(57)【要約】【課題】  本発明は、精度の問題を改善し、作製が容易でコストの低減を図ると同時に、ダイオードダイに熱応力反応による弛み或いはクラックが発生しないＬＥＤの製造方法を提供する。【解決手段】  本発明にかかるＬＥＤの作製方法は、第１に、テープ状の銅金属ストリップを形成する工程と、テープ状の銅金属ストリップ上に回路を連続的に打抜いて、ダイオードダイが搭載できる電気コンタクトの回路パターンを有するキャリアを形成する工程と、次に、キャリアの表面に複数の金属層を電気めっきする工程と、それからキャリア上に連続射出形成して、所定の形状のプロテクタを形成する工程と、ダイオードダイをキャリアに固着して、キャリアの端子コンタクトにワイヤボンディングで接続する工程とを含むＬＥＤの作製方法である。【選択図】図１
2006108636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状の銅金属ストリップを形成する工程と、
前記テープ状の銅金属ストリップ上に回路を連続的に打抜いて、ダイオードダイが搭載できる、電気コンタクトの回路パターンを有するキャリアを形成する工程と、
前記キャリアの表面に複数の金属層を電気めっきする工程と、
前記キャリア上に連続射出成形によって、所定形状を有するプロテクタを形成する工程と、
前記ダイオードダイを前記キャリア上の前記プロテクタ内に固着するとともに、金属線により、前記ダイオードダイのパッドコンタクトを前記キャリアの端子コンタクトに接続する工程とを含むＬＥＤの製造方法。
【請求項２】
前記キャリア上に、金、ニッケル、銅、銀、および錫の任意の組合せの電気めっきを行うことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項３】
前記プロテクタが、高ガラス転移点を有するポリフタルアミドの耐熱性化学材料から形成されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤの作製方法。
【請求項４】
更に、導電性または非導電性の接合剤を、前記ダイオードダイが搭載される前記キャリアの所定の位置に塗布する工程と、
前記ダイオードダイを前記位置に配置して、前記接合剤で接着する工程と、
前記ダイオードダイの全体を、熱風式、赤外線式およびリフロー式のうち一種のオーブン内に置き、ベーキングして前記接合剤を硬化させる工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項５】
前記ダイオードダイが、共晶式、フリップチップ式およびピックアップ式のうち一種の方法により固着されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項６】
更に、超音波ワイヤボンディング、超音波加熱ワイヤボンディング、およびボール圧着ワイヤボンディングのうちの一種のボンディング法により、金線、アルミニウム線、および銅線のうちの一種の金属線を、前記ダイオードダイのパッドと前記キャリアの端子コンタクトとに電気的に接続する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項７】
前記ボール圧着ワイヤボンディングが、前記金属線の一端を前記ダイオードダイの前記パッドにボールボンディングし、その他方端を前記キャリアの端子にボンディングし、続いて球状物を上記金属線の上記他方端と前記キャリアの端子とのボンディング位置に圧着することを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項８】
前記金属線と前記キャリアの端子とのボンディング位置に、導電性または非導電性の接合剤が塗布され、更にソフトペーストが添加され、前記ダイオードダイ、前記金属線、および前記端子コンタクトを被覆することを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤの作製方法。
【請求項９】
前記接合剤および前記ソフトペーストの添加工程の後に、熱風式、赤外線式、およびリフロー式のうちの一種のオーブンに前記ダイオードダイの全体を入れて、ベーキングにより硬化させることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項１０】
拡散性または光波長変換性を有する化学粉末を、前記ソフトペーストに混合することを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項１１】
前記ソフトペースト上に、光透過性の保護樹脂を注入し、その外形は、平面、半球面、およびプリズムのいずれかとなることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤの製造方法に関し、特にテープ状の銅金属ストリップ上のＬＥＤを作製する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤのパッケージ方法、材料やパッケージ設備の選択は、主にＬＥＤチップの機能、電気特性／光電特性、精度や単価などの要素により決まる。ＬＥＤ産業は数十年の発展のなかで、リードＬＥＤ(Lead LED)、チップＳＭＤ ＬＥＤ(Chip SMD LED)、パワーＬＥＤ(Power LED)およびハイパワーＬＥＤ(High Power LED)などの発展過程を経た。
