(57)【要約】【課題】ＬＥＤパッケージの放熱特性を改善すると共に、低コストで反射性能を発揮できる反射面の形成を行う。【解決手段】ＬＥＤパッケージ基板は、平板状金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミド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体とする。金属箔は、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、一対の外部電極接続部と、これらの間を接続する配線部が一体に形成され、かつ配線部よりもスリット方向の幅を拡大した配線拡大部は、ＬＥＤチップの長辺長さよりも幅広に構成する。配線拡大部の上には、反射材として機能する金属表面処理を施す。ＬＥＤチップを装着して、その接続電極をそれぞれ配線拡大部に接続する。少なくともＬＥＤチップ及びその電極接続部を含むように透明樹脂を充填する。【選択図】図１
2012134204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属プレートを用いてＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成したＬＥＤパッケージにおいて、
前記ＬＥＤパッケージ基板は、平板状金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミド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体とし、
前記金属箔は、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、一対の外部電極接続部と、前記一対の配線拡大部と前記一対の外部電極接続部の間をそれぞれ接続する配線部が一体に形成され、かつ、前記配線部よりもスリット方向の幅を拡大した前記配線拡大部は、ＬＥＤチップの長辺長さよりも幅広に構成し、
前記一対の配線拡大部の上には、反射材として機能する金属表面処理を施し、
前記平板状金属プレートの上或いは前記一対の配線拡大部の一方の上にＬＥＤチップを装着して、その一対の接続電極をそれぞれ前記一対の配線拡大部に接続し、
少なくとも前記ＬＥＤチップ及びその電極接続部を含むように透明樹脂を充填したことから成るＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記金属表面処理は金属メッキを施すことより、又は金属表面処理の必要な箇所に金属インクを用いてインクジェット塗布し、かつ乾燥及び熱処理を施すことによって形成した請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記一対の外部電極接続部の上に、それぞれ外部電極を接続して、前記外部電極の先端面を露出するように該先端面高さまで透明樹脂を充填した請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
前記ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミド又は熱可塑性ポリアミドイミドを含む樹脂の中に、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パッケージ。
【請求項５】
前記積層体を構成する絶縁層は、前記ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層と接着層の２層構成にした請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
前記ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層と接着層のいずれかの層或いはその両方に、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５に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項７】
金属プレートを用いてＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成したＬＥＤパッケージの製造方法において、
前記ＬＥＤパッケージ基板は、平板状金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合することにより積層体構成とし、
前記金属箔を加工して、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、一対の外部電極接続部と、前記一対の配線拡大部と前記一対の外部電極接続部の間をそれぞれ接続する配線部を一体に形成し、かつ、前記配線部よりもスリット方向の幅を拡大した前記配線拡大部は、ＬＥＤチップの長辺長さよりも幅広に構成し、
前記一対の配線拡大部の上には、反射材として機能する金属表面処理を施し、
前記平板状金属プレートの上或いは前記一対の配線拡大部の一方の上にＬＥＤチップを装着して、その一対の接続電極をそれぞれ前記一対の配線拡大部に接続し、
少なくとも前記ＬＥＤチップ及びその電極接続部を含むように透明樹脂を充填したことから成るＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項８】
前記ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミド又は熱可塑性ポリアミドイミドを含む樹脂の中に、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７に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項９】
