(57)【要約】【課題】ＬＥＤランプにおいて、表面に微細な凹凸が多く接着力に優れた銅とレジストとの接着部分を設けることで、高温工程下でも熱応力による剥離を生じないこと。【解決手段】ＬＥＤランプ１においては、基板２の上にまず銅膜４がメッキによって付けられ、さらにその上に全体としてはリング状のレジスト３が接着され、レジスト３が接着されなかった銅膜４の上にニッケル膜５・金膜６がメッキによって付けられる。次に、ランプハウス８の底面に接着剤７を塗布して基板２の上に接着して、ランプハウス８の枠内に透明エポキシ樹脂９を充填し、加熱硬化させて樹脂封止する。レジスト３が微細な凹凸が多く接触面積が大きい接着性に優れた銅４の表面に接着されているため、熱膨張率の差による応力が加わっても剥離せず、レジスト３がランプハウス８や透明エポキシ樹脂９に加わる熱応力を緩和して、どこからも剥離が生じることがない。【選択図】        図１
2004319634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に導電部として銅（Ｃｕ）・ニッケル（Ｎｉ）・金（Ａｕ）の順に重ねられて形成された金属パターンと、
前記基板上に接着剤を介して固定された樹脂枠部材と、
前記基板上の前記樹脂枠部材の枠内に前記金属パターンと導電するように固定された発光素子と、
前記金属パターンのうちニッケル・金の付いていない銅表面上に接着され、前記基板と前記樹脂枠部材にその一部または全部を挟まれた構造をなすレジストと、
前記樹脂枠部材の枠内に充填されて前記発光素子を封止する光透過性樹脂と
を具備することを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項２】
基板上に発光素子と導通する金属パターンの最下層を成す銅膜を形成する工程と、
前記発光素子を取付ける位置の周囲を囲んで前記銅膜の上にレジストを接着する工程と、
前記レジストが接着されなかった前記銅膜の上にニッケル膜を形成し、さらに該ニッケル膜の上に金膜を形成して前記金属パターンを完成する工程と、
前記発光素子を取付ける位置の周囲を囲んで前記レジストの一部または全部を挟むように接着剤の層を介して前記基板に樹脂枠部材を接着する工程と、
前記金属パターンの上に導通をとって前記発光素子を取付ける工程と、
前記樹脂枠部材の枠内に光透過性樹脂を充填して前記発光素子を封止する工程と
を具備することを特徴とするＬＥＤランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子と導電部の金属パターンとの導通不良が発生するのを防ぐことができる発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」ともいう。）ランプに関するもので、特にランプハウス等の樹脂枠部材が用いられたＬＥＤランプに関するものである。
【０００２】
なお、本明細書中においては、ＬＥＤチップそのものは「発光素子」と呼び、ＬＥＤチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む全体を「発光ダイオードランプ」または「ＬＥＤランプ」と呼ぶこととする。
【０００３】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平８−３３０６３７号公報
従来の表面実装型発光ダイオードにおいては、樹脂封止部の形成時に基板上の金属パターン（導電部）が封止金型に挟まれるため割れを生じたり、ハンダリフロー炉等の高温の工程において金属パターンと樹脂封止部との熱膨張率の差によって両者の間に剥離を生じる等の不具合があった。そこで、上記特許文献１に開示された発明においては、基板上の金属パターンと樹脂封止部との間にレジストを挟むことによって、このレジストが緩衝材となって、封止金型の圧力も柔軟性のあるレジストが変形することで圧力を吸収して金属パターンの割れ等が防止され、高温の工程における熱膨張率の差に起因する応力もレジストが吸収することによって金属パターンと樹脂封止部の間の剥離を防止している。
【０００４】
しかし、一般に金属パターンの表面はハンダ濡れ性が良く防錆性に優れることから金メッキされるものであり、金メッキの表面は滑らかで凹凸がないため接着性に劣り、上記特許文献１に記載の発明でも十分に剥離を防止できない場合がある。このような場合について、図３を参照して説明する。図３（ａ）はランプハウスを発光素子の周囲に設けた従来のＬＥＤランプの端部縦断面を示す縦断面図、（ｂ）はランプハウスと金属パターンの間にレジスト層を設けた従来のＬＥＤランプの端部縦断面を示す縦断面図である。なお、発光素子は図３（ａ），（ｂ）の左方のＬＥＤランプ中心部に取付けられており、図示されていない。
【０００５】
