JPH10242528A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH10242528A
JPH10242528A JP9043600A JP4360097A JPH10242528A JP H10242528 A JPH10242528 A JP H10242528A JP 9043600 A JP9043600 A JP 9043600A JP 4360097 A JP4360097 A JP 4360097A JP H10242528 A JPH10242528 A JP H10242528A
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wiring pattern
led
solder
led chip
electrodes
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Jiro Hashizume
二郎 橋爪
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のLEDチップを基板に実装した半導体
装置であって、生産性の良い半導体装置を提供する。 【解決手段】 複数のLEDチップ1と、LEDチップ
1の各々を収納する複数の第1の凹部31が形成される
とともに各第1の凹部31の下部にはLEDチップ1を
収納した状態でLEDチップ1の下面から発光される光
を上部方向に反射する反射壁36を有する第2の凹部3
2が連設された3次元成形基板3とを有し、第1の凹部
31の対向する2つの側壁35から上面にわたって配線
パターン4が形成され、LEDチップ1の電極11、1
2面でない面が第1の凹部31の底面側になり、電極1
1、12面が側壁35に形成された配線パターン4と対
向するようにLEDチップ1を搭載し、隣接するLED
チップ1の電極11、12間を半田5及び配線パターン
4により接続するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板に複数の
LEDチップを実装してなる半導体装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、LEDは電子機器のインジケータ
等の用途に用いられてきたものであるが、近年、その発
光効率や輝度が向上し、単位入力あたりの輝度が白熱ラ
ンプに優るようなLED素子が開発され、このLED素
子を複数個まとめることにより、照明用途への応用が可
能となってきた。
【0003】また、LED素子は長寿命であることから
ランプの取り替えの省力化等のメンテナンス性のメリッ
トがあり、発光波長レンジが狭いことにより生鮮食物に
ダメージを与える赤外線が出ない照明(例えば、鮮魚店
のショウケース用照明)として使用できるというメリッ
ト、美術品を退色劣化させる紫外線が出ない照明(例え
ば、美術館、博物館の照明)等に使用できるというメリ
ット等がある。
【0004】ここで、現行のLED素子の実装例を図5
により説明する。1個のLEDチップ1の電極11の面
をリードフレーム2aに導電性接着剤でダイボンドする
ことにより固着し、LEDチップ1の他方の電極12は
他方のリードフレーム2bへボンディングワイヤ21に
よりワイヤボンドし、ダイオードのPN電極へのリード
フレーム2a、2bの接続がなされ、リードフレーム2
a、2bを介してLEDチップ1に給電されるようにな
っている。さらに、金型成形により透明の封止樹脂22
をレンズ状に成形することで、個別のLED素子が完成
する。このようにして完成された個別のLED素子のリ
ードフレーム2a、2bを基板の所定位置に半田付け等
により実装する。つまり、LEDチップ1の下面及び上
面の電極11、12に対して、接着及びワイヤボンディ
ングという別々の接合方法を使用している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなLED素子を照明分野に応用する場合には、LE
D素子の個々の輝度は低いため多数個のLED素子を使
用する必要があり、複数のLED素子のリードフレーム
2a、2bを各素子への電流供給回路が形成された基板
の所定位置に半田付け等により一括して実装しなければ
ならない。
【0006】従って、上述のようなLED素子を用いて
照明装置を作製する場合には、LED素子をつくる段階
で素子接着及びワイヤボンディングという2つの接合方
法により電極を11、12をリードフレーム2a、2b
に固着、接続し、さらに、複数のLED素子のリードフ
レーム2a、2bを基板の所定位置に半田付け等により
実装するという工程が必要となり生産性が悪い。
【0007】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、複数のLEDチップを
