(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に凹部を有する金属基板を中央のスリットで分割して下面に絶縁材料の添え板を当て、添え板に立てた仕切りを前記スリットに挟んで金属基板と添え板を接合し、
フリップチップ型のＬＥＤ素子を前記凹部内にスリットをまたぐように実装し、
金属基板上面に透光性のカバーを接合して凹部を覆い、
金属基板は添え板より長くて下面両端が添え板端部より突き出している発光ダイオードの製造方法であって、
短冊形の金属の基板素材と樹脂等の絶縁材料の添え板シートを準備し、
基板素材は発光ダイオードの金属基板をスリットの箇所で分割して背中合わせにした形状のブロックの複数個が、上面の凹部が長手の両辺に並ぶようにつながって一体化しているものであり、
添え板シートは上面に低い塀状の仕切りを前記基板素材の幅に等しい間隔で平行に複数列設け、各仕切りと仕切りの中間にこれに平行な長穴を設けたものであり、
基板素材を添え板シートの各仕切りと仕切りの間に置いて接合し、
フリップチップ型のＬＥＤ素子を凹部底面で仕切りをまたいで基板素材に実装し、
添え板シートに基板素材を接合したものの全面を覆うカバー素材を、基板素材の上面に接合して発光ダイオードの集合体とし、
これを各発光ダイオード領域の境界線に沿ってダイシングすることにより、多数の発光ダイオードを得ることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法において、
短冊形の基板素材は金属材料を金型で鋳造して製作することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話のバックライトユニットや種々の車載ランプ、すなわちメーター、ブレーキランプ、ウインカー、ルームランプ等を構成するのに用いる発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような発光ダイオードの一例として、図６に示すものがあり、同図（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図で、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子３をパッケージした表面実装型の部品である。一般に半導体素子を実装する基板にはガラス入りエポキシ樹脂などが多用されるが、図６のものはＬＥＤ素子３を金属基板１に実装してある。これは車載用などの場合、動作条件が非常に過酷で、周囲温度が−４０℃〜１２０℃に及ぶことがあり、樹脂基板などでは使用に耐えないためである。その点、金属基板は放熱性がよくてそのような用途に適し、例えばマグネシウムや銅に銀その他のメッキを施した基板を用いる。
【０００３】
図６に見るように、金属基板１は上面に凹部１ａを設けてあり、基板を横断する下部のスリット１ｂと上部のスリット１ｃで金属基板１は完全に左右に分割されているが、スリット１ｂに接着性の樹脂２を充填して接合し、一体化してある。図の凹部１ａはほぼ楕円形であるが、円形等であってももちろんよい。ＬＥＤ素子３はフリップチップ型の素子であり、スリット１ｃをまたぐように凹部１ａ内に配置し、下面に設けたバンプ３ａを金属基板１に超音波圧接させるなどして実装してある。そして金属基板１の上面に接合した透光性のカバー４で凹部１ａを覆っている。このような発光ダイオードのパッケージは金属基板１の長手の下面両端部を、回路基板の接続電極に半田のリフロー等で接合して実装する。
【０００４】
図７は上記のような発光ダイオードの製造工程図で、基板素材１１を図６（Ｂ）と同様の断面図で示してあるが、実際は基板素材１１は上方から平面的に見た場合、発光ダイオードの基板領域を縦横に多数個隣接させて含む大判の集合基板素材であり、図７はそのうち発光ダイオード１個分の断面を示すものである。
【０００５】
図７（Ａ）で、まず基板素材１１の上面に凹部１１ａを座ぐりする。これは図６の凹部１ａとなるもので、図示しないが大判の素材の各基板領域にそれぞれ設ける。
【０００６】
次に図７（Ｂ）のように、基板素材１１の下面にスリット１１ｂを切削する。深さは上面の凹部１１ａに達しない範囲である。前述のように、図７の基板素材１１は平面的には上下左右に多数個分の発光ダイオードの基板領域がつながった集合基板素材の一部であり、スリット１１ｂは１個の基板領域を何個分も横断して平行に複数本形成される。
【０００７】