前記積層体は、前記ポリイミド樹脂又はポリアミド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７に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１０】
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７に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１１】
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７に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１２】
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パッケージに切り分ける個片化を行う請求項７に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１３】
前記平板状金属プレートと前記金属箔の間に挟む前記絶縁層は、前記ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層と接着層の２層である請求項７に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層と接着層のいずれかの層或いはその両方に、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１３に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属プレートと金属箔の間にポリイミド樹脂を挟んで積層した積層体を加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成したＬＥＤパッケージ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。このため、ＬＥＤパッケージ基板として絶縁金属基板を用いたＬＥＤモジュール装置が知られている。
【０００４】
図１３は、特許文献１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。
【０００５】
特許文献１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。
【０００６】
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１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。
【０００７】
図１４は、特許文献２に開示の線光源用ＬＥＤモジュールの断面図である。このＬＥＤモジュールは、セラミック回路基板、複数のＬＥＤチップ、反射壁、及び放熱板を含んで構成される。回路基板の上面には、ＬＥＤチップに電源及び電気的信号を入力する配線パターンが形成されている。また、セラミック回路基板の内部には、ＬＥＤチップから放熱板に熱を放出させるための熱放出ビアが形成されている。
【０００８】
しかし、このＬＥＤモジュール構造は、絶縁基板としてセラミック基板を使用することや、放熱のためにこのセラミック基板に熱放出ビアを設けることを示しており、何れもコストが高い構造となっている。このように、通常の絶縁基板は厚く、熱放出ビア等の高コストな放熱対策が必要となる。
【０００９】
特許文献５ではポリイミド樹脂を用いた金属積層体の製造方法が開示されている。しかし本構造はチップ下のポリイミド樹脂を除去しており、必然的にポリイミド樹脂を薄くする必要も無ければ、その方策についても開示はない。また反射面の開示は無く、追加プロセスが必要に思われる。構図的に金属の掘り込み加工やダム材の追加工程などコストの高い構造となっている。また外部電極端子についての記載はなく、電気的接続が不明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平1-309201号公報
【特許文献２】特開2008-27898号公報
【特許文献３】特開2001-131284号公報
【特許文献４】特開2006-88410号公報
【特許文献５】特開2006-319074号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、係る問題点を解決して、ＬＥＤパッケージ基板構造を工夫して放熱特性を改善することを目的としている。ＬＥＤパッケージ基板を構成する積層体の平板状金属プレートに平面状の大きな面積を確保して、それ自体が放熱体として機能するだけでなく、筐体に装着した際には、ＬＥＤチップからの放熱は、平面状金属プレートの下面の全面を介して、効率よく筐体等に伝熱させると共に、高温時の電気特性が良いイミド系高分子樹脂などからなる絶縁層の膜厚を薄く形成することを可能にして放熱性を向上させる。
【００１２】
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（ポリイミド層又はポリアミドイミド層）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。
【００１３】