基板に実装した半導体装置であって、生産性の良い半導
体装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
複数のLEDチップと、該LEDチップの各々を収納す
る複数の第1の凹部が形成されるとともに該各第1の凹
部の下部にはLEDチップを収納した状態でLEDチッ
プの下面から発光される光を上部方向に反射する反射壁
を有する第2の凹部が連設された3次元成形基板とを有
し、前記第1の凹部の対向する2つの側壁から上面にわ
たって配線パターンが形成され、前記LEDチップの電
極面でない面が前記第1の凹部の底面側になり、電極面
が前記側壁に形成された配線パターンと対向するように
前記LEDチップを搭載し、隣接するLEDチップの電
極間を半田及び前記配線パターンにより接続するように
したことを特徴とするものである。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記側壁に形成された配線パターン上に半
田めっきを予め施しておき、該半田めっきを溶融させ、
溶融した半田を介して前記配線パターンと電極とを接続
させることにより、隣接するLEDチップの電極間を接
続するようにしたことを特徴とするものである。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記側壁に形成された配線パターン上に半
田箔を予め配置しておき、該半田箔を溶融させ、溶融し
た半田を介して前記配線パターンと電極とを接続させる
ことにより、隣接するLEDチップの電極間を接続する
ようにしたことを特徴とするものである。
【0011】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3記載の発明において、前記第1の凹部の側壁と底面
とが鈍角をなすようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0012】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項4記載の発明において、前記LEDチップの上面側を
樹脂封止する際に、透明な樹脂を注入し加熱硬化させる
ことによりレンズを形成するようにしたことを特徴とす
るものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図1は本発明の実施の形態の
一例に係る半導体装置の一部の平面及びA−A、B−B
での断面状態を示す模式図である。1は0.3mm立方
の微小なLEDチップであり、PN接合により構成さ
れ、PNの各領域の接合面でない面には各々電極11、
12が形成されている。3は3次元成形基板(MID基
板:Molded Interconnection
Device)であり、各LEDチップ1を収納するた
めの複数の第1の凹部31が設けられるとともに、各凹
部31の下部に凹部31より開口部の小さい第2の凹部
32が連設される。LEDチップ1は、電極11、12
の形成されていない面が凹部31の底面側になるように
搭載される。この時、凹部32の開口部はLEDチップ
1の底面の大きさより小さく形成されており、LEDチ
ップ1の底面の周辺部が凹部31と凹部32とで形成さ
れる段部33に係止されるようになっている。従って、
LEDチップ1を凹部31に収納した状態で、LEDチ
ップ1の底面の下部は凹部32による空隙が形成される
ことになる。
【0014】複数のLEDチップ1をMID基板3の複
数の凹部31に搭載した状態を示す概略構成図を図2に
示す。
【0015】LEDチップ1の搭載部としての凹部31
のサイズは、LEDチップ1の寸法との関係で決められ
る。電極11、12の形成されていない面に対向する側
壁34は側壁34によるLEDチップ1からの反射波が
凹部31の開口部側に行くように、凹部31の底面に対
して鈍角となるように、傾斜を持たせるのが良い。電極
11、12の形成されている面に対向する側壁35は凹
部31の底面に対して垂直に立ち上がっている。
【0016】また、MID基板3の上面には、隣接する
LEDチップ1の電極11、12間を接続するとともに
LEDチップ1の各々に給電するための銅による配線パ
ターン4が形成される。配線パターン4はMID基板3
の上面から電極11、12の形成されている面に対向す
る側壁35にわたって形成されている。配線パターン4
の形成方法としては、無電解めっきで所定の厚み(例え
ば、0.1mm以下)の銅パターンを形成する等の方法
がある。
【0017】次に、側壁35上に形成された配線パター
ン4上に半田5をめっき形成する。半田5の厚みは凹部
31にLEDチップ1の搭載が容易であり、半田5を溶
融した時に配線パターン4と電極11、12との接合が
