(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の配線が多数形成されたサブマウント基板の各配線上の所定位置に、金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダを載置し、
前記各一対の配線の前記第１の共晶ハンダ上に、フリプチップ型発光ダイオードの各電極を配置した後、リフロー炉で加熱して、前記第１の共晶ハンダを介して前記配線と電極とを接続した後、
前記サブマウント基板をダイシングして、一つのフリプチップ型発光ダイオードが載置されたサブマウントとし、
前記サブマウントに形成された一対の配線に一対のリードを導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介してそれぞれ接続したことを特徴とする発光ダイオード組立体の組立方法。
【請求項２】
一対の配線が多数形成されたサブマウント基板の各配線上の所定位置に、金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダを載置し、
前記各一対の配線の前記第１の共晶ハンダ上に、フリプチップ型発光ダイオードの各電極を配置した後、リフロー炉で加熱して、前記第１の共晶ハンダを介して前記配線と電極とを接続した後、
前記サブマウント基板をダイシングして、一つのフリプチップ型発光ダイオードが載置されたサブマウントとし、
一方、複数のプラスチック製筒体と、前記複数のプラスチック製筒体を貫通するリードフレームとを一体成形により作製した後、前記リードフレームをカッティングして一個のプラスチック製筒体とし、
前記一個のプラスチック製筒体の内部に突出する一対のリードを、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して前記サブマウントに形成された一対の配線にそれぞれ接続し、
前記プラスチック製筒体の上面を透明樹脂で封止したことを特徴とする発光ダイオード組立体の組立方法。
【請求項３】
一対の配線が多数形成されたサブマウント基板の各配線上の所定位置に、金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダ層を形成した後、前記共晶ハンダ上にフラックスを載置し、
前記各一対の配線のフラックス上に、フリプチップ型発光ダイオードの各電極を配置した後、リフロー炉で加熱して、前記第１の共晶ハンダを介して前記配線と電極とを接続した後、
前記サブマウント基板をダイシングして、一つのフリプチップ型発光ダイオードが載置されたサブマウントとし、
一方、複数のプラスチック製筒体と、前記複数のプラスチック製筒体を貫通するリードフレームとを一体成形により作製した後、前記リードフレームをカッティングして一個のプラスチック製筒体とし、
前記一個のプラスチック製筒体の内部に突出する一対のリードを、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して前記サブマウントに形成された一対の配線にそれぞれ接続し、
前記プラスチック製筒体の上面を透明樹脂で封止したことを特徴とする発光ダイオード組立体の組立方法。
【請求項４】
前記第１の共晶ハンダ層は、各配線上の所定位置に、蒸着法、スクリーン印刷法、またはメッキ法によって形成されたことを特徴とする請求項３に記載された発光ダイオード組立体の組立方法。
【請求項５】
フリプチップ型発光ダイオードの一対の電極が金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダを介して一対の配線に接続されたサブマウントと、
内部を貫通する一対のリードが一体成形により作製されたプラスチック製筒体と、
前記プラスチック製筒体の内部に突出する一対のリードを、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して前記サブマウントに形成された一対の配線にそれぞれ接続した発光部組立体と、
前記発光部組立体の上面を封止した透明樹脂封止部材と、
から構成されることを特徴とする発光ダイオード組立体。
【請求項６】
前記第１の共晶ハンダは、金−錫共晶ハンダペーストであることを特徴とする請求項５に記載された発光ダイオード組立体。
【請求項７】
前記プラスチック製筒体により囲まれた１個のフリプチップ型発光ダイオードは、一つの印刷配線基板上にマトリクス状に組み立てられていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載された発光ダイオード組立体。
【請求項８】
前記プラスチック製筒体により囲まれた１個のフリプチップ型発光ダイオードは、一つの印刷配線基板上に所望の形状に組み立てられていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載された発光ダイオード組立体。
【請求項９】
前記発光ダイオード組立体におけるフリプチップ型発光ダイオードは、制御回路によって点滅制御されることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載された発光ダイオード組立体。
