の厚さ分が壁となり、そこに当る光がロスとなる。このためこの壁となる厚さが薄い程有利になる。配線基板のおもて面には、反射効果を得るために白色レジストを塗布する。この配線基板の開口部にＬＥＤパッケージを配置して、このＬＥＤパッケージ上面の接続電極を、透明保護膜の接続電極用開口（図５，図６参照）を通して配線基板裏面の配線に半田付けする。この半田付けの際に、図１（Ｂ）のＸ部拡大図に示すように、反射材として機能する銀処理面は、詳細は後述する透明保護膜によって保護されているので、仮に半田が図中の矢印の方向（半田侵入方向）に流れ出ても、銀と接触するおそれはなくなる。

ＬＥＤパッケージとしては、図６に示すようなＬＥＤパッケージの第１の例、或いは、図９（ｄ）に示すようなＬＥＤパッケージの第２の例を用いることができる。ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤパッケージ基板の上に組み立てられる。ＬＥＤパッケージ基板は、図２を参照して後述するように、ＬＥＤチップ装着のための凹所を有するように所定形状に曲げ加工された金属プレートの上に、樹脂付き金属箔からなる積層膜を接着材を用いて貼り付けると共に、この金属箔の上には、反射材として機能する銀メッキを施すことにより構成されている。或いは、図３に示すように、金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂からなる絶縁層を挟んで金属箔（例えば、銅箔）を接合した積層体とすることも可能である。ポリアミドイミドはポリイミドに比べ溶媒に可溶性の性質を持っており、場合によっては使い易い材料である。接続配線として機能する金属箔（及び銀メッキ）には、一対の接続電極（金属箔の両端側）を絶縁分離するためのスリットが開口してある。このように構成されたＬＥＤパッケージ基板上に、ＬＥＤチップが装着され、電気的に接続配線された後、透明樹脂を充填して、ＬＥＤパッケージが構成されている。

このように、例示のＬＥＤパッケージ基板は、金属プレートと金属箔に挟まれた絶縁層を、樹脂層（ポリイミド膜）と接着材層との２層により構成しており（図２参照）、ポリイミド膜が電気絶縁を受け持ち、接着材が接着力を受け持つので、夫々最適化が可能となり、結果的に熱伝導特性が改善されることになる。或いは、図３に示すように、金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合した積層体とすることも可能である。

次に、図２〜図６を参照して、ＬＥＤパッケージの第１の例の製造について説明する。図２は、第１の例のＬＥＤパッケージ基板の製造を説明する図である。図２（ａ）は、加工されるべき金属プレート（銅とかアルミのような高熱伝導性の板状金属部材）を示す側面図である。次に、（ｂ）に示すように、この板状部材の上に、樹脂付き金属箔からなる積層膜（例えば、ポリイミド膜を貼り付けた銅箔）のポリイミド膜側を、接着材を用いて貼り付けて、積層体を構成する。樹脂層の厚さを接着材層より薄い構成にすることにより、コスト的にも放熱的にも有利となる。これによって、樹脂層（ポリイミド膜）と接着材層からなる２層の絶縁層を、金属プレートと金属箔で挟んだ積層構成となる。ポリイミド膜及び接着材層により、ＬＥＤチップの一対の接続電極間の絶縁を行うだけでなく、銅箔をＬＥＤチップの接続配線として利用することができる。また、銅箔に限らず、アルミのような高熱伝導性の金属箔（金属層）を用いることができる。絶縁層２層の場合は、ポリイミド膜が絶縁耐性を受け持つので、接着材層は熱伝導を簡単に上げることができる。例えば熱伝導性フィラー（窒化アルミなどのセラミックや金属）の充填率を上げることによって簡単に実現できる。また、樹脂層があることで、上面の銅箔のエッチング加工が容易になる。エッチング時に接着材層がエッチ液に侵食される心配が無い。

