(57)【要約】【課題】本発明は、放熱性導電膜が形成されたセラミック基板上に複数のフリップチップ型発光ダイオードを備えた発光装置に関するものである。【解決手段】本発明の発光装置は、３５０μｍから４１０μｍの波長からなる近紫外光を発光する少なくとも複数のフリップチップ型発光ダイオードと、セラミック基板と、リフレクタとから構成され、光を所望の方向に導くように配置されている。前記フリップチップ型発光ダイオードのそれぞれの下部には、電力を供給する一対の電極が設けられている。前記セラミック基板は、たとえば、アルミナからなり、上部に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極を接続する銀系導電膜がほぼ全面に形成されている。前記銀系導電膜上には、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極部分に金薄膜層が設けられ、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極と共晶ハンダによって接続される。【選択図】図１
2007329370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を備えたフリップチップ型発光ダイオードのそれぞれの電極に接続し、電力を供給する導電膜からなる配線が形成されているセラミック基板と、
前記セラミック基板および前記配線の上部に接着剤を介して取り付けられたリフレクタと、
から少なくとも構成されているパッケージを有する発光装置において、
前記パッケージのセラミック基板上に形成された配線は、銀系ペーストから形成された銀系導電膜と、前記銀系導電膜の上面に、少なくとも前記フリップチップ型発光ダイオードが配置される部分に設けられた金ペーストから形成された金薄膜とから構成され、
前記配線の金薄膜層と前記フリップチップ型発光ダイオードの電極とを金−錫共晶ハンダで接続したことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記銀系導電膜は、銀と白金および／またはパラジウムの合金であることを特徴とする請求項１に記載された発光装置。
【請求項３】
前記リフレクタを接続する接着剤は、無機系接着剤であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された発光装置。
【請求項４】
前記リフレクタの内部には、透光性シリコーン樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項５】
前記リフレクタの内部に配置された複数のフリップチップ型発光ダイオードを接続する配線は、少なくとも前記リフレクタの内部の前記セラミック基板をほぼ覆うように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項６】
前記セラミック基板に設けられた配線は、複数のフリップチップ型発光ダイオードを直列に接続していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項７】
前記フリップチップ型発光ダイオードは、３個ずつ直列に接続された２組が正六角形に配置されて一つの集合体となって、前記リフレクタの内部に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項８】
前記フリップチップ型発光ダイオードは、２個ずつ直列に接続された２組が正方形に配置されて一つの集合体となって、前記リフレクタの内部に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項９】
前記フリップチップ型発光ダイオードは、４個が直列に接続され、配線の１つのパターンをＳ字状にすることにより正方形に配置されて一つの集合体となって、前記リフレクタの内部に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項１０】
セラミック基板に、一対の電極を備えたフリップチップ型発光ダイオードのそれぞれの電極に接続し、
電力を供給する導電膜からなる配線は、銀系ぺーストを塗布するとともに、前記銀系ペーストの上面で、少なくとも前記フリップチップ型発光ダイオードが配置される部分に、金ぺーストを塗布した後、加熱することにより、銀系導電膜および金薄膜を形成し、
前記セラミック基板の上部と、リフレクタとの間に無機系接着剤を塗布し、加熱し接着させてリフレクタが取り付けられた発光装置のパッケージを製造した後、
前記配線の金薄膜と前記フリップチップ型発光ダイオードの電極を金−錫共晶ハンダで接続したことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記各パッケージは、セラミック基板上に多数形成され、それぞれのパッケージにおける配線上に、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極を金−錫共晶ハンダで接続した後、少なくともそれぞれのリフレクタ内に透光性シリコーン樹脂を充填してから、前記セラミック基板を分割して得られることを特徴とする請求項１０に記載された発光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記各パッケージは、セラミック基板上に多数形成され、前記セラミック基板をレーザによりハーフカットし、それぞれのパッケージにおける配線上に、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極を金−錫共晶ハンダで接続した後、少なくともそれぞれのリフレクタ内に透光性シリコーン樹脂を充填してから、前記セラミック基板を分割して得られることを特徴とする請求項１０に記載された発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記各パッケージは、セラミック基板のグリーンシートの段階で、プレス成型時にハーフカット線を入れて、それぞれのパッケージにおける配線上に、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極を金−錫共晶ハンダで接続した後、少なくともそれぞれのリフレクタ内に透光性シリコーン樹脂を充填してから、前記セラミック基板を分割して得られることを特徴とする請求項１０に記載された発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電膜が形成されたセラミック基板上に複数のフリップチップ型発光ダイオードを備えた発光装置および発光装置の製造方法に関するものである。