(57)【要約】【課題】従来に比べて製造工程数を削減することができ、生産性の向上を図ることのできる発光ダイオード装置及び発光ダイオード装置の製造方法を提供する。【解決手段】金属基板２上に絶縁層を形成するための樹脂層６ａと、配線層７を形成するための導体層７ａを設ける。次に、プレス金型１０上に金属基板２を載せ、この金属基板２、樹脂層６ａ、導体層７ａを、第１の温度に加熱した状態で、プレスによる加圧を開始し、第１の温度より高い第２の温度まで昇温しながら加圧する圧力を高めることにより、金属基板２に凹部３を形成するとともに、金属基板２と樹脂層６ａと導体層７ａとの接着を行う。樹脂層６ａには、熱膨張係数が、第１の温度と第２の温度との間で一旦下がり、その後上昇する温度依存性を有する樹脂を用いる。【選択図】図３
2007165601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、前記金属基板上に配設され、熱膨張係数が、第１の温度と当該第１の温度よりも高い第２の温度との間で一旦低下した後上昇する温度依存性を有する絶縁層と、前記絶縁層の上に配設された導体層とを有し、前記金属基板、前記絶縁層および前記導体層を、前記第１の温度に加熱した状態から第２の温度にまで加温しつつプレスにより加圧することにより、前記金属基板と前記絶縁層と前記導体層とを接着するとともに凹部を形成してなる金属基体と；
前記凹部に設けられた発光ダイオードチップと：
を具備したことを特徴とする発光ダイオード装置。
【請求項２】
前記絶縁層が、前記第１の温度と前記第２の温度との間で、前記金属基板の熱膨張係数と前記導体層の熱膨張係数の間の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３】
前記金属基板はアルミニュームからなり、前記導体層は銅からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項４】
金属基板上に、熱膨張係数が、第１の温度と当該第１の温度よりも高い第２の温度との間で一旦低下した後上昇する温度依存性を有する絶縁層と、当該絶縁層の上に導体層とを設ける工程と；
前記金属基板と前記絶縁層と前記導体層とを、前記第１の温度に加熱した状態から第２の温度にまで加温しつつプレスにより加圧して前記金属基板と前記絶縁層と前記導体層とを接着するとともに凹部を形成する工程と；
前記凹部に発光ダイオードチップを設ける工程と；
を具備したことを特徴とする発光ダイオード装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ（Light Emitting Diode））を有する発光ダイオード装置及び発光ダイオード装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、絶縁性の基材に凹部を設け、この凹部内に発光ダイオードを配置した発光ダイオード装置が知られている。また、放熱性を高めるために上記の絶縁性基材に金属板を取り付けた構造の発光ダイオード装置も知られている。このような発光ダイオード装置を製造する場合、例えば、放熱用の金属板を金型の中に入れてインサート射出成形によって絶縁性基材を形成した後、レーザ又はホーニングにより凹部の底面から成形樹脂を取り除き、この後、プラズマ処理による絶縁性基材表面の粗面化、スパッタリングや真空蒸着による金属膜の形成、金属膜のパターニング、めっき等の工程により製造が行われる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１６３４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、従来の発光ダイオード装置の製造工程においては、例えば、放熱用の金属板を金型の中に入れてインサート射出成形によって絶縁性基材を形成した後、レーザ又はホーニングにより凹部の底面から成形樹脂を取り除き、この後、プラズマ処理による絶縁性基材表面の粗面化、スパッタリングや真空蒸着による金属膜の形成、金属膜のパターニング、めっき等の工程により発光ダイオード装置の製造が行われている。しかしながら、発光ダイオード装置の製造にあたっては、従来に比べて工程数の削減を図り、さらに生産性の向上を図ることが求められている。
【０００４】