また、本発明は、ＬＥＤパッケージ基板を構成する積層体の金属箔形状を工夫することにより、その上を金属表面処理の簡単な工程の追加で低コストで、反射性能を発揮できる反射面の形成を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のＬＥＤパッケージ及びその製造方法は、金属プレートを用いてＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成した。このＬＥＤパッケージ基板は、平板状金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミド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体とする。金属箔は、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、一対の外部電極接続部と、この一対の配線拡大部と一対の外部電極接続部の間をそれぞれ接続する配線部が一体に形成され、かつ、配線部よりもスリット方向の幅を拡大した配線拡大部は、ＬＥＤチップの長辺長さよりも幅広に構成する。一対の配線拡大部の上には、反射材として機能する金属表面処理を施す。平板状金属プレートの上或いは一対の配線拡大部の一方の上にＬＥＤチップを装着して、その一対の接続電極をそれぞれ一対の配線拡大部に接続する。少なくともＬＥＤチップ及びその電極接続部を含むように透明樹脂を充填する。
【００１５】
金属表面処理は金属メッキを施すことより、又は金属表面処理の必要な箇所に金属インクを用いてインクジェット塗布した後、乾燥及び熱処理を施すことによって形成する。透明樹脂は、一対の外部電極接続部を除いてＬＥＤチップ及びその電極接続部を含むように充填して、露出した外部電極接続部自体を外部電極として用いることができる。或いは、一対の外部電極接続部の上に、それぞれ外部電極を接続して、該先端を露出させるように、透明樹脂を外部電極の先端まで充填することができる。
【００１６】
絶縁層は、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層の単層、或いは、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層と接着層の２層構成にすることができる。これら樹脂層および接着層の中には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も可能である。
【００１７】
ポリイミド樹脂積層体の場合は、ポリイミド樹脂又はポリアミド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。あるいは積層体は、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。または積層体は、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。
【００１８】
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パッケージに切り分ける個片化を行う。
【発明の効果】
【００１９】
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パッケージ基板構造を工夫して、平板状底部に大きな面積を確保して、それ自体が放熱体として機能するだけでなく、筐体に装着した際には、この大きな面積を介して筐体に伝熱させることによりＬＥＤチップから筐体などの放熱体への熱伝導性を向上させることができる。
【００２０】
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（ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂）を非常に薄くして、熱抵抗を低減することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、複雑なプロセスを用いることなく、金属箔に幅広の配線拡大部を設けて、金属表面処理のみで低コストで反射面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）は、本発明を具体化するＬＥＤパッケージの第１の例を示す平面図であり、（Ｂ）はその断面図である。
【図２】（Ａ）は、ＬＥＤパッケージ基板を例示する平面図、（Ｂ）はその断面図、（Ｃ）は詳細断面図である。
【図３】図２とは異なる別の例のＬＥＤパッケージ基板の詳細断面図である。
【図４】壁状あるいはポスト状外部電極の接続を例示する図である。
【図５】球状外部電極の接続を例示する図である。
【図６】（Ａ）は、複数個のＬＥＤチップを装着したＬＥＤパッケージの上面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図７】（Ａ）は、図１とは異なる第２のＬＥＤパッケージを例示する平面図、及び（Ｂ）はその断面図である。
【図８】第３のＬＥＤパッケージを例示する平面図、及び（Ｂ）はその断面図である。
【図９】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ第４及び第５のＬＥＤパッケージを例示する断面図である。
【図１０】複数個のチップを装着したＬＥＤパッケージを例示する平面図、及び（Ｂ）はその断面図である。
【図１１】球状外部電極を接続したＬＥＤパッケージを例示する図である。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ本発明のＬＥＤパッケージを用いて構成したＬＥＤモジュール装置の第１の例及び第２の例を示す断面図である。
