特開 2023-94441 ＬＥＤ発光装置、及び、ＬＥＤ発光装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023094441

(43)【公開日】2023-07-05

(54)【発明の名称】ＬＥＤ発光装置、及び、ＬＥＤ発光装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20230628BHJP

【ＦＩ】

H01L33/62

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021209922

(22)【出願日】2021-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】596099446

【氏名又は名称】シーシーエス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】宮坂 慎

【テーマコード（参考）】

5F142

【Ｆターム（参考）】

5F142AA51

5F142AA82

5F142BA02

5F142BA32

5F142CA03

5F142CA13

5F142CB15

5F142CB23

5F142CD02

5F142CD17

5F142CD44

5F142CG45

(57)【要約】

【課題】例えばスルーホールの存在する小型の基板であっても、ＬＥＤベアチップの実装密度を高めながら、製造コストの上昇を抑制することができるＬＥＤ発光装置を提供する。
【解決手段】基板１と、前記基板１を厚み方向に貫通するとともに、内周面に金属メッキ１Ｐが施されたスルーホール１１と、前記基板１上に搭載されるＬＥＤベアチップ２と、を備え、前記ＬＥＤベアチップ２が前記スルーホール１１の直上に配置されるとともに、当該スルーホール１１において前記ＬＥＤベアチップ２が配置されていない側が開口しているようにした。
【選択図】図1

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板を厚み方向に貫通するとともに、内周面に金属メッキが施されたスルーホールと、
前記基板上に搭載されるＬＥＤベアチップと、を備え、
前記ＬＥＤベアチップが前記スルーホールの直上に配置されるとともに、当該スルーホールにおいて前記ＬＥＤベアチップが配置されていない側が開口しているＬＥＤ発光装置。

【請求項2】

前記ＬＥＤベアチップが、前記基板において前記スルーホールの開口周囲に形成されたランドにダイボンディング用ペーストで固定されている請求項１記載のＬＥＤ発光装置。

【請求項3】

前記ＬＥＤベアチップが直上に配置されている前記スルーホール内又は前記スルーホールの開口上の少なくとも一部に前記ダイボンディング用ペーストが存在する請求項２記載のＬＥＤ発光装置。

【請求項4】

前記ＬＥＤベアチップが、前記基板上において前記スルーホール以外の場所に複数設けられている請求項１乃至３いずれか一項に記載のＬＥＤ発光装置。

【請求項5】

基板と、前記基板を厚み方向に貫通するとともに、内周面に金属メッキが施されたスルーホールと、前記基板上に搭載されるＬＥＤベアチップと、を備えたＬＥＤ発光装置の製造方法であって、
前記ＬＥＤベアチップを前記スルーホールの直上に配置するとともに、当該スルーホールにおいて前記ＬＥＤベアチップが配置されていない側は開口させるＬＥＤ発光装置の製造方法。

【請求項6】

前記スルーホールの直上に前記ＬＥＤベアチップを配置した後、前記基板において前記ＬＥＤベアチップが配置されている側に封止材を設ける請求項５記載のＬＥＤ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、ＬＥＤ発光装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に示されるように、基板の表面にＬＥＤベアチップを多数実装した所謂チップオンボード（ＣＯＢ）型のＬＥＤ発光装置がある。このようなＬＥＤ発光装置１００Ａは、図３に示すように基板１Ａ上には、例えば環状をなし、内側にＬＥＤベアチップ２Ａの実装領域を区成するダム４Ａが設けられている。また、このダム４Ａの内側に多数のＬＥＤベアチップ２Ａが実装された後、ダム４Ａ内には透光性を有する封止材５Ａが充填される。

【0003】

ところで、基板１Ａが例えば両面実装可能に構成されている場合には、基板１Ａの表面に形成された回路と裏面に形成された回路との間を導通させるために、厚み方向に貫通するとともに、内周面に金属メッキ１Ｐが施されたスルーホール１１Ａが形成されていることがある。このスルーホール１１Ａは設計上の制約によってダム４Ａの内側の実装領域内に形成するしかないこともある。