図３（ａ）に示されるように、このＬＥＤランプ２０においては、ガラスエポキシ基板２の上にメッキによって銅１４、ニッケル１５、金１６の３層からなる金属パターンが形成されている。金属パターンが３層になっているのは、銅１４がガラスエポキシ基板２との密着性が良く、金１６は上述の如くハンダ濡れ性が良く防錆性に優れることから金属パターンの表面とするのが好ましいが、銅１４と金１６の密着性が良くないことから、間に両者と密着性の良いニッケル１５を挟んでいるものである。
【０００６】
かかる金属パターンの上に、発光素子を囲んで反射鏡の役目をするテーパ面８ａを有する白色樹脂からなるランプハウス８が接着剤７によって接着される。そして、図示されない発光素子がランプハウス８の中心部分において金属パターンの表面（金）１６にマウントされ、ワイヤボンディングで導通をとった後、ランプハウス８の枠内に透明エポキシ樹脂９が充填され、加熱硬化させられて発光素子が樹脂封止され、ＬＥＤランプ２０となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるＬＥＤランプ２０がその後ハンダディップやリフロー炉等の高温工程に曝されると、金属パターン１４，１５，１６と樹脂からなる部分７，８，９の熱膨張率の差によって応力が生じて両者が剥離する。この剥離が中心部まで及ぶと、透明エポキシ樹脂９に封止された発光素子のワイヤが金属パターンの表面（金）１６から剥離して導通不良・不灯となる製品が生じてしまう。そこで、図３（ｂ）に示されるように、上記特許文献１に記載の技術と同様に両者の間にレジスト３を挟んで緩衝材としようとしても、金属パターンの表面が滑らかで接着性に劣る金１６であるために、またレジスト３もエポキシ樹脂系のものであるために、やはり熱応力で剥離が生じるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、表面に微細な凹凸が多く接着力に優れた銅とレジストとの接着部分を設けることによって、高温工程下でも熱応力による剥離を生ぜず信頼性の高いＬＥＤランプ及びその製造方法の提供を課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかるＬＥＤランプは、基板上に導電部として銅（Ｃｕ）・ニッケル（Ｎｉ）・金（Ａｕ）の順に重ねられて形成された金属パターンと、前記基板上に接着剤を介して固定された樹脂枠部材と、前記基板上の前記樹脂枠部材の枠内に前記金属パターンと導電するように固定された発光素子と、前記金属パターンのうちニッケル・金の付いていない銅表面上に接着され、前記基板と前記樹脂枠部材にその一部または全部を挟まれた構造をなすレジストと、前記樹脂枠部材の枠内に充填されて前記発光素子を封止する光透過性樹脂とを具備するものである。
【００１０】
発光素子の導電部としての金属パターンが銅・ニッケル・金の順に重ねられた３層構造になっている理由は上述したが、接着面としては表面に微細な凹凸が多く接触面積が大きい銅の方が優れている。そこで、金属パターンのうち樹脂枠部材が接着される近傍をニッケル・金の付いていない銅表面として、ここにレジストを接着する。銅表面にレジストを接着するには、３層構造の金属パターンのうちレジスト接着部のニッケル・金を除去しても良いし、銅のみを基板に付けた段階でレジストを接着して、その後ニッケル・金を重ねるようにしても良い。そして、樹脂枠部材をレジストの一部または全部を基板との間で挟むようにして接着剤を介して接着し、金属パターンと電気的に接続された発光素子を樹脂枠部材の枠内に光透過性樹脂を充填して加熱硬化することによって封止する。
【００１１】
かかる構成のＬＥＤランプは、ハンダディップやリフロー炉等の高温工程に曝されても、レジストが接着性に優れた銅表面に接着されているため、熱膨張率の差による応力が加わっても剥離せず、さらに接着剤を介して接触している樹脂枠部材や光透過性樹脂に加わる熱応力をレジストが緩和して、どこからも剥離が生じることがない。したがって、発光素子の導通不良・不灯が起こることもない。
【００１２】
このようにして、表面に微細な凹凸が多く接着力に優れた銅とレジストとの接着部分を設けることによって、高温工程下でも熱応力による剥離を生ぜず、信頼性の高いＬＥＤランプとなる。
【００１３】
請求項２の発明にかかるＬＥＤランプの製造方法は、基板上に発光素子と導通する金属パターンの最下層を成す銅膜を形成する工程と、前記発光素子を取付ける位置の周囲を囲んで前記銅膜の上にレジストを接着する工程と、前記レジストが接着されなかった前記銅膜の上にニッケル膜を形成し、さらに該ニッケル膜の上に金膜を形成して前記金属パターンを完成する工程と、前記発光素子を取付ける位置の周囲を囲んで前記レジストの一部または全部を挟むように接着剤の層を介して前記基板に樹脂枠部材を接着する工程と、前記金属パターンの上に導通をとって前記発光素子を取付ける工程と、前記樹脂枠部材の枠内に光透過性樹脂を充填して前記発光素子を封止する工程とを具備するものである。