或いは、図３に示すように、金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂からなる絶縁層を挟んで金属箔（例えば、銅箔）を接合した積層体とすることも可能である。このために、熱可塑性ポリイミドを含むポリイミド樹脂を溶媒に溶解した溶液をまず金属箔（又は金属プレート）に塗り、乾燥させて金属プレート（又は金属箔）に熱圧着させる。ポリイミド樹脂の厚さは、放熱特性の観点からは、薄いほうが望ましいが、耐電圧と引き裂き強度の観点からは、ある程度の厚さが要求される。ポリイミド樹脂層を絶縁層として使用する場合は、ＬＥＤ搭載に要求される絶縁膜の耐電圧は一般的には２．５〜５ｋVであり、ポリイミド樹脂の耐電圧は構造によっても異なるが数百〜500V/μmなので、最低５μmの厚さが必要である。一方、放熱効果を上げるためには、ポリイミド樹脂層を厚くすることはできず、その厚さは40μm以下、好ましくは20μm以下が望ましい。このようにして、熱可塑性ポリイミドを含むポリイミド樹脂からなる絶縁層を、金属プレートと金属箔で挟んだ積層構成として、その絶縁層の膜厚を所定値（5μm〜40μm）に制御できる。この絶縁層により、ＬＥＤチップの一対の接続電極間の絶縁を行うだけでなく、銅箔をＬＥＤチップの接続配線として利用することができる。

このように、例示のＬＥＤパッケージ基板を構成する積層体として、図２の（ｂ）或いは図３に示すいずれの構成も用いることができるが、以下、図２の（ｂ）に示す２層絶縁層を含む積層体を用いるものとして説明する。

次に、図２（ｃ）に示すように、貼り付けた金属箔の加工を行って、スリット開口する。例えば、スリット開口のために、ホトリソグラフィ技術を用いる。金属層（銅箔）の上にレジストを塗布し、パターンを露光、現像してさらにエッチングを行い、レジストを除去して、スリット開口を完成させる。

次に、（ｄ）に示すように、樹脂付き金属箔を貼り付けた金属プレートの曲げ加工を行う。この曲げ加工は、ＬＥＤチップを搭載するための凹所、及び上部を外方向に折り曲げた接続電極を形成するように、金型を用いたプレス加工によって行う。後述するように、接続電極を配線基板に対して半田付けした際に、半田が接続電極と金属プレートを電気的にショートさせるのを防ぐために、接続電極先端側を部分的に除去した銅箔除去部を設けておくことが望ましい。

次に、（ｅ）に示すように、ＬＥＤチップからの発光の反射材として機能する銀メッキ（銀表面処理）を、金属箔の上面に施す。この銀メッキは、後の実装基板半田付け工程で、半田に触れないように、上端の接続電極部分（半田付けされる部分）を除いて行う。また、このメッキ処理に代えて、銀表面処理の必要な箇所に銀インクを用いてインクジェット塗布し、焼成することによって光沢面（反射材）を形成することもできる。

図４は、図２に示すように金属プレートの曲げ加工により完成した第１のＬＥＤパッケージ基板を示す図であり、（Ａ）は、ＬＥＤパッケージ基板を複数個連結した状態で示す図であり、（Ｂ）は、その１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示すＡ−Ａ’ラインで切断した断面図であり、（Ｄ）は、（Ｂ）に示すＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。図示の例において、5×14個のＬＥＤパッケージ基板を、１枚の金属プレートの上に同時作成するものとして例示している。後の工程で、ＬＥＤパッケージ基板上にＬＥＤチップを装着して樹脂封止した後、個々のパッケージ或いは任意の複数個連結したパッケージに切り分ける個片化が行われる。個片化は、図４（Ａ）に示す分割ラインに沿って行われるが、複数個のＬＥＤパッケージを連結するための連結部を作成することによって、電気的に直列に接続されると同時に、連結構成ＬＥＤパッケージに柔軟性を付与して、凸面形状或いは凹面形状などの任意の外表面形状を有するヒートシンク或いは筐体の上に装着することができる。