【0004】

このような場合には、図３（ａ）に示すようにスルーホール１１Ａが貫通したままの状態であると、ダム４Ａ内に封止材５Ａを充填するとスルーホール１１Ａを介して封止材５Ａが基板１Ａの裏面側へと漏出してしまい、ダム４Ａ内を封止できない。したがって、図３（ｂ）に示すように従来のＬＥＤ発光装置１００Ａでは、まずスルーホール１１Ａ内に樹脂等の閉塞材ＦＬを充填して完全にスルーホール１１Ａを閉塞させた後、図３（ｃ）に示すようにダム４Ａ内に封止材５Ａを充填している。

【0005】

しかしながら、このようなＬＥＤ発光装置１００Ａでは、実装領域内にスルーホール１１Ａが無いものに比べて、スルーホール１１Ａを閉塞させるという余分な工程が発生し、製造コストが高い。また、スルーホール１１Ａ上にはＬＥＤベアチップ２Ａは実装されないため、実装密度が低下して均一な面光源として構成しにくい場合もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３－１１８２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、例えばスルーホールの存在する小型の基板であっても、ＬＥＤベアチップの実装密度を高めながら、製造コストを低減できるＬＥＤ発光装置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】

【0008】

すなわち、本発明に係るＬＥＤ発光装置は、基板と、前記基板を厚み方向に貫通するとともに、内周面に金属メッキが施されたスルーホールと、前記基板上に搭載されるＬＥＤベアチップと、を備え、前記ＬＥＤベアチップが前記スルーホールの直上に配置されるとともに、当該スルーホールにおいて前記ＬＥＤベアチップが配置されていない側が開口していることを特徴とする。

【0009】

このようなものであれば、前記ＬＥＤベアチップが前記スルーホールの直上に配置されるので、前記スルーホール内に樹脂等の閉塞材を充填しなくても前記スルーホールにおいて前記ＬＥＤベアチップが実装される側の開口は蓋がされた状態にできる。このため、前記基板に封止材を塗布しても、封止材が前記スルーホールを介して裏面側へと漏出することはない。したがって、従来の前記スルーホール内を閉塞させるといった前工程を省き、製造コストを抑えることができる。

【0010】

また、前記基板において封止材が塗布されるＬＥＤ実装領域内に前記スルーホールが配置されていても、その直上にＬＥＤベアチップを配置するので、ＬＥＤベアチップの実装密度も高めることができる。

【0011】

前記スルーホールの直上に前記ＬＥＤベアチップを実装しても十分に電気的に接続されるようにするには、前記ＬＥＤベアチップが、前記基板において前記スルーホールの開口周囲に形成されたランドにダイボンディング用ペーストで固定されていればよい。

【0012】

前記スルーホールを事前に穴埋めせずに前記ＬＥＤベアチップを前記スルーホールの直上に実装した場合でも、前記ＬＥＤベアチップの固定強度を十分に高められるようにするには、前記ＬＥＤベアチップが直上に配置されている前記スルーホール内又は前記スルーホールの開口上の少なくとも一部に前記ダイボンディング用ペーストが存在すればよい。

【0013】

ＬＥＤ発光装置の具体的な態様としては、前記ＬＥＤベアチップが、前記基板上において前記スルーホール以外の場所に複数設けられているものが挙げられる。

【0014】

本発明に係るＬＥＤ発光装置の製造方法は、基板と、前記基板を厚み方向に貫通するスルーホールと、前記基板上に搭載されるＬＥＤベアチップと、を備えたＬＥＤ発光装置の製造方法であって、前記ＬＥＤベアチップを前記スルーホールの直上に配置するとともに、当該スルーホールにおいて前記ＬＥＤベアチップが配置されていない側は開口させることを特徴とする。

【0015】

このようなものであれば、前記スルーホール上に前記ＬＥＤベアチップが実装されるので従来よりも複数のＬＥＤベアチップの実装密度を高めることができるとともに、前記スルーホールを事前に穴埋めする必要がないので、製造コストを低くすることができる。

【0016】

製造コストを抑えることができる封止材の充填方法としては、前記スルーホールの直上に前記ＬＥＤベアチップを配置した後、前記基板において前記ＬＥＤベアチップが配置されている側に封止材を設ける方法が挙げられる。

【発明の効果】

【0017】

このように本発明に係るＬＥＤ発光装置によれば、前記スルーホールを事前に穴埋めせずにその直上に前記ＬＥＤベアチップを実装するように構成されているので、製造コストを低く抑えながらも前記基板における複数のＬＥＤベアチップの実装密度を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態におけるＬＥＤ発光装置を示す模式図。