【特許文献１】台湾特許１９８９２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
単型のＬＥＤキャリアを作製する場合、セラミック材料をキャリアとすると、キャリアの表面に回路を形成し難くなる。即ち、キャリアに回路パターンを形成し難くなる。この結果、製造が困難で、精度も悪く、コストも上がる。金属（例えば銅）材料をキャリアとする場合、まずフォトマスクを形成し、露光工程を経て、残したくない領域をエッチングしキャリアの回路パターンを形成する。このような作製方法では、フォトマスク毎にその位置が変わるために精度が定まらず、時間と手間がかかる。一般に、ダイオードダイに大電流を流すと、ダイオードダイの熱応力の影響によってダイが弛み、はがれ、又はクラックが発生することもあり、この熱応力を避け、或いは低減することは、非常に重要な問題である。
【０００４】
本発明は、精度の問題を改善して、作製を容易にし、コストの低減を図ると同時に、ダイオードダイに熱応力の影響による弛みやクラックが発生しないＬＥＤの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかるＬＥＤの作製方法は、テープ状の銅金属ストリップを形成する工程と、テープ状の銅金属ストリップ上に回路を連続的に打抜いて、ダイオードダイが搭載できる電気コンタクトの回路パターンを有するキャリアを形成する工程と、次に、キャリアの表面に複数の金属層を電気めっきする工程と、それからポリフタルアミド（ＰＰＡ）のような高いガラス転移点を有する化学材料を連続射出形成して、キャリア上に所定の形状のプロテクタを形成する工程と、ダイオードダイをプロテクタ内部に固着するとともに、金属線をダイパッドとキャリアの端子コンタクトとをつなぐように溶着する工程とを含む。一方、金属線とキャリアの端子とのボンディング部分に導電性又は非導電性の接着剤を塗布し、更にソフトペーストを注入して、ダイオードダイ、金属線、および端子を被覆する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のＬＥＤの製造方法では、テープ状銅金属ストリップを用いることで、打抜き、射出成形、およびベーキング工程を連続して行うことができ、精度の問題を改善し、作製を容易にし、コストを効果的に低減することができる。更に、接着剤、ソフトペースト、および樹脂を使用することにより、熱応力の影響によるダイオードダイの弛み、はがれ、又はクラックを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明のテープ状（ロール状）の銅金属ストリップを示す図であり、図１に示すように、テープ状銅金属ストリップ２０は、ローラー２２に巻かれている。本発明は、周知の単型ストリップではなく、テープ状の銅金属ストリップ２０を採り入れることで、例えば連続打抜き、ダイの固定、ボンディングおよびペースト注入などの工程を、工作台上でテープ状銅金属ストリップの終端まで一貫連続して行うことができ、単型ストリップのように１片の工程が終わった後、工作台から加工済みの材料片を移動させ、未加工の単型片を新たに置き直す必要がない。このように、本発明が採用するテープ状銅金属ストリップを使用する方法は、生産量の増加、効率の向上、人材コストの削減を達成することができる。
【０００８】
図２は、図１のテープ状銅金属ストリップの部分拡大図である。図２には、図１中のテープ状銅金属ストリップ２０に、連続的な打抜きによって、ダイオードダイ（図示しない）が配置される電気コンタクトの回路パターンを有するキャリア２４を形成したものが示されている。テープ状のキャリア２４にはいろいろな仕様の寸法がある。キャリア２４の回路パターンは、図２のキャリア２４の回路パターンの部分拡大図である図３のように、需要に応じて必要な回路パターンに設計することができる。
【０００９】
図４は、図２のキャリアの断面図であり、キャリア２４の導電率の向上、表面インピーダンスの低減、光強度の増強、およびはんだ錫の能力強化のために、キャリア２４の表面に多層の金属めっきを施してもよい。図４に示すとおり、銅のキャリア２４の表面に別個にニッケル２６、銀２８、および錫３０（これに金を用いてもよい）を施すことにより、上述のような機能を達成している。
【００１０】
図５Ａは、本発明のキャリアにプロテクタを形成したものを示す平面図であり、図５Ｂは、図５Ａの側面図であり、図５Ｃは、図５Ａの他の側面図である。図において、テープ状のキャリア２４には、連続射出成形法によって所定の形状のプロテクタ３２を形成することができる。図６Ａ、図６Ｂの本発明のプロテクタの図に示すとおり、キャリア２４上に形成されたプロテクタ３２の高さをＢとし、キャリア２４上にダイオードダイ３４を搭載したときの、プロテクタ３２の底部からダイオードダイ３４の上端までの高さをＡとする。高さＢは、高さＡよりも高い。これにより、ダイオードダイ３４とキャリア２４はプロテクタ内で一体化され、プロテクタ３２によってダイオードダイ３４を保護し、押圧による破損を回避するとともに、各種異なる機能を備えた様々なフォトダイオードを、所定領域内に搭載することが可能となる。更に、プロテクタ３２は、高ガラス遷移点（Ｔｇ）を有する耐熱のポリフタルアミド（polyphthalamide、PPA）の化学材料から作製される。本発明において、この材料は、プロテクタ３２をプラスチック射出成形法で容易に作製するのに有利であり、かつ、この作製方法は精度が高くコストが安いという利点も有している。