図示のＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップを搭載するための凹所が形成されている。この凹所両側には左右壁部が設けられ、また、この左右壁部に連結しかつ直交する前後壁部が設けられて、封止樹脂を左右前後から閉じこめる機能を果たしている。なお、ここでは、左右前後に壁部を備えるとして例示したが、後述する図８に示すように、前後方向の壁部は必ずしも必要ではない。左右壁部上面の金属箔（その上に銀処理はしない）は、一対の接続電極として機能する。また、一対の接続電極を電気的に分離するためのスリットが、金属箔（及びその上の銀処理面）に形成されている。スリットにより分割されたいずれか一方の金属箔の上に、後述のようにＬＥＤチップが装着されることになる。

このように、ＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップが搭載されることになる平板状の底部と、この底部の左右前後に位置して底部端から折曲して立ち上がる方向に、ＬＥＤチップの発光方向と同じ側に伸びる左右及び前後の壁部を備えている。この一対の左右の壁部先端面の金属箔が、接続電極として機能する。底部端から左右前後の壁部が立ち上がる方向は、必ずしも直交する必要はなく、接続電極が平板状の底部より上方に位置できるように、例えば、斜め上方に直線的に、或いは湾曲させて立ち上がらせても良い。図示の例では、平板状の底部及び前後の壁部の金属箔をスリットにより２分割することにより、一対の接続電極を互いに分離している。後述するように（図５参照）、２分割した底部金属箔の一方の上にＬＥＤチップを装着して一方のワイヤボンド接続をする一方、２分割底部金属箔の他方には他方のワイヤボンド接続をする。

図５（Ａ）は、透明保護膜を塗布した状態で示すＬＥＤパッケージ組立ての第１の例を示す上面図と、（Ｂ）はその断面図である。図示のように、ＬＥＤパッケージ基板には、まず、ＬＥＤチップを装着する。平板状底部おもて面の銀処理した金属箔の上に、ＬＥＤチップを、接着材を用いて固定する。このＬＥＤチップは、ＬＥＤ発光面を上面に有している。なお、ＬＥＤチップは、１個のみを例示したが、複数チップを搭載することもできる。そして、搭載したＬＥＤチップと、接続配線として機能する（銀表面処理した）金属箔との間でワイヤボンド接続が行われる。ＬＥＤチップをＬＥＤパッケージ基板の底部金属箔の上に固着した後、２分割金属箔のそれぞれと、ＬＥＤチップの一対の接続電極間を、ボンディングワイヤによりワイヤボンド接続する。上述したように、金属箔の上には、反射材として銀処理が形成されているので、この銀処理をワイヤボンディング性向上にも機能させることができる。

ＬＥＤチップ装着して配線した後、ＬＥＤパッケージ基板の上面に、半田付けされる接続電極用開口（各接続電極部の上に少なくとも１つ）を除いて接続電極部の上と、銀処理面とを少なくとも覆うように、ガスバリア性を有するような緻密な透明保護膜（例えば、SiO₂膜）を塗布する。この透明保護膜は、後の工程で実装基板を半田付けする際に、半田が流れ出て銀処理面を伝わるのを防止するために、銀処理面の上および接続電極部の上とその外側までコーティングする。この透明保護膜として、例えば、二酸化珪素SiO₂あるいは酸化アルミニウム（アルミナ）Al₂O₃を用いることができる。これら SiO₂あるいはAl₂O₃ナノ粒子（平均粒子径が５０nm以下）を含むゾル（液状のコーティング剤）あるいはポリシラザンを含む溶液をインクジェット方式あるいはディスペンサー方式で任意の形状に塗布し、焼成することによって形成する。

図６は、ＬＥＤパッケージの第１の例の完成を示す図である。図示のように、ＬＥＤパッケージ基板にＬＥＤチップを装着し、かつ、透明保護膜を塗布した後、透明樹脂（材質は、例えばエポキシ系やシリコーン系）を用いて樹脂封止（トランスファーモールドあるいはポッティング）する。この透明樹脂には、通常のように、蛍光体を混合しても良い。樹脂封止は、連結状態のパッケージを金型内に配置して行われる。或いは樹脂封止はディスペンサーやスクリーン印刷で行なっても良い。封止樹脂の高さは、透明保護膜上端面と同平面まで注入する。この後、個々のパッケージに、或いは複数個連結した状態のパッケージに個片化することによって、ＬＥＤパッケージの第１の例が完成する。