特に、本発明は、セラミック基板上に形成された導電膜により、フリップチップ型発光ダイオードへの電力の供給、放熱、光の反射、およびリフレクタの取り付けを行うことができる発光装置および発光装置の製造方法に関するものである。また、本発明は、複数のフリップチップ型発光ダイオードにより、たとえば、青色光、赤色光、緑色光、白色光のいずれかを発光させることができる発光装置および発光装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本特許出願人の提案した特願２００４−２１７４３８号、および特願２００４−２１７４３９号における発光ダイオード組立体、および液晶表示パネル用バックライトは、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に形成されている配線とを接続するものである。
【０００３】
図９（イ）は従来例で、赤色、緑色、青色の３つからなるフリップチップ型発光ダイオードをサブマウントに取り付けた状態を説明するための概略図で、（ロ）は同じく赤色、緑色、青色の３つからなるフリップチップ型発光ダイオードを取り付けたサブマウントを発光ダイオード組立用基板に取り付けた状態を説明するための概略図である。図９（イ）において、３色のフリップチップ型発光ダイオード９１１（Ｒ）、９１２（Ｇ）、９１３（Ｂ）は、共通電極９１４と、他方の電極９１５、９１６、９１７にそれぞれ接続されて、サブマウント９４上に載置されている。
【０００４】
図９（ロ）において、前記３色のフリップチップ型発光ダイオード９１１（Ｒ）、９１２（Ｇ）、９１３（Ｂ）は、たとえば、下部に一対の電極９１４、９１５を備えており、半導体ウエハからなるサブマウント基板からダイシングにより切り出されてサブマウント９４となる。また、前記サブマウント基板は、ダイシングせずに連続したもので発光装置として利用できる。前記サブマウント９４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形成する等により一対の配線９５が形成されている。また、前記サブマウント９４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９５が形成されている。
【０００５】
前記サブマウント９４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が使用されている。前記絶縁膜上には、マスクを形成し、金を蒸着することによって一対の配線９５が形成される。発光ダイオード組立用基板９８は、図９（ロ）に示されているように、開口部９２が穿設されているとともに、裏面における開口部９２の近傍に接続電極９０が設けられている。前記開口部９２には、前記フリップチップ型発光ダイオード９１が図９（ロ）に示されているように挿入される。その際に、前記接続電極９０は、導電性熱硬化性接着剤９７を介して、前記サブマウント９４の一対の配線９５に接続される。
【特許文献１】特願２００４−２１７４３８号
【特許文献２】特願２００４−２１７４３９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来例における発光ダイオード組立体、および液晶表示パネル用バックライトは、フリップチップ型発光ダイオード、サブマウント、発光ダイオード組立用基板とから構成されている。前記フリップチップ型発光ダイオードを発光装置として使用する場合、前記サブマウントおよび発光ダイオード組立用基板は、前記発光装置の大きさを大きくするだけでなく、配線等に手間がかかるという問題を有した。また、前記フリップチップ型発光ダイオードからなる発光装置は、小型化されている液晶表示パネルに適用するには大きすぎるという問題を有した。前記フリップチップ型発光ダイオードを複数集合した発光装置は、発熱の問題、および照射効率の問題等があった。
【０００７】
フリップチップ型発光ダイオードを複数集合した発光装置は、前記セラミック基板上に導電膜を形成すること、前記セラミック基板上に対するリフレクタの取り付け、前記導電膜とフリップチップ型発光ダイオードの電極との取り付け等、異なる性質のものを一つのセラミック基板上に取り付けねばならないという問題があった。また、前記フリップチップ型発光ダイオードは、明るく発光させようとすると、発熱が大きくなり、組立工程および使用中の経年変化による前記取付部の剥離が発生するという問題がある。前記発光装置は、導電膜を導電率の高い金を使用し、放熱を良くするために面積を大きくすると高価になり、安価な銀を使用すると、フリップチップ型発光ダイオードの電極、および共晶ハンダが金であるため接着性が悪いという問題があった。
【０００８】
以上のような課題を解決するために、本発明は、フリップチップ型発光ダイオードの取り付けにおいて、サブマウントおよび発光ダイオード組立用基板のない発光効率が良く、放熱性の良い発光装置および発光装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明は、セラミック基板、リフレクタ、配線となる導電膜、フリップチップ型発光ダイオードの電極がそれぞれ剥離することなく、経年変化によっても信頼性の高い発光装置および発光装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明は、複数個のフリップチップ型発光ダイオードを効率良く接続するとともに、用途に対応し易い発光装置および発光装置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】
【０００９】
（第１発明）