【図2】同実施形態におけるＬＥＤ発光装置の一部を拡大した模式的平面図及び模式的断面図。

【図3】従来のＬＥＤ発光装置の一部を拡大した模式的平面図及び模式的断面図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に本発明に係るＬＥＤ発光装置の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明するＬＥＤ発光装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また一の実施形態において説明する内容は、他の実施形態にも適用可能である。また各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、特にスルーホールの大きさ、金メッキやレジストの膜厚については、説明を明確にするため誇張していることがある。

【0020】

本実施形態のＬＥＤ発光装置１００は、複数のＬＥＤベアチップ２が基板１に実装された所謂チップオンボード型のものであり、例えば、均一性が求められる面発光照明等に用いられるものである。具体的にこのＬＥＤ発光装置１００は、図１に示すように、基板１と、基板１の上面（表面）に搭載されたＬＥＤベアチップ２及び電極体３と、ＬＥＤベアチップ２の周囲に設けられたダム４と、ダム４の内側に充填されてＬＥＤベアチップ２を覆う封止材５とを備えている。なお、図１においてはＬＥＤベアチップ２間や基板上の電極部との間を接続するワイヤー等は省略している。

【0021】

ＬＥＤベアチップ２は、平面視矩形状をなす同一規格のものであり、所定のピッチで縦横マトリックス状に等間隔に配置されている。なお、ＬＥＤベアチップ２の数や、ＬＥＤベアチップ２間のピッチ長さは、ＬＥＤ発光装置１００の目的及び用途に応じて適宜変更されてよい。また、ＬＥＤベアチップ２間についてはワイヤボンディング等でそれぞれが例えば直列に接続されている。なお、ＬＥＤベアチップ２については基板１上にフリップチップ実装されてもよい。

【0022】

図１に示すように、基板１は平面視において概略矩形状をなす平板状のものであり、例えばガラスエポキシ基板等のプリント基板である。本実施形態では基板１は両面実装基板であって、図２のＬＥＤベアチップ２と電極体３をそれぞれ１つずつ含む部分を拡大した部分断面図に示すように、基板１の上面に形成された回路と基板１の下面（裏面）に形成された回路を電気的に接続するために基板１の厚み方向に対して貫通するスルーホール１１が形成されている。ここで、本明細書では、スルーホール１１とは内周面には銅等による金属メッキ１Ｐが施されており、ＬＥＤベアチップ２が実装される前の基板１ではスルーホール１１の上面側及び下面側はそれぞれ開口した状態で貫通しているものをいう。また、基板に対して形成された有底穴であり、例えばＬＥＤベアチップの放熱等の目的で内部に金属等が充填されたものをビアであると本明細書では定義し、スルーホールにはビアは含まれない。

【0023】

図２（ｂ）に示すようにスルーホール１１の直上には、該スルーホール１１が樹脂や金属等によって塞がれていない状態でＬＥＤベアチップ２が配置されて、スルーホール１１の下面側が開口した状態にしてある。言い換えると、本実施形態のＬＥＤ発光装置１００では、少なくとも一部のＬＥＤベアチップ２については基板１においてスルーホール１１の直上を塞ぐように実装され、その他のＬＥＤベアチップ２については基板１においてスルーホール１１以外の平板部分に実装される。その結果、図１に示すように基板１においてＬＥＤベアチップ２が例えばアレイ状に配列された場合にスルーホール１１部分にＬＥＤベアチップ２の歯抜けを生じさせることなく、配列ピッチを詰めて実装される。一方、スルーホール１１のうちＬＥＤベアチップ２が直上に配置されないものについては、図２（ｂ）に示すように薄膜であるレジスト３が上面側の開口を塞ぐように設けられる。スルーホール１１の直上にＬＥＤベアチップ２又はレジスト３のいずれが設けられる場合であってもスルーホール１１内については樹脂等による閉塞材は充填されず、スルーホール１１内のほとんどは空洞の状態となる。なお、ＬＥＤベアチップ２の上面に形成されたアノード２１とレジスト３の近傍において基板１上に形成されているランド１２との間はワイヤー配線されている。

