JP2006156643A - 表面実装型発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】 フレキシブル基板などの薄型基板によって構成される発光ダイオードをマザーボード等の実装基板上に半田実装する際に、半田部材との接合部分を広くとることが可能であると共に、実装スペースを抑えることのできる表面実装型発光ダイオードを提供することである。
【解決手段】 表面に配線電極、裏面に前記配線電極と導通する外部接続電極２７，２８が形成された薄板状の回路基板２２と、この回路基板２２の上面略中央部に実装される発光素子２５と、この発光素子２５の周囲を囲うようにして前記回路基板２２の上方に配設される反射枠体３１とを備えた表面実装型の発光ダイオード２１において、前記回路基板２２には、前記反射枠体３１の外周面まで延び、裏面に前記外部接続電極２７，２８と導通する電極部を有した電極延長部２２ｃ，２２ｄを一体形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マザーボード上に表面実装することのできる表面実装型発光ダイオードに係り、特に、半田による接合を安定して行うための外部接続電極部を備えた表面実装型発光ダイオードに関するものである。

図７に従来の代表的な表面実装型発光ダイオードの構造を示す（特許文献１参照）。この表面実装型発光ダイオード（発光ダイオード）１は、矩形状のガラスエポキシ基板（ガラエポ基板）２の上面に一対の電極（例えばカソード電極３とアノード電極４）をパターン形成し、一方のカソード電極３上に発光素子５を実装した後、その上方を樹脂封止した構造となっている。これらの電極３，４は、前記ガラエポ基板２の両端部に設けられたスルーホール電極６ａ，６ｂを通じて裏面側に回り込み、裏面電極７ａ，７ｂがマザーボード８に設けられたプリント配線９ａ，９ｂと導通するようになっている。

前記カソード電極３は、図７に示されるように、ガラエポ基板２上の中央部１０まで延び、この中央部１０に発光素子５が接合される。また、前記中央部１０には発光素子５を取り囲むようにして反射枠体１１が配置されている。この反射枠体１１は、内周面がすり鉢状に傾斜しており、発光素子５から発せられる光を内周面に反射させて上方向へ集光させるようになっている。

前記発光素子５は略立方体形状の微小チップであり、下面と上面にそれぞれ電極を有する。そして、下面電極が反射枠体１１内のカソード電極３に半田部材１２で接合され、一方の上面電極は、ボンディングワイヤ１３によってアノード電極４に接続されている。また、前記発光素子５は、反射枠体１１を含めたガラエポ基板２の上方には透光性を有する樹脂材で封止すると共に、この樹脂材の上方には前記発光素子５から発せられる光をさらに集光させるためのレンズ部１４が設けられる。

上記構造の発光ダイオード１は、図７に示したように、裏面電極７ａ，７ｂをマザーボード８に形成されているプリント配線電極９ａ，９ｂに載置し、このプリント配線電極９ａ，９ｂの上面からスルーホール電極６ａ，６ｂの側面にかけて半田部材１２を塗布して接合させている。

また、近年の発光ダイオードにあっては、薄型化の要求によって、回路基板の素材が上記示したガラスエポキシ基板から薄いフィルム状のフレキシブル基板に代わりつつある。このフレキシブル基板によれば、プレス加工等によって立体成形できるなど、加工が容易であることと、熱抵抗が低く抑えられるといった優位性を備えている。
特開２０００−２６１０４１号公報

しかしながら、発光素子が実装される回路基板をフレキシブル基板で構成した場合は、基板厚みがガラスエポキシ基板に比べて非常に薄くなるため、マザーボード上に表面実装する際、半田部材が十分に塗布できなくなる。この半田部材の塗布量が少ないと導通不良が発生しやすく、製品歩留りの低下や経年変化による信頼性の低下が問題となる。また、製品検査する際、半田部材の塗布形状（半田フィレット）の確認が容易でないといった問題がある。

また、前記フレキシブル基板で構成された発光ダイオードを発光面が横向きになるように実装した場合は、半田部材の接合面がさらに狭くなるため、十分な半田接合強度を備えた側面発光型発光ダイオードの実現が困難であった。