【請求項１０】
前記フリプチップ型発光ダイオードは、赤色、黄色、橙色、緑色、青色の内の一種類であることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載された発光ダイオード組立体。
【請求項１１】
前記フリプチップ型発光ダイオードは、赤色、黄色、橙色、緑色、青色の内の少なくとも複数種類が予め印刷配線基板に配置されていることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載された発光ダイオード組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリプチップ型発光ダイオード、サブマウント、および印刷配線基板を組み立てた発光ダイオード組立体の組立方法および発光ダイオード組立体に関するものである。特に、本発明は、フリプチップ型発光ダイオードの電極とサブマウントに形成されている配線との接合に対する信頼性を向上させるために金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダ、前記共晶ハンダとフラックス、あるいは前記共晶ハンダペーストを使用した発光ダイオード組立体の組立方法および発光ダイオード組立体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特開２００３−４６１３５号公報に記載されている半導体発光装置は、薄型化を図るために、保持基板の裏面にサブマウントの厚みと同等のサブマウント収納用凹部を形成し、前記サブマウント収納用凹部に前記サブマウントを収納した状態で、前記サブマウントの電極のそれぞれと保持基板の配線を接続している。
【０００３】
また、特開２００３−２１８４０３号公報に記載された複合発光素子は、サブマウントの配線とフリプチップ型発光ダイオードの電極とがバンプを介して接続されている。
【０００４】
さらに、特開２００３−３０４００３号公報の表面実装型発光ダイオードは、鉛を使用しない金−錫ハンダを使用して発光ダイオードを実装している。
【特許文献１】特開２００３−４６１３５号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８４０３号公報
【特許文献３】特開２００３−３０４００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発光層からの光を電極の反対側の面から取り出すフリプチップ型発光ダイオードは、電極による光の遮りがないため、明るさが明るく、発光効率が良い。しかし、前記フリプチップ型発光ダイオードの電極は、サブマウントの配線と金線を介して接続するか、あるいは前記配線上に載置されたハンダバンプにより接続されていた。
【０００６】
前記金線は、自動機による取り付けを行っても、線でフリプチップ型発光ダイオードの電極とサブマウントの配線とを接続するため、熱サイクルにより、接続部の寿命や信頼性に問題があった。また、ハンダバンプは、フラックス成分が飛散するとともに、温度を上げると、フリプチップ型発光ダイオードの重みで薄くなり、接合部が広がったり、あるいはハンダの一部が溶けて流出し、配線間の短絡を起こす恐れがあった。さらに、前記ハンダの広がりや流出を防止するために、その近傍に絶縁膜を配し、配線における短絡を防いでいる。
【０００７】
前記ハンダバンプによるフリプチップ型発光ダイオードとサブマウントにおける配線との接続は、使用中に発生する熱により膨張するため、接続部分が剥がれたり、発光ダイオードが破壊され易いという欠点がある。  
【０００８】
以上のような課題を解決するために、本発明は、サブマウントに形成された配線上に金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダ、前記共晶ハンダとフラックス、金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダペーストを載置し、リフロー処理することにより配線間の短絡を防止する発光ダイオード組立体の組立方法および発光ダイオード組立体を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は、フリプチップ型発光ダイオードの発光を効率良く反射させるプラスチック製筒体を貫通するリードフレームにより、印刷配線基板に形成された配線と、サブマウントに形成された配線とを接続することにより、組立と発光の効率を向上させることができる発光ダイオード組立体の組立方法および発光ダイオード組立体を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、フリプチップ型発光ダイオードの電極をサブマウントの配線に接続し、リードフレームが埋設されたプラスチック製筒体のリードにサブマウントの配線を接続するだけで済むため組立方法が容易であり、フリプチップ型発光ダイオードの熱がサブマウントおよび印刷配線基板を介して外部に伝達されるため、フリプチップ型発光ダイオードの発熱が内部に籠もることがなく、経年変化によっても効率の劣化のない発光ダイオード組立体の組立方法および発光ダイオード組立体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】