第１発明の発光装置は、一対の電極を備えたフリップチップ型発光ダイオードのそれぞれの電極に接続し、電力を供給する導電膜からなる配線が形成されているセラミック基板と、前記セラミック基板および前記配線の上部に接着剤を介して取り付けられたリフレクタと、から少なくとも構成されているパッケージを有するものであり、前記パッケージのセラミック基板上に形成された配線は、銀系ペーストから形成された銀系導電膜と、前記銀系導電膜の上面に、少なくとも前記フリップチップ型発光ダイオードが配置される部分に設けられた金ペーストから形成された金薄膜とから構成され、前記配線の金薄膜層と前記フリップチップ型発光ダイオードの電極とを金−錫共晶ハンダで接続したことを特徴とする。
【００１０】
（第２発明）
第２発明の発光装置は、第１発明の銀系導電膜が銀と白金および／またはパラジウムの合金であることを特徴とする。
【００１１】
（第３発明）
第３発明の発光装置は、第１発明または第２発明のリフレクタを接続する接着剤が無機系接着剤であることを特徴とする。
【００１２】
（第４発明）
第４発明の発光装置は、第１発明から第３発明のリフレクタの内部に透光性シリコーン樹脂が充填されていることを特徴とする。
【００１３】
（第５発明）
第５発明の発光装置は、第１発明から第４発明のリフレクタの内部に配置された複数のフリップチップ型発光ダイオードを接続する配線が少なくとも前記リフレクタの内部の前記セラミック基板をほぼ覆うように形成されていることを特徴とする。
【００１４】
（第６発明）
第６発明の発光装置は、第１発明から第５発明のセラミック基板に設けられた配線が複数のフリップチップ型発光ダイオードを直列に接続していることを特徴とする。
【００１５】
（第７発明）
第７発明の発光装置は、第１発明から第６発明のフリップチップ型発光ダイオードが３個ずつ直列に接続された２組が正六角形に配置されて一つの集合体となって、前記リフレクタの内部に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
（第８発明）
第８発明の発光装置は、第１発明から第６発明のフリップチップ型発光ダイオードが２個ずつ直列に接続された２組が正方形に配置されて一つの集合体となって、前記リフレクタの内部に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
（第９発明）
第９発明の発光装置は、第１発明から第６発明のフリップチップ型発光ダイオードが４個直列に接続され、配線の１つのパターンをＳ字状にすることにより正方形に配置されて一つの集合体となって、前記リフレクタの内部に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
（第１０発明）
第１０発明の発光装置の製造方法は、セラミック基板に、一対の電極を備えたフリップチップ型発光ダイオードのそれぞれの電極に接続し、電力を供給する導電膜からなる配線は、銀系ぺーストを塗布するとともに、前記銀系ペーストの上面で、少なくとも前記フリップチップ型発光ダイオードが配置される部分に、金ぺーストを塗布した後、加熱することにより、銀系導電膜および金薄膜を形成し、前記セラミック基板の上部と、リフレクタとの間に無機系接着剤を塗布し、加熱し接着させてリフレクタが取り付けられた発光装置のパッケージを製造した後、前記配線の金薄膜と前記フリップチップ型発光ダイオードの電極を金−錫共晶ハンダで接続したことを特徴とする。
【００１９】
（第１１発明）
第１１発明の発光装置の製造方法において、第１０発明における各パッケージは、セラミック基板上に多数形成され、それぞれのパッケージにおける配線上に、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極を金−錫共晶ハンダで接続した後、少なくともそれぞれのリフレクタ内に透光性シリコーン樹脂を充填してから、前記セラミック基板を分割して得られることを特徴とする。
【００２０】
（第１２発明）
第１２発明の発光装置の製造方法において、第１０発明における各パッケージは、セラミック基板上に多数形成され、前記セラミック基板をレーザによりハーフカットし、それぞれのパッケージにおける配線上に、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極を金−錫共晶ハンダで接続した後、少なくともそれぞれのリフレクタ内に透光性シリコーン樹脂を充填してから、前記セラミック基板を分割して得られることを特徴とする。
【００２１】
（第１３発明）
第１３発明の発光装置の製造方法は、第１０発明における各パッケージは、セラミック基板のグリーンシートの段階で、プレス成型時にハーフカット線を入れて、それぞれのパッケージにおける配線上に、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極を金−錫共晶ハンダで接続した後、少なくともそれぞれのリフレクタ内に透光性シリコーン樹脂を充填してから、前記セラミック基板を分割して得られることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、セラミック基板上に、銀系ペーストおよび金ペーストをそれぞれ配置し、高い温度で焼成することにより、銀系導電膜および金薄膜層が合金として形成されるため、フリップチップ型発光ダイオードの電極を接続する前記銀系導電膜と金薄膜層との相性が良くなり、信頼性の高い接続ができるようになった。
【００２３】
本発明によれば、サブマウントおよび発光ダイオード組立用基板を使用することなく、作製が容易で、信頼性の高く、寿命の長いフリップチップ型発光ダイオードを使用した発光装置および発光装置の製造方法を得ることができた。
【００２４】
本発明によれば、フリップチップ型発光ダイオードを載置するセラミック基板には、ほぼ全面に銀合金からなる銀系導電膜が形成されているため、前記導電膜から熱を効率良く放散させるだけでなく、フリップチップ型発光ダイオードの光もリフレクタとともに効率良く反射させることができる。また、前記導電膜は、フリップチップ型発光ダイオードに電力を供給するだけでなく、無機系接着剤等を介して前記リフレクタを取り付けることができ、金薄膜層で導電膜を作製するものと比較して安価となる。
【００２５】
本発明によれば、たとえば、近紫外光からなるフリップチップ型発光ダイオードから発光する光を吸収する蛍光体膜を青色、赤色、緑色の順序で形成することにより、効率よく白色光に変換できるため、小型の発光装置、あるいは小型の液晶表示パネルのバックライトに適している。