【００１１】
図７Ａは、本発明において接合剤をキャリアに塗布した図であり、図７Ｂは、本発明においてダイオードダイを接合剤上に接着した図であり、図７Ｃは、本発明においてダイオードダイをキャリアにベーキング固着した図である。これらの図では、まずダイオードダイ３４を搭載するキャリア２４上の所定位置に、導電性または非導電性の接合剤３６を塗布する。ダイオードダイ３４をこの位置に搭載した後、接合剤３６により接着される。その後、これら全体をオーブン３８内に入れ、熱風式、赤外線式、またはリフロー式のオーブン３８を用いてベーキングし、接合剤３６を硬化させる。更に、ダイオードダイ３４をキャリア２４に固着する方法には、共晶方式（eutectic）、フリップチップ方式（flip chip）またはピックアップ方式（pick up）などの方法がある。図８Ａ−８Ｃは、本発明におけるダイオードダイの固着を示す断面図である。図８Ａは、共晶方式によりダイオードダイを固着する方法を示し、図８Ｂはフリップチップ方式によりダイオードダイを固着する方法を示し、図８Ｃはピックアップ方式によりダイオードダイを固着する方法を示している。
【００１２】
図９Ａは、本発明におけるダイオードダイのボンディングを示す図であり、図９Ｂは、図９Ａの断面図である。固着されたダイオードダイ３４は、電気的接続、即ち金線、アルミニウム線または銅線などの金属線４０を用いてダイオードダイ３４のパッドをキャリアの端子４２に電気的接続する行程を行う必要がある。これら電気的接続には、超音波ワイヤボンディング（ultrasonic bonding）、超音波加熱ワイヤボンディング（ultrasonic thermo bonding）、ボール圧着ワイヤボンディング（ball on stick ball bonding）などのボンディング法を用いることができ、金属線４０をダイオードダイ３４のパッドとキャリアの端子４２との間に電気的に接続する。更に、図１４Ａ−１４Ｃに示すボール圧着ワイヤボンディング法では、金属線４０の球状を呈する一端を、ダイオードダイ３４のパッド３５に圧接する。金属線４０の線状を呈する他端は端子４２に圧接され、それを魚の尾ひれのような偏平状とする。その後、形状が金属線４０の球状を呈する一端と同じである球状物４１を、金属線４０と端子４２とのワイヤボンディング部分（即ち、金属線４０の尾ひれ偏平状を呈する他端を端子４２に圧接した部分）に圧接する。これにより、金属線４０と端子４２との圧接効果が強化され、金属線４０の端子４２部分における弛みやはがれを回避することができる。
【００１３】
１０Ａは、本発明において金属線と端子とのボンディング部分に接合剤を塗布した様子を示す図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの断面図である。図に示すように、金属線４０とキャリア２４の端子４２のボンディング部分に導電性または非導電性の接合剤４６を有することにより、金属線４０と端子４２の接点の強度を大きくし、接着力を高めている。
【００１４】
図１１Ａは、本発明においてダイオードダイ、金属線および端子を覆うようにソフトペーストを塗布した様子を示す図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの断面図である。図に示すように、ダイオードダイ３４と金属線４０とのワイヤボンディング、および接合剤４６の塗布工程完了後、ソフトペースト４８を塗布してダイオードダイ３４、金属線４０および端子４２を被覆している。このソフトペースト４８は、ダイオードダイ３４の通電により形成される熱応力を吸収するとともに、プロテクタ３２の内部応力に対抗してダイオードダイ３４を保護し、これによりＬＥＤの不良率を低減することができる。ここでは、拡散性または光波長変換性を有する化学粉末を混入したソフトペースト４８を使用することができる。
【００１５】
上述の接合剤４６およびソフトペースト４８の塗布工程終了後、本発明において接合剤およびソフトペーストをベーキングするオーブンの図１２に示すように、上述の工程後のＬＥＤを、熱風式、赤外線式またはリフロー式等のオーブン５０に入れ、ベーキング工程を行って、接合剤４６およびソフトペースト４８を硬化させる。
【００１６】
上述の接合剤４６およびソフトペースト４８のベーキング硬化工程終了後、本発明において樹脂をプロテクタ内に注入したものを示す図１３Ａのように、プロテクタ３２の凹部５６内でソフトペースト４８上に光透過性の保護樹脂５２を注入し、その外形は、プロテクタ３２の頂端の接平面を呈す。光透過性の樹脂は他の形状でもよく、本発明においてプロテクタ内に樹脂を注入した他の様子を示す図１３Ｂのように、樹脂５４をプロテクタ３２の凹部５６に注入したとき、プロテクタ３２の凹部５６の頂端は半球面である。或いは、注入する樹脂はプリズム効果を有するよう設計された表面であってもよい（図示せず）。上述のプロテクタ内の凹部に光透過性の保護樹脂を注入するのは、ＬＥＤがより良い光射出効率と優れた光色を有するようにすることを目的とするものである。