確実に行われる程度の半田量を計算することにより決定
する。
【0018】以上の状態のMID基板3の各凹部31に
複数のLEDチップ1を搭載し、窒素等の不活性雰囲気
中でリフロー加熱する。このリフロー加熱により半田5
が溶融し配線パターン4と電極11、12との接合がな
される。なお、リフロー加熱は、通常雰囲気中で行って
も良く、この場合には、半田酸化対応のためにフラック
スを用いれば良い。半田5は、半田めっきされた状態で
はMID基板3の凹部31へのLEDチップ1の搭載が
阻害されることがなく、溶融後は電極11、12と側壁
35との間のギャップを埋めるように接続するように機
能するのである。このようにして、MID基板3への複
数のLEDチップ1の装着が完成し、LEDチップ1の
凹部31内への固着と隣接するLEDチップ1の電極1
1、12間の電気的接続がなされるのである。
【0019】なお、半田5の形成は、めっきによる方法
以外にも、所定長さに切断したリボン状の半田箔を、凹
部31の内の側壁35に沿った位置に収納させる方法で
も良い。
【0020】また、LEDチップ1の搭載時にUV接着
剤や即時硬化型の接着剤等の接着剤により凹部31の段
部33に仮止めしておけば、リフロー加熱による半田5
の溶融という次の工程までの位置ずれ等を防止すること
ができる。
【0021】本実施形態によれば、複数のLEDチップ
1を各々MID基板3の各凹部31に搭載した状態で、
リフロー加熱すれば、LEDチップ1の凹部31内への
固着と隣接するLEDチップ1の電極11、12間の電
気的接続が一括して行えるので、素子接着及びワイヤボ
ンディングという接合工程及び基板への接続という工程
という3つの工程が必要であった従来の半導体装置に比
して、製造工程の簡略化、生産性の向上が図れる。ま
た、接合の工程品質管理も1工程の管理ですむので、歩
留まりの安定性が期待できる。さらに、LEDチップ1
を凹部31内に収納した状態で、LEDチップ1の底面
(下面)の下部には凹部32による空隙が形成されるの
で、LEDチップ1の底面(下面)から出た光は凹部3
2の反射壁36によりMID基板3の上面の方向へ反射
されるので、発光効率の向上が図れる。
【0022】図3は本発明のさらに他の実施形態に係る
半導体装置の一部断面状態及び上面を示す模式図であ
る。本実施形態では、以上の実施形態のものにおいて、
凹部31の上方から透明な(光透過性を有し、必要に応
じ多少の着色可)封止樹脂を滴下し、加熱硬化させるこ
とにより、レンズ6を形成する。ここで、レンズ6は、
封止樹脂の吐出量の制御や、図4に示すように、凹部3
1の形状を変えることにより、所望の配光特性を実現す
ることができる。図4(a)の場合は凹部31の平面形
状が正方形であり、XY軸に対称なレンズを形成する
が、図4(b)の場合は凹部31の平面形状が長方形で
あり、XY方向が等しくないレンズを形成することがで
き、図4(c)の場合は凹部31の上部に円形の座ぐり
36を設けることにより球面のレンズを形成することが
可能である。
【0023】本実施形態によれば、凹部31内のLED
チップ1の上部に封止樹脂によりレンズ6を形成したの
で、所望の配光特性を有する照明用途に使用することが
できる。
【0024】なお、3次元成形基板3の成形時に、熱伝
導性の良い金属材料やセラミック等の無機材料を同時成
形したり、あるいは後で貼り付けることにより、放熱性
を良くすることも可能である。
【0025】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、複数のLEDチップと、該LEDチップの各々を
収納する複数の第1の凹部が形成されるとともに該各第
1の凹部の下部にはLEDチップを収納した状態でLE
Dチップの下面から発光される光を上部方向に反射する
反射壁を有する第2の凹部が連設された3次元成形基板
とを有し、前記第1の凹部の対向する2つの側壁から上
面にわたって配線パターンが形成され、前記LEDチッ
プの電極面でない面が前記第1の凹部の底面側になり、
電極面が前記側壁に形成された配線パターンと対向する
ように前記LEDチップを搭載し、隣接するLEDチッ
プの電極間を半田及び前記配線パターンにより接続する
ようにしたので、製造工程が簡略化でき、複数のLED
チップを搭載した半導体装置を生産性良く製造すること
ができるとともに、LEDチップの下面から発光される
光も外部に取り出せるので、発光効率を向上させること
ができるのである。
【0026】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記側壁に形成された配線パターン上に半
田めっきを予め施しておき、該半田めっきを溶融させ、
溶融した半田を介して前記配線パターンと電極とを接続