【００２６】
本発明によれば、フリップチップ型発光ダイオードの電極と金薄膜との接続を共晶ハンダとし、前記導電膜とリフレクタとの接続を前記融点が共晶ハンダより高い無機系接着剤とし、さらに、銀系ペーストおよび金ペーストの焼成を一番高い温度とすることで、信頼性の高い発光装置および発光装置の製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１発明）
第１発明の発光装置は、たとえば、近紫外光を発光する複数のフリップチップ型発光ダイオードと、セラミック基板と、リフレクタとから少なくとも構成され、光を所望の方向に導くように配置されている。前記フリップチップ型発光ダイオードのそれぞれの下部には、電力を供給する一対の電極が設けられている。前記セラミック基板は、たとえば、アルミナからなり、上部に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極と接続する銀系ペーストが加熱されて銀合金となって形成されている銀系導電膜からなる配線がほぼ全面に形成されている。前記リフレクタは、前記セラミック基板および／または前記配線の上部に接着剤を介して取り付けられている。
【００２８】
また、前記セラミック基板、前記配線、および前記リフレクタは、パッケージを構成している。前記フリップチップ型発光ダイオードの電極は、少なくともフリップチップ型発光ダイオードが配置される部分に設けられた金ペーストから形成され、金合金からなる金薄膜層を介して前記銀系導電膜に接続されている。すなわち、前記金薄膜層は、前記銀系導電膜からなる配線側の一部を構成する対向電極となっている。前記銀系ペーストおよび金ペーストは、高温で焼成されてそれぞれの合金からなる導電膜となっているため、互いに剥離することなく、機械的な接着強度を充分に得ることができる。
【００２９】
前記フリップチップ型発光ダイオードは、少なくとも複数個が直列または並列に接続されて、一つの発光装置とすることができる。本発明のフリップチップ型発光ダイオードは、たとえば、３２０μｍから６５０μｍの波長の光を発光するものを用いた。また、白色光は、３２０μｍから４２０μｍの波長の光を蛍光体を介することによって得られる。
【００３０】
前記銀系導電膜は、たとえば、アルミナ系からなるセラミック基板上に形成されているとともに、前記フリップチップ型発光ダイオードの放熱および光の反射のために前記フリップチップ型発光ダイオードの電極以外のほぼ全面に形成されている。前記リフレクタは、前記銀系導電膜上に、たとえば、無機系接着剤を焼成することによって取り付けられるとともに、前記フリップチップ型発光ダイオードの光を所定の方向に照射する反射部が設けられている。
【００３１】
前記銀系導電膜は、前記フリップチップ型発光ダイオードへの電力の供給、前記フリップチップ型発光ダイオードの放熱、前記フリップチップ型発光ダイオードから発射する光の反射、およびリフレクタの接続部の４役を同時に達成することができる。また、前記リフレクタの開口部には、前記フリップチップ型発光ダイオードから発光する前記近紫外光を青色、赤色、緑色、白色に変換する蛍光体膜を設けることができる。
【００３２】
前記配線の金薄膜層と前記フリップチップ型発光ダイオードの電極は、金−錫共晶ハンダによって接続されている。前記金−錫共晶ハンダは、前記リフレクタを前記銀系導電膜上に取り付けるための無機系接着剤より低い温度で溶融するため、前記リフレクタの取り付けに影響を与えない。
【００３３】
（第２発明）
第２発明の発光装置は、銀系導電膜を銀、銀と白金の合金、銀とパラジウムの合金、および、銀、白金、パラジウムの合金とすることができる。
【００３４】
（第３発明）
第３発明の発光装置は、フリップチップ型発光ダイオードの電極と銀系導電膜とが共晶ハンダにより接続されている。また、前記銀系導電膜とリフレクタの接続は、無機系接着剤、たとえば、セラミック接着剤またはガラス系接着剤により接続されている。前記共晶ハンダは、前記無機系接着剤より溶融温度が低いものを使用することで、前記フリップチップ型発光ダイオードと前記銀系導電膜との接続中に、前記リフレクタと前記銀系導電膜との接続部分が外れるようなことがない。
【００３５】
（第４発明）
第４発明の発光装置は、前記リフレクタの内部に透光性シリコーン樹脂が充填されている。前記透光性シリコーン樹脂は、前記リフレクタ内に充填されているため、フリップチップ型発光ダイオード、銀系導電膜、蛍光膜等を同時に保護することができる。
【００３６】
（第５発明）
第５発明の発光装置は、前記リフレクタの内部に配置された複数のフリップチップ型発光ダイオードが配線により接続されている。また、前記配線は、少なくとも前記リフレクタの内部の前記セラミック基板のほぼ全面を覆うように形成されているため、電気抵抗が少ないだけでなく、フリップチップ型発光ダイオードの放熱性を良くすることができる。
【００３７】
（第６発明）
第６発明の発光装置は、前記セラミック基板に設けられた配線によって、複数のフリップチップ型発光ダイオードを直列に接続し、一つの集合体を構成している。前記直列に接続されたフリップチップ型発光ダイオードは、前記直列接続により、一つの線状の発光装置を得ることができる。
【００３８】
（第７発明）
第７発明の発光装置は、前記フリップチップ型発光ダイオードが３個ずつ直列に接続された２組が正六角形に配置されて一つの集合体となって前記リフレクタの内部に配置されている。前記集合体は、合計６個のフリップチップ型発光ダイオードからなり、面発光装置として、大きな光を照射することができる。
【００３９】
（第８発明）
第８発明の発光装置は、前記フリップチップ型発光ダイオードが２個ずつ直列に接続された２組が正方形に配置されて一つの集合体となって前記リフレクタの内部に配置されている。前記集合体は、合計４個のフリップチップ型発光ダイオードが直並列に接続されており、点光源または面光源として、大きな光を照射することができる。
【００４０】
（第９発明）
