(57)【要約】【課題】ＬＥＤモジュール装置の放熱特性を改善する。【解決手段】ＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップ装着部及びその一対の接続部を上面に形成するだけの十分な面積を有する平板状底部と、該底部端の両側からそれぞれ立ち上がる壁部を形成するように曲げ加工した金属プレートの上に、5μm〜40μmの範囲にある膜厚を有するポリイミド樹脂からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合した積層構成である。平板状底部上面に、ＬＥＤチップを装着すると共に、透明樹脂を充填することによりＬＥＤパッケージを構成する。このＬＥＤパッケージを配線基板に実装して、一対の外部接続電極を配線基板の配線と接続すると共に、ＬＥＤパッケージの平板状底部裏面を放熱体に固着或いは接触させる。【選択図】図１
2012124453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属プレートを加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成し、かつ、該基板を用いたＬＥＤパッケージを配線基板に装着したＬＥＤモジュール装置において、
前記ＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップ装着部及びＬＥＤチップの一対の電極を接続するための一対の接続部を上面に形成するだけの十分な面積を有する平板状底部と、該底部端の両側からそれぞれ立ち上がる壁部を形成するように曲げ加工した金属プレートの上に、樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合した積層構成とし、
前記絶縁層を構成する樹脂層は、5μm〜40μmの範囲にある膜厚を有するポリイミド樹脂であり、
前記壁部の上端の金属箔を一対の外部接続電極として機能させるように、前記平板状底部上面の金属箔にスリット開口し、かつ、前記一対の外部接続電極の端部は、金属プレート端より内側に配置し、
前記ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部上面に、ＬＥＤチップを装着すると共に、該ＬＥＤチップの一対の電極をそれぞれ、前記スリットにより分離された前記平板状底部上面に設けた前記一対の接続部に接続し、かつ透明樹脂を前記壁部に挟まれた凹所に充填することによりＬＥＤパッケージを構成し、
前記ＬＥＤパッケージを配線基板に実装して、前記一対の外部接続電極を配線基板の配線と接続すると共に、前記ＬＥＤパッケージの平板状底部裏面を放熱体に固着或いは接触させることから成るＬＥＤモジュール装置。
【請求項２】
前記ポリイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミドを含むポリイミド樹脂の中に、球状のスペーサー粒子又は該スペーサー粒子の径より小さい熱伝導性フィラー、若しくはその両方を混在させた請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤパッケージの前記配線基板への実装は、前記一対の外部接続電極を配線基板裏面の配線に半田接続することにより行われる請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤパッケージの前記配線基板への実装は、前記一対の外部接続電極を配線基板おもて面の配線に接続することにより行われる請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項５】
前記金属箔の上には、反射材として機能する金属表面処理が施されている請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項６】
前記スリットは２つであり、前記金属箔は２つのスリットにより３分割されて、３分割した中央の金属箔の上に複数個のＬＥＤチップを搭載して、ＬＥＤチップ相互の配線及びＬＥＤチップと金属箔との配線が、ボンディングワイヤを用いて接続されている請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項７】
前記放熱体は放熱板又は筐体であり、若しくは前記ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部裏面を前記配線基板に固着してこの配線基板を放熱体として機能させた請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項８】
前記底部端の両側からそれぞれ立ち上がる左右方向壁部に連結しかつそれに直交する前後方向壁部を設けて、封止樹脂を左右前後から閉じこめる機能を果たす請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項９】
前記ＬＥＤパッケージは、複数個のＬＥＤパッケージを連結するための連結部を作成して、電気的に直列に接続して構成した連結構成ＬＥＤパッケージである請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項１０】
前記放熱体に接する前記ＬＥＤパッケージの平板状底部の長辺をＬＥＤチップ短辺の２倍〜２０倍の長さとした請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項１１】
金属プレートを加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成し、かつ、該基板を用いたＬＥＤパッケージを配線基板に装着したＬＥＤモジュール装置の製造方法において、
金属プレートの上に、樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合した積層体を形成し、前記絶縁層を構成する樹脂層は、5μm〜40μmの範囲にある膜厚を有するポリイミド樹脂であり、
前記金属箔の加工を行って、スリット開口し、
前記金属プレートを含む前記積層体の曲げ加工を行なって、ＬＥＤチップ装着部及びＬＥＤチップの一対の電極を接続するための一対の接続部を上面に形成するだけの十分な面積を有する平板状底部と、この底部の両側に位置して底部端から折曲して立ち上がる方向に、ＬＥＤチップの発光方向と同じ側に伸びる壁部を備え、この壁部上部を外方向に折り曲げて一対の外部接続電極を形成して、ＬＥＤパッケージ基板を構成し、
前記ＬＥＤパッケージ基板の上にＬＥＤチップを装着して、ＬＥＤチップ電極の一方を、前記スリットにより分割された前記平板状底部上面に設けた前記一対の接続部の一方に接続し、かつ、前記スリットにより分割された前記平板状底部上面に設けた前記一対の接続部の他方にはＬＥＤチップ電極の他方を接続し、
透明樹脂を用いて樹脂封止して、ＬＥＤパッケージを構成し、
前記ＬＥＤパッケージを配線基板に実装して、前記一対の外部接続電極を配線基板上の配線と接続すると共に、前記ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部裏面を放熱体に固着或いは接触させることから成るＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ポリイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミドを含むポリイミド樹脂の中に、球状のスペーサー粒子又は該スペーサー粒子の径より小さい熱伝導性フィラー、若しくはその両方を混在させた請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１３】
前記積層体は、前記ポリイミド樹脂の溶液を前記金属箔又は前記金属プレートに塗り、乾燥させた後、前記金属プレート又は前記金属箔に熱圧着させることにより形成する請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１４】