次に、図７〜図９を参照して、ＬＥＤパッケージの第２の例の製造について説明する。図７は、図２とは異なる第２の例のＬＥＤパッケージ基板の製造を説明する図である。（ａ）は、加工されるべき金属プレート（銅とかアルミのような高熱伝導性の板状金属部材）を示す側面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す金属プレートの上に貼り合わされる樹脂層（例えば、ポリイミド膜）と金属箔（例えば、銅箔）からなる積層膜である。次に、（ｃ）に示すように、この積層膜を打ち抜き加工あるいはエッチングすることにより、開口部を設ける。この開口部は、後述のように、左右両側の銅箔を電気的に絶縁分離すると共に、ＬＥＤチップを装着するスペースを形成する。両側に分離した銅箔は、ＬＥＤチップの接続配線として利用することができる。また、銅箔に限らず、アルミのような高熱伝導性の金属箔（金属層）を用いることができる。

次に、（ｄ）に示すように、開口部を形成した積層膜のポリイミド膜側を、（ａ）に示す金属プレートの上に接着材を用いて貼り付ける。或いは、接着剤/ポリイミド樹脂/金属箔（銅箔）から成る積層体に、チップ搭載箇所に相当する部分に打ち抜きにより開口部を開けて、金属プレートに接着することも可能である。接着材は絶縁性を有することが望ましいが、ＬＥＤチップ下には存在しないので熱伝導性は必ずしも必要としない。これによって、樹脂層（ポリイミド膜）と接着材層からなる２層の絶縁層を、金属プレートと金属箔で挟んだ積層構成となる。この絶縁層は、必ずしも２層に構成する必要はなく、金属プレートと銅箔の間の絶縁を行うことができるものであれば、例えば、樹脂層（ポリイミド膜）のみを金属プレートと金属箔の間に挟んだ狭着構成にすることができる（図３参照）。この狭着構成は、熱圧着性ポリイミド樹脂と金属箔（銅箔）から成る積層体を金属プレートに高温加圧接着することにより行う。或いは、絶縁層としては、ポリイミド膜を用いること無く、絶縁性の接着材層のみとすることも可能である。この接着材層のみの場合、接着材層側に保護テープを貼り付けておき、その保護テープと一緒に打ち抜き加工し、貼り付け時に保護テープを外して金属プレートに貼り付けることができる。

次に、（ｅ）に示すように、積層膜を貼り付けた金属プレートの曲げ加工を行う。この折り曲げ加工は、ＬＥＤチップを搭載して樹脂封止するための凹所、及び上部を外方向に折り曲げた接続電極を形成するように、金型を用いたプレス加工によって行う。

次に、（ｆ）に示すように、ＬＥＤチップからの発光の反射材として機能する銀表面処理（例えば、銀メッキ）を、金属箔の上面に施す。または、金属表面処理の必要な箇所に銀インクを用いてインクジェット塗布し、焼成することによって光沢面（反射材）を形成することも可能である。

図８は、第２の例のＬＥＤパッケージ基板を例示する図であり、（Ａ）は、ＬＥＤパッケージ基板を複数個連結した状態で示す図であり、（Ｂ）は、その１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示すＡ−Ａ’ラインで切断した断面図であり、（Ｄ）は、（Ｂ）に示すＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。図示の例において、5×14個のＬＥＤパッケージ基板を、１枚の金属プレートの上に同時作成するものとして例示している。後の工程で、ＬＥＤパッケージ基板上にＬＥＤチップを装着して樹脂封止した後、個々のパッケージ或いは任意の複数個連結したパッケージに切り分ける個片化が行われる。

図示のＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップを搭載して樹脂封止するための凹所が形成されている。この凹所形成のために、平板状底部両側には左右壁部が設けられる。また、上述した図４に示すように、この左右壁部に連結しかつ直交する前後壁部を設けて、封止樹脂を左右前後から閉じこめる機能を果たすことも可能である。左右壁部のみを設けた図示の例で、樹脂封止する際に、図中の左右方向に流れる樹脂は左右壁部によって規制される一方、前後方向に流れる樹脂は、パッケージ基板のエッジ部処理、例えばエッジ部のみ壁部を設けることによって規制される。

