(57)【要約】【課題】整合型発光ダイオードの製造方法を適用することである。【解決手段】整合型発光ダイオードの製造方法は、基板上に回路を設けるステップａと一つまたは一つ以上の発光ダイオードチップを前記基板上に設置し、該発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極が前記基板上の回路と揃うようにするステップｂと前記発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極を直接前記基板の回路上に接合、導通、固定するステップｃとを含み、前記一つ以上の発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極は直列、並列方式によりきちんと整えられ、前記基板の回路上に接合、導通、固定される。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め回路が設けられた基板と、一つまたは一つ以上の発光ダイオードチップとを含む整合型発光ダイオードにおいて、
前記発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極が前記基板の回路上に接合、導通、固定されていることを特徴とする整合型発光ダイオード。
【請求項２】
前記一つ以上の発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極は直列、並列に前記基板の回路上に整えられ、接合、導通、固定されていることを特徴とする請求項１記載の整合型発光ダイオード。
【請求項３】
前記発光ダイオードチップはそれぞれＲ色、Ｂ色およびＧ色であり、前記基板は多層基板であり、Ｒ色、Ｂ色およびＧ色の発光ダイオードチップは重なり合うように前記多層基板の回路上に接合、導通、固定されていることを特徴とする請求項１記載の整合型発光ダイオード。
【請求項４】
前記発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極は錫ペースト、導電性接着材、金ボール、錫ボールまたは銀ボールにより前記基板の回路上にハンダ付けされ、接合、導通、固定されていることを特徴とする請求項１記載の整合型発光ダイオード。
【請求項５】
前記発光ダイオードはさらに封止層を設け、前記発光ダイオードチップは前記封止層内に封止されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の整合型発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１記載の整合型発光ダイオードの製造方法において、該製造方法は下記の三つのステップ、
a）  基板上に回路を設ける
b）  一つまたは一つ以上の発光ダイオードチップを前記基板上に設置し、該発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極が前記基板上の回路と揃うようにする
c）  直接前記発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極を前記基板の回路上に接合、導通、固定する
を含むことを特徴とする請求項１記載の整合型発光ダイオードの製造方法。
【請求項７】
前記一つまたは一つ以上の発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極は直列および並列に前記基板の回路上に接合、導通、固定されていることを特徴とする請求項６記載の整合型発光ダイオードの製造方法。
【請求項８】
前記発光ダイオードチップはそれぞれＲ色、Ｂ色およびＧ色であり、前記基板は多層基板であり、Ｒ色、Ｂ色およびＧ色の発光ダイオードチップは、前記多層基板の回路上に接合、導通、固定されていることを特徴とする請求項６記載の整合型発光ダイオードの製造方法。
【請求項９】
前記発光ダイオードのＰ側、Ｎ側電極は錫ペースト、導電性接着材、金ボール、錫ボールまたは銀ボールによりハンダ付けされ、前記基板の回路上に接合、導通、固定されていることを特徴とする請求項６記載の整合型発光ダイオードの製造方法。
【請求項１０】
ステップｃで得られたものに発光ダイオードを封止するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の整合型発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は整合型発光ダイオードおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種形式のＬＥＤ（発光ダイオード、発光二極体とも称する）製造工程の比較図を図３に示し、ここでは通常の三種のＬＥＤ製造工程について以下に説明する。
第一の製造工程はＬＥＤ  ＬＡＭＰの製造工程である。先ずチップ１０をフレーム１１に固定し、続いてワイヤ１２をボンディングし、封止材１３で封止する。使用時、ＬＥＤランプユニットを貫通させるための孔を回路基板１４に設け、ハンダ付け固定を行い、これでＬＥＤランプの製造工程が完了する。
【０００３】
第二はＳＭＤ（表面実装型ＬＥＤ）の製造工程である。先ずチップ２０をきわめて小さな基板２１に固定し、続いてワイヤ２２をボンディングし、封止材２３で封止する。使用時、前記封止後の製品を回路基板２４にハンダ付けする。
【０００４】
第三の製造工程はＬＥＤのフリップチップ実装を行う製造工程であり、ここで申請番号０９２２１７６４２の特許を例に挙げ説明する。この製造工程はチップ３０とフリップチップ基板３１とを準備するもので、高周波３２方式を採用し、チップ３０とフリップチップ３１とのハンダ付けを行う。続いてチップ３０上に封止材３３で封止し、得られた完成品を再度回路基板３４にハンダ付けして用いる工程である。