【００１１】
（第１発明）
第１発明の発光ダイオード組立体の組立方法は、一対の配線が多数形成されたサブマウント基板の各配線上の所定位置に、金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダを載置し、前記各一対の配線の前記第１の共晶ハンダ上に、フリプチップ型発光ダイオードの各電極を配置した後、リフロー炉で加熱して、前記第１の共晶ハンダを介して前記配線と電極とを接続した後、前記サブマウント基板をダイシングして、一つのフリプチップ型発光ダイオードが載置されたサブマウントとし、前記サブマウントに形成された一対の配線に一対のリードを導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介してそれぞれ接続したことを特徴とする。
【００１２】
（第２発明）
第２発明の発光ダイオード組立体の組立方法は、一対の配線が多数形成されたサブマウント基板の各配線上に所定位置に、金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダを載置し、各一対の配線の前記第１の共晶ハンダ上に、フリプチップ型発光ダイオードの各電極を配置した後、リフロー炉で加熱して、前記第１の共晶ハンダを介して前記配線と電極とを接続した後、前記サブマウント基板をダイシングして、一つのフリプチップ型発光ダイオードが載置されたサブマウントとし、一方、複数のプラスチック製筒体と、前記複数のプラスチック製筒体を貫通するリードフレームとを一体成形により作製した後、前記リードフレームをカッティングして一個のプラスチック製筒体とし、前記一個のプラスチック製筒体の内部に突出する一対のリードを、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して前記サブマウントに形成された一対の配線にそれぞれ接続し、前記プラスチック製筒体の上面を透明樹脂で封止したことを特徴とする。
【００１３】
（第３発明）
第３発明の発光ダイオード組立体の組立方法は、一対の配線が多数形成されたサブマウント基板の各配線上の所定位置に、金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダ層を形成した後、前記第１の共晶ハンダ上にフラックスを載置し、各一対の配線のフラックス上に、フリプチップ型発光ダイオードの各電極を配置した後、リフロー炉で加熱して、前記第１の共晶ハンダを介して前記配線と電極とを接続した後、前記サブマウント基板をダイシングして、一つのフリプチップ型発光ダイオードが載置されたサブマウントとし、一方、複数のプラスチック製筒体と、前記複数のプラスチック製筒体を貫通するリードフレームとを一体成形により作製した後、前記リードフレームをカッティングして一個のプラスチック製筒体とし、前記一個のプラスチック製筒体の内部に突出する一対のリードを、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して前記サブマウントに形成された一対の配線にそれぞれ接続し、前記プラスチック製筒体の上面を透明樹脂で封止したことを特徴とする。
【００１４】
（第４発明）
第４発明の発光ダイオード組立体の組立方法は、第３発明の共晶ハンダ層が各配線上の所定位置に、蒸着法、スクリーン印刷法、またはメッキ法によって形成されていることを特徴とする。
【００１５】
（第５発明）
第５発明の発光ダイオード組立体は、フリプチップ型発光ダイオードの一対の電極が金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダを介して一対の配線に接続されたサブマウントと、内部を貫通する一対のリードが一体成形により作製されたプラスチック製筒体と、前記プラスチック製筒体の内部に突出する一対のリードを、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して前記サブマウントに形成された一対の配線にそれぞれ接続した発光部組立体と、前記発光部組立体の上面を封止した透明樹脂封止部材とから構成されていることを特徴とする。
【００１６】
（第６発明）
第６発明の発光ダイオード組立体において、第５発明における第１の共晶ハンダは、金−錫共晶ハンダペーストであることを特徴とする。
【００１７】
（第７発明）
第７発明の発光ダイオード組立体において、第５発明または第６発明におけるプラスチック製筒体により囲まれた１個のフリプチップ型発光ダイオードは、一つの印刷配線基板上にマトリクス状に組み立てられていることを特徴とする。
【００１８】
（第８発明）
第８発明の発光ダイオード組立体において、第５発明または第６発明におけるプラスチック製筒体により囲まれた１個のフリプチップ型発光ダイオードは、一つの印刷配線基板上に所望の形状に組み立てられていることを特徴とする。
【００１９】
（第９発明）