前記積層体は、前記金属箔又は前記金属プレートの上に、熱可塑性ポリイミド系樹脂に変換可能な少なくとも一種のポリイミド前駆体樹脂層を塗布した後、この前駆体樹脂層を熱処理することにより、熱可塑性ポリイミド系樹脂層を形成し、この熱可塑性ポリイミド系樹脂層の上に、前記金属プレート又は前記金属箔を加熱加圧下で接合して形成する請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１５】
前記積層体は、前記金属箔と前記金属プレートの間に、熱可塑性ポリイミド系フィルムを挟持させたものを、加熱加圧下で接合して形成する請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ＬＥＤパッケージ基板は、１枚の金属プレートの上に複数個同時作成し、前記ＬＥＤパッケージ基板上にＬＥＤチップを装着して樹脂封止した後、個々のＬＥＤパッケージ或いは任意の複数個連結したＬＥＤパッケージに切り分ける個片化を行う請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１７】
前記積層体の曲げ加工を行なう前、或いは後に、前記金属箔の上に反射材として機能する金属表面処理を施す請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属プレートを加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成したＬＥＤモジュール装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）は、消費電力が低く二酸化炭素削減、高耐久性という環境と省エネを兼ね備えた素子として普及している。このようなＬＥＤチップを搭載したパッケージは、配線基板上に装着して、大型ディスプレイ、携帯電話やデジタルビデオカメラ、ＰＤＡなどの電子機器のバックライト、道路照明や一般照明などに用いられている。ＬＥＤはそれ自体が発光素子であり、熱を放出するので、ＬＥＤパッケージは基本的に冷却のための放熱装置を含んでいる。
【０００３】
現行のＬＥＤモジュール装置ではＬＥＤパッケージ基板としてセラミック基板又はシリコン基板、或いは金属基板を用いているが、従来のセラミック基板又はシリコン基板を使用した方法では、セラミックやシリコンの熱伝導が銅などの金属よりも悪いためうまく放熱できないこと、高価なこと、加工が困難などの問題がある。
【０００４】
図１５は、従来公知の発光装置を例示する図である（特許文献１参照）。図示のように、ステンレス基板の表面に、リード電極を構成する銅箔パターンが絶縁膜を介して形成されている。このステンレス基板には貫通孔を形成して、この貫通孔に銅支持体を嵌合させる。銅支持体の先端に形成した凹所内に、ＬＥＤチップを配置する。ＬＥＤチップの各電極と基板の表面に設けられた銅箔パターンとをワイヤボンディングする。この後、シリコン樹脂等の透光性樹脂をポッティングして硬化させることにより、レンズを形成する。レンズとして機能させているシリコン樹脂は、支持体の突起部及び発光素子、更には電極にボンディングされたワイヤまでを覆うように設けられている。
【０００５】
ＬＥＤチップ電極のボンディング接続部には樹脂封止が施されているが、図示の構成は、必要な箇所のみに効率的に樹脂注入することができないという問題がある。樹脂封止のためのシリコン樹脂等の透光性樹脂は、高価であるので、より限定的に樹脂注入するための構成が求められる。
【０００６】
図１６は、特許文献２に開示の発光装置を示す側面断面図である。基板は、液晶ポリマ等の電気絶縁性材料を用い、射出成形によって絶縁性基材を形成する。そして、ＬＥＤチップの実装箇所に凹所を設ける等して３次元の立体形状の絶縁性基材を形成する。絶縁性基材の表面には金属膜を形成した後、回路部を形成する箇所以外の金属膜は除去する。基板の凹所にＬＥＤチップを実装し、回路部とＬＥＤチップを導電性接着材で電気的に接合する。その後にＬＥＤチップの上部電極と回路部とを金線で接合する。その次に凹所内に透明樹脂を充填してＬＥＤチップを封止する。最後に基板の表面に透明樹脂等から成る拡散板を取り付けて、ＬＥＤ照明モジュールが完成する。
【０００７】
このように、複数個のＬＥＤチップを凹所内に実装して基板に立体的に配置するため、基板の形状に応じて任意の配光特性が容易に得られるとともに、モジュールの薄型化が可能となる。しかし、特許文献２に開示の発光装置は、パッケージ土台となる基板を３次元に形成しておいて、後で配線を形成するものであるために、工程が複雑で、コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
図１７は、特許文献３に開示のＬＥＤ照明器具を示す図であり、（Ａ）は上面図を示し、（Ｂ）は部分断面図を示している。図示のように、絶縁金属基板は、しぼり加工により設けたＬＥＤチップ設置用の凹所を有する。絶縁金属基板は、金属基板層，絶縁材料層からなる電気絶縁層，導電性金属からなる電極パターンと、リードパターンとからなっている。隣接するＬＥＤチップ同士は電極パターンを介してボンディングワイヤによって電気的に接続されている。
【０００９】
しかし、特許文献３は、一枚の絶縁金属基板に複数のＬＥＤチップを搭載しているモジュールについて開示している。図１７（Ａ）に示すように、複数のチップ（6チップとして例示）が含まれたものが一つの製品を構成している。このときもし複数チップの1個でも不良（点灯しない）があると、その製品は不良となってしまう。この場合1個の不良チップが他のチップも一緒に犠牲にしてしまう。即ち、全て点灯して初めて製品が良品となる。ＬＥＤチップもICチップと同じようにベアチップの検査で良品と判断されても、組立工程である確立で不良となる場合がある。不良救済のためには個別パッケージによる照明器具への搭載が簡潔な解決策であるが、特許文献３には、ＬＥＤチップ毎に切り分けて個片化した個別パッケージ、及びこの個別パッケージを配線基板及び放熱体に装着することについての開示は無い。それ故に、放熱についての検討がなされていない。
【００１０】
特許文献３は、絶縁金属基板を折り曲げることにより形成した窪み底部にＬＥＤチップを装着する一方、そのボンディングによる接続を窪み中段（或いは上段）に設けている。このため、金属基板の底面積はＬＥＤチップ面積より僅かに大きい程度であり、底面を放熱に活かすことは考えられていない。また、一般的な絶縁金属板が使用されているためＬＥＤチップの下面に位置する電気絶縁層は、通常８０μm位と厚く熱伝導性が悪いために、良好な放熱特性が得られないという問題がある。放熱性を向上させるために、絶縁層（ポリイミド層）を薄く塗布する製造方法が求められている。
【００１１】
また光を効率よく取り出すためには反射材の付加が不可欠であるが、特許文献３には後付けで白色材料の塗布や金属の蒸着しか開示されていない。透明の絶縁層を用い、下地の金属面を反射面として利用することは、透明絶縁層および下地金属面の光沢処理が何れもコストアップになる。白色レジスト塗布は、追加材料費用と塗布工程費用が増えることになる。金属膜の蒸着とは、低圧（真空）高温で金属を蒸発させ、対象物に金属皮膜を形成することであり、装置も大掛かりで高い装置が必要で、真空に引く手間も掛かり、スループットは長くなり、工程費用も増えることになる。またターゲット金属のコストも掛かる。工程の追加無く低コストで反射性能を発揮できる反射面の形成が求められている。
【００１２】
さらには、個別パッケージを配線基板に装着して、絶縁層により金属プレートから絶縁分離されている電極端を、配線基板上の配線と半田付けする際に、半田によって電極端が金属プレート端とショートするのを防止するため、ソルダーレジスト等の対策が必要であるが、そのための工程や必要部材が増えることになる。工程の追加無く低コストで個別パッケージを配線基板に装着することが求められている。
【００１３】