上述した三種の通常の製造工程における共通の欠点は、製造工程が多く煩雑であり、実装設備が高額であること、封止後のＬＥＤ散熱効果は良好でなく、得られたＬＥＤの輝度は常に封止材料が熱を受けることによる変形や、その他各種原因の妨げにより低下することである。
【０００５】
【特許文献１】台湾特許第０９２２１７６４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は上述の問題点を解決する、光ダイオードを提供することにある。
さらに、本発明のもう一つの目的は整合型発光ダイオードの製造方法を適用することである。
整合型発光ダイオードは予め回路が設けられた基板と、Ｐ側、Ｎ側電極が前記基板の回路上に接合、導通、固定された一つまたは一つ以上の発光ダイオードチップを含む。
【０００７】
前記一つまたは一つ以上の発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極は直列、並列方式によりきちんと整えられ、前記基板の回路上に接合、導通、固定される。
前記発光ダイオードチップはそれぞれＲ（赤）色、Ｂ（青）色、Ｇ（緑）色の発光ダイオードチップであり、前記基板は多層基板である。各Ｒ色、Ｂ色、Ｇ色に分かれた発光ダイオードは前記多層基板の回路上に重なり合うように接合、導通、固定される。
【０００８】
前記発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極は錫ペースト、導電性接着材、金ボール、錫ボールまたは銀ボールにより前記基板の回路上に接合、導通、固定される。
前記発光ダイオードはさらに封止層を設け、前記発光ダイオードチップは該封止層内に封止される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のもう一つの目的は下記に説明する技術案を通じ、実現するものである。
整合型発光ダイオードの製造方法は以下のステップを含む。
基板上に回路を設ける。
一つまたは一つ以上の発光ダイオードチップを前記基板上に設置し、該発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極が前記基板上の回路と揃うようにする。
前記発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極を直接前記基板の回路上に接合、導通、固定する。
前記一つ以上の発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極は直列、並列方式によりきちんと整えられ、前記基板の回路上に接合、導通、固定される。
【００１０】
前記発光ダイオードチップはそれぞれＲ色、Ｂ色、Ｇ色の発光ダイオードチップであり、前記各Ｒ色、Ｂ色、Ｇ色の発光ダイオードは前記多層基板の回路上で重なり合うように接合、導通、固定される。
前記発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極は錫ペースト、導電性接着材、金ボール、錫ボールまたは銀ボールにより前記基板の回路上に接合、導通、固定される。
【００１１】
本発明の製造方法はステップc）で得られた発光ダイオードを封止するステップを含む。
本発明の整合型ＬＥＤと通常のＬＥＤとの相違点を以下に挙げる。
１．構造：
通常のフリップチップ実装型ＬＥＤ：ＬＥＤチップにフリップチップ基板を加え、製造したものである。
本発明の整合型ＬＥＤ：直接ＬＥＤチップ電極をＳＭＤモデルに製造したもので、チップは封止済みのＳＭＤ（構造は同一だが、封止されていない）として見なすことができる。
２．溶接材料：
通常のフリップチップ基板型ＬＥＤ：高周波結合のみ採用することができ、生産コストは相当高い。
本発明の整合型ＬＥＤ：金ボール、錫ボール、導電性接着材または錫ペーストを用い、従来式のハンダ炉によりハンダ付けできる。コストはかなり低い。
３．機械加工：
通常のフリップチップ実装型ＬＥＤ：特殊な高周波機械加工を採用しフリップチップ実装工程を行い、実装を経た後、従来式のハンダ炉または導電性接着材を用い、回路基板上で加工することができる。
本発明の整合型ＬＥＤ：ＬＥＤを封止する必要が無く、従来式のハンダ炉を使用し回路基板上で結合を行うことができる。
【００１２】
本発明の積極的な技術進歩効果は以下に述べるところにある。本発明のＬＥＤチップを予め基板に設けられた回路上に接合、導通、固定させ、この方法によりＬＥＤを完成させる。これは相当簡単で早く、散熱効果も良好でコストも低い。さらに、発光率も高く、寿命も長いといった多重効果を備える。前記複数のＬＥＤチップは基板上に直接接合、導通、固定され、直列、並列方式を利用しこれらのＬＥＤチップを整え、基板上に接合、導通、固定することが可能であり、これより回路基板スペースの減少、またはより多くのＬＥＤチップを装設することができるといった効果を有する。また、任意の組み合わせによって、電圧と電流を調節することもできる。ＬＥＤチップは基板回路上に直接接合、導通、固定され、Ｒ色、Ｇ色およびＢ色の三種チップを重なり合わせる方法により基板回路上に接合、導通、固定することが可能である。このようにして三色を混合し白色発光ダイオード等多種の効果を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の構造設計および技術をより良く理解するため、以下図面と共に本発明を説明する。