【００１４】
このように、一旦３層構造の金属パターンを形成してからニッケル膜と金膜を除去して銅膜表面を露出させるのでなく、まず銅膜のみを形成した段階で所定の位置に所定の形状のレジストを接着し、その後レジストが接着されなかった銅膜の部分にニッケル膜と金膜を形成して３層構造の金属パターンとしているので、ニッケル膜と金膜を除去する手間の掛かる工程を必要とせず、容易に接着性に優れた銅表面にレジストを接着することができる。
【００１５】
このようにして、表面に微細な凹凸が多く接着力に優れた銅とレジストとの接着部分を容易に設けることができ、高温工程下でも熱応力による剥離を生ぜず、信頼性の高いＬＥＤランプの容易な製造方法となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるＬＥＤランプの実施の形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの端部縦断面を示す縦断面図である。図２は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの全体構成を示す平面図である。
【００１７】
図２の平面図に示されるように、本実施の形態のＬＥＤランプ１においては、基板としてのガラスエポキシ基板（以下、単に「基板」という。）２とほぼ同じ外形寸法を有する樹脂枠部材としてのランプハウス８が取付けられている。このランプハウス８はナイロン系の白色樹脂からなり、中心に円形のテーパ８ａ付きの貫通孔が設けられており、テーパ面８ａは発光素子１１から側方へ放射された光を上方へ反射する反射鏡としての役割をする。ランプハウス８の貫通孔の縁からはランプハウス８と基板２の間に挟まれたレジスト３の内縁が見えており、さらにその内側には銅・ニッケル・金の３層からなる金属パターン１０ａ，１０ｂが基板２に密着して形成されている。
【００１８】
ランプハウス８の貫通孔の中心にあたる金属パターン１０ａの先端部には青色発光素子１１が２つの電極を上にして固定されており、これら２つの電極はそれぞれ金ワイヤ１２ａ，１２ｂによって金属パターン１０ａ，１０ｂとワイヤボンディングされている。そして、ランプハウス８の貫通孔には光透過性樹脂としての透明エポキシ樹脂９が充填され、加熱硬化されて青色発光素子１１を樹脂封止している。
【００１９】
かかる外観を有する本実施の形態のＬＥＤランプ１の内部構造と製造方法について、図１を参照して説明する。図１に示されるように、基板２の上には金属パターンのうちまず銅膜４がメッキによって付けられており、この銅膜４は前述した金属パターン１０ａ，１０ｂの最下層まで連続している。ここで、従来なら続いてニッケル膜５・金膜６が形成されるが、本実施の形態においては銅膜４及び基板２の表面にレジスト３が、ＬＥＤランプ１全体としてはリング状に接着される。
【００２０】
その後、レジスト３が接着されなかった銅膜４の上に（金属パターン１０ａ，１０ｂも含む）、ニッケルメッキ続いて金メッキが施され、ニッケル膜５・金膜６が形成される。このような製造方法をとることによって、ニッケル膜５・金膜６を除去する工程が不要になり、容易に銅膜４の表面にレジスト３を接着することができる。次に、ランプハウス８の底面に接着剤７を塗布して基板２の上に接着する。これによって、図１に示されるように、ランプハウス８は接着剤７を介して、レジスト３と金属パターン４，５，６に跨って接着されることになる。
【００２１】
そして、図２について説明したように、青色発光素子１１を金属パターン１０ａにマウントし、ワイヤボンディングしてから、ランプハウス８の枠内に透明エポキシ樹脂９を充填し、加熱硬化させて樹脂封止することによってＬＥＤランプ１が完成する。
【００２２】
かかる内部構造を有する本実施の形態のＬＥＤランプ１は、ハンダディップやリフロー炉等の高温工程に曝されても、レジスト３が微細な凹凸が多く接触面積が大きい接着性に優れた銅４の表面に接着されているため、熱膨張率の差による応力が加わってもレジスト３が剥離することがない。さらに、レジスト３が接着剤７を介して接触しているランプハウス８や透明エポキシ樹脂９に加わる熱応力を緩和して、どこからも剥離が生じることがない。したがって、青色発光素子１１の導通不良・不灯が起こることもない。
【００２３】
このようにして、本実施の形態のＬＥＤランプ１においては、表面に微細な凹凸が多く接着力に優れた銅４とレジスト３との接着部分を設けることによって、高温工程下でも熱応力による剥離を生ぜず、導通不良・不灯を起こすことのない信頼性の高いＬＥＤランプとなる。
【００２４】
本実施の形態においては、発光素子として青色発光素子１１を用い、電極を上にしてマウントしてワイヤボンディングした例について説明したが、発光素子としては赤色、緑色、アンバー等、どのような発光色の発光素子を用いても良いし、電極を下にしてフリップチップ構造の電気的接続としても良い。
