JP2009158759A - Ｌｅｄの実装方法及びそのパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】補助基板の放熱効率を増加させるＬＥＤの実装方法及びそのパッケージを提供する。
【解決手段】ＬＥＤの実装方法は、まず第１基板１０を提供し、それは上表面１０ａ、下表面１０ｂ及び複数のダイアタッチング領域１１を有する。次に、複数の放熱溝部１２群を下表面１０ｂに形成し、それはダイアタッチング領域１１に対応しかつ底面１２ａを有し、ダイアタッチング領域１１との間に搭載座１３を有する。次に、各放熱溝部１２中に熱伝導体７０を形成し、ダイアタッチング領域１１群に複数のＬＥＤ２０を設置する。次に、第２基板３０を提供し、それは第１表面３０ａ、第２表面３０ｂ及びそれらを接続する複数の反射スロット３１を有し、ＬＥＤ２０群とダイアタッチング領域１１群とに対応する。最後に、第１基板１０と第２基板３０とを結合させることによりＬＥＤ２０群が反射スロット３１群中にそれぞれ位置する。
【選択図】図２Ｆ

Description

本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode、以下、ＬＥＤと略す）の実装方法及びそのパッケージに関し、特にＬＥＤを貼付する補助基板の実装方法及びそのパッケージに関するものである。

従来のＬＥＤ実装方法は、予め反射槽面を形成する補助基板上にＬＥＤチップを直接固定している。しかし、実際に量産する場合常に反射槽面が小さく形成されるため、ＬＥＤチップの固定はかなり困難となって実装コストの上昇を招く。また、ＬＥＤに対し従来の補助基板の放熱効率が低いことによって、ＬＥＤの発光効率の低下或いはＬＥＤの過熱による損傷などの問題を引き起こし易くなっている。

ＬＥＤを貼付する補助基板の実装難度を低減し、ＬＥＤに対し補助基板の放熱効率を増加させることが可能なＬＥＤの実装方法及びそのパッケージを提供する。

上記目的を達成するため、本発明に係るＬＥＤの実装方法は、先ず第１基板を提供し、第１基板は、上表面、上表面の反対側に位置する下表面及び上表面に定義される複数のダイアタッチング領域を有する。また、第１基板の下表面の上に複数の放熱溝部が形成され、放熱溝部群は、それぞれダイアタッチング領域に対応しかつ底面を有し、各放熱溝部とダイアタッチング領域との間に搭載座を有する。また、各放熱溝部中に熱伝導体を形成し、かつ第１基板のダイアタッチング領域群に複数のＬＥＤを設置している。

また、第２基板を提供し、第２基板は、第１基板の上表面に向かう第１表面、第１表面の反対側に位置する第２表面及び第１表面と第２表面とを接続する複数の反射スロットを有する。反射スロット群はＬＥＤ群とダイアタッチング領域群とにそれぞれ対応し、かつ第１基板と第２基板とを結合させることによりＬＥＤ群が反射スロット群中にそれぞれ位置することとなる。

本発明によって、ＬＥＤを貼付する補助基板の実装難度を低減することができ、それと共に、ＬＥＤに対し補助基板の放熱効率を増加させることも可能となる。さらに、反射スロット群の光学的作用によってＬＥＤ群は線光源を形成することができ、線光源は、液晶ディスプレイが常用する従来の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：cold cathode fluorescent lamp）の代わりに用いられる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第1実施形態）
図１Ａから図１Ｅ及び図２Ａから図２Ｆに示すように、本発明の第１実施形態によるＬＥＤの実装方法はいくつかのステップを含む。
先ず、図１Ａ及び図２Ａに示すように、第１基板１０を提供する。第１基板１０はシリコン基板を使用し、上表面１０ａ、上表面１０ａの反対側に位置する下表面１０ｂ及び上表面１０ａに定義される複数のダイアタッチング領域１１を有する。

次に、図１Ｂ及び図２Ｂに示すように、第１基板１０の下表面１０ｂの上に複数の放熱溝部１２がエッチング方式で形成される。放熱溝部１２群は、それぞれダイアタッチング領域１１と対応しかつ底面１２ａを有し、各放熱溝部１２とダイアタッチング領域１１との間に搭載座１３を有し、搭載座１３は１０μｍから５０μｍほどの厚みを持っている。次に、図１Ｃ及び図２Ｃに示すように、各放熱溝部１２中に熱伝導体７０を形成する。熱伝導体７０群の材質は銅や銀にしてもよい。