そこで、本発明の目的は、フレキシブル基板などの薄型基板によって構成される発光ダイオードをマザーボード等の実装基板上に半田部材を介して実装する際に、半田フィレットの形成を大きくすることで、導通接続の確実性及び検査の容易性を高めると共に、実装スペースを抑えることのできる表面実装型発光ダイオードを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の表面実装型発光ダイオードは、表面に配線電極、裏面に前記配線電極と導通する外部接続電極が形成された薄板状の回路基板と、この回路基板の上面略中央部に実装される発光素子と、この発光素子の周囲を囲うようにして前記回路基板の上方に配設される反射枠体とを備えた表面実装型発光ダイオードにおいて、前記回路基板には、前記反射枠体の外周面まで延び、裏面に前記外部接続電極と導通する電極部を有する電極延長部が一体形成されていることを特徴とする。

本発明に係る表面実装型発光ダイオードによれば、マザーボード等の実装基板に半田部材を介して接続される外部接続電極が、発光素子の周囲を囲う反射枠体の外周面から外方向に延長させた電極延長部にかけて形成されているので、前記半田部材の塗布面を広くとることができる。これによって、前記表面実装型発光ダイオードを実装基板上に安定して導通接合できると共に、信頼性も向上する。また、半田部材の塗布形状の確認も容易となる。

また、前記電極延長部が、反射枠体が載置される回路基板と一体形成されると共に、この電極延長部が反射枠体の外周面に折り曲げられて固着されるようになっているため、実装スペースを余計にとる必要がなくなる。

さらに、前記回路基板が薄いフレキシブル基板で構成されることによって、導電性や強度を低下させることなく、前記電極延長部をコンパクトに折り曲げて収容することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明に係る表面実装型発光ダイオードの実施形態を詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の表面実装型発光ダイオード（発光ダイオード）２１は、表面に配線電極、裏面に前記配線電極と導通する外部接続電極がパターン形成された回路基板２２と、この回路基板２２上に実装される発光素子２５と、この発光素子２５を囲うようにして前記回路基板２２上に配設される反射枠体３１とで構成されている。

前記回路基板２２には、薄いフィルム部材の表裏両面に電極パターンが形成された一枚のフレキシブル基板が使用され、反射枠体３１が載置される回路本体部２２ａと、前記配設された反射枠体３１の左右の外周面側に折曲げられる一対の電極延長部２２ｃ，２２ｄとを備える。前記表面側の配線電極は、回路基板２２の中央部に実装される発光素子２５を境に形成されるカソード電極２３とアノード電極２４であり、裏面側は前記カソード電極２３及びアノード電極２４とそれぞれ導通する外部接続電極２７，２８である。前記カソード電極２３及びアノード電極２４は、回路本体部２２ａから電極延長部２２ｃ，２２ｄにかけて形成され、それぞれの外部接続電極２７，２８とはスルーホール２６を介して導通されている。

前記回路基板２２は、回路本体部２２ａの略中央部を裏面側からプレス加工して突出させた台座部２２ｂが成形され、この台座部２２ｂ上に発光素子２５が実装される。

前記台座部２２ｂ上に実装される発光素子２５は、略立方体形状の微小チップであり、下面に一対の素子電極部を有する。これら一対の素子電極部は、前記台座部２２ｂ上に半田部材を介して導通接続される。発光素子２５は、窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子、あるいは、４元系の発光素子で構成される。また、発光素子２５の保護や集光性を高めるために、台座部２２ｂ上に透光性樹脂材３３によって半球状に封止される。

前記反射枠体３１には、すり鉢状の凹部３２が設けられる。この凹部３２は、底部に露出させた発光素子２５から発せられる光を上方に向けて反射させるために設けたもので、反射効率を高めるために、凹部３２の内周面に金属膜が形成される。この反射枠体３１は、回路本体部２２ａ上に絶縁性接着剤を介して固着され、凹部３２内には、発光素子２５を保護するための透光性を有する封止樹脂材が反射枠体３１の上面と面一になるように塗布される。