第９発明の発光装置は、前記フリップチップ型発光ダイオードが４個直列に接続され、配線の１つのパターンをＳ字状にすることにより正方形に配置されて一つの集合体となって前記リフレクタの内部に配置されている。前記集合体は、合計４個のフリップチップ型発光ダイオードの接続をＳ字状の配線パターンを使用することで、それぞれを直列に接続しているにもかかわらず、点光源または面光源として、集合させて大きな光を照射することができるようになった。本発明の集合体は、複数個を線状、点状、画像、または面状に設けることで、必要とする明るさ、または所望の画像等を得ることができる。
【００４１】
（第１０発明）
第１０発明における発光装置の製造方法は、少なくとも一対の電極を備えたフリップチップ型発光ダイオードのそれぞれの電極に電力を供給する銀系ペーストを塗布することにより銀系導電膜が複数個形成されたセラミック基板を効率良く作製することができるものである。まず、セラミック基板上の所定の位置に、銀系ペーストが形成された後、前記銀系ペースト上面に、少なくとも前記フリップチップ型発光ダイオードが配置される部分に金ペーストを塗布し、その後、高温で焼成することにより、合金からなる銀系導電膜および金薄膜層が形成される。ペーストからなる銀系導電膜および金薄膜は、たとえば、８５０度Ｃで焼成され、合金となることで、互いの機械的な密着状態を良好に維持できる。前記セラミック基板上の銀系導電膜および金薄膜層は、フリップチップ型発光ダイオードの電極と接続できる少なくとも一対の電極があり、これらの電極がマトリクス状、縦列状、あるいは、横列状のいずれかにパターニングされる。
【００４２】
近紫外光を発光する少なくとも複数のフリップチップ型発光ダイオードの光を青色、赤色、緑色、白色光に変換する蛍光体膜が形成されたリフレクタは、無機系接着剤を介して前記セラミック基板および／または銀系導電膜上に載置され、たとえば、８００度Ｃの加熱により焼成されて接着される。次に、前記配線と前記フリップチップ型発光ダイオードの電極は、その間に共晶ハンダがおかれ、たとえば、３００度Ｃで加熱することにより、接着される。前記無機系接着剤の焼成温度は、前記共晶ハンダの融点より高いため、後から取り付けるフリップチップ型発光ダイオードの電極と前記配線との取り付けに対する信頼性を向上させている。
【００４３】
第１０発明における発光装置の製造方法は、前記銀系導電膜および金薄膜層を銀系ペーストまたは金ペーストを合金とすることによって形成されている。前記ペーストによって形成された前記銀系導電膜および金薄膜層は、無機系接着剤、たとえば、セラミック系接着剤またはガラス系接着剤、あるいは共晶ハンダ等の温度に影響されることが少なく、経年変化によっても剥離することがない。すなわち、前記銀系ペーストおよび金ペースト、無機系接着剤、共晶ハンダは、それぞれ順に温度が低く設定されているため、発光装置を作製中に接着部分が剥がれるようなことがない。前記銀系ペーストからなる銀系導電膜は、フリップチップ型発光ダイオードの電極に電力を供給、光の反射、放熱、リフレクタの接合を行うため、セラミック基板のほぼ全面に形成されているが、金薄膜を全面に形成するものと比較して安価となる。
【００４４】
（第１１発明）
第１１発明における発光装置の製造方法は、一つのセラミック基板上に、少なくともリフレクタと配線からなるパッケージが多数形成される。前記それぞれのパッケージにおける配線上に、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極が金−錫共晶ハンダで接続された後、それぞれのリフレクタ内に透光性シリコーン樹脂を充填してから、前記セラミック基板は、一つ一つに分割される。
【００４５】
（第１２発明）
第１２発明における発光装置の製造方法は、前記セラミック基板をパッケージ毎にレーザにより、ハーフカットし、前記それぞれのパッケージにおける配線上に、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極が金−錫共晶ハンダで接続される。その後、それぞれのリフレクタ内に透光性シリコーン樹脂を充填してから、前記セラミック基板は、一つ一つのパッケージに分割されて、一つ一つが最終製品となる。前記最終製品は、必要に応じて、蛍光膜および／またはレンズを設けることができる。
【００４６】
（第１３発明）
第１３発明における発光装置の製造方法は、前記セラミック基板が未焼成であるグリーンシートの段階で、プレス成型時にハーフカット線をパッケージ毎に入れる。その後、前記グリーンシートは、焼成されてセラミック基板になる。前記セラミック基板には、前記銀系導電膜等の配線、およびリフレクタが接続される。前記セラミック基板上に作製されたパッケージは、前記フリップチップ型発光ダイオードの電極が金−錫共晶ハンダで接続される。その後、それぞれのリフレクタ内に透光性シリコーン樹脂を充填してから、前記セラミック基板は、一つ一つのパッケージに分割されて、一つ一つが最終製品となる。また、前記セラミック基板は、焼成後に、レーザーあるいはカッター等によってハーフカットを入れておくこともできる。
【実施例１】
【００４７】
図１は本発明の第１実施例で、フリップチップ型発光ダイオードをセラミック基板に形成された導電膜上に取り付けた状態を説明するための概略図で、（イ）は平面図、（ロ）は断面図、（ハ）は裏面図、（ニ）は側面図である。図１（イ）から（ニ）において、発光装置１０は、フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′と、前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′の電極（図示されていない）に接続する電極を有し、前記電極間に流れる電流の放熱性を良好にするような形状に形成された導電膜１２１がほぼ全面に形成されているセラミック基板１２と、前記導電膜１２１に取り付けられる光を反射するリフレクタ１３とから少なくとも構成されている。前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′は、たとえば、３２０μｍから６５０μｍ、好ましくは、４０５μｍの近紫外光を発光するものを使用した。
【００４８】