次に、図１Ｄ及び図２Ｄに示すように、第１基板１０のダイアタッチング領域１１群に複数のＬＥＤ２０を設置する。各ＬＥＤ２０は搭載座１３の上に設置され、搭載座１３群はＬＥＤ２０群の支持用として利用されるだけではなく、ＬＥＤ２０群が生じた熱は搭載座１３群を介し熱伝導体７０群に熱伝導され、熱伝導体７０群を介し外部に熱伝導されて、放熱の目的を達している。なお、ＬＥＤ２０群は一列に配置されることがより好ましい。

次に、図２Ｅに示すように、第２基板３０を提供する。第２基板３０もシリコン基板を使用し、第１基板１０の上表面１０ａに向かう第１表面３０ａ、第１表面３０ａの反対側に位置する第２表面３０ｂ及び第１表面３０ａと第２表面３０ｂとを接続する複数の反射スロット３１を有する。反射スロット３１群は、円錐台形状に形成され、ＬＥＤ２０群とダイアタッチング領域１１群とにそれぞれ対応し、かつ反射槽面３１ａを有する。

最後に、図１Ｅ及び図２Ｆに示すように、第２基板３０は、第１基板１０と結合され、貼付方式や金属共晶方式を用い第１基板１０の上表面１０ａに結合される。これにより、各ＬＥＤ２０は各反射スロット３１中に位置することとなる。また、各反射槽面３１ａは、ＬＥＤ２０の発光を反射するためＬＥＤ２０に向かっている。

図１Ｅ及び図２Ｆに示すように、本発明の第１実施形態によるＬＥＤのパッケージは、第１基板１０、複数の熱伝導体７０、複数のＬＥＤ２０及び第２基板３０から構成されている。

第１基板１０はシリコン基板を使用し、上表面１０ａ、上表面１０ａの反対側に位置する下表面１０ｂ及び上表面１０ａに定義される複数のダイアタッチング領域１１を有する。下表面１０ｂ上に複数の放熱溝部１２が形成され、放熱溝部１２群は、それぞれダイアタッチング領域１１と対応しかつ底面１２ａを有し、各放熱溝部１２とダイアタッチング領域１１との間に搭載座１３を有し、搭載座１３は１０μｍから５０μｍほどの厚みを持っている。

熱伝導体７０群は電解メッキ方式で放熱溝部１２群中にそれぞれ形成され、熱伝導体７０群の材質は銅や銀にしてもよい。第１基板１０のダイアタッチング領域１１群に複数のＬＥＤ２０をそれぞれ設置し、かつ各ＬＥＤ２０は搭載座１３の上に設置される。搭載座１３群は、ＬＥＤ２０群の支持用として利用されるだけでなく、ＬＥＤ２０群が生じた熱は搭載座１３群を介し熱伝導体７０群に熱伝導され、再び熱伝導体７０群を介し外部に熱伝導され、放熱の目的を達している。

なお、ＬＥＤ２０群は一列に配置されることがより好ましい。第２基板３０は、第１基板１０の上表面１０ａに結合され、第１基板１０の上表面１０ａに向かう第１表面３０ａ、第１表面３０ａの反対側に位置する第２表面３０ｂ及び第１表面３０ａと第２表面３０ｂとを接続する複数の反射スロット３１を有する。反射スロット３１群は、円錐台形状に形成され、ＬＥＤ２０群とダイアタッチング領域１１群とにそれぞれ対応し、かつ反射槽面３１ａを有する。各ＬＥＤ２０は各反射スロット３１中に位置し、かつ各反射槽面３１ａは、ＬＥＤ２０の発光を反射するためＬＥＤ２０に向かっている。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるＬＥＤの実装方法は、各ＬＥＤ２０の放熱効率をより高く向上させるため、第１実施形態による実装方法にさらに必要となるプロセスを実施する。

先ず、図３Ａ及び図４Ａに示すように、第１基板１０の各搭載座１３に少なくとも一つの貫通孔１３１を形成する。貫通孔１３１群は第１基板１０のダイアタッチング領域１１群と放熱溝部１２群の底面１２ａとをそれぞれ接続している。また、図３Ｂ及び図４Ｂに示すように、熱伝導体７０群はさらに搭載座１３群の貫通孔１３１中にそれぞれ形成される。また、図３Ｃ及び図４Ｃに示すように、ＬＥＤ２０群が搭載座１３群の上にそれぞれ設置される際、各熱伝導体７０はＬＥＤ２０と直接接触することができるので、ＬＥＤ２０群が生じた熱は直接熱伝導体７０群を介し外部に熱伝導され、快速に放熱することが可能である。

図４Ｃに示すように、本発明の第２実施形態によるＬＥＤのパッケージは、第１実施形態によるパッケージに加えて、第１基板１０の各搭載座１３に少なくとも一つの貫通孔１３１を形成し、貫通孔１３１群は第１基板１０のダイアタッチング領域１１群と放熱溝部１２群の底面１２ａとをそれぞれ接続している。また、熱伝導体７０は、さらに各搭載座１３の貫通孔１３１中に形成されてよく、ＬＥＤ２０と直接接触することができるので、ＬＥＤ２０群が生じた熱は直接熱伝導体７０群を介し外部に熱伝導され、快速に放熱する。