図１８は、特許文献６に開示の照明具を示す断面図である。図示のメタルコア印刷回路基板は、メタルコアと、その上に絶縁層を介して、銅箔を回路加工した印刷回路により構成されている。絶縁層としては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォンの内のいずれかからなる１００μｍ程度の厚さの耐熱性熱可塑性樹脂が用いられる。メタルコア印刷回路基板の窪みの底面に発光ダイオードを載置固定して各端子をそれぞれ印刷回路に接続する。メタルコア印刷回路基板の窪みには透明アクリル樹脂が充填される。このように、絶縁層として耐熱性熱可塑性樹脂を用いることは知られているが、しかし、通常、樹脂は、放熱性に優れているとは言えない。電気的絶縁性を図りつつも、発光ダイオードで発生した熱を放熱させることのできる熱伝導性の良い絶縁層が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開2002-335019号公報
【特許文献２】特開平11-163412号公報
【特許文献３】特開平1-309201号公報
【特許文献４】特開2001-131284号公報
【特許文献５】特開2006-88410号公報
【特許文献６】特開平11-68269号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、係る問題点を解決して、金属プレートを加工して形成したＬＥＤパッケージ基板にＬＥＤチップを装着したＬＥＤパッケージを、配線基板に取り付けると共に放熱体を装着してＬＥＤモジュール装置を構成するに際して、ＬＥＤパッケージ基板形状を工夫して放熱特性を改善することを目的としている。
【００１６】
また、本発明は、ＬＥＤパッケージ基板として加工性及び熱伝導性の良好な金属プレートを用い、かつ、そこに装着されるＬＥＤチップの接続配線との絶縁性を確保する絶縁層を用いつつも、その絶縁層を通しての熱伝導性を向上させるために、絶縁層（ポリイミド層）を薄く塗布する製造方法を提供することを目的としている。
【００１７】
また、本発明は、工程の追加無く低コストで、反射性能を発揮できる反射面の形成、及び個別パッケージの配線基板への装着を、工程の追加無く低コストで行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のＬＥＤモジュール装置は、金属プレートを加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成し、かつ、該基板を用いたＬＥＤパッケージを配線基板に装着したものである。ＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップ装着部及びＬＥＤチップの一対の電極を接続するための一対の接続部を上面に形成するだけの十分な面積を有する平板状底部と、該底部端の両側からそれぞれ立ち上がる壁部を形成するように曲げ加工した金属プレートの上に、ポリイミド樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合した積層構成である。壁部の上端の金属箔を一対の外部接続電極として機能させるように、平板状底部上面の金属箔にスリット開口する。ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部上面に、ＬＥＤチップを装着すると共に、該ＬＥＤチップの一対の電極をそれぞれ、スリットにより分離された平板状底部上面に設けた一対の接続部に接続し、かつ透明樹脂を壁部に挟まれた凹所に充填することによりＬＥＤパッケージを構成する。このＬＥＤパッケージを配線基板に実装して、一対の外部接続電極を配線基板の配線と接続すると共に、ＬＥＤパッケージの平板状底部裏面を放熱体に固着或いは接触させる。
【００１９】
本発明のＬＥＤモジュール装置の製造方法は、金属プレートの上に、樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合した積層体を形成し、金属箔の加工を行って、スリット開口し、金属プレートを含む積層体の曲げ加工を行なって、ＬＥＤチップ装着部及びＬＥＤチップの一対の電極を接続するための一対の接続部を上面に形成するだけの十分な面積を有する平板状底部と、この底部の両側に位置して底部端から折曲して立ち上がる方向に、ＬＥＤチップの発光方向と同じ側に伸びる壁部を備え、この壁部上部を外方向に折り曲げて一対の外部接続電極を形成して、ＬＥＤパッケージ基板を構成する。ＬＥＤパッケージ基板の上に、ＬＥＤチップを装着してＬＥＤチップ電極の一方を、スリットにより分割された平板状底部上面に設けた一対の接続部の一方に接続し、かつ、スリットにより分割された平板状底部上面に設けた一対の接続部の他方にはＬＥＤチップ電極の他方を接続し、透明樹脂を用いて樹脂封止して、ＬＥＤパッケージを構成する。このＬＥＤパッケージを配線基板に実装して、一対の外部接続電極を配線基板上の配線と接続すると共に、ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部裏面を放熱体に固着或いは接触させる。
【００２０】
放熱体に接するＬＥＤパッケージの平板状底部の長辺は、ＬＥＤチップ短辺の２倍〜２０倍の長さである。絶縁層を構成する樹脂層は、5μm〜40μmの範囲にある膜厚を有するポリイミド樹脂である。このポリイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミドを含むポリイミド樹脂の中に、球状のスペーサー粒子又は該スペーサー粒子の径より小さい熱伝導性フィラー、若しくはその両方を混在させることができる。
【００２１】
ＬＥＤパッケージの配線基板への実装は、一対の外部接続電極を配線基板裏面の配線に半田接続することにより行われる。或いは、ＬＥＤパッケージの配線基板への実装は、一対の外部接続電極を配線基板おもて面の配線に接続することにより行われる。一対の外部接続電極の端部は、金属プレート端より内側に配置されている。
【００２２】
スリットは２つにすることができ、金属箔は２つのスリットにより３分割されて、３分割した中央の金属箔の上に複数個のＬＥＤチップを搭載して、ＬＥＤチップ相互の配線及びＬＥＤチップと金属箔との配線が、ボンディングワイヤを用いて接続されている。
【００２３】
放熱体は放熱板又は筐体であり、若しくはＬＥＤパッケージ基板の平板状底部裏面を前記配線基板に固着してこの配線基板を放熱体として機能させることができる。底部端の両側からそれぞれ立ち上がる左右方向壁部に連結しかつそれに直交する前後方向壁部を設けることができ、これによって、封止樹脂を左右前後から閉じこめる機能を果たす。ＬＥＤパッケージは、複数個のＬＥＤパッケージを連結するための連結部を作成して、電気的に直列に接続して構成した連結構成ＬＥＤパッケージとすることができる。
【００２４】
積層体は、ポリイミド樹脂の溶液を金属箔又は金属プレートに塗り、乾燥させた後、金属プレート又は金属箔に熱圧着させることにより形成する。或いは、積層体は、金属箔又は金属プレートの上に、熱可塑性ポリイミド系樹脂に変換可能な少なくとも一種のポリイミド前駆体樹脂層を塗布した後、この前駆体樹脂層を熱処理することにより、熱可塑性ポリイミド系樹脂層を形成し、この熱可塑性ポリイミド系樹脂層の上に、金属プレート又は金属箔を加熱加圧下で接合して形成する。或いは、積層体は、金属箔と金属プレートの間に、熱可塑性ポリイミド系フィルムを挟持させたものを、加熱加圧下で接合して形成する。
【００２５】
ＬＥＤパッケージ基板は、１枚の金属プレートの上に複数個同時作成し、ＬＥＤパッケージ基板上にＬＥＤチップを装着して樹脂封止した後、個々のＬＥＤパッケージ或いは任意の複数個連結したＬＥＤパッケージに切り分ける個片化を行う。積層体の曲げ加工を行なう前、或いは後に、金属箔の上に反射材として機能する金属表面処理を施す。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＬＥＤパッケージ基板に加工性及び熱伝導性の良好な金属プレートを用い、かつ、そこに装着されるＬＥＤチップ接続配線との絶縁性を確保する絶縁層を用いつつも、ＬＥＤパッケージ基板形状を工夫して、平板状底部に大きな面積を確保して、この大きな面積を介して放熱体に伝熱するように構成したことによりＬＥＤチップから放熱体への熱伝導性を向上させることができる。
【００２７】
