JP2010272719A

JP2010272719A - 発光ダイオード

Info

Publication number: JP2010272719A
Application number: JP2009123917A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Kadotani; 典和門谷; Koichi Fukazawa; 孝一深沢
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-22
Also published as: JP5301352B2

Abstract

【課題】発光色の色度バラツキを防ぐと共に金属ベースと配線基板との接着力を高めて、品質を向上させた発光ダイオードを提供することにある。
【解決手段】発光ダイオード２０における配線基板２６の裏面には、金属ベース２４に接着する接着面に、接着剤３６が貫通孔２６ｂ内に流れ込むことを防ぐ積層パターン３４が設けられている。積層パターン３４は、貫通孔２６ｂの縁に沿って形成され且つ金属ベース２４と配線基板２６との間に挟まれるせき止め部３４ａと、このせき止め部３４ａの周囲に形成され且つせき止め部３４ａより低い接着補強部３４ｂとを有している。積層パターン３４のせき止め部３４ａは、配線基板２６と金属ベース２４との間に挟まれて広がる接着剤３６をせき止めて、貫通孔２６ｂ内に流れ込むことを阻止する。積層パターン３４の接着補強部３４ｂは、配線基板２６の接着面に起伏をつけて表面積を増やすことで接着力を高めている。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属ベースと配線基板とからなる基板構造を有する発光ダイオードに関するものであり、特に、金属ベースと配線基板とを接着剤で接着するものに関する。

従来、この種の発光ダイオードにおける基板構造は、図６に示すように、金属板２の上面に、樹脂基板４を接着剤で貼り付けたものが使用されていた（例えば、特許文献１参照）。この基板構造における樹脂基板４には、貫通孔６が設けられている。発光素子８は、この貫通孔６内に収められ、金属板２上に取り付けられている。また、この発光素子８は、貫通孔６内に充填された光透過性樹脂１０によって封止されている。

上記従来の発光ダイオードにおいては、平坦な面からなる金属板２の上面と、同じく平坦な面からなる樹脂基板４の下面との間に、接着剤を挟み込むようにして貼り付けていた。このため、図６及び図７に示すように、金属板２と樹脂基板４との間に広がった接着剤１２が貫通孔６内にはみ出すことがあった。このように接着剤１２が貫通孔６内にはみ出すと、貫通孔６内の容積が各発光ダイオード毎に変化することになる。通常、この貫通孔６内には、蛍光体を含有する光透過性樹脂１０が充填されるが、貫通孔６の容積が変化すると光透過性樹脂１０の量が変化するため、そこに含まれる蛍光体の量も変化することになる。特に、発光素子８の周囲にある蛍光体の量が変化すると、発光色に大きな影響を与えるという問題があった。

特開平１１−２９８０４８号公報（図１，段落番号００２０）

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、発光色の色度バラツキを防ぐと共に金属ベースと配線基板との接着力を高めて、品質を向上させた発光ダイオードを提供することにある。

本発明の発光ダイオードは、発光素子と、該発光素子が表面の実装位置に実装される金属ベースと、該金属ベースの表面に接着剤により接着され且つ前記実装位置に対応する位置に設けられた貫通孔を有する配線基板と、前記貫通孔内に設けられて前記発光素子を封止する光透過性樹脂と、を備え、前記配線基板の裏面における前記金属ベースに接着する接着面に、前記接着剤が前記貫通孔内に流れ込むことを防ぐ積層パターンを設けたものである。

この発光ダイオードにおける前記積層パターンは、前記貫通孔の縁に沿って形成され、前記金属ベースと前記配線基板との間に挟まれるせき止め部を有している。また、前記積層パターンは、前記せき止め部の周囲にせき止め部より低い接着補強部を有している。更に、前記積層パターンは、網目状に形成されている。

また、前記積層パターンは、レジスト層により形成されるか又は銅パターンにより形成されている。

本発明によれば、配線基板の貫通孔周縁に積層パターンを設けているので、配線基板と金属ベースを接着したときに、その間に挟まれた接着剤が貫通孔内に流れ込むことを防ぐことができる。これにより、貫通孔内の容積が変化することがなくなり、蛍光体を含む光透過性樹脂の体積が変化して色度がバラツクことを防ぐことができる。

