JP2006190888A

JP2006190888A - 表面実装型ｌｅｄ

Info

Publication number: JP2006190888A
Application number: JP2005002705A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Watanabe; 晴志渡辺; Yoshihiro Ogawa; 芳宏小川
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20
Also published as: US20060151799A1; US7508129B2; TWI383516B; TW200633273A

Abstract

【課題】本発明は、基板に設けられた凹部の底面に形成された回路パターン上に導電性接着剤を介してＬＥＤチップを実装して封止樹脂で封止した表面実装型ＬＥＤにおいて、回路パターンと導電性接着剤との界面剥離を抑制して電気的特性の信頼性向上を図る。
【解決手段】基板１０に設けられた凹部３の底面４及び内周面の夫々の一部に回路パターン２ａ、５ａ、５ｂ、５ｃを形成してＬＥＤチップ７を実装し、前記ＬＥＤチップ７を覆うように透光性樹脂９からなる封止樹脂で封止する。すると、回路パターンが形成されない部分に露出した基板の母材である絶縁体１と透光性樹脂９とが密着界面を形成することによって密着強度が高まり、回路パターン２ａ、５ａと導電性接着剤６との界面剥離を抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は表面実装型ＬＥＤに関するものであり、詳しくは基板に設けられた凹部の内部にＬＥＤチップを実装し、該ＬＥＤチップを封止樹脂によって封止した表面実装型ＬＥＤに関する。

表面実装型ＬＥＤに於いては、図８及び図９に示すような構造のものがある。図８は上面図、図９は図８のＡ−Ａ断面図である。それは、絶縁体５０の表面側の対向する両端部に一対の回路パターン５１ａ、５１ｂが形成され、各回路パターン５１ａ、５１ｂは縁部から側面側を経て裏面側に回り込んだ状態に形成されている。また、絶縁体５０の表面側の略中央部には凹部５２が設けられ、凹部５２の底面５３全面及び全内周面５４には回路パターンが形成されて絶縁体５０の表面側に形成された一対の回路パターン５１ａ、５１ｂの一方の回路パターン５１ａに接続され、他方の回路パターン５１ｂは絶縁体５０の略中央部に向かって延びている。

そして、凹部５２の底面５３には導電性接着剤５５を介してＬＥＤチップ５６が搭載され、ＬＥＤチップ５６の下側電極と凹部５２の底面５３に形成された回路パターン５１ａとが接続されて電気的導通が図られている。ＬＥＤチップ５６の上側電極はボンディングワイヤ５７を介して基板の略中央部に向かって延びた回路パターン５１ｂに接続され、電気的導通が図られている。

更に、ＬＥＤチップ５６及びボンディングワイヤ５７が透光性樹脂５８によって覆われるように封止され、ＬＥＤチップ５６を水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護し、且つボンディングワイヤ５７を振動及び衝撃等の機械的応力から保護するようにしたものである（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−２０２２７１号公報

ところで、上記表面実装型ＬＥＤは他の表面実装型電子部品と混在させて使用される場合が多く、電子機器の部品実装基板には半田リフロー炉による表面実装が一般的に行なわれる。その場合、表面実装型ＬＥＤは極めて小型であるためにＬＥＤ全体が半田リフロー炉の加熱温度とほぼ同じ温度まで上昇する。

そのとき、ＬＥＤチップ及びボンディングワイヤを封止した透光性樹脂と凹部の底面に形成された回路パターンとの熱膨張係数の差等に起因する応力によって両者の接触界面で剥離が生じる。すると、透光性樹脂によって導電性接着剤及びＬＥＤチップを回路パターンの上方に持ち上げる力が働き、導電性樹脂が回路パターンから剥離して電気的特性不良に至る可能性がある。

また、部品実装基板に表面実装型ＬＥＤを実装した後に於いても、ＬＥＤの点滅の繰り返しによって透光性樹脂が膨張収縮を繰り返し、そのときの応力も上記同様の作用を及ぼして電気的特性不良に至る可能性がある。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、高温の実装環境下及び実使用状態に於いて、回路パターンと該回路パターンとＬＥＤチップとを電気的に接続する導電性接着剤との界面剥離を抑制することによって電気的特性不良を生じない信頼性の高い表面実装型ＬＥＤを提供する。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、絶縁体の表面に複数の分離した回路パターンを有し、略中央部に凹部を設けた基板の前記凹部底面にＬＥＤチップを実装し、前記ＬＥＤチップを覆うように封止樹脂で封止した表面実装型ＬＥＤであって、前記凹部底面の一部に回路パターンが形成されていない部分を有し、前記凹部内周面の全面に回路パターンを形成したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、絶縁体の表面に複数の分離した回路パターンを有し、略中央部に凹部を設けた基板の前記凹部底面にＬＥＤチップを実装し、前記ＬＥＤチップを覆うように封止樹脂で封止した表面実装型ＬＥＤであって、前記凹部底面の一部に回路パターンが形成されていない部分を有し、前記凹部内周面の少なくとも一部に回路パターンが形成されていない部分を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の何れか１項において、前記凹部底面の回路パターンが形成されていない部分が、前記ＬＥＤチップを実装した位置及びＬＥＤチップを実装した位置に対して略対称となるように配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３の何れか１項において、前記凹部の底面及び内周面に形成された回路パターン及び回路パターンが形成されないで露出した絶縁体と封止樹脂とが接していることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項１〜４の何れか１項において、前記封止樹脂は、透光性樹脂、拡散剤を混入した透光性樹脂、少なくとも１種類以上の蛍光体を混入した透光性樹脂、拡散剤及び少なくとも１種類以上の蛍光体を混入した透光性樹脂、の群のなかから選ばれた１つであることを特徴とするものである。