図２は、上記発光ダイオード２１を上面発光型として使用する場合の実装形態を示したものである。この実装形態においては、マザーボード２９上に回路本体部２２ａの裏面を載置し、前記電極延長部２２ｃ，２２ｄを反射枠体３１の外周面に沿って垂直に折り曲げ、接着剤を介して固着する。そして、この折り曲げた電極延長部２２ｃ，２２ｄの外側面に半田部材３０を塗布して半田フィレット３０ａを形成する。この実装形態によれば、半田フィレット３０ａが前記反射枠体３１の幅方向及び厚み方向に沿って広く形成できるので、導通接続の確実性が図られると共に、半田部材３０の形状検査も容易となる。

図３は、上記発光ダイオード２１を側面発光型として使用する場合の実装形態を示したものである。この実装形態においては、マザーボード２９上に反射枠体３１の一側面を載置し、図２に示した実装形態と同様に、電極延長部２２ｃ，２２ｄを反射枠体３１の側面に向けて折り曲げ、接着剤を介して固着される。そして、この折り曲げられた電極延長部２２ｃ，２２ｄの外側面の下端部を中心にして半田部材３０を塗布して接合する。この実装形態は、導光板の側面から光を照射する側面発光型のバックライト光源として用いられる場合が多いが、従来の発光ダイオードの構造では、半田部材の塗布できる領域がスルーホールを中心とした回路本体部２２ａの側面限られていた。この点、本実施形態の発光ダイオード２１のように、電極延長部２２ｃ，２２ｄを有しているため、半田フィレット３０ａが広く形成できる。これによって、より確実な導通が図れると共に、発光ダイオード２１を安定した状態でマザーボード２９上に接合させることが可能となる。

また、前記一対の電極延長部２２ｃ，２２ｄが反射枠体３１の側面と略同じ大きさの平板で構成されているため、上記図２及び図３に示したように、上面発光型及び側面発光型のいずれの実装形態にあっても、半田部材３０の塗布領域を十分確保することが可能となった。また、前記電極延長部２２ｃ，２２ｄが、実装する際には反射枠体３１の側面近くまで折り曲げられるため、従来に比べて実装スペースが余計にかかるようなことがない。

なお、この発光ダイオード２１には、回路本体部２２ａの四隅にスルーホール２６が設けられているため、このスルーホールを利用して従来通りの実装を行うことができる。その際には、一対の電極延長部２２ｃ，２２ｄは、邪魔にならないように、反射枠体３１の側面に寄せて折り曲げておくとよい。

次に、上記構成からなる発光ダイオード２１の製造方法を図４〜図６に基づいて説明する。図４は、この発光ダイオード２１のベースとなる集合フレキシブル基板（集合ＦＰＣ）４１を示したものである。この集合ＦＰＣ４１には、前記発光ダイオード２１の形成領域が複数設定され、それぞれの形成領域に合わせて、カソード電極２３及びアノード電極２４、前記カソード電極２３及びアノード電極２４に対応する一対の外部接続電極２７，２８、スルーホール２６がエッチングによって一括形成される。前記形成領域は、回路本体部２２ａ及び一対の電極延長部２２ｃ，２２ｄを一単位として、切断ライン（Ｘ１，Ｙ１，Ｙ２）によって設定されている。

次に、図５に示すように、発光素子２５を実装するための台座部２２ｂを前記集合ＦＰＣ４１の裏面側からプレス加工によって形成する。この加工は、集合ＦＰＣ４１を加熱して柔軟化させた後、金型を使用して行われる。そして、この台座部２２ｂ上に半田部材を介して発光素子２５を一つ一つ実装する。