【００１７】
以上の図では、説明の便宜上、単型ＬＥＤを参照して本発明の製造方法を説明したが、実際の製造工程では、テープ式銅金属ストリップから形成されるキャリアによってＬＥＤが作製される。
【００１８】
上述の具体例の詳細な記載は、本発明の特徴と意図をより明白に示すためのものであり、本発明の範囲は上述の好ましい具体例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない範囲において、種々の変更および均等な代替を含むことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のテープ状の銅金属ストリップを示す概略図である。
【図２】図１のテープ状の銅金属ストリップの部分拡大図である。
【図３】図２のキャリア２４の回路パターンの部分拡大図である。
【図４】図２のキャリアの断面図である。
【図５Ａ】本発明のプロテクタが形成されたキャリアの平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの側面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの他の側面図である。
【図６Ａ】本発明のプロテクタを示す概略図である。
【図６Ｂ】本発明のプロテクタを示す概略図である。
【図７Ａ】本発明において接合剤をキャリアに塗布した概略図である。
【図７Ｂ】本発明においてダイオードダイを接合剤に接着した概略図である。
【図７Ｃ】本発明においてダイオードダイをキャリアにベーキング固着した概略図である。
【図８Ａ】本発明においてダイオードダイを共晶式マウントにより固着した断面図である。
【図８Ｂ】本発明においてダイオードダイをフリップチップ式マウントにより固着した断面図である。
【図８Ｃ】本発明においてダイオードダイをピックアップ式マウントにより固着した断面図である。
【図９Ａ】本発明のダイオードダイのボンディングを示す概略図である。
【図９Ｂ】図９Ａの断面図である。
【図１０Ａ】本発明において金属線と端子のボンディング部分に接合剤を落した概略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの断面図である。
【図１１Ａ】本発明においてダイオードダイ、金属線、および端子を覆うようにソフトペーストを塗布した概略図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの断面図である。
【図１２】本発明において接合剤およびソフトペーストをベーキングするオーブンを示す概略図である。
【図１３Ａ】本発明において樹脂をプロテクタ内に注入した様子を示す概略図である。
【図１３Ｂ】本発明において樹脂をプロテクタ内に注入した他の様子を示す概略図である。
【図１４Ａ】本発明のボール圧着ワイヤボンディングを示す概略図である。
【図１４Ｂ】本発明のボール圧着ワイヤボンディングを示す概略図である。
【図１４Ｃ】本発明のボール圧着ワイヤボンディングを示す概略図である。
【符号の説明】
【００２０】
２０  テープ状銅金属ストリップ
２２  ローラー
２４  キャリア
２６  ニッケル
２８  銀
３０  錫
３２  プロテクタ
３４  ダイオードダイ
３５  パッド
３６  接合剤
３８  オーブン
４０  金属線
４１  球状物
４２  端子
４６  接合剤
４８  ソフトペースト
５０  オーブン
５２  樹脂
５４  樹脂
５６  凹部
【図１】
2006108636.tif 000003
【図２】
2006108636.tif 000004
【図３】
2006108636.tif 000005
【図４】
2006108636.tif 000006
【図５Ａ】
2006108636.tif 000007
【図５Ｂ】
2006108636.tif 000008
【図５Ｃ】
2006108636.tif 000009
【図６Ａ】
2006108636.tif 000010
【図６Ｂ】
2006108636.tif 000011
【図７Ａ】
2006108636.tif 000012
【図７Ｂ】
2006108636.tif 000013
【図７Ｃ】
2006108636.tif 000014
【図８Ａ】
2006108636.tif 000015
【図８Ｂ】
2006108636.tif 000016
【図８Ｃ】
2006108636.tif 000017
【図９Ａ】
2006108636.tif 000018
【図９Ｂ】
2006108636.tif 000019
【図１０Ａ】
2006108636.tif 000020
【図１０Ｂ】
2006108636.tif 000021
【図１１Ａ】
2006108636.tif 000022
【図１１Ｂ】
2006108636.tif 000023
【図１２】
2006108636.tif 000024
【図１３Ａ】
2006108636.tif 000025
【図１３Ｂ】
2006108636.tif 000026
【図１４Ａ】
2006108636.tif 000027
【図１４Ｂ】
2006108636.tif 000028
【図１４Ｃ】
2006108636.tif 000029