【図１３】特許文献１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１４】特許文献２に開示の線光源用ＬＥＤモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、例示に基づき本発明を説明する。図１（Ａ）は、本発明を具体化するＬＥＤパッケージの第１の例を示す平面図であり、（Ｂ）はその断面図である。例示の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、その詳細は図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又はポリアミドイミド樹脂からなる絶縁層を挟んで金属箔（例えば、銅箔）を接合した積層体により構成する。ポリアミドイミドはポリイミドに比べ溶媒に可溶性の性質を持っており、場合によっては使い易い材料である。この積層体の金属箔は、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、外部電極が接続される一対の外部電極接続部と、配線拡大部と外部電極接続部の間を接続する配線部が一体に形成されている。配線拡大部の上には、反射材として機能する金属（銀）表面処理を施している。スリットは、ボンディングワイヤ接続方向と直交する方向に形成している。配線拡大部の幅Ｍは、配線部の幅ｎ（スリット方向の配線部の長さ）を拡大したものであり、ＬＥＤチップの長辺長さｍ（スリット方向のＬＥＤチップの長さ）よりも幅広に構成する。このとき配線部ｎはすべて配線拡大部の幅Mまで拡大しても良い。接続配線として機能する金属箔の両端側に位置する外部電極接続部には、一対の外部電極を接続する。スリットで絶縁分離された一対の配線拡大部（金属箔及び金属表面処理）の一方に位置するチップ装着部に、ＬＥＤチップを装着すると共に、絶縁分離された配線拡大部のそれぞれの電極接続部にＬＥＤチップの一対の電極をワイヤボンド接続している。このように、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。このように構成されたＬＥＤパッケージは、例えば、実施例１において後述するように、配線基板を用いて、或いは直接筐体に装着して、一対の外部電極を電源回路に接続することによりＬＥＤモジュール装置を構成することができる。
【００２４】
このように、本発明のＬＥＤパッケージ基板は、その全面に相当する大きな面積を有する平板状金属プレートと、ポリイミド樹脂を挟んで金属箔を積層した積層体を構成し、かつ、この金属箔は、スリットにより絶縁分離された幅広の配線拡大部を有している。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することにより、その絶縁層の膜厚を所定値（5μm〜40μm）に制御できる。その詳細は、図２を参照して後述する。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。
【００２５】
幅広の配線拡大部は、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備えるだけでなく、その上を金属表面処理したために、ＬＥＤチップからの発光の反射材として機能させることが可能になる。大きな面積を有する金属プレートは、それ自体が放熱体として機能するだけでなく、筐体に装着した際には、ＬＥＤチップからの放熱は、平面状金属プレートの下面の全面を介して、効率よく筐体等に伝熱されることになる。以上、１個のＬＥＤパッケージに１個のＬＥＤチップを装着した場合を説明したが、本発明は、１個のＬＥＤパッケージに複数個のＬＥＤチップを装着することも可能である。以下、複数個のＬＥＤチップを装着する場合を例として、その製造法について詳述する。
【００２６】
図２（Ａ）は、ＬＥＤパッケージ基板を例示する平面図、（Ｂ）はその断面図、（Ｃ）は詳細断面図である。例示のＬＥＤパッケージ基板は、平板状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）を接合した積層体により構成される。積層体構成のために、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のいずれか一方に塗り、乾燥させてその他方に熱圧着させる。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。
【００２７】
積層体を構成する別の方法として、金属箔又は金属プレートのいずれか一方の上に、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、他方（金属プレート又は金属箔）を加熱加圧下で接合して積層体を構成する。
【００２８】
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、スペーサーと熱伝導の良いフィラーを組合せることにより一定以上の電気絶縁耐性を確保しつつ、熱伝導も両立させる膜厚の制御が容易になる。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（又は熱可塑性ポリアミドイミドを含むポリアミドイミド樹脂）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。
【００２９】
図３は、図２とは異なる別の例のＬＥＤパッケージ基板の詳細断面図である。図示のように、ＬＥＤパッケージ基板を構成する金属プレートと金属箔に挟まれた絶縁層を、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層と接着材層との２層により構成している点でのみ、図２に例示のＬＥＤパッケージ基板とは相違している。この積層体は、金属プレートの上に、樹脂層付き金属箔からなる積層膜（例えば、ポリイミド膜を貼り付けた銅箔）のポリイミド膜側を、接着材を用いて貼り付けることにより構成できる。また、図２に示す積層体の場合と同様に、ポリイミド膜と接着材層のいずれか或いはその両方に、球状のスペーサー粒子又は熱伝導の良いフィラー、若しくは両方を混ぜることにより、放熱特性をさらに改善することができる。
【００３０】