【００２５】
また、本実施の形態においては、光透過性樹脂として透明エポキシ樹脂を用いているが、透明シリコーン樹脂を始めとして、熱硬化前の流動性に優れ、熱硬化後の透明性が良好で熱膨張率が透明エポキシ樹脂と大きく異ならないものであれば、他の透明樹脂を用いることもできる。
【００２６】
本発明を実施する場合には、ＬＥＤランプのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、またＬＥＤランプの製造方法のその他の工程についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかるＬＥＤランプは、基板上に導電部として銅（Ｃｕ）・ニッケル（Ｎｉ）・金（Ａｕ）の順に重ねられて形成された金属パターンと、前記基板上に接着剤を介して固定された樹脂枠部材と、前記基板上の前記樹脂枠部材の枠内に前記金属パターンと導電するように固定された発光素子と、前記金属パターンのうちニッケル・金の付いていない銅表面上に接着され、前記基板と前記樹脂枠部材にその一部または全部を挟まれた構造をなすレジストと、前記樹脂枠部材の枠内に充填されて前記発光素子を封止する光透過性樹脂とを具備するものである。
【００２８】
このように、金属パターンのうち樹脂枠部材が接着される近傍をニッケル・金の付いていない銅表面として、ここにレジストを接着する。そして、樹脂枠部材をレジストの一部または全部を基板との間で挟むようにして接着剤を介して接着し、金属パターンと電気的に接続された発光素子を樹脂枠部材の枠内に光透過性樹脂を充填して加熱硬化することによって封止する。
【００２９】
かかる構成のＬＥＤランプは、ハンダディップやリフロー炉等の高温工程に曝されても、レジストが接着性に優れた銅表面に接着されているため、熱膨張率の差による応力が加わっても剥離せず、さらに接着剤を介して接触している樹脂枠部材や光透過性樹脂に加わる熱応力をレジストが緩和して、どこからも剥離が生じることがない。したがって、発光素子の導通不良・不灯が起こることもない。
【００３０】
このようにして、表面に微細な凹凸が多く接着力に優れた銅とレジストとの接着部分を設けることによって、高温工程下でも熱応力による剥離を生ぜず、信頼性の高いＬＥＤランプとなる。
【００３１】
請求項２の発明にかかるＬＥＤランプの製造方法は、基板上に発光素子と導通する金属パターンの最下層を成す銅膜を形成する工程と、前記発光素子を取付ける位置の周囲を囲んで前記銅膜の上にレジストを接着する工程と、前記レジストが接着されなかった前記銅膜の上にニッケル膜を形成し、さらに該ニッケル膜の上に金膜を形成して前記金属パターンを完成する工程と、前記発光素子を取付ける位置の周囲を囲んで前記レジストの一部または全部を挟むように接着剤の層を介して前記基板に樹脂枠部材を接着する工程と、前記金属パターンの上に導通をとって前記発光素子を取付ける工程と、前記樹脂枠部材の枠内に光透過性樹脂を充填して前記発光素子を封止する工程とを具備するものである。
【００３２】
このように、一旦３層構造の金属パターンを形成してからニッケル膜と金膜を除去して銅膜表面を露出させるのでなく、まず銅膜のみを形成した段階で所定の位置に所定の形状のレジストを接着し、その後レジストが接着されなかった銅膜の部分にニッケル膜と金膜を形成して３層構造の金属パターンとしているので、ニッケル膜と金膜を除去する手間の掛かる工程を必要とせず、容易に接着性に優れた銅表面にレジストを接着することができる。
【００３３】
このようにして、表面に微細な凹凸が多く接着力に優れた銅とレジストとの接着部分を容易に設けることができ、高温工程下でも熱応力による剥離を生ぜず、信頼性の高いＬＥＤランプの容易な製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの端部縦断面を示す縦断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの全体構成を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）はランプハウスを発光素子の周囲に設けた従来のＬＥＤランプの端部縦断面を示す縦断面図、（ｂ）はランプハウスと金属パターンの間にレジスト層を設けた従来のＬＥＤランプの端部縦断面を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  ＬＥＤランプ
２  基板
３  レジスト
４  銅（Ｃｕ）
５  ニッケル（Ｎｉ）
６  金（Ａｕ）
７  接着剤
８  樹脂枠部材
９  光透過性樹脂
【図１】
2004319634.tif 000003
【図２】
2004319634.tif 000004
【図３】
2004319634.tif 000005