本発明は、従来に比べて製造工程数を削減することができ、生産性の向上を図ることのできる発光ダイオード装置及び発光ダイオード装置の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発光ダイオード装置は、金属基板と、前記金属基板上に配設され、熱膨張係数が、第１の温度と当該第１の温度よりも高い第２の温度との間で一旦低下した後上昇する温度依存性を有する絶縁層と、前記絶縁層の上に配設された導体層とを有し、前記金属基板、前記絶縁層および前記導体層を、前記第１の温度に加熱した状態から第２の温度にまで加温しつつプレスにより加圧することにより、前記金属基板と前記絶縁層と前記導体層とを接着するとともに凹部を形成してなる金属基体と、前記凹部に設けられた発光ダイオードチップと、を具備したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発光ダイオード装置は、請求項１記載の発光ダイオード装置において、前記絶縁層が、前記第１の温度と前記第２の温度との間で、前記金属基板の熱膨張係数と前記導体層の熱膨張係数の間の熱膨張係数を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発光ダイオード装置は、請求項１又は２記載の発光ダイオード装置において、前記金属基板はアルミニュームからなり、前記導体層は銅からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発光ダイオード装置の製造方法は、金属基板上に、熱膨張係数が、第１の温度と当該第１の温度よりも高い第２の温度との間で一旦低下した後上昇する温度依存性を有する絶縁層と、当該絶縁層の上に導体層とを設ける工程と、前記金属基板と前記絶縁層と前記導体層とを、前記第１の温度に加熱した状態から第２の温度にまで加温しつつプレスにより加圧して前記金属基板と前記絶縁層と前記導体層とを接着するとともに凹部を形成する工程と、前記凹部に発光ダイオードを設ける工程と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１〜４記載の発明によれば、従来に比べて製造工程数を削減することができ、生産性の向上を図ることができる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、絶縁層と、金属基板及び導体層との熱膨張差により、凹部内において絶縁層が切断されることを確実に防止して良質な発光ダイオード装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１，２は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオード装置１の構成を示すもので、図１上面図であり、図２は図１の要部断面構成を拡大して示すものである。図１に示すように、発光ダイオード装置１は、アルミニューム等の金属からなる金属基板２を具備している。この金属基板２は、略矩形状に形成されており、その中央部分には、図２にも示すように、凹部３が形成されている。
【００１２】
凹部３は、深さが例えば０．５ｍｍ程度とされており、この凹部３内には、発光ダイオード４が実装されている。図２に示すように、凹部３内には、封止材料として、例えば蛍光体を含む可視光変換無機材料５が充填されている。また、金属基板２の表面には、凹部３内も含めて絶縁層６と、配線層７とが金属基板２側からこの順で配置されている。
【００１３】
上記絶縁層６は、金属基板２と配線層７とを絶縁するためのものである。また、配線層７は、発光ダイオード４を駆動するための電気配線を形成するためのものであり、所定の配線パターンにパターニングされている。発光ダイオード４は、凹部３内においてこの配線層７と電気的に接続されている。なお、図２において、配線層７は、１層のように示してあるが、この配線層７は、例えば、銅層、ニッケル層、金層等の複数の導体層から形成されている。また、上記金属基板２の上部には、発光ダイオード４からの光を導出するための図示しないレンズが配置される。
【００１４】
図３は、上記構成の発光ダイオード装置１の製造工程において、金属基板２に凹部３を形成するとともに、金属基板２に、絶縁層６と配線層７の一部とを接着する工程を示すものである。この工程においては、同図（ａ）に示すように、金属基板２上に絶縁層６を形成するための樹脂層６ａを設け、この樹脂層６ａの上に配線層７を形成するための導体層７ａを設ける。これらの樹脂層６ａ及び導体層７ａとしては、例えばシート状のものを積層して配置することによって金属基板２上に設けることができる。
【００１５】
次に、図３（ｂ）に示すように、プレス金型１０上に金属基板２を載せ、この金属基板２、樹脂層６ａ、導体層７ａを、第１の温度（例えば７０℃）に加熱した状態で、プレスによる加圧を開始し、第１の温度より高い第２の温度（例えば１８０℃）まで昇温しながら加圧する圧力を高める。縦軸を温度及び圧力、横軸を時間とした図４にこの工程における圧力の変化を点線Ａで、温度の変化を実線Ｂで示す。この第１の温度から第２の温度までの昇温は、例えば、３分程度の時間をかけて行う。そして、第２の温度に到達した後、徐々に冷却して第１の温度まで降温する。この第２の温度から第１の温度までの降温は、例えば、５〜１０分程度の時間をかけて行う。以上の工程により、金属基板２に凹部３を形成するとともに、金属基板２と樹脂層６ａと導体層７ａとの接着を行う。