（第３実施形態）
図５に示すように、本発明の第３実施形態によるＬＥＤの実装方法は、予め、第１基板１０の上表面１０ａ上にＴｉ層５０を形成し、かつＴｉ層５０の上にさらにＡｕ層６０を形成する。
このように、本発明の第３実施形態によるＬＥＤのパッケージは、第１実施形態によるパッケージに加えて、さらにＴｉ層５０とＡｕ層６０とを有し、Ｔｉ層５０は第１基板１０の上表面１０ａに形成され、Ａｕ層６０はさらにＴｉ層５０の上に形成されるため、ＬＥＤ２０群に対し補助基板の放熱効率をより高めることができる。Ｔｉ層５０とＡｕ層６０とが高い熱伝導係数を有する材料であり、優れた放熱特性を持つためである。

（第４実施形態）
図６Ａから図６Ｃに示すのは、本発明の第４実施形態によるＬＥＤの実装方法である。
先ず、図６Ａに示すように、第１基板１０のダイアタッチング領域１１群にＬＥＤ２０群を設置する前に、第１基板１０の上表面１０ａを研磨し、図６Ｂに示すように、研磨方式で搭載座１３群を除去して上表面１０ａの上に熱伝導体７０群を露出させる。次に、図６Ｃに示すように、熱伝導体７０群の上にＬＥＤ２０群がそれぞれ固定される。
各ＬＥＤ２０と各熱伝導体７０との間に金属半田材層８０を形成してもよい。それにより、各ＬＥＤ２０は金属半田材層８０を介し各熱伝導体７０に固定されることが可能であると共に、ＬＥＤ２０群の発熱は金属半田材層８０群及び熱伝導体７０群を介し外部に快速に熱伝導される。

（第５実施形態）
図７に示すように、本発明の第５実施形態によるＬＥＤのパッケージは、さらに接合層９０を有し、接合層９０は第１基板１０の上表面１０ａと第２基板３０の第１表面３０ａとの間に形成され、第２基板３０は接合層９０を介し第１基板１０の上表面１０ａに結合される。ここで、第２基板３０が貼付方式を用い第１基板１０の上表面１０ａに結合される場合、接合層９０は接着層となり、一方、金属共晶方式を用いる場合、接合層９０は金属共晶結合層である。

以上説明したように、本発明の実施形態によるＬＥＤの実装方法及びそのパッケージによれば、ＬＥＤを貼付する補助基板の実装難度と実装コストを低減することができ、かつ、Ｔｉ層５０、Ａｕ層６０及び熱伝導体７０群により、ＬＥＤ２０群に対し補助基板の放熱効率をより高めることができる。なお、反射スロット群３１の光学的作用によってＬＥＤ群２０は線光源を形成することができ、線光源は、液晶ディスプレイが常用する従来の冷陰極蛍光ランプの代わりに用いられる。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の保護範囲は特許請求の範囲で限定され、この保護範囲に基づき、本発明の精神と範囲内に触れるあらゆる変更や修正は本発明の保護範囲に属する。

本発明の第１実施形態によるＬＥＤの実装方法において、第１基板を提供する製造工程を示す模式図である。 本発明の第１実施形態によるＬＥＤの実装方法において、複数の放熱溝部を形成する製造工程を示す模式図である。 本発明の第１実施形態によるＬＥＤの実装方法において、各放熱溝部中に熱伝導体を形成する製造工程を示す模式図である。 本発明の第１実施形態によるＬＥＤの実装方法において、第１基板に複数のＬＥＤを設置する製造工程を示す模式図である。 本発明の第１実施形態によるＬＥＤのパッケージを示す模式図である。 本発明の図１ＡのＡ‐Ａ線に沿う断面図である。 本発明の図１ＢのＢ‐Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の図１ＣのＣ‐Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の図１ＤのＤ‐Ｄ線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態によるＬＥＤの実装方法における第２基板を提供する製造工程を示す断面図である。 本発明の図１ＥのＥ‐Ｅ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態によるＬＥＤの実装方法において、搭載座に貫通孔を形成する製造工程を示す模式図である。 本発明の第２実施形態によるＬＥＤの実装方法において、貫通孔に熱伝導体を形成する製造工程を示す模式図である。 本発明の第２実施形態によるＬＥＤの実装方法において、熱伝導体はＬＥＤと接触する製造工程を示す模式図である。 本発明の図３ＡのＦ‐Ｆ線に沿う断面図である。 本発明の図３ＢのＧ‐Ｇ線に沿う断面図である。 本発明の図３ＣのＨ‐Ｈ線に沿う断面図である。 本発明の第３実施形態によるＬＥＤのパッケージを示す断面図である。 本発明の第４実施形態によるＬＥＤの実装方法の製造工程を示す模式図である。 本発明の第４実施形態によるＬＥＤの実装方法の製造工程を示す模式図である。 本発明の第４実施形態によるＬＥＤの実装方法の製造工程を示す模式図である。 本発明の第５実施形態によるＬＥＤのパッケージを示す断面図である。