本発明のＬＥＤパッケージ基板は、金属プレートと金属箔の間に挟まれた絶縁層からなる積層体の製造方法を工夫したことにより、絶縁用の樹脂層（ポリイミド）を非常に薄くして、熱抵抗を低減することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、ＬＥＤパッケージ基板の配線基板との電気接続部を、ＬＥＤパッケージ基板を装着する放熱体から分離することにより、ＬＥＤパッケージ基板と配線基板との電気的接続を簡易に行うと同時に、放熱と電気接続のそれぞれのコストパフォーマンスの最適化を図って、総合して安価で高効率な排熱を実現することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、放熱性が促進されるために、従来よりも高出力とすることができる（明るくすることができる）。または、従来と同出力で長寿命化を図ることができる。また、ＬＥＤパッケージ基板形状を工夫したことにより、高価なＬＥＤチップ封止樹脂を、必要とする箇所のみに限定的に注入することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、工程の追加無く低コストで、複雑なプロセスを用いることなく、金属メッキのみで反射面を形成することができ、また、個別パッケージを配線基板に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第１の例を示す側面断面図である。
【図２】金型を用いたプレス加工による金属プレートの曲げ加工を説明する図である。
【図３】（Ａ）は、ＬＥＤパッケージ基板を複数個連結した状態で示す図であり、（Ｂ）は、その１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図である。
【図４】第１のＬＥＤパッケージ基板を示す図であり、（Ａ）は１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＡ−Ａ’ラインで切断した断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示すＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。
【図５】図４とは異なる第２のＬＥＤパッケージ基板を示す図であり、（Ａ）は、１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＡ−Ａ’ラインで切断した断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示すＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。
【図６】ＬＥＤパッケージ組立ての第１の例を示す図である。
【図７】ＬＥＤパッケージ組立ての第２の例を示す図である。
【図８】ＬＥＤパッケージ組立ての第３の例を示す図であり、（Ａ）は完成したＬＥＤパッケージの上面図を示し、（Ｂ）は側面断面図を示している。
【図９】本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第１の例（図１参照）の組立を説明する図である。
【図１０】本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第２の例の組立を説明する図である。
【図１１】本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第３の例を説明する図であり、（Ａ）はその断面図を示し、（Ｂ）は配線基板に３個のＬＥＤパッケージを装着した状態で示す上面図である。
【図１２】本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第４の例を説明する図であり、（Ａ）は連結構成ＬＥＤパッケージの上面図を示し、（Ｂ）はこの連結構成ＬＥＤパッケージを配線基板に装着した状態のＡ−Ａ’ラインで切断した断面図を示している。
【図１３】ＬＥＤジャンクション温度の膜厚依存を示すグラフである。
【図１４】（Ａ）は、放熱性能（熱抵抗比）を示すグラフであり、（Ｂ）は放熱板上に装着されるＬＥＤパッケージ構造を示す図である。
【図１５】従来公知の発光装置を例示する図である（特許文献１参照）。
【図１６】特許文献２に開示の発光装置を示す側面断面図である。
【図１７】特許文献３に開示のＬＥＤ照明器具を示す図であり、（Ａ）は上面図を示し、（Ｂ）は部分断面図を示している。
【図１８】特許文献６に開示の照明具を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第１の例を示す側面断面図である。例示のＬＥＤモジュール装置は、ＬＥＤパッケージと、ＬＥＤパッケージを装着するための開口を有する配線基板と、ＬＥＤパッケージ裏面に固着された放熱板によって構成されている。配線基板の開口部へのＬＥＤパッケージの装着は、ＬＥＤパッケージ側面と配線基板の間の隙間を接着材（耐熱性接着材）で埋め、この接着材の上で、ＬＥＤパッケージの一対の接続電極（配線基板に接続するための外部接続電極）を、配線基板上面の配線に半田付け等により接続することにより行う。ＬＥＤチップ発光面は、図中の上面側に向けられていて、配線基板に遮られること無く上面に向けて発光する。配線基板を装着したＬＥＤパッケージの裏面は、放熱板の上に半田接続により固着される。或いは、この半田接続に代えて、高熱伝導性の接着材を用いて接着することも可能である。
【００３３】
ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤパッケージ基板の上に組み立てられる。ＬＥＤパッケージ基板は、図２を参照して後述するように、金属プレートの上にポリイミド樹脂からなる絶縁層を挟んで金属箔（例えば、銅箔）を接合した積層体を所定形状に曲げ加工することにより、ＬＥＤチップ装着部及びその一対の電極を接続するための接続部を、平板状底面の上に形成している。金属箔の上には、反射材として機能する銀メッキを施している。接続配線として機能する金属箔（及び銀メッキ）には、一対の接続電極（金属箔の両端側）を絶縁分離するためのスリットが開口してある。このように構成されたＬＥＤパッケージ基板上に、ＬＥＤチップが装着され、電気的に接続配線された後、透明樹脂を充填して、ＬＥＤパッケージが構成されている。
【００３４】
このように、本発明のＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップを装着して、その一対の電極を接続する接続部を形成するに十分な面積の平板状底部を有しており、この大きな面積を有する平板状底部の下面に放熱体が装着されるために、ＬＥＤチップからの放熱は効率よく放熱体に伝熱されることになる。以下、さらに、その製造法について詳述する。
【００３５】
図２は、金型を用いたプレス加工による金属プレートの曲げ加工を説明する図である。図２（ａ）は、加工されるべき金属プレート（銅とかアルミのような高熱伝導性の板状金属部材）を示す側面図である。次に、（ｂ）に示すように、この金属プレートの上に、ポリイミド樹脂からなる絶縁層を挟んで金属箔（例えば、銅箔）を接合した積層体を構成する。このために、熱可塑性ポリイミドを含むポリイミド樹脂を溶媒に溶解した溶液をまず金属箔（又は金属プレート）に塗り、乾燥させて金属プレート（又は金属箔）に熱圧着させる。通常は金属プレートと金属箔の平坦性を考慮し、一定の絶縁耐圧を確保しようとすれば、最低５μmの膜厚のポリイミド樹脂を塗らなければならない。ポリイミド樹脂の厚さは、放熱特性の観点からは、薄いほうが望ましいが、耐電圧と引き裂き強度の観点からは、ある程度の厚さが要求される。ポリイミド樹脂層を絶縁層として使用する場合は、ＬＥＤ搭載に要求される絶縁膜の耐電圧は一般的には２．５〜５ｋVであり、ポリイミド樹脂の耐電圧は構造によっても異なるが数百〜500V/μmなので、最低５μmの厚さが必要である。一方、放熱効果を上げるためには、ポリイミド樹脂層を厚くすることはできず、その厚さは40μm以下、好ましくは20μm以下が望ましい（図１３に基づき後述する実施例１の項を参照）。