ポリイミド樹脂が電気絶縁を受け持ち、接着材が接着力を受け持つので、夫々最適化が可能となり、結果的に熱伝導特性が改善されることになる。例えば、18μの銅箔と125μm前後の銅板（金属プレート）との間の絶縁層として、ポリイミド膜の１層のみを用いる場合、両方の公差を加味して、間の接着力も兼ねるために、ポリイミド膜厚は例えば２０〜３０μmくらい必要となる。これに対して、絶縁層をポリイミド膜と接着材層に分けた場合、ポリイミド膜厚を極限まで薄くすることができる。これは銅箔の上にポリイミドを薄く塗ることで実現できる。この結果、ポリイミド膜厚5μmが実現されている。この銅箔と薄いポリイミド膜の積層を貼るためにさらに接着材を用いる。125μm程度の比較的に厚い板材（金属プレート）に塗ることを想定しているので、接着材層の厚さは上記と同じ理由で25μm位に設定されている。絶縁層２層の場合は、5μmのポリイミド膜が絶縁耐性を受け持つので、接着材層は熱伝導を簡単に上げることができる。例えば熱伝導性フィラー（窒化アルミなどのセラミックや金属）の充填率を上げることによって簡単に実現できる。
【００３１】
上記のようにして、積層体（図２（Ｃ）或いは図３参照）を構成した後、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、積層体の金属箔の加工を行って、スリット開口を有する一対の配線拡大部、外部電極接続部、及び配線拡大部と外部電極接続部を接続する配線部を一体に形成する。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、配線拡大部、外部電極接続部、及び配線部を完成させる。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。
【００３２】
このように、ＬＥＤパッケージ基板は、積層体を構成する絶縁層として、図２（Ｃ）に示すポリイミド樹脂、或いは図３に示すポリイミド樹脂と接着材の２層構成のいずれも使用できる。金属箔は、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、一対の接続電極として機能する外部電極接続部と、配線拡大部と外部電極接続部を接続する接続部とからなっている。一対の配線拡大部の上には、銀メッキをする等により、ＬＥＤチップからの発光の反射材として機能する金属表面処理が行われている。部分メッキの場合は感光性レジストを用いて必要な箇所だけレジストを除去し、その部分だけメッキを付ける。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。さらに、反射材と外部電極部を除いた全面を、反射のための白色レジスト等で覆っても良い。スリットにより分割されたいずれか一方の配線拡大部の上に、チップ装着部と一方の電極接続部が、また、他方の配線拡大部の上には、他方の電極接続部が形成される。図６を参照して後述するように、チップ装着部にＬＥＤチップを装着して、一対の電極接続部にワイヤボンド接続をする。
【００３３】
一対の配線拡大部は、その上面にＬＥＤチップを装着して、その一対の接続電極をそれぞれ接続する電極接続部を形成するのに必要とする以上の幅を有している。このように、配線拡大部を大きな面積にして、その上を金属表面処理したために、複雑なプロセスを用いることなく、金属表面処理のみで反射面を形成することが可能になる。また、大きな面積を有する金属プレート自体により効率的に放熱するだけでなく、金属プレート全面を平板状にしたために、ＬＥＤパッケージを筐体等に装着した際には、ＬＥＤチップからの放熱は効率よく筐体等に伝熱されることになる。
【００３４】
図４は、壁状あるいはポスト状外部電極の接続を例示する図である。また、図５は、球状外部電極の接続を例示する図である。図５に示す球状外部電極として、樹脂あるいは金属コア入り半田ボールを用いることができる。図２に例示の外部電極接続部には、この状態で、外部配線用ワイヤを半田付けなどにより接続可能であるが、この外部電極接続部に、別途形成した外部電極を半田付けなどにより接続することも可能である。外部電極は、後の工程で樹脂封止した際に、樹脂表面に接続部を露出させることができるものであれば、図４及び図５に例示した以外にも、例えば柱状のような任意の形状の金属片により構成することができる。
【００３５】
図６（Ａ）は、複数個のＬＥＤチップを装着したＬＥＤパッケージの上面図であり、（Ｂ）は断面図である。図示のＬＥＤパッケージ基板は、図４に例示したような壁状外部電極を有するものとして例示している。スリットにより分離した一対の配線拡大部（反射材として機能する金属表面処理）の一方の上に、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。
【００３６】
次に、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チップを配線拡大部のチップ装着部に固着した後、２分割配線拡大部上のそれぞれの電極接続部と、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、反射材として金属（銀）表面処理が形成されているので、この表面処理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。
【００３７】
次に、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。この際、ダミー金属積層部を外部電極以外の辺に設けることにより、反射機能を持った壁を4辺に形成することができる。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。樹脂封止はディスペンサーやスクリーン印刷で行なうが、金型を用いても良い。封止樹脂の高さは、接続電極として機能する外部電極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個片化することによって、複数個のＬＥＤチップを装着した１個のＬＥＤパッケージが完成する。図示の例において、１個のＬＥＤパッケージ基板に、１５個のＬＥＤチップを装着するものとして例示しているが、実際の製造においては、複数個のＬＥＤパッケージ基板が連結した状態で作成された後、個々のパッケージに切り分ける個片化が行われる。