左右壁部上面の金属箔（その上に銀表面処理はしない）は、一対の接続電極として機能する。また、開口部は一対の接続電極を電気的に分離するだけでなく、後述のように、この開口部にＬＥＤチップが装着されることになる。

このように、ＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップが搭載されることになる開口部を備える平板状の底部と、この底部の左右に位置して底部端から折曲して立ち上がる方向に、ＬＥＤチップの発光方向と同じ側に伸びる左右の壁部を備えている。この一対の左右の壁部先端面の金属箔が、接続電極として機能する。後述するように（図９参照）、開口部にＬＥＤチップを装着して、その一対の電極を、２分割した（銀表面処理した）底部金属箔のそれぞれにワイヤボンド接続をする。

図９は、ＬＥＤパッケージの第２の例の組立てを示す図である。例示のＬＥＤパッケージ基板は、図８を参照して説明したものである。このＬＥＤパッケージ基板の開口部において、金属プレートの上に、（ａ）に示すように、ＬＥＤチップを固着する。このチップ固着は、銀ペースト、金シリコン共晶、或いは銀ナノペースト（焼成後銀の特性を持つ）などのダイボンド材を用いて行う。このＬＥＤチップは、ＬＥＤ発光面を上面に有している。なお、ＬＥＤチップは、１個のみを例示したが、複数チップを搭載することもできる。

次に、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップと、接続配線として機能する金属箔との間でワイヤボンド接続が行われる。装着したＬＥＤチップの一対の電極を、左右に２分割された金属箔のそれぞれとボンディングワイヤによりワイヤボンド接続する。上述したように、金属箔の上には、反射材として銀表面処理（銀メッキ）が形成されているので、この銀表面処理をワイヤボンディング性向上にも機能させることができる。

次に、（ｃ）に示す透明保護膜塗布において、図５を参照して上述したように、ＬＥＤパッケージ基板の上面に、接続電極用開口を除いて、少なくとも銀処理面と接続電極部の上を覆うように透明保護膜（例えば、SiO₂膜）を塗布する。

次に、（ｄ）に示す樹脂封止において、図６と同様に、透明樹脂（材質は、例えばエポキシ系やシリコーン系）を注入する。封止樹脂の高さは、透明保護膜上端面と同平面まで注入する。この後、個々のパッケージに、或いは複数個連結した状態のパッケージに個片化することによって、ＬＥＤパッケージの第２の例が完成する。このようにして構成したＬＥＤパッケージは、図１を参照して説明したように、配線基板の開口部に装着すると共に、ＬＥＤパッケージ裏面に放熱板を固着することによって、ＬＥＤモジュール装置として組み立てられる。

以上、本開示にて幾つかの実施の形態を単に例示として詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び有利な効果から実質的に逸脱せずに、その実施の形態には多くの改変例が可能である。

Claims (12)