【００３６】
積層体を構成する別の方法として、金属プレートの上に、最初に、熱可塑性ポリイミド系樹脂に変換可能な少なくとも一種のポリイミド前駆体樹脂層を塗布する（実施例２参照）。次に、この前駆体樹脂層を熱処理することにより、熱可塑性ポリイミド系樹脂層を形成する。この熱可塑性ポリイミド系樹脂層の上に、銅箔を加熱加圧下で接合して積層体を構成する。
【００３７】
或いは、積層体を構成するために、最初に、金属プレートではなく、銅箔の上に、熱可塑性ポリイミドに変換可能なポリイミド前駆体樹脂層を塗布する。この前駆体樹脂層を加熱処理して、熱可塑性ポリイミド系樹脂層を形成したのちに、加熱加圧下で金属プレートと積層することもできる。
【００３８】
上述のように、放熱性を上げるために絶縁層をできるだけ薄くしつつ、その破壊耐圧を確保するために、所定の膜厚が必要となるが、さらに平坦性のバラツキ膜厚をプラスする必要があり、耐圧に必要以上の膜厚を塗らなければならない。そこで、バラツキを低減して一定の膜厚を確保するために、球状のスペーサー粒子（例えば、積水化学の製品名：ミクロパールSI、真球状のプラスチック微粒子（3〜500μm）であり、高い圧縮性を保有している）をポリイミド樹脂に混ぜて塗布しても良い。さらに、このスペーサー粒子とは別に、若しくは両方を混在させて、スペーサー粒子の径より小さい熱伝導の良いフィラーをポリイミド樹脂に混ぜることにより、放熱特性をさらに改善することができる。熱伝導の良いフィラーとしては、窒化アルミ、アルミナコーティングされた金属微粒子（例えば銅）、又はアルミナコーティングされた炭素粒子あるいは繊維を用いることができる。一般に熱伝導性フィラーを充填していくと電気絶縁耐性が下がってくるが、絶縁層を厚く塗ることができるので、膜厚の制御が容易になる。
【００３９】
このようにして、熱可塑性ポリイミドを含むポリイミド樹脂からなる絶縁層を、金属プレートと金属箔で挟んだ積層構成として、その絶縁層の膜厚を所定値（5μm〜40μm）に制御できる。この絶縁層により、ＬＥＤチップの一対の接続電極間の絶縁を行うだけでなく、銅箔をＬＥＤチップの接続配線として利用することができる。また、銅箔に限らず、アルミのような高熱伝導性の金属箔（金属層）を用いることができる。
【００４０】
次に、図２（ｃ）に示すように、接合した金属箔の加工を行って、スリット開口及び銅箔除去部を形成する。例えば、この加工のために、ホトリソグラフィ技術を用いる。金属層（銅箔）の上にレジストを塗布し、パターンを露光、現像してさらにエッチングを行い、レジストを除去して、スリット開口及び銅箔除去部を完成させる。ポリイミド系樹脂層があることで、上面の銅箔のエッチング加工が容易になる。スリット部は、ＬＥＤチップからの発光の反射材として機能しないので、狭い方が望ましいが、スリット両側の金属箔を絶縁分離するために20μm〜100μm程度が望ましい。
【００４１】
次に、（ｄ）に示すように、銅箔、ポリイミド系樹脂層、及び金属プレートからなる積層体の折り曲げ加工を行う。この折り曲げ加工は、ＬＥＤチップを搭載するための凹所、及び上部を外方向に折り曲げた接続電極を形成するように、金型を用いたプレス加工によって行う。後述するように、接続電極を配線基板に対して半田付けした際に、半田が接続電極と金属プレートを電気的にショートさせるのを防ぐために、接続電極先端側を部分的に除去した銅箔除去部を設ける。即ち、接続電極端部は、金属プレート端より内側に配置されることになる。電極端と金属プレート端の半田ショートを防止するため、工程を追加すること無く、図２（ｃ）に示すように、工程を追加すること無く、スリット開口工程によって銅箔除去部を設けることができる。
【００４２】
次に、（ｅ）に示すように、ＬＥＤチップからの発光の反射材として機能する金属（例えば、銀）メッキ（金属表面処理）を、金属箔の上面の全てに施す。メッキ処理のためのメッキ電極として金属箔を用いることにより、スリット及び銅箔除去部を除いて、金属箔の上面のみにメッキすることが可能になる。これによって、金属プレート上のほぼ全面に金属反射処理がなされることになる。または、金属メッキに代えて、金属表面処理の必要な箇所に銀インクを用いてインクジェット塗布し、焼成することによって光沢面（反射材）を形成することも可能である。
【００４３】
なお、積層体の曲げ加工後に、金属反射処理を行うものとして説明したが、曲げ加工前に、金属反射処理を行うことも可能である。この場合、積層体のプレス加工は、少なくとも金属反射処理面の上を保護テープで覆った状態で行い、その後に保護テープを剥離する。
【００４４】
図３（Ａ）は、ＬＥＤパッケージ基板を複数個連結した状態で示す図であり、（Ｂ）は、その１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図である。図示の例において、5×14個のＬＥＤパッケージ基板を、１枚の金属プレートの上に同時作成するものとして例示している。後の工程で、ＬＥＤパッケージ基板上にＬＥＤチップを装着して樹脂封止した後、個々のパッケージ或いは任意の複数個連結したパッケージに切り分ける個片化が行われる。個片化は、図３（Ａ）に示す分割ラインに沿って行われるが、複数個のＬＥＤパッケージを連結するための連結部を作成することによって、電気的に直列に接続されると同時に、連結構成ＬＥＤパッケージに柔軟性を付与して、凸面形状或いは凹面形状などの任意の外表面形状を有するヒートシンク或いは筐体の上に装着することができる（後述する図１２参照）。
【００４５】
図３（Ｂ）に示すように、積層体の曲げ加工時の絞りの歪を周辺部に及ぼさないために、パッケージ基板領域の周辺に空隙部を形成する。パッケージ基板領域の周囲に設けた結合部を介して、その周囲の金属プレートとは連結されている。後の工程の個片化時に、この結合部で切断される。パッケージ基板領域内部の詳細は、図４或いは図５を参照して後述する。
【００４６】
図４は、第１のＬＥＤパッケージ基板を示す図であり、（Ａ）は１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＡ−Ａ’ラインで切断した断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示すＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。図示のＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップを搭載するための凹所が形成されている。この凹所両側には左右壁部が設けられ、また、この左右壁部に連結しかつ直交する前後壁部が設けられて、封止樹脂を左右前後から閉じこめる機能を果たしている。左右壁部上面の金属箔（及びその上の銀メッキ）は、一対の接続電極（配線基板（図１参照）に接続するための外部接続電極）として機能する。また、一対の接続電極を電気的に分離するためのスリットが、金属箔（及びその上の銀メッキ）に形成されている。スリットにより分割されたいずれか一方の金属箔の上に、後述のようにＬＥＤチップが装着されることになる。
【００４７】
このように、ＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップを搭載して電気的に接続することになる平板状の底部と、この底部の左右前後に位置して底部端から折曲して立ち上がる方向に、ＬＥＤチップの発光方向と同じ側に伸びる左右及び前後の壁部を備えている。平板状底部は、その上面にＬＥＤチップを装着して、その一対の接続電極を接続する接続部を形成するに十分な面積を有している。ボンディング接続を底部で行うために、プロセス上、ある程度のスペースが必要で、ＬＥＤチップは光学的に中央に位置するのが好ましいので、平板状底部の長辺の長さＬとして、チップ短辺ｍの２倍〜２０倍、好ましくは３倍〜１０倍を取ることが望ましい（図１４に基づき後述する実施例３の項を参照）。また、後述するように、この大きな面積を有する平板状底部の下面に接して放熱体が装着されるために、ＬＥＤチップからの放熱は効率よく放熱体に伝熱されることになる。