【００３８】
図７（Ａ）は、図１とは異なる第２のＬＥＤパッケージを例示する平面図、及び（Ｂ）はその断面図である。図８は、第３のＬＥＤパッケージを例示する平面図、及び（Ｂ）はその断面図である。図７及び図８において、一対の配線拡大部の間のスリット開口を広げて、ＬＥＤチップを、配線拡大部の上面ではなく、このスリット内において、金属プレートの上に装着している。ＬＥＤチップの一対の接続電極は、上述の例と同様に、それぞれ、一対の配線拡大部にワイヤボンド接続している。
【００３９】
図８に示す第３のＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップのスリット方向の両側において、反射面を追加したものである。例えば、インクジェット方式によって、銀処理を行う。
【００４０】
図９（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ第４及び第５のＬＥＤパッケージを例示する断面図である。（Ａ）に示す第４のＬＥＤパッケージは、第１のＬＥＤパッケージ（図１参照）に相当し、かつ（Ｂ）に示す第５のＬＥＤパッケージは、第２のＬＥＤパッケージ（図７参照）及び第３のＬＥＤパッケージ（図８参照）に相当する。図９（Ａ）（Ｂ）に示す第４及び第５のＬＥＤパッケージは、外部電極接続部自体を外部電極として利用する点で、上述した第１〜第３のＬＥＤパッケージとは異なっている。このため、第４及び第５のＬＥＤパッケージにおいては、外部電極接続部を露出するように、樹脂封止は、ＬＥＤパッケージ基板の全上面ではなく、ＬＥＤチップとその電極接続部を含む近辺のみを樹脂封止している。
【００４１】
図１０は、複数個のチップを装着したＬＥＤパッケージを例示する平面図、及び（Ｂ）はその断面図である。このＬＥＤパッケージは、図９（Ａ）に示す第４のＬＥＤパッケージと同様な構成を有するが、複数個のチップを装着した点で相違している。外部電極接続部自体を外部電極として利用し、かつ、樹脂封止は、ＬＥＤパッケージ基板の全上面ではなく、個々のＬＥＤチップとその接続部を含む近辺のみを樹脂封止している。
【００４２】
図１１は、球状外部電極を接続したＬＥＤパッケージを例示する図である。例示のＬＥＤパッケージは、図１０と同様な構成を有しているが、球状外部電極を接続した点で相違している。球状外部電極として、樹脂あるいは金属コア入り半田ボールを用いることができる。
【実施例１】
【００４３】
図１２（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ本発明のＬＥＤパッケージを用いて構成したＬＥＤモジュール装置の第１の例及び第２の例を示す断面図である。図１２（Ａ）に示すように、ＬＥＤパッケージ（図１０参照）を筐体内に配置して、筐体に備えている電源回路と外部電極接続部を配線する。筐体には、反射板とか、光拡散板を備えても良い。
【００４４】
図１２（Ｂ）に示す第２の例のＬＥＤモジュール装置において、穿孔基板裏面の配線に対して裏側からＬＥＤパッケージ（図１１参照）の外部電極を半田付けした後に、これを筐体内に配置する。穿孔基板は、ＬＥＤチップからの光を遮ること無く上面に向けて放射する開口部及び電源回路を有している。
【実施例２】
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
特許文献３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４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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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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【手続補正書】
【提出日】平成23年11月7日(2011.11.7)
【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】
金属プレートを用いてＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成したＬＥＤパッケージの製造方法において、
前記ＬＥＤパッケージ基板は、平板状金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合することにより積層体構成とし、
前記積層体は、前記ポリイミド又はポリアミド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し、
前記金属箔を加工して、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、一対の外部電極接続部と、前記一対の配線拡大部と前記一対の外部電極接続部の間をそれぞれ接続する配線部を一体に形成し、かつ、前記配線部よりもスリット方向の幅を拡大した前記配線拡大部は、ＬＥＤチップの長辺長さよりも幅広に構成し、
前記一対の配線拡大部の上には、反射材として機能する金属表面処理を施し、
前記平板状金属プレートの上の絶縁層の上に形成した前記一対の配線拡大部の一方の上にＬＥＤチップを装着して、その一対の接続電極をそれぞれ前記一対の配線拡大部に接続し、