第９発明の発光ダイオード組立体において、第５発明から第８発明における発光ダイオード組立体におけるフリプチップ型発光ダイオードは、制御回路によって点滅制御されることを特徴とする。
【００２０】
（第１０発明）
第１０発明の発光ダイオード組立体において、第５発明から第９発明におけるフリプチップ型発光ダイオードは、赤色、黄色、橙色、緑色、青色の内の一種類であることを特徴とする。
【００２１】
（第１１発明）
第１１発明の発光ダイオード組立体において、第５発明から第９発明におけるフリプチップ型発光ダイオードは、赤色、黄色、橙色、緑色、青色の内の少なくとも複数種類が予め印刷配線基板に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フリプチップ型発光ダイオードの電極とサブマウントの配線とを金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダ、前記第１の共晶ハンダとフラックス、あるいは前記金−錫共晶ハンダペーストを用い、また、プラスチック製筒体の内部に突出する一対のリードと前記サブマウントに形成された一対の配線とを導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して接続するため、前記ハンダが溶融して広がり、隣の配線と短絡するのを防止することができる。前記第１の共晶ハンダの溶融温度が第２の共晶ハンダの溶融温度より高いため、フリップチップ型発光ダイオードの電極とサブマウントの配線との接続は、一対のリードとサブマウントに形成された配線との接続中に外れることがない。
【００２３】
本発明によれば、プラスチック製筒体を貫通するリードフレームにより、複数のフリプチップ型発光ダイオードの電極と、金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダ、前記第１の共晶ハンダとフラックス、あるいは金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダペーストを介して接続できるため、金線やハンダバンプによる接続と比較して、温度サイクルを受けても接続強度が高く、組立効率および発光効率を向上させることができる。
【００２４】
本発明によれば、フリプチップ型発光ダイオードの電極と、サブマウントの配線との接触面積を金線より大きくとることができるため、これらの接続強度を大きくすることが可能であるだけでなく、フリプチップ型発光ダイオードから発生する熱をサブマウントおよび印刷配線基板を介して外部に逃すことができ、経年変化による不良や劣化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】
【００２５】
（第１発明）
（第１発明）
第１発明は、たとえば、シリコンからなる半導体ウエハのサブマウント基板上に絶縁膜を成形し、その上の所定位置に一対の配線が多数形成されている。そして、前記サブマウント基板に形成された一対の配線上には、金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダが所定位置に載置される。
【００２６】
フリプチップ型発光ダイオードの各電極は、前記第１の共晶ハンダ上に配置された後、リフロー炉で加熱して、前記第１の共晶ハンダを介して前記サブマウント基板に形成された一対の配線と接続される。その後、前記サブマウント基板は、前記複数のフリプチップ型発光ダイオードが一個ごとにダイシングされる。前記一つのフリプチップ型発光ダイオードは、一つのサブマウント上に一対の配線にそれぞれ接続される。
【００２７】
一方、前記複数の発光ダイオードが設けられているサブマウント基板は、前記リードフレーム部分をカッティングして、一対のリードを備えている。前記一対のリードの一端は、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して前記サブマウントに形成された一対の配線に接続される。第１発明の発光ダイオード組立体の組立方法は、前記サブマウント基板の一対の配線とフリプチップ型発光ダイオードの電極との接続が金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダをリフロー処理によって行われており、前記リードと前記サブマウントの一対の配線との接続に、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを用いている。前記導電性熱硬化性接着剤等は、リフロー処理による熱より低い温度で硬化するため、サブマウントの配線、フリプチップ型発光ダイオードの電極、およびリードがそれぞれ堅固に接続される。
【００２８】
第１発明の発光ダイオード組立体の組立方法は、前記サブマウントに形成された一対の配線とフリプチップ型発光ダイオードの電極との接続に金線またはハンダバンプを使用しないため、熱変化に強くまたハンダ付けの際に広がらなく、隣の配線との短絡を防止することができる。
【００２９】
（第２発明）