本発明の表面実装型ＬＥＤでは、表面実装型ＬＥＤを構成する基板にＬＥＤチップを実装するための凹部が設けられており、該凹部の底面及び内周面のうちの少なくとも底面の一部に回路パターンを形成しない部分を設けて基板の母材である絶縁体を露出させ、ＬＥＤチップを封止する透光性樹脂と凹部に露出した絶縁体が密着して界面を形成するようにした。

その結果、透光性樹脂と導体パターンとの接触界面よりも、透光性樹脂と露出した絶縁体との密着界面の方が密着力が強く、高温の実装環境下及び実使用状態に於いて透光性樹脂と絶縁体の界面に熱応力が加わったとしても剥離を抑制することが可能となる。

よって、凹部の底面の一部に形成された回路パターンと該回路パターンとＬＥＤチップとを電気的に接続する導電性接着剤との界面剥離を抑制することができるために電気的特性不良を生じない信頼性の高い表面実装型ＬＥＤが実現できる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図７を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

図１は本発明に係わる表面実装型ＬＥＤの実施形態を示す上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。絶縁体１の表面側の対向する両端部に一対の回路パターン２ａ、２ｂが形成されており、各回路パターン２ａ、２ｂは縁部から側面側を経て裏面側に回り込んだ状態に形成されている。

絶縁体１には更に表面側の略中央部に凹部３が設けられており、回路パターン２ａが前記凹部３の内周面の一部を経て底面４の一部まで延びている。また、凹部３の内周面の一部に形成された回路パターン２ａに対向する位置に凹部３の内周面の一部から底面４の一部まで延びる回路パターン５ａが形成されている。

そして、凹部３の内周面の一部に形成された回路パターン２ａと回路パターン５ａを結ぶ直線に略垂直な方向に、凹部３の内周面の一部から底面４の一部まで延びた一対の回路パターン５ｂ、５ｃが対向するように形成されている。

上記構成の基板１０に設けられた凹部３の底面４の一部に延びた回路パターン２ａ、５ａに導電性接着剤６を介してＬＥＤチップ７が接着・固定され、ＬＥＤチップ７の下側電極と回路パターン２ａとの電気的導通が図られている。一方、ＬＥＤチップ７の上側電極はボンディングワイヤ８を介して回路パターン２ｂに接続され、ＬＥＤチップ７の上側電極と回路パターン２ｂとの電気的導通が図られている。

そして、ＬＥＤチップ７及びボンディングワイヤ８が透光性樹脂９によって覆われるように封止され、ＬＥＤチップ７を水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護し、且つボンディングワイヤ８を振動及び衝撃等の機械的応力から保護するようにしている。

ところで、凹部底面の回路パターンの配置を図２のＢ−Ｂ断面である図３に示している。回路パターンは凹部底面に位置する絶縁体の全面にＡｕ、Ａｌ等の導電性部材からなる層で形成され、不要な部分をエッチング法によって除去して必要な部分の回路パターン２ａ、５ａ、５ｂ、５ｃを残し、回路パターンが除去された部分は絶縁体からなる凹部底面４が露出している。

そして、このように夫々が分離した回路パターン２ａ、５ａ、５ｂ、５ｃの中央部に導電性接着剤を塗布してその上にＬＥＤチップが配置されている。この場合、導電性接着剤は回路パターン２ａと５ａとに接触し、回路パターン５ｂ、５ｃとは接触していない。また、導電性接着剤は粘度が高いために導電性接着剤が回路パターンと接触している部分以外の絶縁体が露出した部分とは接触してはいない。つまり、導電性接着剤の下部は空洞となっている。

従って、ＬＥＤチップが実装された凹部内に透光性樹脂９が注入されると、ＬＥＤチップの下方を含めた絶縁体が露出した凹部底部４と透光性樹脂からなる封止樹脂とが密着して界面を形成することになる。

透光性樹脂はエポキシ樹脂からなり、密着力は導電性部材からなる回路パターンに対するよりも樹脂からなる絶縁体に対する方が強力である。従って、高温の実装環境下及び実使用状態に於いて透光性樹脂とによる熱応力が加わったとしても、ＬＥＤチップが実装された凹部底面が、全面回路パターンで覆われた場合よりも絶縁体が露出している場合の方が、剥離を抑制する作用が極めて強く働く。