【００４８】
一対の左右の壁部先端面の金属箔が、接続電極（外部接続電極）として機能する。底部端から左右前後の壁部が立ち上がる方向は、必ずしも直交する必要はなく、接続電極が平板状の底部より上方に位置できるように、例えば、斜め上方に直線的に、或いは湾曲させて立ち上がらせても良い。図示の例では、平板状の底部及び前後の壁部の金属箔をスリットにより２分割することにより、一対の接続電極を互いに分離している。後述するように（図６参照）、２分割した底部金属箔の一方の上にＬＥＤチップを装着して一方のワイヤボンド接続をする一方、２分割底部金属箔の他方には他方のワイヤボンド接続をする。
【００４９】
図５は、図４とは異なる第２のＬＥＤパッケージ基板を示す図であり、（Ａ）は、１個のＬＥＤパッケージ基板のみを取り出して示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＡ−Ａ’ラインで切断した断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示すＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。図５に示す第２のＬＥＤパッケージ基板において、凹所の左右側のみに壁部を設けている点で、左右だけでなく前後に壁部を設けた図４とは相違している。後の工程で、ＬＥＤパッケージ基板上にＬＥＤチップを装着した後、金型内で樹脂封止する際に、図中の左右方向に流れる樹脂は左右壁部によって規制される一方、前後方向に流れる樹脂は、パッケージ基板のエッジ部処理、例えばエッジ部のみ壁部を設けることによって規制される。その他の構成についての説明は、図４と同じであるので省略する。
【００５０】
図６は、ＬＥＤパッケージ組立ての第１の例を示す図である。（ａ）に示すＬＥＤパッケージ基板は、図４に示した第１のＬＥＤパッケージ基板或いは図５に示した第２のＬＥＤパッケージ基板と同一のものである。このＬＥＤパッケージ基板の平板状底部おもて面の銀メッキした金属箔の上に、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップを、接着材を用いて固定する。このＬＥＤチップは、ＬＥＤ発光面を上面に有している。なお、ＬＥＤチップは、１個のみを例示したが、複数チップを搭載することもできる（図８参照）。
【００５１】
次に、（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップと、接続配線として機能する金属箔との間でワイヤボンド接続が行われる。ＬＥＤチップをＬＥＤパッケージ基板の底部金属箔の上に固着した後、２分割金属箔上のそれぞれの接続部と、ＬＥＤチップの一対の接続電極間を、ボンディングワイヤによりワイヤボンド接続する。上述したように、金属箔の上には、反射材として銀メッキが形成されているので、この銀メッキをワイヤボンディング性向上にも機能させることができる。
【００５２】
次に、（ｄ）に示す樹脂封止において、透明樹脂（材質は、例えばエポキシ系やシリコーン系）を用いて樹脂封止（トランスファーモールドあるいはポッティング）する。この透明樹脂には、蛍光体を混合しても良い。一般的に白色ＬＥＤの場合は、青色発光ＬＥＤチップを用いてＬＥＤチップ上に黄色の蛍光体を配置し、この蛍光体が青色を受けて白く光っている。通常、この蛍光体は透明樹脂に混入されている場合が多い。樹脂封止は、連結状態のパッケージを金型内に配置して行われる。或いは樹脂封止はディスペンサーやスクリーン印刷で行なっても良い。封止樹脂の高さは、接続電極として機能する壁部先端面と同平面まで注入する。この後、個々のパッケージに、或いは複数個連結した状態のパッケージに個片化することによって、ＬＥＤパッケージが完成する。
【００５３】
図７は、ＬＥＤパッケージ組立ての第２の例を示す図である。（ａ）に示す第３のＬＥＤパッケージ基板は、銀メッキした金属箔が、フリップチップ実装用の配線用パターン形成されている点で、上述した第１或いは第２のＬＥＤパッケージ基板とは異なっている。次に、（ｂ）に示すように、このフリップチップ実装用配線パターン上の接続部に、ＬＥＤチップがフリップチップ搭載される。次に、（ｃ）に示すように、図６を参照して説明したのと同様な樹脂封止が行われる。
【００５４】
図８は、ＬＥＤパッケージ組立ての第３の例を示す図であり、（Ａ）は完成したＬＥＤパッケージの上面図を示し、（Ｂ）は側面断面図を示している。例示のＬＥＤパッケージ基板は、銀メッキした金属箔が、左右両側にある２つのスリットにより３分割されている。この３分割した中央の金属箔の上に複数個（６×６個として例示）のＬＥＤチップが搭載されて、ＬＥＤチップ相互の配線及びＬＥＤチップと金属箔との配線が、ボンディングワイヤを用いて接続されている。この場合のように複数チップが一つのパッケージに搭載される場合は、チップ状態で良品であることが十分に検査されていることが前提である。
【００５５】
図９は、本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第１の例（図１参照）の組立を説明する図である。最初に、（ａ）に示すように、ＬＥＤパッケージ（図６〜図８参照）と、このＬＥＤパッケージに相当する開口部を有する配線基板（例えば、１層ガラスエポキシ基板）を用意して、この配線基板の開口部にＬＥＤパッケージを配置して、このＬＥＤパッケージ側面と配線基板の間の隙間を接着材（耐熱性及び絶縁性の接着材）で埋める。次に、（ｂ）に示すように、この接着材の上で、ＬＥＤパッケージの一対の接続電極を、配線基板上面の配線に半田付け、或いはインクジェットによる銅や銀等により接続する。ＬＥＤチップ発光面は、図中の上面側に向けられていて、ＬＥＤパッケージ基板に遮られること無く上面に向けて発光する。
【００５６】
次に、（ｃ）に示すように、配線基板を装着したＬＥＤパッケージを、放熱板（例えば、銅あるいはアルミ板）の上に半田接続により固着する。或いは、この半田接続に代えて、高熱伝導性の接着材を用いて接着することも可能である。また、放熱板に代えて、そのまま筐体へ固着することも可能である。
【００５７】
図１０は、本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第２の例の組立を説明する図である。この第２の例は、放熱体として配線基板を利用する。このために、例示の配線基板は、ＬＥＤパッケージを装着する開口部を有しておらず、ＬＥＤパッケージが配線基板上面に装着される点で、図９に示した第１の例とは相違している。ＬＥＤモジュール装置の第２の例の組立は、最初に、（ａ）に示すように、熱伝導性が良い配線基板（例えば、上述した窒化アルミのような熱伝導性フィラーをより多く充填した１層ガラスエポキシ基板）上の所定位置に、ＬＥＤパッケージを接着材（耐熱性及び絶縁性の接着材）を用いて固着する。或いは、配線基板上に孤立した配線パターンを設ければ、半田接続によって固着することも可能である。次に、（ｂ）に示すように、ＬＥＤパッケージ側面と配線基板との間を絶縁性の接着材で埋める。次に、（ｃ）に示すように、この絶縁性接着材の上で、ＬＥＤパッケージの一対の接続電極を、配線基板上面の配線に半田付け、或いはインクジェットによる銅や銀等により接続する。ＬＥＤチップから発生した熱は、ＬＥＤパッケージ基板から配線基板を介して放熱される。
【００５８】
図１１は、本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第３の例を説明する図であり、（Ａ）はその断面図を示し、（Ｂ）は配線基板に３個のＬＥＤパッケージを装着した状態で示す上面図である。上述したＬＥＤパッケージ（図６〜図８参照）と、このＬＥＤパッケージに相当する開口部を有する配線基板を用意する。配線基板は、例えば、裏面に配線層を有する１層ガラスエポキシ基板とすることができるが、光放射のために配線基板は出来るだけ薄い方が望ましく、ポリイミドのようなテープ基板でも良い。配線基板を開口すると基板の厚さ分が壁となり、そこに当る光がロスとなる。このためこの壁となる厚さが薄い程有利になる。またこのロスを小さくするために、図１１（Ｂ）に示す配線基板は、開口面積を大きくしておいて、ＬＥＤパッケージとの接続部を爪状に小さく構成している。配線基板のおもて面には、反射効果を得るために白色レジストを塗布する。この配線基板の開口部にＬＥＤパッケージを配置して、このＬＥＤパッケージ上面の接続電極を、配線基板裏面の配線に半田付けする。図示のように、接続電極は、金属プレート端より内側に入り込んでいるので、半田が金属プレート端部にはみ出すことはない。仮に、接続電極が金属プレート端まで延びていれば半田は薄い絶縁層の上をブリッジする危険性が高くなる。ＬＥＤチップ発光面は、図中の上面側に向けられていて、ＬＥＤパッケージ基板に遮られること無く上面に向けて発光する。