第２発明は、たとえば、シリコンからなる半導体ウエハのサブマウント基板上に絶縁膜を成形し、その上の所定位置に一対の配線が多数形成されている。そして、前記サブマウント基板に形成された一対の配線上には、金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダが所定位置に載置される。
【００３０】
フリプチップ型発光ダイオードの各電極は、前記第１の共晶ハンダ上に配置された後、リフロー炉で加熱して、前記第１の共晶ハンダを介して前記サブマウント基板に形成された一対の配線と接続される。その後、前記サブマウント基板は、前記複数のフリプチップ型発光ダイオードが一個ごとにダイシングされる。前記一つのフリプチップ型発光ダイオードは、一つのサブマウント上に一対の配線にそれぞれ接続される。
【００３１】
一方、前記発光ダイオードを囲む複数のプラスチック製筒体は、成形時にその内部を貫通するリードフレームが一体成形により作製される。前記複数の発光ダイオードが設けられているサブマウント基板は、前記リードフレーム部分をカッティングして、一対のリードを備えた一個のプラスチック製筒体とする。
【００３２】
前記一個のプラスチック製筒体の内部に突出する一対のリードの一端は、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して前記サブマウントに形成された一対の配線に接続される。前記プラスチック製筒体の上面は、透明樹脂によって封止されて、発光ダイオード組立体となる。その後、たとえば、印刷配線基板に形成されているプリント配線上には、少なくとも一つのプラスチック製筒体の外部に突出する一対のリードの他端が接続される。
【００３３】
第２発明の発光ダイオード組立体の組立方法は、前記サブマウント基板の一対の配線とフリプチップ型発光ダイオードの電極との接続が金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダをリフロー処理によって行われており、前記プラスチック製筒体の一対のリードと前記サブマウントの一対の配線との接続に、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを用いている。前記導電性熱硬化性接着剤等は、リフロー処理による熱より低い温度で硬化するため、サブマウントの配線、フリプチップ型発光ダイオードの電極、およびリードがそれぞれ堅固に接続される。
【００３４】
第２発明の発光ダイオード組立体の組立方法は、前記サブマウントに形成された一対の配線とフリプチップ型発光ダイオードの電極との接続に金線またはハンダバンプを使用しないため、熱変化に強くまたハンダ付けの際に広がらなく、隣の配線との短絡を防止することができる。
【００３５】
（第３発明）
第３発明は、第２発明における金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダの代わりに共晶ハンダ層とするとともに、前記共晶ハンダ層の上にフラックスを載置している点で異なっている。
【００３６】
（第４発明）
第４発明の発光ダイオード組立体の組立方法は、前記共晶ハンダ層の作製方法として、蒸着法、スクリーン印刷法、またはメッキ法が使用される。前記共晶ハンダ層は、蒸着法、スクリーン印刷法、またはメッキ法により所望の厚さで、しかも均一に形成されるため、一対の配線と一対の電極とが安定して接続される。
【００３７】
（第５発明）
第５発明の発光ダイオード組立体は、フリプチップ型発光ダイオードの一対の電極が金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダを介してサブマウント基板に形成された一対の配線に接続されている。一方、プラスチック製筒体は、その内部を貫通するリードフレームが一体成形により作製されている。前記プラスチック製筒体は、前記リードフレームによって複数が同時に成形される。
【００３８】
前記プラスチック製筒体は、一個ずつに切断され、その内部に突出する一対のリードの一端とサブマウントに形成された一対の配線とが導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃以下である第２の共晶ハンダを介して接続され、発光部組立体となる。前記発光部組立体の上面は、透明樹脂封止部材によって封止される。前記透明樹脂封止材は、平板または所望の形状をしたレンズにすることができる。
【００３９】
前記少なくとも一つの発光部組立体は、一対のリードの他端を、たとえば、印刷配線基板に形成されたプリント配線に接続される。第５発明の発光ダイオード組立体は、一つのフリプチップ型発光ダイオードがプラスチック製筒体の内部に設けられている発光部組立体が印刷配線基板のプリント配線に一個でも複数個取り付けられてもよい。
【００４０】
（第６発明）
第６発明は、第５発明における第１の共晶ハンダを金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダペーストとしている。前記金−錫共晶ハンダペーストは、リフロー処理における温度であっても、はみだすことがなく、隣合った配線と短絡することがない。
【００４１】
（第７発明）
第７発明の発光ダイオード組立体は、一つの印刷配線基板上にプラスチック製筒体により囲まれた１個のフリプチップ型発光ダイオードがマトリクス状に組み立てられているため、表示装置、掲示板、広告装置、信号装置等に利用することができる。