【００１６】
上記の工程において、導体層７ａとしては、銅を好適に用いることができる。また、樹脂層６ａとしては、縦軸を熱膨張係数、横軸を温度とした図５に曲線Ａで示すように、熱膨張係数が、第１の温度と第２の温度との間で一旦下がり、その後上昇する温度依存性を有する樹脂を用いる。また、この際の熱膨張係数の範囲が、金属基板２の熱膨張係数（本実施形態ではアルミニュームの熱膨張係数）と導体層７ａの熱膨張係数（本実施形態では銅の熱膨張係数）との間に収まる樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂と熱可塑性樹脂との混合物、等を好適に使用することができる。
【００１７】
上記のような熱膨張係数の温度依存性を有する樹脂を使用するのは、以下のような理由による。すなわち、上記の工程では、金属基板２にプレスによって凹部３を形成するとともに、金属基板２と樹脂層６ａと導体層７ａとの接着を行う。このため、凹部３の部分では、樹脂層６ａが引っ張られ、例えば、図５に曲線Ｂで示すように、温度上昇に伴い熱膨張係数が上昇する特性を有する一般的な樹脂を用いると、凹部３の部分で樹脂層６ａが切れる現象が生じる。これは、樹脂の熱膨張係数と、金属基板２を構成するアルミニューム及び導体層７ａを構成する銅の熱膨張係数との差から、加温時あるいは冷却時に樹脂が引っ張られて切断されるためと考えられる。
【００１８】
また、発光ダイオード装置の製造後の動作時における状態を考慮すると、少なくとも発光ダイオード装置の動作時の温度である７０℃程度の温度においては、樹脂層６ａを構成する樹脂の熱膨張係数は、金属基板２を構成するアルミニューム及び導体層７ａを構成する銅の熱膨張係数の中間とすることが好ましい。さらに、この樹脂のガラス転移点は、動作時の温度である７０℃よりもある程度高い必要がある。
【００１９】
以上のような理由から、図５に曲線Ａで示すように、熱膨張係数が、第１の温度と第２の温度との間で一旦下がり、その後上昇する温度依存性を有し、これらの温度の間の熱膨張係数の範囲が、金属基板２の熱膨張係数（本実施形態ではアルミニュームの熱膨張係数）と導体層７ａの熱膨張係数（本実施形態では銅の熱膨張係数）との間に収まる樹脂を用いることにより、凹部３内においても、樹脂層６ａがプレス加工中に切れることがなく、切れのない絶縁層６を形成することが可能となる。
【００２０】
以上のようにして、金属基板２に、凹部３を形成するとともに、金属基板２に、絶縁層６と配線層７の一部を構成する銅層７ａを接着した後、銅層７ａの上にニッケル層を形成し、所定の配線パターンにパターニングした後、金層を形成する等して配線層７を有し、かつ放熱板として作用する金属板２を得る。この後。凹部３内に発光ダイオード４を搭載し、凹部３内に封止材料として、例えば蛍光体を含む可視光変換無機材料５を充填する。そして、金属板２上にレンズを配置して発光ダイオード装置が得られる。
【００２１】
上記のように、本実施形態では、金属基板２に、凹部３を形成するとともに、金属基板２に、絶縁層６と配線層７の一部を構成する銅層７ａを接着する工程を一度に行うことができるので、従来に比べて製造工程数を削減することができ、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード装置の構造を示す上面図。
【図２】図１の発光ダイオード装置の要部構成を拡大して示す縦断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る製造工程を模式的に示す図。
【図４】図３に示す製造工程における圧力と温度の時間変化を示すグラフ。
【図５】実施形態に使用した樹脂と通常の樹脂の熱膨張係数の温度依存性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２３】
１……発光ダイオード装置、２……金属基板、３……凹部、４……発光ダイオード、５……蛍光体を含む可視光変換無機材料、６……絶縁層、７……配線層。
【図１】
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【図２】
2007165601.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007165601.tif 000006
【図５】
2007165601.tif 000007