その結果、透光性樹脂によって導電性接着剤及びＬＥＤチップを回路パターンの上方に持ち上げる力が加わることがなく、回路パターンに塗布された導電性接着剤の回路パターンからの剥離が抑制され、実装時及び長期間の使用に対して電気的特性不良を生じない信頼性の高い表面実装型ＬＥＤを現することができる。

なお、絶縁体を露出させる部分の配置は、凹部の中央部に配置するＬＥＤチップを挟んで対向する位置に配置するのが望ましい。それは、透光性樹脂と絶縁体との密着分布が偏らないようにすることによって、より確実な剥離抑制を図るためである。

また、凹部の形状は内周面が上方に向かって開いた擂鉢形状でも良い。その場合、図４及び図４のＡ−Ａ断面図である図５に示すように、凹部３の内周面の一部を経て底面４の一部まで延びた回路パターン２ａと、回路パターン２ａに対向する位置に凹部３の内周面の一部から底面４の一部まで延びる回路パターン５ａを形成し、回路パターン２ａと回路パターン５ａを結ぶ直線に略垂直な方向に、凹部３の内周面の一部から底面４の一部まで延びた一対の回路パターン５ｂ、５ｃが対向するように形成される。

同様に、擂鉢形状の凹部に於いて、図６及び図６のＡ−Ａ断面図である図７に示すように、凹部３の内周面の一部を経て底面４の一部まで延びた回路パターン２ａと、回路パターン２ａに対向する位置に凹部３の内周面の一部から底面４の一部まで延びる回路パターン５ａを形成し、その他の凹部内周面及び底面は絶縁体１が露出される。

ＬＥＤチップを実装する凹部を内周面が上方に向かって開いた擂鉢形状にする目的は、ＬＥＤチップから略横方向に出射された光を内周面で反射させて上方に向け、できるだけ多くの光を外部に放出させるようにするためである。

従って、絶縁体が反射性を有する部材からなる場合は、凹部の内周面に形成する導体パターンを最小限とし、絶縁体からなる反射面で効率良く外部に光を放出させるようにすることが望ましい。すると、凹部の内周面と封止樹脂との密着力もより強固となり、封止樹脂の剥離を強力に抑制することができる。

いずれにしても、凹部の内周面を形成する絶縁体の反射率、回路パターンの反射率、封止樹脂との密着力、光の反射効率等を考慮して、凹部の内周面に形成される回路パターンの形状が決定される。上述したように、凹部の内周面に回路パターンを形成しない場合も選択肢の１つである。

なお、封止樹脂は上記したエポキシ樹脂の他、シリコーン樹脂が使用可能である。更にエポキシ樹脂に拡散剤を混入させて外部に放出させる光を拡散光とするもの、波長変換部材である蛍光体を混入させてＬＥＤチップから出射される光とは異なる色調の光を放出させるもの、前記拡散剤と蛍光体の両方を混入させて両方の効果を同時に持たせるもの等が可能となる。

本発明の表面実装型ＬＥＤに係わる実施形態を示す上面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図２のＢ−Ｂ断面図である。本発明の表面実装型ＬＥＤに係わる実施形態の別の凹部を示す部分上面図である。図４のＡ−Ａ断面図である。本発明の表面実装型ＬＥＤに係わる実施形態の別の凹部を示す部分上面図である。図６のＡ−Ａ断面図である。従来の表面実装型ＬＥＤを示す上面図である。図８のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１絶縁体
２ａ、２ｂ回路パターン
３凹部
４底面
５ａ、５ｂ、５ｃ回路パターン
６導電性接着剤
７ＬＥＤチップ
８ボンディングワイヤ
９透光性樹脂
１０基板

Claims

絶縁体の表面に複数の分離した回路パターンを有し、略中央部に凹部を設けた基板の前記凹部底面にＬＥＤチップを実装し、前記ＬＥＤチップを覆うように封止樹脂で封止した表面実装型ＬＥＤであって、前記凹部底面の一部に回路パターンが形成されていない部分を有し、前記凹部内周面の全面に回路パターンを形成したことを特徴とする表面実装型ＬＥＤ。
絶縁体の表面に複数の分離した回路パターンを有し、略中央部に凹部を設けた基板の前記凹部底面にＬＥＤチップを実装し、前記ＬＥＤチップを覆うように封止樹脂で封止した表面実装型ＬＥＤであって、前記凹部底面の一部に回路パターンが形成されていない部分を有し、前記凹部内周面の少なくとも一部に回路パターンが形成されていない部分を有することを特徴とする表面実装型ＬＥＤ。
前記凹部底面の回路パターンが形成されていない部分が、前記ＬＥＤチップを実装した位置及びＬＥＤチップを実装した位置に対して略対称となるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の表面実装型ＬＥＤ。
前記凹部の底面及び内周面に形成された回路パターン及び回路パターンが形成されないで露出した絶縁体と封止樹脂とが接していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表面実装型ＬＥＤ。
前記封止樹脂は、透光性樹脂、拡散剤を混入した透光性樹脂、少なくとも１種類以上の蛍光体を混入した透光性樹脂、拡散剤及び少なくとも１種類以上の蛍光体を混入した透光性樹脂、の群のなかから選ばれた１つであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の表面実装型ＬＥＤ。