【００５９】
配線基板を装着したＬＥＤパッケージは、放熱板（例えば、銅あるいはアルミ板）の上に半田接続する。或いは、この半田接続に代えて、高熱伝導性の接着材を用いて接着することも可能である。また、放熱板に代えて、そのまま筐体へ固着することも可能である。
【００６０】
図１２は、本発明を具体化するＬＥＤモジュール装置の第４の例を説明する図であり、（Ａ）は連結構成ＬＥＤパッケージの上面図を示し、（Ｂ）はこの連結構成ＬＥＤパッケージを配線基板に装着した状態のＡ−Ａ’ラインで切断した断面図を示している。連結構成ＬＥＤパッケージは、複数個（４個として例示）のＬＥＤパッケージを、連結部で連結したものである。連結部は、絞り加工時の歪みを逃すために、連結部の両側に部分切除部が形成されている。連結部で連結することによって、電気的に直列に接続されると同時に、連結構成ＬＥＤパッケージに柔軟性を付与して、凸面形状或いは凹面形状などの任意の外表面形状を有するヒートシンク或いは筐体のような放熱体上に装着することができる。連結構成ＬＥＤパッケージの最両端側には、連結部はなく、ここに接続電極が形成されることになる。そして、この連結構成ＬＥＤパッケージが配線基板に実装される。配線基板上への実装は、図９を参照して上述したように、ＬＥＤパッケージ側面と配線基板との間を絶縁性の接着材で埋め、次に、この絶縁性接着材の上で、連結構成ＬＥＤパッケージの一対の接続電極を、配線基板上面の配線に半田付け、或いはインクジェットによる銅や銀等により接続する。
【実施例１】
【００６１】
図１３は、ＬＥＤジャンクション温度の膜厚依存を示すグラフである。以下の解析条件で解析を行った。パッケージサイズ：４mm×４mm、放熱部面積1.5 mm×1.5 mm、消費電力：1Ｗ、周囲温度Ｔａ：60℃である。グラフ横軸は、ポリイミド樹脂層の厚さを示し、縦軸は、ジャンクション温度を示している。
【００６２】
通常ＬＥＤジャンクション温度は120℃以下が望ましく、これを4 mm□のパッケージで実現するにはポリイミドの膜厚を40μm以下にすることが必要になる。さらに望ましくは、膜厚を20μm以下にして、ＬＥＤジャンクション温度を100℃以下にする。
【００６３】
ＬＥＤの金属基板上の絶縁膜としては、上記の熱伝導性以外にも、次の特性を満足する必要がある。
（１）絶縁性
薄いフィルムで絶縁信頼性を有する為には、絶縁破壊電圧が高いという必要がある。ポリイミドの標準的な絶縁破壊電圧は１５０ｋＶ/ｍｍ程度、高性能品では５００ｋV/mm位あり、通常のエンジニアリングプラスチックでは、１５〜３０ｋＶ/ｍｍ程度である。このため、上述のように、高性能のポリイミドを使えば５μmの厚さまで薄くすることが可能である。
（２）耐熱性
半田耐熱性を有する必要があり（２６０℃）、ＬＥＤの発熱に耐える必要がある。ポリイミドの熱分解温度は、500℃ 以上で、抜群の性能を有している。
（３）熱可塑性
ポリイミドは熱可塑性と熱硬化性があるが、プレス成型で、変形に耐えるには、熱可塑性ポリイミドである必要がある。
（４）機械強度
応力に対して亀裂が入らない機械強度があること。
（５）屈曲性
ポリイミドはフレキシブル基板に使われるので、抜群の性能である。
（６）長期安定性
以上の特性が長期にわたって劣化せずに安定であること。
【実施例２】
【００６４】
（金属プレート／ポリイミド／銅箔積層体の作成）
金属プレート上に熱可塑性ポリイミド系樹脂溶液を塗工する場合、例えば、熱可塑性ポリイミドワニスである「ユピタイトＵＰＡ−Ｎ２２１Ｃ」（商品名：宇部興産社製）をテトラヒドロフランで固形分１５％になるように希釈した溶液を塗布し、加熱して溶媒の乾燥を行うことにより製膜できる。
【００６５】
金属プレート上に熱可塑性ポリイミド系樹脂の前駆体であるポリアミック酸溶液を塗工する場合は、テトラカルボン酸２無水物とジアミンを原料に等モルで重合させたポリアミック酸を含む溶液を塗布し、徐々に加熱してイミド閉環温度以下での脱溶剤処理の後、最終的に３００〜４００℃迄加熱してイミド閉環し、ポリイミドへの変換を行うのが望ましい。
【００６６】
特許文献４では、テトラカルボン酸２無水物分として、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジアミン成分としては、メタキシリレンジアミンと１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼンが開示されている。また、特許文献５では、テトラカルボン酸２無水物分として３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジアミン成分としては１，３−（３−アミノフェノキシ）ベンゼンに１，３−ビス（３−マレイミドフェノキシ）ベンゼンを共重合させたものが開示されている。
【００６７】
塗工方法としては、これに限定されるものではないが、バーコーター、ロールコーター、ダイコーターコンマコーター、グラビアコーター、カーテンコーター、スプレーコーター等の公知の方法により行うことができる。
【００６８】
或いは、市販の熱可塑性ポリイミドフィルム（クラボウMidfil（ミドフィル））を金属プレートと銅箔で挟み、加熱加圧下で接合して金属プレート／ポリイミド／銅箔の積層体を得ることも可能である。
【実施例３】
【００６９】
図１４（Ａ）は、放熱性能（熱抵抗比）を示すグラフであり、（Ｂ）は放熱板上に装着されるＬＥＤパッケージ構造を示す図である。（Ｂ）に示すように、ＬＥＤチップサイズをｍとし、かつ、金属プレートが放熱板に接している長さをＬとする。（Ａ）に示すグラフでは、横軸にｍの倍数に変化させたＬの長さ（１ｍ〜５ｍ）（及びそれを２乗した放熱面積）を取り、かつ、縦軸に計算で求めた熱抵抗比を任意値（Ｌ＝１ｍのときの熱抵抗を１とした）で示している。算出に際して、リードフレームの熱伝導率：300W/mk、ポリイミドの熱伝導率：0.5W/mk、銅箔の熱伝導率：400Ｗ/mkとした。銅箔の厚さは9μm、金属プレートの厚さは125μmとして、ポリイミドの厚さ5/10/30μmのそれぞれに対して、各部材の熱抵抗をフーリエの法則より算出した。各部材の熱抵抗は、熱抵抗θ＝部材厚みｔ／（熱伝導率λ×放熱面積）となる。合計熱抵抗は、銅箔、ポリイミド、金属プレートのそれぞれについて計算し、合計したものである。
【００７０】
図１４（Ａ）に見られるように、Ｌ＝２ｍとすれば、熱抵抗は十分に低下することが分かる。これ以下だと、放熱が十分ではなく熱が蓄積して損傷の原因になる。Ｌの長さを長くするにつれて、熱抵抗は低下するが、Ｌ＝５ｍ以上に長くしても殆ど変化は無くなり、放熱効果がそれ以上向上しない。一方、Ｌの長さを長くすると、コスト的には不利であるので、辺長比Ｌ＝２ｍ〜２０ｍの範囲、好ましくは３ｍ〜１０ｍの範囲が望ましい。
【００７１】
以上、本開示にて幾つかの実施の形態を単に例示として詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び有利な効果から実質的に逸脱せずに、その実施の形態には多くの改変例が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月31日(2011.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の板厚を有する板材からなる金属プレートを曲げ加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成し、かつ、該基板を用いたＬＥＤパッケージを配線基板に装着したＬＥＤモジュール装置において、