【００４２】
（第８発明）
第８発明の発光ダイオード組立体は、一つの印刷配線基板上にプラスチック製筒体により囲まれた１個のフリプチップ型発光ダイオードが所望の形状に組み立てられているため、掲示板、広告装置、方向表示装置等に適している。
【００４３】
（第９発明）
第９発明の発光ダイオード組立体は、印刷配線基板上の配線に接続された制御回路によってフリプチップ型発光ダイオードの点滅制御が行われるため、文字や画像を動かすことができる。また、第９発明の発光ダイオード組立体は、赤色のフリプチップ型発光ダイオード、橙色のフリプチップ型発光ダイオード、青色の発光ダイオードの三色をそれぞれ複数個並べ、それぞれの点灯を制御することで、道路における信号機等にすることができる。
【００４４】
（第１０発明）
第１０発明の発光ダイオード組立体は、フリプチップ型発光ダイオードの種類を赤色、黄色、橙色、緑色、青色の内の一種類とした。前記一種類の発光ダイオード組立体は、文字等を表示するのに優れている。
【００４５】
（第１１発明）
第１１発明の発光ダイオード組立体において、フリプチップ型発光ダイオードの種類は、赤色、黄色、橙色、緑色、青色の内の少なくとも複数種類が予め印刷配線基板に配置されている。第１１発明の発光ダイオード組立体は、色を複数種類とすることで、画像に適し広告等に使用することができる。
【実施例１】
【００４６】
図１は本発明の第１実施例で、発光ダイオード組立体を説明するための概略断面図である。図２は本発明の第１実施例で、発光ダイオード組立体を説明するための平面図である。図１および図２において、発光ダイオード組立体１は、印刷配線基板１１と、当該印刷配線基板１１の上に設けられたサブマウント基板１２と、前記サブマウント基板１２の周囲を囲むプラスチック製筒体１３と、フリプチップ型発光ダイオード１５と、前記フリプチップ型発光ダイオード１５を覆う透明封止樹脂１６とから構成される。
【００４７】
前記プラスチック製筒体１３は、たとえば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂により、リードフレーム１４とともに一体成形される。また、透明封止樹脂１６は、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂で、透明性および耐熱性に優れたものを選択する。
【００４８】
前記印刷配線基板１１は、前記フリプチップ型発光ダイオード１５を点滅させるための図示されていない制御回路と接続するためのプリント配線１１１がエッチング等により所望のパターンで形成されている。前記サブマウント基板１２は、上面にエッチングまたはマスクを用いて蒸着パターンを成形する等により一対の配線１２２が形成されている。また、前記サブマウント基板１２には、たとえば、シリコンからなる半導体ウエハ上に絶縁膜を形成し、その上に一対の配線１２２が形成されている。
【００４９】
前記サブマウント基板１２は、熱伝導性が優れており、配線が成形できる部材であれば特に限定されないが、たとえば、シリコン基板の表面に酸化膜の絶縁層を形成したものを使用した。前記絶縁膜（図示されていない）上には、マスクを形成し、金を蒸着することによって配線が形成される。また、金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダ層は、蒸着法、スクリーン印刷法、またはメッキ法等により形成される。さらに、前記のように作製された配線の厚さは、たとえば、１μｍから５μｍ程度で、前記共晶ハンダ層の厚さは、たとえば、０．２μｍから０．５μｍ程度が好ましい。
【００５０】
プラスチック製筒体１３は、リードフレーム１４が内部（埋め込み部１４１）を貫通している。また、複数のプラスチック製筒体１３は、連続したリードフレーム１４（図示されていない）によって一体になっており、フリプチップ型発光ダイオード１５の発光を内部周囲により反射する。さらに、前記プラスチック製筒体１３は、インジェクション成形の際にリードフレーム１４を内部に埋設する、いわゆるインサートまたはアウトサート成形（インジェクション成形）により一体的に作製される。
【００５１】
フリプチップ型発光ダイオード１５は、下部に二つの電極を備えており、半導体ウエハからなるサブマウント基板１２からダイシングにより切り出され、前記電極が前記サブマウント基板１２の配線１２２と、金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダ、共晶ハンダとフラックス、あるいは金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダペースト１２３によって接続される。前記共晶ハンダは、前記配線１２２を接続する際に、必要に応じて、フラックス等を予め塗布する。前記共晶ハンダ等は、たとえば、融点が３００℃近いものを使用する。また、前記フリプチップ型発光ダイオード１５は、赤色、橙色、黄色、緑色、青色等がある。前記透明封止樹脂１６は、耐熱性を有し、前記プラスチック製筒体１３の内部に充填され、平板状または凸状のレンズを構成する。