前記導電膜１２１は、たとえば、２つのフリップチップ型発光ダイオード１１、１１′の電極が直列に接続されるような電極１２２から電極１２５が二組直列に設けられている。また、前記セラミック基板１２および前記導電膜１２１の四隅には、１／４円形からなるスルーホール１２６が設けられており、その内部全面に前記導電膜１２１と接続された導電部材が形成されている。前記導電膜１２１は、たとえば、銀系ペースト、銀、銀と白金の合金、銀とパラジウムの合金、銀、白金、パラジウムの合金を塗布または載置した後、たとえば、８５０度Ｃで焼成することにより得られた銀系導電膜であり、フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′の電極１２２から電極１２５の上部分に、塗布または載置された金ペーストを、たとえば、８５０度Ｃで焼成して得られた金薄膜層からなる対向電極が形成される。
【００４９】
また、前記セラミック基板１２の上部に設けられた導電膜１２１は、１／４円形のスルーホール１２６を介して、前記セラミック基板１２の裏面に形成された導電膜１４１、１４２に接続されている。前記発光装置１０は、前記導電膜１４１、１４２を介して、たとえば、ハンダ等（図示されていない、融点２００度Ｃ）によりプリント配線基板１４の配線に接続される。前記セラミック基板１２上に形成された前記導電膜１２１は、無機系接着剤等を介して、たとえば、８００度Ｃで焼成されて前記リフレクタ１３を接着させる。前記無機系接着剤は、セラミック系接着剤あるいはガラス系接着剤を用いることができる。具体的な無機接着剤は、日産化学工業社製「ボンドエックス」、朝日化学工業社製「スミセラムＳ」、東亜化成化学工業社製「アロンセラミック」、スリーボンド社製「ソルダーガラス」、昭和電工社製「ガラスレジン」等を挙げることができる。
【００５０】
前記セラミック基板１２の裏面には、前記導電膜１４１、１４２の他に、導電膜１２７が形成されている。前記導電膜１２７は、プリント配線基板１４上に形成され配線等とハンダ等により接続される。前記導電膜１２１、前記リフレクタ１３、前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′の間には、無機系接着剤、共晶ハンダが介在され、たとえば、３００度Ｃで加熱されて接着されるが、前記無機系接着剤の溶融温度が共晶ハンダより高いため、異なる工程によって接続しても、信頼性の高い接着強度が保たれる。前記共晶ハンダは、たとえば、金−錫共晶ハンダであることが望ましい。
【００５１】
前記リフレクタ１３は、たとえば、内部に長方形の開口部１３２を有し、その周囲に反射部１３１が設けられ、前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′が所定方向に発光できるようにしている。前記リフレクタ１３の反射部１３１は、光を反射する部材以外に、アルミナの表面に細かい凹凸を設けることにより乱反射させることができる。
【００５２】
セラミック基板１２上には、前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′の電極とともに、ほぼ全面に導電膜１２１が形成されている。また、前記導電膜１２１の電極１２２から電極１２５には、近紫外光を発光するフリップチップ型発光ダイオード１１、１１′が電気的に接続される。また、前記セラミック基板１２の裏面には、光遮蔽膜が形成され、前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′からの光を前方にのみ照射するようにすることもできる。
【００５３】
前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′は、反射部１３１の下部に、振動等により、導電膜１２１から離れるのを防止するため、透光性シリコーン樹脂１３３が充填されている。また、前記反射部１３１の上部には、たとえば、近紫外光を吸収して白色光に変換する三色の蛍光体膜１３４が薄いガラス板上に重ねて形成されており、前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′から発光する光を効率良く白色光に変換している。
【００５４】
たとえば、前記蛍光体膜１３４は、一液性の熱硬化性シリコーン樹脂を青色、赤色、緑色の順序に、塗布と熱による硬化を３回繰り返すことにより、全体の厚さが２１０μｍの積層膜となる。前記蛍光体膜１３４は、各色を塗布した後熱硬化を行っているため、前記三つの色素をバインダーで混合するものと比較して、前記色素の比重あるいは粒径等の違いによる色ムラの発生がない。
【００５５】
前記セラミック基板１２上には、たとえば、銀、銀と白金の合金、銀とパラジウムの合金、銀、白金、パラジウムの合金をペーストとして塗布する。前記銀系ペースト上で、フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′の電極近傍には、金ペーストが塗布または載置され、その後、焼成することによって、導電膜１２１および前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′の対向電極が形成される。前記導電膜１２１の上には、無機系接着剤を介してリフレクタ１３が載置された後、図示されていない、加熱炉を通過させて焼成する。
【００５６】
前記対向電極には、図示されていないロボット等によって前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′の電極が共晶ハンダによって取り付けられる。前記共晶ハンダの厚さは、たとえば、０．２μｍから０．５μｍ程度が好ましい。前記共晶ハンダは、無機系接着剤より融点が低いため、別々にリフロー炉を通過させても、フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′と導電膜１２１の部分の接着が剥がれることがない。前記発光装置１０の大きさは、たとえば、長さが６ｍｍ、幅が１．８ｍｍ、厚さが１．２ｍｍの長方形である。なお、前記発光装置１０は、プリント配線基板１４に正しい向きに取り付け易くするために、位置決め孔１３５が設けられている。
【００５７】
図２（イ）および（ロ）は本発明の第１実施例で、フリップチップ型発光ダイオードと導電膜を拡大した平面図および断面図である。セラミック基板１２上には、ほぼ全面に導電膜１２１が銀系ペーストを焼成することによって形成されている。前記フリップチップ型発光ダイオード１１の電極１１１、１１２近傍において、前記導電膜１２１は、先端部が細くなった対向電極１２２、１２３となっている。