また、積層パターンに網目状等の接着補強部を設けているので、接着面積が増加して金属ベースとの接着力を高めることができる。

また、配線基板の裏面に積層パターンを設けているので、配線基板の機械的強度を高めることができる。これにより、配線基板の反りを低減することができる。特に、配線基板の反りが大きいと、配線基板とこれを取り付ける回路基板等との間に隙間が生じて半田が十分に乗らなくなる部分が生じ、実装不良を起こすことがあるが、反りを抑えることで実装不良の発生を防ぐことができる。更に、樹脂からなる配線基板は、発光素子からの光や熱により劣化して機械的強度が徐々に低下することがあるが、積層パターンによって補強することで経年劣化による強度低下を防ぐこともできる。

本発明の一実施例に係る発光ダイオードの縦断面図である。図１に示す発光ダイオードの外観斜視図である。図１に示す発光ダイオードの裏面側から見た分解斜視図である。図１に示す発光ダイオードの一部変更例を示す縦断面図である。図４に示す発光ダイオードの裏面側から見た分解斜視図である。従来の発光ダイオードの断面図である。図６に示す発光ダイオードの平面図である。

本発明の発光ダイオードは、発光素子が表面の実装位置に実装される金属ベースと、その表面に接着剤で接着され且つ実装位置に対応する位置に貫通孔を有する配線基板と、貫通孔内に設けられ発光素子を封止する光透過性樹脂とを備えている。この発光ダイオードにおける配線基板の裏面には、金属ベースに接着する接着面に、接着剤が貫通孔内に流れ込むことを防ぐ積層パターンが設けられている。この積層パターンは、貫通孔の縁に沿って形成され且つ金属ベースと配線基板との間に挟まれるせき止め部と、このせき止め部の周囲に形成され且つせき止め部より低い接着補強部とを有している。この積層パターンのせき止め部は、配線基板と金属ベースとの間に挟まれて広がる接着剤をせき止めて、貫通孔内に流れ込むことを阻止する。また、積層パターンの接着補強部は、配線基板の接着面に起伏をつけて表面積を増やすことで接着力を高めている。

図１は本発明の一実施例に係る発光ダイオードの縦断面図、図２はその外観斜視図、図３はその分解斜視図である。この発光ダイオード２０は、複数の発光素子２２と、この発光素子２２が実装される金属ベース２４と、この金属ベース２４に接着剤３６により接着される配線基板２６と、発光素子２２を封止する光透過性樹脂２８と、この光透過性樹脂２８の外側を覆うレンズ３０と、を備えている。

発光素子２２は、本実施例においては８個（図１中は２個のみ図示）設けられており、金属ベース２４の表面中央の実装位置２４ａに、シリコーン等のダイボンドペースト３２を用いてそれぞれダイボンドされている。また、金属ベース２４は、アルミ等の金属からなり、矩形の板状に形成されている。

配線基板２６は、ＢＴレジン等の絶縁性樹脂からなり、その表面から側面を通って裏面に回り込み発光素子２２がワイヤーボンドされる複数の導電パターン２６ａを有している。また、配線基板２６の中央には、金属ベース２４の実装位置２４ａに対応する部分に、貫通孔２６ｂが設けられている。この貫通孔２６ｂは、金属ベース２４と配線基板２６を接着すると、その中に発光素子２２が収まるように形成されている。

一方、この配線基板２６の裏面には、貫通孔２６ｂの周囲に積層パターン３４が設けられている。この積層パターン３４は、レジスト層、銅パターン等からなるものであり、印刷、エッチング等により形成されている。積層パターン３４は、貫通孔２６ｂの縁に沿って形成されたせき止め部３４ａと、このせき止め部３４ａの周囲に設けられた接着補強部３４ｂとを有している。せき止め部３４ａは、リング状に形成され、配線基板２６と金属ベース２４との間に挟まれる。また、接着補強部３４ｂは、せき止め部３４ａを囲むリング状部分及びそれを径方向に連絡する直線部分の組み合わせによる網目状に形成されている。この接着補強部３４ｂは、その高さがせき止め部３４ａより低くなるように形成されており、その先端と金属ベース２４との間に接着剤３６が回り込むことが可能な隙間が生じるように設定されている。