【００５２】
次に、前記発光ダイオード組立体１の作製方法を説明する。サブマウント基板１２は、たとえば、シリコンからなる半導体ウエハから構成される基板上に絶縁膜を成形する。前記絶縁膜の上には、所望の形状で配線１２２が形成される。そして、前記サブマウント基板１２に形成された配線１２２上には、金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダ、前記共晶ハンダとフラックス、あるいは金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダペースト１２３が所定の位置に所定量、たとえば、ロボット等により載置され、あるいは蒸着法、スクリーン印刷法、またはメッキ法等により形成される。
【００５３】
前記金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダ、前記共晶ハンダとフラックス、あるいは金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダペースト１２３上には、複数のフリプチップ型発光ダイオード１５の電極が配置された後、図示されていないリフロー炉を通過させて、前記フリプチップ型発光ダイオード１５と前記サブマウント基板１２上に設けられた配線１２２とが接続される。
【００５４】
たとえば、前記リフロー炉内における前記金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダ、前記共晶ハンダとフラックス、あるいは金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダペースト１２３は、後述する割合になっているため、加熱によりフラックスが発散した際に、前記ハンダ等が広がって薄くなることがなく、隣合った配線と短絡を起こすこともない。
【００５５】
その後、前記サブマウント基板１２は、前記複数のフリプチップ型発光ダイオード１５が一個ごとになるようにダイシングされ、サブマウントとなる（図において、基板とダイシングされた後のものと同じ符号になっている）。前記ダイシングされた個々のフリプチップ型発光ダイオード１５は、図示されていない検査装置により、良品または不良品の検査が行われて選別される。
【００５６】
一方、前記フリプチップ型発光ダイオード１５を囲む複数のプラスチック製筒体１３は、成形時にその内部を貫通するリードフレーム１４がインサートまたはアウトサート成形により一体的に作製される。前記複数のフリプチップ型発光ダイオード１５が設けられているサブマウント１２は、前記リードフレーム１４部分を切断して一個のプラスチック製筒体１３とする。
【００５７】
前記一個のプラスチック製筒体１３の内部に突出するリード１４（図において、リードフレームと切断後のリードとが同じ符号になっている）の一端は、たとえば、エポキシ系樹脂と銀粒子等を主成分とする、たとえば、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダを介して前記サブマウント１２に形成された配線１２２に接続される。前記プラスチック製筒体１３の上面は、透明封止樹脂１６により封止される。前記透明封止樹脂の形状は、使用目的に合わせて平板状、あるいは凸状レンズとすることができる。
【００５８】
その後、印刷配線基板１１に形成されているプリント配線１１１上には、少なくとも一つのプラスチック製筒体１３の外部に突出するリード１４の他端を折り曲げて作製された折り曲げ部１４２の先端部が接続される。前記印刷配線基板１１には、たとえば、使用目的に合わせて、一列またはマトリクス状、あるいは所望の形状にサブマウント１２が配列された後、必要に応じて、全体を透明樹脂によって覆う。
【００５９】
図３は本実施例で使用した金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダの接着強度を説明するための図である。本実施例に使用した前記金−錫共晶ハンダ１２３は、金８０重量％、錫２０重量％、フラックス（荒川化学製）とし、接着面積は、０．２３×０．２３μｍとした。試験試料１ないし１０の接着強度は、約８００ｇから９００ｇあった。
【００６０】
これに対して、従来のサブマウントとフリプチップ型発光ダイオードの電極との接合強度は、バンプ（直径の大きさ８０μｍ）５個について前記と同様な試験を行った結果、１個当たり８０ｇ程度であり、本実施例と比較して、約１／１０以下の強度であった。
【実施例２】
【００６１】
図４は本発明の第２実施例で、一つのフリプチップ型発光ダイオードが取り付けられたプラスチック製筒体を複数個印刷配線基板に取り付けた状態を説明するための図である。図４において、印刷配線基板１１上には、実施例１により作製されたプラスチック製筒体１３内に一つのフリプチップ型発光ダイオード１５が取り付けられたサブマウント１２を複数個、所望の形状で印刷配線基板１１上に設けられる。
【００６２】