【００５８】
前記対向電極１２２、１２３となる部分の上には、同じく、金ペーストが銀系ペーストと同時に焼成されて得られた金薄膜層２２が形成されている。前記フリップチップ型発光ダイオード１１の電極１１１、１１２と、前記金薄膜層２２の間には、たとえば、金−錫共晶ハンダを置き、熱を加えることにより焼成し、前記リフレクタ１３と導電膜１２１との接着に影響を与えることなく、両者が接続できる。
【実施例２】
【００５９】
図３（イ）は本発明の第２実施例で、前記発光装置を液晶表示パネルのバックライトに使用した一例を説明するための平面図で、（ロ）はその断面図である。図３において、液晶表示パネル３１は、複数のフリップチップ型発光ダイオード１１、１１′を有する複数の発光装置１０、１０′が左右方向から照射されている。前記一つの発光装置１０、１０′の配置は、液晶表示パネル３１の使用目的等により任意にできる。前記発光装置１０、１０′は、一対のフリップチップ型発光ダイオード１１、１１′を直列にしたもの、１個だけのもの、さらに、その数を増加したものとすることができる。また、前記発光装置１０、１０′は、１列の代わりに複数列配列することもできる。
【００６０】
前記発光装置１０、１０′は、導光板３２の端部に両端から取り付けられる。前記導光板３２は、前記液晶表示パネル３１と反対側に光反射膜３３等が設けられている。前記発光装置１０、１０′から発射された光は、導光板３２を通りながら光反射膜３３により、液晶表示パネル３１の後部を明るくする。前記発光装置１０、１０′は、小型化されたため、小型の液晶表示パネル３１のバックライトとして前記導光板３２の端部に取り付けられる大きさとなった。本発明は、サブマウントおよび発光ダイオード組立用基板を無くすとともに、複数個のフリップチップ型発光ダイオード１１、１１′を設けることにより、明るさを向上させることができたため、前記小型液晶表示パネル３１のバックライトに適するように作製することができた。
【００６１】
前記フリップチップ型発光ダイオード１１、１１′の電極と導電膜１２１の電極１２２から電極１２５を接続する共晶ハンダは、共晶ハンダペースト、共晶ハンダとフラックス、あるいは金−錫共晶ハンダペーストを使用して接続することができる。また、前記共晶ハンダは、前記両者を接続する際に、フラックス等を予め塗布することもできる。本実施例に使用した前記金−錫共晶ハンダペーストは、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。前記接着強度は、約８００ｇから９００ｇあった。
【実施例３】
【００６２】
図４は本発明の第３実施例で、セラミック基板から発光装置を多数個採りする場合を説明するための図である。図４において、一つのセラミック基板上には、多数の発光装置４１、４２、４３、４４、・・・が設けられている。前記発光装置４１、４２、４３、４４、・・・は、その四隅にスルーホール４５が設けられており、前記スルーホール４５の中心を通る切断線４６から５１によって、一つ一つのセラミック基板に分離される。前記スルーホール４５は、一つのセラミック基板に１／４円形部分のみが付いている。換言すれば、一つのスルーホール４５は、４枚のセラミック基板によって共有していることになり、内部に形成された導電性部材および分離する際の手間を節約することができる。
【００６３】
前記セラミック基板は、予め、レーザによりハーフカット線を入れておき、導電膜、リフレクタ、およびフリップチップ型発光ダイオード等を取り付けて最終製品が完成した後、分割することができる。また、もう一つの方法は、セラミック基板が焼成する前のグリーンシートの段階で、ハーフカット線を入れておき、焼成したセラミック基板とし、その後、前記同様に導電膜、リフレクタ、フリップチップ型発光ダイオード等を取り付けて最終製品が完成した後、分割することができる。
【実施例４】
【００６４】
図５（イ）から（ハ）は本発明の第４実施例で、セラミック基板に形成される導電膜のパターンを説明するための図である。図５（イ）において、一つのセラミック基板には、発光装置５１、５２、５３、５４、・・・が設けられている。前記セラミック基板に設けられているスルーホール５５は、各セラミック基板の長手方向において、互いに半分ずつ共有するように設けられている。前記発光装置５１、５２、５３、５４、・・・は、ｘ軸方向およびｙ軸方向（切断線）の線に対して対照に導電膜が形成されている。
【００６５】
図５（ロ）において、一つのセラミック基板には、発光装置５１′、５２′、５３′、５４′、・・・が設けられている。前記セラミック基板に設けられているスルーホール５５は、図５（ロ）と同様に、各セラミック基板の長手方向において、互いに半分ずつ共有するように設けられている。前記発光装置５１′、５２′、５３′、５４′、・・・は、それぞれのｘ軸方向の中心線に対して互い違いに導電膜が形成されている。
【００６６】
図５（ハ）において、一つのセラミック基板には、発光装置５１″、５２″、５３″、５４″、・・・が設けられている。前記セラミック基板に設けられているスルーホール５５は、図５（イ）および（ロ）と同様に、各セラミック基板の長手方向において、互いに半分ずつ共有するように設けられている。前記発光装置５１″、５２″、５３″、５４″、・・・は、ｘ軸方向の線に対してほぼ中央で分かれるように導電膜が形成されている。
【００６７】
前記導電膜の形状は、図４および図５に限定されるものではなく、放熱性、リフレクタの接着等を考慮して任意の形状に設計変更することができる。図５におけるスルーホールは、四隅に円形状に設けることもできる。また、スルーホールの形状は、円形とほぼ楕円形のものが示されているが、この形状に限定されるものではない。
【実施例５】
【００６８】
図６（イ）は本発明の第５実施例で、セラミック基板上に６個のフリップチップ型発光ダイオードを形成し、一つの集合体からなる発光装置を説明するための平面図で、（ロ）はその正面図である。図６において、発光装置６０は、フリップチップ型発光ダイオード（図示されていない）の電極を載置する導電膜６１から６４、６５から６８が形成されている。前記導電膜６１から６４は、３個のフリップチップ型発光ダイオードを直列に接続する。また、前記導電膜６５から６８は、他の３個のフリップチップ型発光ダイオードを直列に接続する。前記３個ずつ直列に接続されたフリップチップ型発光ダイオードは、たとえば、プリント配線基板の配線により、直列接続あるいは並列接続とすることができる。