光透過性樹脂２８は、シリコーン等の樹脂からなり、ＹＡＧ等の蛍光体を含有している。この光透過性樹脂２８は、発光素子２２を封止すると共に貫通孔２６ｂ内を満たし、更に配線基板２６の上方に盛り上がるように形成されている。レンズ３０は、シリコーン等の樹脂からなり、中央部が半球状に盛り上がるように形成されている。尚、本実施例におけるレンズ３０は、その外周端３０ａを、配線基板２６の表面に設けられたレジスト３８の上に接着剤４０で接着することにより配線基板２６に接着されている。また、本実施例における光透過性樹脂２８は、このように配線基板２６上に接着されたレンズ３０に設けた孔等（図示せず）からその内部に充填することにより、発光素子２２を封止すると共に貫通孔２６ｂ内を満たすものとなっている。

上記構成からなる発光ダイオード２０において、金属ベース２４と配線基板２６を接着するときには、図３に示すように、積層パターン３４のせき止め部３４ａ上に接着剤３６が乗らないようにすると共に、接着補強部３４ｂの径方向に接着剤３６Ａが乗るか又は接着補強部３４ｂに沿って円弧状に接着剤３６Ｂが乗るように、印刷等によって接着剤３６を配線基板２６の裏面に小分けして塗布する。図３に示す接着剤３６Ａ又は３６Ｂは、配線基板２６の裏面に金属ベース２４を重ねると、それらの面に沿って広がって、配線基板２６と金属ベース２４の間に行き渡る。このときに、積層パターン３４のせき止め部３４ａは、図１に示すように、配線基板２６と金属ベース２４の間に挟まれるため、接着剤３６がせき止め部３４ａを乗り越えて貫通孔２６ｂ内に流れ出ることを防ぐことができる。特に、金属ベース２４と配線基板２６の接着時にはそれらを加圧して接着し、また、発光ダイオード２０の製造及び実装時には加熱することがあるため、接着剤３６が柔らかくなって流動し易くなる。このような場合でも、せき止め部３４ａにより確実に接着剤３６が貫通孔２６ｂ内にはみ出すことを防ぐことができる。尚、本実施例の場合、接着剤３６は配線基板２６と金属ベース２４の外側に向かって誘導されることになり、配線基板２６と金属ベース２４の間からはみ出したとしても、金属ベース２４の外側にはみ出すだけで発光等に影響を与えることはない。

一方、図１に示すように、接着補強部３４ｂと金属ベース２４との間には接着剤３６が回り込む程度の隙間が生じるため、接着剤３６は接着補強部３４ｂを乗り越えて広く行き渡ることになる。これにより接着補強部３４ｂは接着剤３６の中に食い込むような状態になり、接着面積を増加させて、接着力を増強させることができる。

尚、接着剤３６は、図３に示すように、金属ベース２４の四隅に対応する位置にも接着剤３６Ｃを塗布して、接着力を高めても良い。

また、図４及び図５に示すように、金属ベース２４の外形に対応する位置にせき止め部３４ｃを増設し、このせき止め部３４ｃによって接着剤３６が金属ベース２４の外側にはみ出すことを防ぐことも可能である。

２金属板
４樹脂基板
６貫通孔
８発光素子
１０光透過性樹脂
１２接着剤
２０発光ダイオード
２２発光素子
２４金属ベース
２４ａ実装位置
２６配線基板
２６ａ導電パターン
２６ｂ貫通孔
２８光透過性樹脂
３０レンズ
３０ａ外周端
３２ダイボンドペースト
３４積層パターン
３４ａ，３４ｃせき止め部
３４ｂ接着補強部
３６，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ接着剤
３８レジスト
４０接着剤

Claims

発光素子と、
該発光素子が表面の実装位置に実装される金属ベースと、
該金属ベースの表面に接着剤により接着され且つ前記実装位置に対応する位置に設けられた貫通孔を有する配線基板と、
前記貫通孔内に設けられて前記発光素子を封止する光透過性樹脂と、
を備える発光ダイオードであって、
前記配線基板の裏面における前記金属ベースに接着する接着面に、前記接着剤が前記貫通孔内に流れ込むことを防ぐ積層パターンを設けたことを特徴とする発光ダイオード。
前記積層パターンは、前記貫通孔の縁に沿って形成され、前記金属ベースと前記配線基板との間に挟まれるせき止め部を有していることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
前記積層パターンは、前記せき止め部の周囲にせき止め部より低い接着補強部を有することを特徴とする請求項２記載の発光ダイオード。
前記積層パターンは、網目状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード。
前記積層パターンは、レジスト層により形成されていることを特徴とする請求項４記載の発光ダイオード。
前記積層パターンは、銅パターンにより形成されていることを特徴とする請求項４記載の発光ダイオード。