【0024】

スルーホール１１の直上に設けられているＬＥＤベアチップ２の実装について図２を参照しながらさらに詳述する。

【0025】

本実施形態では図２（ｂ）に示すようにスルーホール１１が開放されている状態において、図２（ａ）に示すようにスルーホール１１の開口周囲に形成されている概略矩形状をなすランド１２にダイボンディング用ペースト６が塗布される。このダイボンディング用ペースト６上にＬＥＤベアチップ２の下面に形成されているカソードが接触するように設けられる。ダイボンディング用ペースト６の一部は、スルーホール１１の表面開口を塞ぐようにＬＥＤベアチップ２が押し付けられる際にスルーホール１１内に侵入する。この結果、スルーホール１１の上面側の開口がダイボンディング用ペースト６の膜で塞がれた状態となる。なお、スルーホール１１内はダイボンディング用ペースト６の少なくとも一部が侵入してもよいし、図２（ｂ）のように上面側の開口がダイボンディング用ペースト６で完全に塞がれた状態とはならずに、一部に欠けがある状態にして、スルーホール１１としては上面側から下面側に至るまで貫通している状態としてもよい。

【0026】

このように本実施形態のＬＥＤ発光装置１００によれば、多数あるＬＥＤベアチップ２の一部については、基板１に形成されているスルーホール１１の直上に設けられるので、スルーホール１１が形成されている場所によらず、各ＬＥＤベアチップ２の配置ピッチを詰めて配列することが可能となる。このため、基板１における多数のＬＥＤベアチップ２の実装密度を高くして、光量や明るさを従来よりも大きくすることができる。

【0027】

また、本実施形態では、スルーホール１１についてはＬＥＤベアチップ２の実装前に予め樹脂や金属等で埋めて閉塞させた状態にすることなく、貫通している状態でダイボンディング用ペースト６を上面側開口周囲に塗布し、その後スルーホール１１直上にＬＥＤベアチップ２を配置して上面側の蓋がされる。また、スルーホール１１においてＬＥＤベアチップ２が直上に配置されないものにはレジスト３で同様に蓋だけがされる。そして、スルーホール１１の上面側の開口に蓋だけがされた状態で、封止材５をダム４内に充填するので、ＬＥＤベアチップ２の実装において従来のような余分な工程が増加することがなく、製造コストも抑えることができる。

【0028】

その他の実施形態について説明する。

【0029】

前記実施形態では、スルーホール１１の直上に設けられているのは、ＬＥＤベアチップ２又はレジスト３であったが、その他の電子部品がスルーホール１１の直上に設けられていてもよい。例えば電子部品として抵抗素子、サーミスタ、ノイズクリッピングダイオード、コンデンサ又は静電対策用ツェナーダイオード等の実装素子がスルーホール１１の直上に設けられていてもよい。

【0030】

逆にスルーホール１１の直上に設けられるのはＬＥＤベアチップ２だけであってもよい。また、スルーホール１１の直上に設けられるとは前記実施形態のようにスルーホール１１がＬＥＤベアチップ２の中央部に配置される構成に限られない。例えばＬＥＤベアチップ２の周辺部においてスルーホール１１が塞がれていても構わない。また、スルーホール１１内に侵入するダイボンディング用ペースト６の量については、スルーホール１１内に所定容積以上の空洞が形成されるものであればよく、例えばスルーホール１１の容積の下側部分を含む５０％以上が空洞となっている、あるいは、８０％以上が空洞となっているもの等が挙げられる。

【0031】

前記実施形態において、ダム４内にＬＥＤベアチップ２及びレジスト３が配列されていたが、ダム４内には、ＬＥＤベアチップ２のみが配列されていてもよい。

【0032】

前記実施形態のＬＥＤベアチップ２が射出する光の波長は特に限定されず、紫外光や青色光等の任意の波長の光を発するものであってもよい。

【0033】

前記実施形態において基板１は、ガラスエポキシで形成された両面実装基板であったが、基板１は多層基板であってもよいし、例えばアルミ基板やセラミック基板であってもよい。要するに基板１が表面と裏面との間を貫通するスルーホール１１を１又は複数具備しているものであればよい。

【0034】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0035】

１００・・・ＬＥＤ発光装置
１ ・・・基板
１１ ・・・スルーホール
１Ｐ ・・・金属メッキ
１２ ・・・ランド
２ ・・・ＬＥＤベアチップ
３ ・・・レジスト
４ ・・・ダム
５ ・・・封止材
６ ・・・ダイボンディング用ペースト

【図1】

【図2】

【図3】