1. 所定の板厚を有する板材からなる金属プレートを曲げ加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成し、かつ、該基板を用いたＬＥＤパッケージを配線基板に装着すると共に、該ＬＥＤパッケージ基板裏面に放熱体を装着したＬＥＤモジュール装置において、
   前記ＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップ装着のための平板状底部と、該底部端の両側からそれぞれ立ち上がる壁部と、該壁部上部を外方向に折り曲げた接続電極部を一体に形成するように曲げ加工した金属プレートの上に、絶縁層を介して、反射材として機能する銀表面処理を施した金属箔を備え、
   前記壁部上部を外方向に折り曲げた接続電極部の上端の金属箔を一対の接続電極として機能させるように、前記平板状底部上面の金属箔を絶縁分離し、
   前記ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部上面に、ＬＥＤチップを装着して配線し、接続電極用開口を除いて、少なくとも銀表面処理面を含むＬＥＤパッケージ基板の上面を覆うように透明保護膜を塗布して、透明樹脂を前記壁部に挟まれた凹所に充填することによりＬＥＤパッケージを構成し、
   前記ＬＥＤパッケージの平板状底部裏面に装着した前記放熱体との間に間隔を開けて配置した配線基板の開口部に前記ＬＥＤパッケージを実装して、前記一対の接続電極を該配線基板の配線に対して、前記透明保護膜の前記接続電極用開口を通して半田付けしたことから成るＬＥＤモジュール装置。
2. 金属プレートと金属箔に挟まれた前記絶縁層は、樹脂層と接着材層との２層により構成される請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
3. 金属プレートと金属箔に挟まれた前記絶縁層は、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂からなる請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
4. 前記金属箔の絶縁分離は、前記金属箔及びその上の銀表面処理面にスリットを開口し、このスリットにより分割されたいずれか一方の金属箔の上に前記ＬＥＤチップを装着し、かつ、その一対の電極を２分割金属箔のそれぞれに接続する請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
5. 前記金属プレートの上の金属箔及び銀表面処理を取り除いた開口部を備えて、該開口部にＬＥＤチップを固着して、その一対の電極を該開口部の左右に２分割された金属箔のそれぞれと接続する請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
6. 前記透明保護膜として、SiO₂あるいはAl₂O₃ナノ粒子を含む液状のコーティング剤あるいはポリシラザンを含む溶液をインクジェット方式あるいはディスペンサー方式で塗布し、焼成することにより形成した請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
7. 所定の板厚を有する板材からなる金属プレートを曲げ加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成し、かつ、該基板を用いたＬＥＤパッケージを配線基板に装着すると共に、該ＬＥＤパッケージ基板裏面に放熱体を装着したＬＥＤモジュール装置の製造方法において、
   ＬＥＤチップ装着のための平板状底部と、該底部端の両側からそれぞれ立ち上がる壁部と、該壁部上部を外方向に折り曲げた接続電極部を一体に形成するように曲げ加工した金属プレートの上に、絶縁層を介して金属箔を形成し、かつ、該金属箔の上に反射材として機能する銀表面処理を施すことにより前記ＬＥＤパッケージ基板を構成し、
   前記壁部上部を外方向に折り曲げた接続電極部の上端の金属箔を一対の接続電極として機能させるように、前記平板状底部上面の金属箔を絶縁分離し、
   前記ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部上面に、ＬＥＤチップを装着して配線し、接続電極用開口を除いて、少なくとも銀表面処理面を含むＬＥＤパッケージ基板の上面を覆うように透明保護膜を塗布して、透明樹脂を前記壁部に挟まれた凹所に充填することによりＬＥＤパッケージを構成し、
   前記ＬＥＤパッケージの平板状底部裏面に装着した前記放熱体との間に間隔を開けて配置した配線基板の開口部に前記ＬＥＤパッケージを実装して、前記一対の接続電極を該配線基板の配線に対して、前記透明保護膜の前記接続電極用開口を通して半田付けしたことから成るＬＥＤモジュール装置の製造方法。
8. 金属プレートと金属箔に挟まれた前記絶縁層は、樹脂層と接着材層との２層により構成される請求項７に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
9. 金属プレートと金属箔に挟まれた前記絶縁層は、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂からなる請求項７に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
10. 前記金属箔の絶縁分離は、前記金属箔及びその上の銀表面処理面にスリットを開口し、このスリットにより分割されたいずれか一方の金属箔の上に前記ＬＥＤチップを装着し、かつ、その一対の電極を２分割金属箔のそれぞれに接続する請求項７に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
11. 前記金属プレートの上の金属箔及び銀表面処理を取り除いた開口部を備えて、該開口部にＬＥＤチップを固着して、その一対の電極を該開口部の左右に２分割された金属箔のそれぞれと接続する請求項７に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
12. 前記透明保護膜として、SiO₂あるいはAl₂O₃ナノ粒子を含む液状のコーティング剤あるいはポリシラザンを含む溶液をインクジェット方式あるいはディスペンサー方式で塗布し、焼成することにより形成した請求項７に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。

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