次に、図６に示すように、前記集合ＦＰＣ４１の上面に前記各発光素子２５の配列位置に合わせてすり鉢状の凹部３２が複数設けられた集合反射枠体４２を絶縁性接着剤で接合する。前記集合反射枠体４２は、前記集合ＦＰＣ４１とは別工程で形成される。例えば、図示しない仮配置用の粘着シートに前記凹部３２がＸ軸方向に連続形成された一列の枠体を一定の間隔をおいてＹ軸方向に配列させ、前記粘着シートに仮固定された集合反射枠体４２の下面を前記集合ＦＰＣ４１上に位置合わせして固着する等の方法がある。また、前記各凹部３２内に透光性を有する封止樹脂材を塗布する。

最後に、Ｘ軸切断ライン（Ｘ１）に沿って前記集合ＦＰＣ４１と集合反射枠体４２とを同時にダイシングし、続いて、Ｙ軸切断ライン（Ｙ１，Ｙ２）に沿って集合ＦＰＣ４１をダイシングする。このダイシング工程によって、単一の発光ダイオード２１が分割形成される。

以上説明したように、本発明の表面実装型発光ダイオード２１においては、ベースとなる回路基板２２を拡張させて電極延長部２２ｃ，２２ｄを設け、この電極延長部２２ｃ，２２ｄをマザーボードとの半田接合部とした構造となっているため、半田部材の塗布領域を広げることができた。特に、図３に示したような、側面発光型の実装形態にあっては、半田部材３０による導通接合の信頼性向上を図ることができる。また、前記電極延長部２２ｃ，２２ｄが、実装する際に折り畳まれるので、実装スペースが余計にかかることがない。

なお、本実施形態の発光ダイオード２１では、従来の実装接続形態も可能なように、回路本体部２２ａの四隅にスルーホール２６を設けたが、前記電極延長部２２ｃ，２２を使用する場合は、必ずしも形成する必要はない。さらに、前記電極延長部２２ｃ，２２ｄについては、反射枠体３１の側面サイズと同一に形成する必要はなく、半田部材の塗布が十分保持できる大きさであればよく、反射枠体３１のサイズや実装形態に応じて適宜設定される。また、本発明の電極延長部を備えた回路基板としては、上記実施形態で示したようなフレキシブル基板に限らず、他の素材を使用した薄型で柔軟性を備えた基板にも応用可能である。

本発明に係る表面実装型発光ダイオードの斜視図である。 上記表面実装型発光ダイオードを上面発光型として用いた場合の実装形態を示す断面図である。 上記表面実装型発光ダイオードを側面発光型として用いた場合の実装形態を示す側面図である。 上記表面実装型発光ダイオードのベースとなる集合ＦＰＣの斜視図である。 上記集合ＦＰＣに発光素子を実装する工程を示す図である。 上記集合ＦＰＣを分断して単一の表面実装型発光ダイオードを取り出す工程を示す図である。 従来の表面実装型発光ダイオードの断面図である。

符号の説明

２１ 発光ダイオード
２２ 回路基板（フレキシブル基板）
２２ａ 回路本体部
２２ｂ 台座部
２２ｃ，２２ｄ 電極延長部（外部接続電極）
２３ カソード電極
２４ アノード電極
２５ 発光素子
２６ スルーホール
２７ 外部接続電極
２８ 外部接続電極
２９ マザーボード
３０ 半田部材
３０ａ 半田フィレット
３１ 反射枠体
３２ 凹部
３３ 透光性樹脂材

Claims (3)

1. 表面に配線電極、裏面に前記配線電極と導通する外部接続電極が形成された薄板状の回路基板と、この回路基板の上面略中央部に実装される発光素子と、この発光素子の周囲を囲うようにして前記回路基板の上方に配設される反射枠体とを備えた表面実装型発光ダイオードにおいて、
   前記回路基板には、前記反射枠体の外周面まで延び、裏面に前記外部接続電極と導通する電極部を有する電極延長部が一体形成されていることを特徴とする表面実装型発光ダイオード。
2. 前記電極延長部が、前記反射枠体の下面から左右方向に延び、表面側が反射枠体の外周面に折り曲げられて固着される請求項１記載の表面実装型発光ダイオード。
3. 前記回路基板が、前記電極延長部と一体にフレキシブル基板で形成された請求項１記載の表面実装型発光ダイオード。

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