次に同図（Ｃ）のように、スリット１１ｂに接着性の樹脂２を充填して固化する。そして同図（Ｄ）のように、上面から、スリット１１ｂに達するスリット１１ｃを切削する。スリット１１ｃは図６のスリット１ｃであって、これをＬＥＤ素子３がまたいで、バンプ３ａがスリット１ｃの両側にそれぞれ位置するのであり、スリット１ｃの幅はスリット１ｂより狭小である。これによって基板素材１１は左右に分割されるが、スリット１１ｂに充填した樹脂２によって接合されて一体化している。スリット１１ｃも１個の基板領域を何個分も横断して平行に複数本形成される。
【０００８】
この後、図６（Ｂ）に見るようにＬＥＤ素子３をスリット１ｃ（図７では１１ｃ）をまたがせて実装し、上面にカバー４を接合して凹部１ａ（図７では１１ａ）を覆う。カバー４にはガラスやポリイミド樹脂など、透光性の材料を用いる。この段階ではカバー４も、多数の発光ダイオード領域を縦横に含む大判のシートである。こうしてできた多数の発光ダイオードの集合体を、各発光ダイオードの境界線に沿ってダイシングすれば、分割された各片がそれぞれ完成品になって、一度に多数の発光ダイオードが得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図６の発光ダイオードは、左右に分割された金属基板１が、下面のスリット１ｂに充填した樹脂２で接合されて一体化しているが、スリット１ｂの深さは上面の凹部１ａに達しない程度であり、樹脂２による接合力が十分でないという問題がある。また製造上も、切削によるスリット形成を上下面それぞれに行わねばならず、下面のスリットに樹脂を充填したら、キュアして固化する工程が必要で工数が増え、金属基板を切削してスリットを形成するためカッターのブレードの寿命が短くて工具費がかさみ、また、スリットの切削時に切削力で基板素材が飛びやすく、作業が簡単でない、等の問題がある。本発明は発光ダイオードの新規な構造と製造方法により、これらの問題を解決するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的達成のため、本発明では、左右の金属基板を一体化するのに、下面に樹脂等の絶縁材の添え板を当てて接合する。金属基板間のスリットには添え板の上面に立てた低い塀状の仕切りを挟み、これを介して接合する。これにより従来のように金属基板間のスリットに接着樹脂を充填するだけなのに比し、両基板の接合ははるかに強固になる。
【００１１】
このような構造の発光ダイオードの製造方法としては、まず短冊形の金属の基板素材を何本も用意する。これには上面に、長手の両辺に沿って多数の凹部を設けておく。基板素材は金型を用いて鋳造する。一方、樹脂製の薄板である添え板シートを用意する。これは長さが上記の短冊形の基板素材と同程度で、上面に低い塀状の仕切りを何列も形成してあり、仕切りと仕切りの間隔は短冊形の基板素材の幅に等しい。また、添え板シートの仕切りと仕切りの中間部には、それぞれほぼ上下両端に達する長穴を仕切りに平行に設けてある。
【００１２】
短冊形の基板素材を添え板シートの仕切りと仕切りの間に接着剤で接合して配置する。こうして集合体となった基板素材上面の各凹部に、フリップチップ型のＬＥＤ素子を、仕切りを挟むスリットをまたがせて実装し、集合体の上面にこれと同程度の面積のカバーを接合して凹部を覆う。添え板シートの長穴中心を通る線と、これに直交して上面の凹部の中間を通る線に沿ってこの集合体をダイシングすれば、分割された各片がそれぞれ発光ダイオードの完成品になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の発光ダイオードの斜視図である。金属基板１をスリット１ｄで左右に分離し、上面の凹部１ａにフリップチップ型のＬＥＤ素子３をスリット１ｄをまたいで実装し、これを透明なカバー４で覆った構成は、基本的に図６の従来例と同様であるが、従来例と異なるのは、金属基板１の下面に樹脂製の添え板５を当てて接合してあることである。添え板５の上面中央部には塀状の仕切り５ａを立ててあって、これがスリット１ｄの幅を決めるとともに、金属基板１のスリット１ｄの両端面を仕切り５ａの両面に接着剤で接合してある。
【００１４】
このように添え板５を設けることによって、金属基板１の一体化が図５の従来例に比し非常に強固になることが理解される。ただし添え板５の長さは一体化した金属基板１の長さよりも短くて、両端部は金属基板１の下面が露出している。この箇所は、発光ダイオードを機器の回路基板に半田のリフロー等で実装する際の接合部になる。
【００１５】
