(57)【要約】【課題】  実装基板との線膨張率の違いに起因して発生する応力を有効に緩和することによってハンダの破壊を防止し、導通不良を防止することができるＬＥＤパッケージを提供する。【解決手段】ＬＥＤチップ１１が実装されて、当該ＬＥＤチップ１１と電気的に接続される実装基板上に実装される立体型基板１２と、ＬＥＤチップ１１及び実装基板上の回路パターンとハンダを介して接続され、立体型基板１２の外壁に沿って形成される複数の回路パターン１４Ａ，１４Ｂとを備える。複数の回路パターン１４Ａ，１４Ｂは、立体型基板１２の複数の側面のうちの隣接する側面に、それぞれ形成される。または、複数の回路パターン１４Ａ，１４Ｂは、立体型基板１２の複数の側面のうちの単一の側面に、それぞれ形成されていても良い。【選択図】      図１
2008205266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップが実装されて、当該ＬＥＤチップと電気的に接続される実装基板上に実装される立体型基板と、
前記ＬＥＤチップ及び前記実装基板上の回路パターンとハンダを介して接続され、前記立体型基板の外壁に沿って形成される複数の回路パターンとを備え、
前記複数の回路パターンは、前記立体型基板の複数の側面のうちの隣接する側面に、それぞれ形成されること
を特徴とするＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
ＬＥＤチップが実装されて、当該ＬＥＤチップと電気的に接続される実装基板上に実装される立体型基板と、
前記ＬＥＤチップ及び前記実装基板上の回路パターンとハンダを介して接続され、前記立体型基板の外壁に沿って形成される複数の回路パターンとを備え、
前記複数の回路パターンは、前記立体型基板の複数の側面のうちの単一の側面に、それぞれ形成されること
を特徴とするＬＥＤパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（Light Emitting Diode；以下、ＬＥＤという。）チップをパッケージ本体に実装したＬＥＤパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤチップを所定のパッケージ本体に実装し、これをプリント回路基板等の実装基板に実装するＬＥＤパッケージが提案されている。かかるＬＥＤパッケージは、ハンダによってＬＥＤチップを実装基板に実装する際に、電極間でハンダ量に差があると、ハンダが溶融したときの表面張力の差やハンダが固化するときの収縮応力等に起因して、一方の電極が浮き上がる、いわゆる、マンハッタン現象を生じるという問題がある。これを解決するために、特許文献１に記載された技術が提案されている。
【０００３】
この特許文献１には、一方の面が素子取付面とされて素子用電極が設けられ他方の面が取付面とされて端子用電極が設けられる板状基板を有する発光ダイオードが開示されている。特に、この発光ダイオードは、板状基板に一方の面から他方の面に達するスルーホール電極を設け、このスルーホール電極によって素子用電極と端子用電極との電気的接続を行うことにより、ハンダ量に不均一を生じているときであっても、板状基板に一方の端部を浮き上がらせるような応力を生じることをなくし、導通不良を防止することができるとしている。
【特許文献１】特開２０００−２１６４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＬＥＤパッケージにおいては、実装基板にハンダ実装した場合には、実装基板の線膨張率がＬＥＤパッケージの線膨張率よりも大きい。熱履歴によってＬＥＤパッケージと実装基板上の配線パターンとの接続部分に応力が集中した場合、当該現象を起因として、ヒートサイクル試験等の際にハンダが破壊することがあり、導通不良を起こすという問題があった。この問題は、パッケージ本体がセラミックス材などで形成されていることに起因し、使用時のみならず、はんだ実装時においても問題になることがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、実装基板との線膨張率の違いに起因して発生する応力によるハンダの破壊を防止し、導通不良を防止することができるＬＥＤパッケージ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】
【０００６】
本発明は、ＬＥＤチップが実装されて、当該ＬＥＤチップと電気的に接続される実装基板上に実装される立体型基板と、前記ＬＥＤチップ及び前記実装基板上の回路パターンとハンダを介して接続され、前記立体型基板の外壁に沿って形成される複数の回路パターンとを備える。
【０００７】