させることにより、隣接するLEDチップの電極間を接
続するようにすれば、第1の凹部にLEDチップの搭載
が容易であり、半田めっきを溶融した時に配線パターン
と電極との接合が確実に行われるのである。
【0027】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記側壁に形成された配線パターン上に半
田箔を予め配置しておき、該半田箔を溶融させ、溶融し
た半田を介して前記配線パターンと電極とを接続させる
ことにより、隣接するLEDチップの電極間を接続する
ようにすれば、凹部にLEDチップの搭載が容易であ
り、半田箔を溶融した時に配線パターンと電極との接合
が確実に行われるのである。
【0028】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3記載の発明において、前記凹部の側壁と底面とが鈍
角をなすようにすれば、LEDチップの側面から発光さ
れる光を効率良く外部に取り出すことができる。
【0029】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項4記載の発明において、前記LEDチップの上面側を
樹脂封止する際に、透明な樹脂を注入し加熱硬化させる
ことによりレンズを形成するようにすれば、レンズ形状
を所望の形状にすることにより、所望の配光特性を有す
る照明用途に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の一部の
平面状態及び断面状態を示す模式図である。
【図2】同上に係るLEDチップをMID基板の凹部に
搭載した状態を示す概略構成図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の一部
の断面状態及び平面状態を示す模式図である。
【図4】同上に係るMID基板の凹部の形状の断面状態
及び平面状態を示す模式図である。
【図5】従来のLED素子の断面状態を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
1 LEDチップ 3 3次元成形基板(MID基板) 4 配線パターン 5 半田 6 レンズ 11 電極 12 電極 31 第1の凹部 32 第2の凹部 33 段部 34 側壁 35 側壁 36 反射壁 37 座ぐり

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のLEDチップと、該LEDチップ
    の各々を収納する複数の第1の凹部が形成されるととも
    に該各第1の凹部の下部にはLEDチップを収納した状
    態でLEDチップの下面から発光される光を上部方向に
    反射する反射壁を有する第2の凹部が連設された3次元
    成形基板とを有し、前記第1の凹部の対向する2つの側
    壁から上面にわたって配線パターンが形成され、前記L
    EDチップの電極面でない面が前記第1の凹部の底面側
    になり、電極面が前記側壁に形成された配線パターンと
    対向するように前記LEDチップを搭載し、隣接するL
    EDチップの電極間を半田及び前記配線パターンにより
    接続するようにしたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記側壁に形成された配線パターン上に
    半田めっきを予め施しておき、該半田めっきを溶融さ
    せ、溶融した半田を介して前記配線パターンと電極とを
    接続させることにより、隣接するLEDチップの電極間
    を接続するようにしたことを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記側壁に形成された配線パターン上に
    半田箔を予め配置しておき、該半田箔を溶融させ、溶融
    した半田を介して前記配線パターンと電極とを接続させ
    ることにより、隣接するLEDチップの電極間を接続す
    るようにしたことを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 前記凹部の側壁と底面とが鈍角をなすよ
    うにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項3記載の
    半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記LEDチップの上面側を樹脂封止す
    る際に、透明な樹脂を注入し加熱硬化させることにより
    レンズを形成するようにしたことを特徴とする請求項1
    乃至請求項4記載の半導体装置。
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