【００６９】
図７（イ）および（ロ）は本発明の第５実施例における発光装置を複数接続した例を説明するための図である。図７（イ）において、発光装置組立体７０は、発光装置７１ないし７４からなり、上段および下段にフリップチップ型発光ダイオードが３個ずつ直列に接続され、中段に二組のフリップチップ型発光ダイオードが３個ずつ直列に接続されたものが並列に接続されている。図７（ロ）に示す発光装置組立体７０′は、発光装置７５、７６、７７からなり、３個ずつ直列に接続されたフリップチップ型発光ダイオードが上段と下段に設けられている。図７（イ）および（ロ）において、発光装置は、４個を正方形にした場合と、３個を直列に接続した場合が示されているが、その数および接続方法を任意にすることができる。
【実施例６】
【００７０】
図８は本発明の第６実施例で、セラミック基板上に４個のフリップチップ型発光ダイオードを形成し、一つの集合体からなる発光装置を説明するための図である。図８において、発光装置組立体８０は、４個の発光装置８１ないし８４から構成されている。一つの発光装置８１は、導電膜８１１、８１２、Ｓ字型導電膜８１３、導電膜８１５からなり、これらの間にフリップチップ型発光ダイオード８１６から８１９が直列に取り付けられている。また、発光装置組立体８０は、発光装置８１と発光装置８２とが直列で、発光装置８３と発光装置８４とが直列であり、前記二つの発光装置が並列になっている。前記発光装置組立体８０は、一列で線光源とし、あるいは複数個を集合して、任意の長さおよび大きさの面光源とすることができる。なお、図６から図８に示された実施例は、スルーホールが導電膜の内部にある例であり、前記スルーホールを中心にして互いに分割されるものではない。
【００７１】
本発明の実施例である導電膜を銀系、金薄膜層とした場合の剥離強度を実測した。引っ張り強度を２６０グラム、３７０グラム、４００グラム、５００グラムと増加したが、剥離することがなかった。同様に、導電膜を銀、銀−白金合金、金薄膜層とした場合、３４０グラム、５００グラム、５６０グラム、６００グラム、６２０グラムと増加したが、剥離することがなかった。
【００７２】
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。本発明のフリップチップ型発光ダイオード、セラミック基板、導電膜、共晶ハンダ、無機系接着剤等の材質は、公知または周知のものを使用することができる。本発明のフリップチップ型発光ダイオードは、白色とするだけでなく、青色、赤色、緑色を単独、または色調を変化させるように組み合わせることにより、図形（文字、記号、絵、画像）からなる表示パネルとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施例で、フリップチップ型発光ダイオードをセラミック基板に形成された導電膜上に取り付けた状態を説明するための概略図で、（イ）は平面図、（ロ）は断面図、（ハ）は裏面図、（ニ）は側面図である。（実施例１）
【図２】（イ）および（ロ）は本発明の第１実施例で、フリップチップ型発光ダイオードと導電膜を拡大した平面図および断面図である。
【図３】（イ）は本発明の第２実施例で、前記発光装置を液晶表示パネルのバックライトに使用した一例を説明するための平面図で、（ロ）はその断面図である。（実施例２）
【図４】本発明の第３実施例で、セラミック基板から発光装置を多数個採りする場合を説明するための図である。（実施例３）
【図５】（イ）から（ハ）は本発明の第４実施例で、セラミック基板に形成される導電膜のパターンを説明するための図である。（実施例４）
【図６】（イ）は本発明の第５実施例で、セラミック基板上に６個のフリップチップ型発光ダイオードを形成し、一つの集合体からなる発光装置を説明するための平面図で、（ロ）はその正面図である。（実施例５）
【図７】（イ）および（ロ）は本発明の第５実施例における発光装置を複数接続した例を説明するための図である。
【図８】本発明の第６実施例で、セラミック基板上に４個のフリップチップ型発光ダイオードを形成し、一つの集合体からなる発光装置を説明するための図である。（実施例６）
【図９】（イ）は従来例で、赤色、緑色、青色の３つからなるフリップチップ型発光ダイオードをサブマウントに取り付けた状態を説明するための概略図で、（ロ）は同じく赤色、緑色、青色の３つからなるフリップチップ型発光ダイオードを取り付けたサブマウントを発光ダイオード組立用基板に取り付けた状態を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０、１０′・・・発光装置
１１、１１′・・・フリップチップ型発光ダイオード
１１１、１１２・・・電極
１２・・・セラミック基板
１２１・・・導電膜（銀系導電膜）
１２２、１２３、１２４、１２５・・・対向電極（電極）
１２６・・・スルーホール
１２７・・・導電膜
１３・・・リフレクタ
１３１・・・反射部
１３２・・・開口部
１３３・・・透光性シリコーン樹脂
１３４・・・蛍光体膜
１３５・・・位置決め孔
１４・・・プリント配線基板
１４１、１４２・・・配線（導電膜）
２２・・・金薄膜層
２４・・・共晶ハンダ（金−錫共晶ハンダ）
３１・・・液晶表示パネル
３２・・・導光板
３３・・・光反射膜
６０・・・発光装置
７０、７０′・・・発光装置組立体
８０・・・発光装置組立体
【図１】
2007329370.tif 000003
【図２】
2007329370.tif 000004
【図３】
2007329370.tif 000005
【図４】
2007329370.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007329370.tif 000008
【図７】
2007329370.tif 000009
【図８】
2007329370.tif 000010
【図９】
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