このようなＬＥＤパッケージは、上述の課題を解決するために、複数の回路パターンは、前記立体型基板の複数の側面のうちの隣接する側面に、それぞれ形成される。また、ＬＥＤパッケージは、上述の課題を解決するために、複数の回路パターンは、前記立体型基板の複数の側面のうちの単一の側面に、それぞれ形成されていても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の回路パターンを、立体型基板の複数の側面のうちの隣接する側面又は単一の側面に、それぞれ形成し、当該複数の回路パターン間の距離を近くする。これによって、立体型基板と実装基板との線膨張率の違いに起因して応力が発生しても、回路パターン間の距離が小さいので、絶対的に膨張する量が少なく、立体型基板と実装基板とを接続するハンダの破壊を防止し、導通不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１及び図２に、ＬＥＤチップ１１を実装するパッケージ本体１０の外観構成を示す斜視図を示す。
【００１１】
図１及び図２に示すパッケージ本体１０は、ＬＥＤチップ１１の正端子が接続される回路パターン１４Ａと、ＬＥＤチップ１１の負端子が接続される回路パターン１４Ｂとを近接して配置したことを特徴としたものである。図１に示すパッケージ本体１０は、立体状の本体部１２の４側面のうちの隣接する２つの側面に回路パターン１４Ａ，１４Ｂを配設した状態を示している。図２に示すパッケージ本体１０は、立体状の本体部１２の４側面のうちの単一の側面に回路パターン１４Ａ，１４Ｂを配設した状態を示している。
【００１２】
このように、ＬＥＤチップ１１に接続する回路パターンが複数存在しても、当該複数の回路パターンを近接して配設する。回路パターン１４Ａ，１４Ｂと実装基板とをハンダ付けで固定し、それ以外をフリーにして、パッケージ本体１０を実装基板に対して固定させる。これにより、ＬＥＤチップ１１が発熱した時の、ハンダ付けされている回路パターン１４Ａ，１４Ｂ間の本体部１２の絶対的な膨張量を小さくし、ハンダにクラックが発生することを防止する。
【００１３】
パッケージ本体１０は、例えばセラミック焼結体からなる本体部１２を有する。セラミックス材としては、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素などがある。セラミック焼結体の製造方法としては、射出成形、圧縮成形（プレス成形）、鋳込み成形等があるが、パッケージ本体１０を製造するにあたっては、いずれの方法を用いてもよい。本体部１２は、中央部分に頭切円錐状の窪みが形成され、底面にＬＥＤチップ１１が実装されるように構成されている。
【００１４】
この頭切円錐状の窪みの底面は、ＬＥＤチップ１１を実装するＬＥＤチップ１１の実装面として用いられる。このＬＥＤチップ１１の実装面には、回路パターン１４Ａ，１４Ｂの一部を構成するＬＥＤチップ実装部１３Ａ，１３Ｂが形成されている。ＬＥＤチップ実装部１３Ａには、ＬＥＤチップ１１が取り付けられる。ＬＥＤチップ実装部１３Ｂには、ＬＥＤチップ１１と接続されたワイヤ１６がハンダ付けされる。ＬＥＤチップ実装部１３Ａは、回路パターン１４Ａを介して、ＬＥＤチップ１１の駆動電流が供給される。ＬＥＤチップ実装部１３Ｂは、回路パターン１４Ｂを介して接地端子（図示せず）が接続される。これにより、パッケージ本体１０は、このＬＥＤチップ１１の実装面から本体部１２の側面にかけて所定の回路パターン（配線）１４Ａ，１４Ｂが設けられた立体型基板（Molded Interconnect Device;MID）として機能することになる。
【００１５】
また、頭切円錐状の窪みの円錐面は、ＬＥＤチップ１１から放射された光を反射する反射板１５として機能する。ＬＥＤパッケージは、反射板１５をこのような円錐面とすることにより、高い信頼性及び光取り出し効率を実現することができる。なお、パッケージ本体１０においては、反射板１５の部分に高反射率の金属膜を形成するようにしてもよい。これにより、ＬＥＤパッケージにおいては、より高い信頼性及び光取り出し効率を実現することができる。
【００１６】
このようなＬＥＤパッケージにおいては、薄膜輪郭除去法により、ＬＥＤチップ１１の実装面と反射板１５とを一体化したような立体回路基板を容易に形成することができる。この薄膜輪郭除去法は、以下のようなプロセスからなる。
【００１７】
まず、薄膜輪郭除去法においては、加熱処理プロセスを実行し、焼結体を温度１０００℃、保持時間１時間の条件で加熱処理し、表面を清浄化する。
【００１８】
続いて、薄膜輪郭除去法は、導電性薄膜形成プロセスを実行する。このプロセスは、真空蒸着装置やＤＣマグネトロンスパッタリング装置等を使用した物理的蒸着法や無電解めっき等の湿式法等により、導電性薄膜を基板材料表面に形成するものである。具体的には、基板材料をプラズマ処理装置のチャンバ内にセットし、チャンバ内を１０−４Ｐａ程度に減圧した後、温度１００〜２００℃で３分間程度、焼結体を予備加熱する。その後、チャンバ内に窒素やアルゴンなどのガスを流通させるとともに、チャンバ内のガス圧を１０Ｐａ程度に制御する。そして、電極間に１００〜１０００Ｗの高周波電圧（ＲＦ：１３．５６ＭＨｚ）を１０〜３００秒間印加することにより、プラズマ処理を行う。続いて、チャンバ内の圧力を１０−４Ｐａ以下に制御し、この状態でチャンバ内にアルゴンガスをガス圧が０．６Ｐａ程度になるように導入した後、さらに３００〜６００Ｖの直流電圧を印加することにより、金属ターゲットをボンバートし、焼結体表面に膜厚が１００〜１０００ｎｍ程度の導電性薄膜を形成する。なお、導電性材料としては、銅、ニッケル、クロム、チタン等が用いられる。