符号の説明

１０：第１基板、１０ａ：上表面、１０ｂ：下表面、１１：ダイアタッチング領域、１２：放熱溝部、１２ａ：底面、１３：搭載座、１３１：貫通孔、２０：ＬＥＤ、３０：第２基板、３０ａ： 第１表面、３０ｂ：第２表面、３１：反射スロット、３１ａ：反射槽面、５０：Ｔｉ層、６０：Ａｕ層、７０：熱伝導体、８０：金属半田材層、９０：接合層、Ｔ：厚み

Claims (13)

1. 第１基板を提供し、前記第１基板は、上表面、前記上表面の反対側に位置する下表面及び前記上表面に位置する複数のダイアタッチング領域を有するステップと、
   前記第１基板の前記下表面に複数の放熱溝部を形成し、前記放熱溝部群は、それぞれ前記ダイアタッチング領域と対応しかつ底面を有し、各前記放熱溝部と前記ダイアタッチング領域との間に搭載座を有するステップと、
   各前記放熱溝部中に熱伝導体を形成するステップと、
   前記第１基板の前記ダイアタッチング領域群に複数のＬＥＤを設置するステップと、
   第２基板を提供し、前記第２基板は、前記第１基板の前記上表面に向かう第１表面、前記第１表面の反対側に位置する第２表面及び前記第１表面と前記第２表面とを接続する複数の反射スロットを有し、前記反射スロット群を前記ＬＥＤ群と前記ダイアタッチング領域群とにそれぞれ対応させるステップと、
   前記第１基板と前記第２基板とを結合させることにより、前記ＬＥＤ群が前記反射スロット群の中にそれぞれ位置するステップと、
   を含むことを特徴とするＬＥＤの実装方法。
2. 前記第１基板の上表面にさらにＴｉ層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの実装方法。
3. 前記Ｔｉ層の上にさらにＡｕ層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤの実装方法。
4. 各前記ＬＥＤは前記第１基板の各前記搭載座上に設置されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの実装方法。
5. 貫通孔群は前記第１基板の前記ダイアタッチング領域群と前記放熱溝部群の底面とをそれぞれ接続していることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤの実装方法。
6. 前記熱伝導体群は前記搭載座群の前記貫通孔中にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤの実装方法。
7. 各前記熱伝導体は前記ＬＥＤと直接に接触していることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤの実装方法。
8. 上表面、前記上表面の反対側に位置する下表面及び前期上表面に定義される複数のダイアタッチング領域を有し、前記下表面に複数の放熱溝部が形成され、前記放熱溝部群は、それぞれダイアタッチング領域と対応しかつ底面を有し、各前記放熱溝部と前記ダイアタッチング領域との間に搭載座を有する第１基板と、
   前記放熱溝部群中にそれぞれ形成されている複数の熱伝導体と、
   前記第１基板の前記搭載座群の上にそれぞれ設置されている複数のＬＥＤと、
   前記第１基板の前記上表面に結合され、前記第１基板の前記上表面に向かう第１表面、前記第１表面の反対側に位置する第２表面及び前記第１表面と前記第２表面とを接続する複数の反射スロットを有し、前記反射スロット群は前記ＬＥＤ群と前記ダイアタッチング領域群とにそれぞれ対応し、かつ前記ＬＥＤ群は前記反射スロット群中にそれぞれ位置している第２基板と、
   を備えることを特徴とするＬＥＤのパッケージ。
9. Ｔｉ層を有し、前記Ｔｉ層は前記第１基板の前記上表面に形成されることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤのパッケージ。
10. Ａｕ層を有し、前記Ａｕ層は前記Ｔｉ層の上に形成されることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤのパッケージ。
11. 各前記搭載座に少なくとも一つの貫通孔を形成し、各前記貫通孔は前記第１基板の前記ダイアタッチング領域群と前記放熱溝部群の前記底面とを接続していることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤのパッケージ。
12. 前記熱伝導体群は前記搭載座群の前記貫通孔中にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤのパッケージ。
13. 各前記熱伝導体は前記ＬＥＤと直接接触していることを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤのパッケージ。

Images