前記サブマウント１２がいろいろな形状に設けられた印刷配線基板１１は、図示されていない制御回路により、フリプチップ型発光ダイオード１５を点滅させて、文字列、画像、信号等にすることができる。また、前記フリプチップ型発光ダイオード１５は、その色を変えることにより、表示装置、掲示板、広告装置、信号装置等に使用することができる。
【００６３】
次に、特許請求の範囲に記載された第１の共晶ハンダおよび第２の共晶ハンダの実例をあげる。
第１共晶ハンダ                                溶融温度
Ｓｎ−８０Ａｕ                                ２８０℃
第２共晶ハンダ
Ｓｎ−０．７５Ｃｕ                            ２２７℃
Ｓｎ−３．５Ａｇ                              ２２１℃
Ｓｎ−０．７Ａｇ−０．３Ｃｕ                  ２１７℃〜２２７℃
Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７５Ｃｕ                ２１７℃〜２１９℃
Ｓｎ−２．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−１．０Ｂｉ      ２１４℃〜２２１℃
Ｓｎ−２．０Ａｇ−０．５Ｃｕ−２．０Ｂｉ      ２１１℃〜２２１℃
Ｓｎ−２．５Ａｇ−２．５Ｂｉ−２．５Ｉｎ      １９０℃〜２１０℃
Ｓｎ−３．５Ａｇ−３．０Ｂｉ−６．０Ｉｎ      １６５℃〜２０６℃
Ｓｎ−９．０Ｚｎ                              １９９℃
Ｓｎ−５８Ｂｉ                                １３９℃
Ｓｎ−８．０Ｚｎ−３．０Ｂｉ                  １８７℃〜１９９℃
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明のフリプチップ型発光ダイオード、サブマウント、プラスチック製筒体、リードフレーム、印刷配線基板、配線、金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダ、前記共晶ハンダとフラックス、金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダペースト等の材質は、公知または周知のものを使用することができる。また、本発明は、プラスチック製筒体の中にリードフレームおよびサブマウントが埋設された状態で説明したが、前記プラスチック製筒体を設けないようにすることもできる。
【００６５】
本発明のフリプチップ型発光ダイオードは、赤色、橙色、黄色、緑色、青色の内の一色または少なくとも複数色を印刷配線基板の上に所望の形状にすることができる。本発明の用途は、前記フリプチップ型発光ダイオードをマトリクス状、その他の形状に配置することで、表示装置、掲示板、広告装置、信号装置等に使用できる。また、前記フリプチップ型発光ダイオードは、前記各色を予め適当に配置することで、制御回路からの信号によりいろいろな文字、画像、あるいは模様等にして表示することができる。
【００６６】
発光部組立体は、印刷配線基板に複数所望の形状あるいは位置に配置して、単体とすることができる。前記印刷配線基板からなる単体は、所望の形状あるいは位置に配置して、各種用途に合わせて使用することができる。また、導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０から２３０℃以下である第２の共晶ハンダは、公知または周知のものの中から任意のものを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施例で、発光ダイオード組立体を説明するための概略断面図である。（実施例１）
【図２】本発明の第１実施例で、発光ダイオード組立体を説明するための平面図である。
【図３】本実施例で使用した金８０％、錫２０％からなる共晶ハンダの接着強度を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施例で、一つのフリプチップ型発光ダイオードが取り付けられたプラスチック製筒体を複数個印刷配線基板に取り付けた状態を説明するための図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００６８】
１・・・発光ダイオード組立体
１１・・・印刷配線基板
１１１・・・プリント配線
１２・・・サブマウント基板またはサブマウント
１２１・・・導電性熱硬化性接着剤、または融点が１２０℃から２３０℃である第２の共晶ハンダ
１２２・・・配線
１２３・・・金８０％、錫２０％からなる第１の共晶ハンダ、前記共晶ハンダとフラックス、あるいは前記共晶ハンダペースト
１３・・・プラスチック製筒体
１４・・・リードフレームまたはリード
１４１・・・埋め込み部
１４２・・・折り曲げ部
１５・・・フリプチップ型発光ダイオード
１６・・・透明封止樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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