次に、このような発光ダイオードの製造方法を説明する。まず、前述のように短冊形の基板素材を準備する。図２に４本の基板素材１２を示すが、基板素材１２は同図（Ａ）の線１４より下の部分である。基板素材１２の上面には長手の両辺に沿って多数の凹部１２ａを等間隔に設けてある。換言すれば、基板素材１２は図１の金属基板を中央のスリット１ｄの箇所で切り離して背中合わせにした形状のブロックを、半分になった凹部１ａが長手の両辺に並ぶようにつないだ形状である。図２（Ａ）の凹部１２ａの箇所の断面Ｂ−Ｂを同図（Ｂ）に示す。
【００１６】
基板素材１２の材質はマグネシウムあるいは銅等の金属であり、凹部１２ａは機械加工で座ぐりすることもできるが、金型を用いて凹部１２ａを持つ形に鋳造するのがよく、図２は湯口１３に複数の基板素材１２がつながった鋳造上がりの状態である。これを線１４の箇所で切断して個々の基板素材１２にする。そして表面の酸化を防ぎ、実装時の半田の濡れをよくするなどのために、適宜、金や銀のメッキを施す。
【００１７】
別に、図３に示す添え板シート１５を用意する。これはエポキシ樹脂等の薄板で、上面に低い塀状の突起である仕切り１５ａを複数列、等間隔に平行に設けてあり、間隔は図２の短冊形の基板素材１２の幅に等しい。また仕切り１５ａと１５ａの中間に、仕切り１５ａに平行で長さがほぼ添え板シート１５の上下の全長に近い長穴１５ｂを開けてある。平面図（Ａ）のＢ−Ｂ断面を図（Ｂ）に示す。
【００１８】
添え板シート１５の上面に接着剤をスプレーで吹きつけ、図２の短冊形の基板素材１２を添え板シート１５の仕切り１５ａと１５ａの間全部に置いて接合する。その状態が図４である。同図（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であるが、見やすくするため図（Ｂ）は拡大してある。このように、基板素材１２の長手の両辺に設けた凹部１２ａは、隣接する基板素材１２の凹部１２ａと対になって図１の凹部１ａを形成する。そして仕切り１５ａによって生じる基板素材１２同士間の隙間が図１のスリット１ｄになる。
【００１９】
次に、図５に示すように、添え板シート１５上に基板素材１２を敷き詰めて接合した集合体の上面の各凹部１２ａに、仕切り１５ａの幅をまたぐようにフリップチップ型のＬＥＤ素子３を実装し、集合体の上面全面に透明なポリイミドなどの大判のカバー素材１６を接合する。これによってパッケージされた発光ダイオードの集合体ができ上がるので、これを各発光ダイオードを区分する縦横の境界線１７、１８に沿ってダイシングする。すると、分割された各片が発光ダイオードの完成品となって、多数の製品が得られる。図５に見るように縦の境界線１７は添え板シート１５の長穴１５ｂの中心を通るので、図１の完成品は金属基板１の下面の両端が添え板５よりも突き出していて、回路基板に実装する際の接合部になる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発光ダイオードは、金属基板の下面に添え板を設けることにより、基板の一体化の強度が従来より大幅に向上する。また製造上も、上下面にスリットを切削したり、スリットに樹脂を充填したりする工程が不要になって工数が削減され、生産性が上がる。これによって製品の信頼性の向上とコストの低減が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光ダイオードの実施形態の斜視図である。
【図２】本発明に用いる基板素材で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明に用いる添え板シートで、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の添え板シートに基板素材を接合した集合体で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の発光ダイオードがつながっている集合体で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】従来の発光ダイオードで、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図６の発光ダイオードの製造工程図である。
【符号の説明】
１  金属基板
１ａ、１１ａ、１２ａ  凹部
１ｂ、１ｃ、１ｄ、１１ｂ、１１ｃ  スリット
２  樹脂
３  ＬＥＤ素子
４  カバー
５  添え板
５ａ，１５ａ  仕切り
１１、１２  基板素材
１３  湯口
１５  添え板シート
１５ｂ  長穴
１６  カバー素材
１７、１８  境界線
【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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