前記ＬＥＤパッケージ基板は、ＬＥＤチップ装着部及びＬＥＤチップの一対の電極を接続するための一対の接続部を上面に形成するだけの十分な面積を有する平板状底部と、該底部端の両側からそれぞれ立ち上がる壁部と、該壁部上部を外方向に折り曲げた接続電極部を一体に形成するように曲げ加工した金属プレートの上に、樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合した積層構成とし、
前記絶縁層を構成する樹脂層は、5μm〜40μmの範囲にある膜厚を有するポリイミド樹脂であり、
前記壁部上部を外方向に折り曲げた接続電極部の上端の金属箔を一対の外部接続電極として機能させるように、前記平板状底部上面の金属箔にスリット開口し、かつ、前記一対の外部接続電極の端部は、金属プレート端より内側に配置し、
前記ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部上面に、ＬＥＤチップを装着すると共に、該ＬＥＤチップの一対の電極をそれぞれ、前記スリットにより分離された前記平板状底部上面に設けた前記一対の接続部に接続し、かつ透明樹脂を前記壁部に挟まれた凹所に充填することによりＬＥＤパッケージを構成し、
前記ＬＥＤパッケージの平板状底部裏面を放熱体に固着或いは接触させると共に、該放熱体との間に間隔を開けて配置した配線基板の開口部に前記ＬＥＤパッケージを実装して、前記金属プレート端より内側に配置した前記一対の外部接続電極を配線基板の配線と接続したことから成るＬＥＤモジュール装置。
【請求項２】
前記ポリイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミドを含むポリイミド樹脂の中に、球状のスペーサー粒子又は該スペーサー粒子の径より小さい熱伝導性フィラー、若しくはその両方を混在させた請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤパッケージの前記配線基板への実装は、前記一対の外部接続電極を配線基板裏面の配線に半田接続することにより行われる請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤパッケージの前記配線基板への実装は、前記一対の外部接続電極を配線基板おもて面の配線に接続することにより行われる請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項５】
前記金属箔の上には、反射材として機能する金属表面処理が施されている請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項６】
前記スリットは２つであり、前記金属箔は２つのスリットにより３分割されて、３分割した中央の金属箔の上に複数個のＬＥＤチップを搭載して、ＬＥＤチップ相互の配線及びＬＥＤチップと金属箔との配線が、ボンディングワイヤを用いて接続されている請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項７】
前記放熱体は放熱板又は筐体であり、若しくは前記ＬＥＤパッケージ基板の平板状底部裏面を前記配線基板に固着してこの配線基板を放熱体として機能させた請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項８】
前記底部端の両側からそれぞれ立ち上がる左右方向壁部に連結しかつそれに直交する前後方向壁部を設けて、封止樹脂を左右前後から閉じこめる機能を果たす請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項９】
前記ＬＥＤパッケージは、複数個のＬＥＤパッケージを連結するための連結部を作成して、電気的に直列に接続して構成した連結構成ＬＥＤパッケージである請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項１０】
前記放熱体に接する前記ＬＥＤパッケージの平板状底部の長辺をＬＥＤチップ短辺の２倍〜２０倍の長さとした請求項１に記載のＬＥＤモジュール装置。
【請求項１１】
所定の板厚を有する板材からなる金属プレートを曲げ加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成し、かつ、該基板を用いたＬＥＤパッケージを配線基板に装着したＬＥＤモジュール装置の製造方法において、
金属プレートの上に、樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合した積層体を形成し、前記絶縁層を構成する樹脂層は、5μm〜40μmの範囲にある膜厚を有するポリイミド樹脂であり、
前記金属箔の加工を行って、スリット開口し、
前記金属プレートを含む前記積層体の曲げ加工を行なって、ＬＥＤチップ装着部及びＬＥＤチップの一対の電極を接続するための一対の接続部を上面に形成するだけの十分な面積を有する平板状底部と、この底部の両側に位置して底部端から折曲して立ち上がる方向に、ＬＥＤチップの発光方向と同じ側に伸びる壁部を備え、この壁部上部を外方向に折り曲げて一対の外部接続電極を形成して、ＬＥＤパッケージ基板を構成し、
前記ＬＥＤパッケージ基板の上にＬＥＤチップを装着して、ＬＥＤチップ電極の一方を、前記スリットにより分割された前記平板状底部上面に設けた前記一対の接続部の一方に接続し、かつ、前記スリットにより分割された前記平板状底部上面に設けた前記一対の接続部の他方にはＬＥＤチップ電極の他方を接続し、
透明樹脂を用いて樹脂封止して、ＬＥＤパッケージを構成し、
前記ＬＥＤパッケージの平板状底部裏面を放熱体に固着或いは接触させると共に、該放熱体との間に間隔を開けて配置した配線基板の開口部に前記ＬＥＤパッケージを実装して、前記一対の外部接続電極を配線基板の配線と接続することから成るＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ポリイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミドを含むポリイミド樹脂の中に、球状のスペーサー粒子又は該スペーサー粒子の径より小さい熱伝導性フィラー、若しくはその両方を混在させた請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１３】
前記積層体は、前記ポリイミド樹脂の溶液を前記金属箔又は前記金属プレートに塗り、乾燥させた後、前記金属プレート又は前記金属箔に熱圧着させることにより形成する請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１４】
前記積層体は、前記金属箔又は前記金属プレートの上に、熱可塑性ポリイミド系樹脂に変換可能な少なくとも一種のポリイミド前駆体樹脂層を塗布した後、この前駆体樹脂層を熱処理することにより、熱可塑性ポリイミド系樹脂層を形成し、この熱可塑性ポリイミド系樹脂層の上に、前記金属プレート又は前記金属箔を加熱加圧下で接合して形成する請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１５】
前記積層体は、前記金属箔と前記金属プレートの間に、熱可塑性ポリイミド系フィルムを挟持させたものを、加熱加圧下で接合して形成する請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ＬＥＤパッケージ基板は、１枚の金属プレートの上に複数個同時作成し、前記ＬＥＤパッケージ基板上にＬＥＤチップを装着して樹脂封止した後、個々のＬＥＤパッケージ或いは任意の複数個連結したＬＥＤパッケージに切り分ける個片化を行う請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。
【請求項１７】
前記積層体の曲げ加工を行なう前、或いは後に、前記金属箔の上に反射材として機能する金属表面処理を施す請求項１１に記載のＬＥＤモジュール装置の製造方法。