少なくとも前記ＬＥＤチップ及びその電極接続部を含むように透明樹脂を充填したことから成るＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項２】
金属プレートを用いてＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成したＬＥＤパッケージの製造方法において、
前記ＬＥＤパッケージ基板は、平板状金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合することにより積層体構成とし、
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し、
前記金属箔を加工して、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、一対の外部電極接続部と、前記一対の配線拡大部と前記一対の外部電極接続部の間をそれぞれ接続する配線部を一体に形成し、かつ、前記配線部よりもスリット方向の幅を拡大した前記配線拡大部は、ＬＥＤチップの長辺長さよりも幅広に構成し、
前記一対の配線拡大部の上には、反射材として機能する金属表面処理を施し、
前記平板状金属プレートの上の絶縁層の上に形成した前記一対の配線拡大部の一方の上にＬＥＤチップを装着して、その一対の接続電極をそれぞれ前記一対の配線拡大部に接続し、
少なくとも前記ＬＥＤチップ及びその電極接続部を含むように透明樹脂を充填したことから成るＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項３】
金属プレートを用いてＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成したＬＥＤパッケージの製造方法において、
前記ＬＥＤパッケージ基板は、平板状金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層からなる絶縁層を挟んで金属箔を接合することにより積層体構成とし、
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し、
前記金属箔を加工して、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、一対の外部電極接続部と、前記一対の配線拡大部と前記一対の外部電極接続部の間をそれぞれ接続する配線部を一体に形成し、かつ、前記配線部よりもスリット方向の幅を拡大した前記配線拡大部は、ＬＥＤチップの長辺長さよりも幅広に構成し、
前記一対の配線拡大部の上には、反射材として機能する金属表面処理を施し、
前記平板状金属プレートの上の絶縁層の上に形成した前記一対の配線拡大部の一方の上にＬＥＤチップを装着して、その一対の接続電極をそれぞれ前記一対の配線拡大部に接続し、
少なくとも前記ＬＥＤチップ及びその電極接続部を含むように透明樹脂を充填したことから成るＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項４】
前記ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミド又は熱可塑性ポリアミドイミドを含む樹脂の中に、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１〜３のいずれかに記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項５】
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パッケージに切り分ける個片化を行う請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項６】
前記平板状金属プレートと前記金属箔の間に挟む前記絶縁層は、前記ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層と接着層の２層である請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項７】
前記ポリイミド又はポリアミドイミド樹脂層と接着層のいずれかの層或いはその両方に、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６に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、金属プレートと金属箔の間にポリイミド樹脂を挟んで積層した積層体を加工してＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成したＬＥＤパッケージの製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、金属プレートを用いてＬＥＤチップのためのＬＥＤパッケージ基板を構成した。このＬＥＤパッケージ基板は、平板状金属プレートの上に、ポリイミド又はポリアミド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体とする。金属箔は、スリットにより絶縁分離された一対の配線拡大部と、一対の外部電極接続部と、この一対の配線拡大部と一対の外部電極接続部の間をそれぞれ接続する配線部が一体に形成され、かつ、配線部よりもスリット方向の幅を拡大した配線拡大部は、ＬＥＤチップの長辺長さよりも幅広に構成する。一対の配線拡大部の上には、反射材として機能する金属表面処理を施す。平板状金属プレートの上或いは一対の配線拡大部の一方の上にＬＥＤチップを装着して、その一対の接続電極をそれぞれ一対の配線拡大部に接続する。少なくともＬＥＤチップ及びその電極接続部を含むように透明樹脂を充填する。