図１、２はＬＥＤチップの説明図である。前記ＬＥＤチップ（発光ダイオード、発光二極体とも称す）の核心部分はＰ型半導体およびＮ型半導体より組成されるチップである。Ｐ型半導体およびＮ型半導体との間には空乏層を有し、ＰＮ接合と称される。半導体材料のＰＮ接合中、注入された少数のキャリアと多数のキャリアとが複合される時、余ったエネルギーを光として放射し、これよりエネルギーを直接光のエネルギーに転換することができる。ＰＮ接合に逆方向に電圧を印加すると少数のキャリアは注入しにくくなり、発光しない。この種の電気的発光原理を導く注入方式を利用し製造した二極体のことを発光二極体（発光ダイオード）と呼び、通称はＬＥＤである。正方向の作業状態時（両端に正方向電圧を印加する）において、電流はＬＥＤの陽極より陰極へと流れ、半導体チップは紫外から赤外へと異なる波長の光線を発する。光の強弱と電流強度との間には関係がある。
【００１４】
図３は各種形式のＬＥＤ製造工程を比較した図を示す。本発明の技術案をより良く説明するため、以下に三種の最も良く見られるＬＥＤの製造工程と本発明の整合型ＬＥＤの製造工程とを比較し、説明する。また表を用い、四種の工程間における差異を説明する。第一の工程はＬＥＤ  ＬＡＭＰの製造工程である。チップ１０を先ずフレーム１１に固定し、続いてワイヤボンディング１２を行い、封止材１３を用いて封止する。使用時、ＬＥＤランプユニットを貫通させるための孔を基板１４上に設け、これでＬＥＤランプが完成する。第二はＳＭＤ（表面実装型ＬＥＤ）の製造工程である。チップ２０を先ずきわめて小さな基板２１に固定し、続いてワイヤボンディング２２を行い、封止材２３を用いて封止を行う工程である。使用時、前記封止後の製品を回路基板２４上にハンダ付けする。第三の工程はフリップチップ実装型ＬＥＤの製造工程である。申請番号０９２２１７６４２の特許申請をあくまで例として取り上げると、その製造工程はチップ３０、フリップチップ基板３１を準備するもので、高周波３２方式を採用しチップ３０とフリップチップ基板３１とをハンダ付けし、続いてチップ３０上に封止材３３で封止し、得られた完成品を再度回路基板３４上にハンダ付けするというものである。
【００１５】
本発明の製造工程を以下に示す。
基板上に回路を設ける
一つまたは一つ以上の発光ダイオードチップを前記基板上に設置し、前記発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極が前記基板上の回路と揃うようにする
前記発光ダイオードチップのＰ側、Ｎ側電極を直接前記基板の回路上に接合、導通、固定する。
【００１６】
直接チップのＰ側、Ｎ側電極を回路基板に接合、導通、固定させることで直接的な接合、導通、固定といった効果を達成することができ、さらに良好な散熱性、製造工程の簡略化によるコストの低下、妨げがないために発光率が高いという長所を有する。本発明のチップ４０は封止されておらず、小さな基板を必要としない。直接チップ４０を取出し、回路基板４１上に接合、導通、固定させて使用するもので、製造工程の大幅な減少と製造コストの低減、さらにより良い散熱効果を実現するものである。
【００１７】
図４Ａと図４Ｂが示すのは、ＬＥＤチップの特性である。ＬＥＤチップの表面と裏面が双方共に発光できるという特性を理解しなければならない。本発明のＬＥＤチップ５０は高い透光性、チップを保護する作用を備えた材質を採用し、チップの裏面５１としている。裏面５１は全面発光で均一であり、表面５２は回路基板に面している。表面上には溶接防止と抗酸化処理および適切な電極設計が施されている。通常のＬＥＤ６０は表面６３の発光を採用し裏面６４を固定面としていることで、Ｐ側、Ｎ側電極６１、６２のハンダ付け位置が妨げられているが、本発明のＬＥＤ５０は常用のＬＥＤに較べ、より多くの発光面積を有するものとなっている。
【００１８】
図５は、基板７０上に回路を予め設け、該基板７０上に複数のチップ８０を接合、導通、固定させ、Ｐ側電極と陽極電源とを相互接合し、Ｎ側電極と陰極電源とを相互接合しているところを示す。Ｐ側電極とＮ側電極は直列である。多数のＬＥＤチップは回路基板スペースの減少、またはより多くのＬＥＤチップを装設するため、直列あるいは並列によりきちんと整えられ、接合、導通、固定される。さらに、上述の直列または並列を任意に組み合わせて電圧と電流を調節し、直列、並列に配置されたチップの電圧、電流および輝度の調整を行うことができる。
【００１９】
図６は、図中それぞれＲ色ＬＥＤチップ９０、Ｂ色ＬＥＤチップ９１、Ｇ色ＬＥＤチップ９２を示し、三種の異なる色のＬＥＤチップを重なり合わせる方式により接合、導通、固定させ、そのＰ側、Ｎ側電極が導体９３として多層基板９４上で直接ハンダ付けされているところを示す。これより、Ｒ、Ｂ、Ｇ三色混合によって白色発光するＬＥＤおよびフルカラー発光するＬＥＤの効果が示される。
スポット効果を達成させるため、上述のＬＥＤもまた、封止可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＬＥＤチップの俯瞰図である。
【図２】ＬＥＤチップの側面からみた断面図である。
【図３】各種形式のＬＥＤ製造工程を比較した図である。
【図４Ａ】通常のＬＥＤの発光面積を示した図である。
【図４Ｂ】本発明の整合型ＬＥＤの発光面積を示した図である。
【図５】本発明のより好ましい実施の形態における組立説明図である。
【図６】本発明のもう一つのより好ましい実施の形態における組立説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０：チップ、１１：フレーム、１３：封止材、２０：チップ、２１：基板、２３：封止材、３０：チップ、３１：フリップチップ基板、３３：封止材、４０：チップ、６１：Ｐ側電極、６２：Ｎ側電極、９０：Ｒ色ＬＥＤチップ、９１：Ｂ色ＬＥＤチップ、９２：Ｇ色ＬＥＤチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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