【００１９】
続いて、薄膜輪郭除去法においては、回路パターン形成プロセスを実行し、例えば図３中（ａ）に示すように、大気中でＹＡＧレーザーの第３高調波（ＴＨＧ−ＹＡＧレーザー）を使用して回路パターンの輪郭に沿ってレーザーを走査し、アルミナ基板３３上に形成された導電性薄膜３２のうち、回路パターン３１の輪郭部の薄膜のみを除去した薄膜除去部３０を形成する。
【００２０】
続いて、薄膜輪郭除去法においては、めっきプロセスを実行し、例えば図３中（ｂ）に示すように、焼結体表面の電気回路部のみに電解めっきによって銅めっき３４を施して厚膜化し、厚さが５〜１５μｍの銅膜を形成する。その後、例えば図３中（ｃ）に示すように、全面をエッチングすることによって、非電気回路部に残存している導電性薄膜３２をエッチングによって完全に除去する。このとき、銅めっき３４は、導電性薄膜３２よりも厚く形成されているために、残存する。そして、例えば図３中（ｄ）に示すように、電気回路部に電気めっきによってニッケルめっきや金めっき３５を施す。
【００２１】
ＬＥＤパッケージは、このような薄膜輪郭除去法によって容易に形成することができる。なお、ＬＥＤパッケージを薄膜輪郭除去法によって製造する場合には、上述した銅めっき、エッチング、ニッケルめっきまでのプロセスについては同様に行った上で、電気回路部のみに給電して金めっきを施すとともに、反射板１５のみに給電して例えば銀めっきを施せばよい。
【００２２】
このようにして形成されるＬＥＤパッケージは、図４（ｄ）に示すように、ハンダ２１を介して所定の回路パターン２２が形成された実装基板２０上に実装される。このようなＬＥＤパッケージは、以下のようにして形成することができる。すなわち、ＬＥＤパッケージを製造するにあたっては、例えば図４中（ａ）に示すように、焼結体（本体部１２）を形成する。続いて、ＬＥＤパッケージを製造するにあたっては、例えば図４中（ｂ）に示すように、上述した薄膜輪郭除去法によって焼結体の表面に回路パターン１４Ａ，１４Ｂを形成し、図４中（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ実装面上に形成されたＬＥＤチップ実装部１３Ａ，１３ＢにＬＥＤチップ１１を実装する。この時、回路パターン１４Ａ，１４Ｂは、図１に示すように、本体部１２の４つの側面のうちの隣接する２つの側面に形成されても良く、図２に示すように、単一の側面のみに形成されることになる。その後に、図４（ｄ）に示すように、本体部１２のうちの回路パターン１４Ａ，１４Ｂと実装基板２０上の回路パターン２２とを接触させるように本体部１２を所定位置に配置する。その後、回路パターン１４Ａ，１４Ｂと回路パターン２２とをハンダ２１によってハンダ付けすることによって、本体部１２を実装基板２０上に固定する。
【００２３】
以上のように、本発明を適用したパッケージ本体１０によれば、複数の回路パターン１４Ａ，１４Ｂを近接させることによって、当該複数の回路パターン１４Ａ，１４Ｂ以外の部分を固定しないようにする。このようなパッケージ本体１０は、回路パターン１４Ａ，１４Ｂのハンダ２１の距離が短く、本体部１２が膨張しても、当該距離が短いために、絶対的なハンダ２１間の膨張量を小さくできる。これによって、ハンダ２１のクラックを防止でき、導通不良を防止することができる。
【００２４】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態として示すＬＥＤパッケージにおけるパッケージ本体の外観構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態として示すＬＥＤパッケージにおけるパッケージ本体の他の外観構成を示す斜視図である。
【図３】ＬＥＤパッケージを製造するための薄膜輪郭除去法の各プロセスについて説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態として示すＬＥＤパッケージを製造する様子を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  パッケージ本体
１１  ＬＥＤチップ
１２  本体部
１３Ａ，１３Ｂ  ＬＥＤチップ実装部
１４Ａ，１４Ｂ  回路パターン
１５  反射板
１６  ワイヤ
２０  実装基板
２１  ハンダ
２２  回路パターン
３０  薄膜除去部
３１  回路パターン
３２  導電性薄膜
３３  アルミナ基板
【図１】
2008205266.tif 000003
【図２】
2008205266.tif 000004
【図３】
2008205266.tif 000005
【図４】
2008205266.tif 000006