JP2008041923A

JP2008041923A - 発光装置

Info

Publication number: JP2008041923A
Application number: JP2006214121A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Onizuka; 崇彰鬼塚; Susumu Tada; 晋多田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】小型化しても、実装基板と十分な接続強度を得ることで、高い接続信頼性を図ることが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】発光素子１１と、発光素子１１を搭載し、第１電極１４および第２電極１５が底面に形成された絶縁基板１２とを有する発光装置１０において、底面に形成された第１電極１４および第２電極１５に、矩形状に形成された切欠部１４１，１５１を設けた。実装基板Ｂに搭載するときには、この切欠部１４１，１５１の厚み部分に半田フィレットＦ２が形成されるので、より強固に実装基板Ｂに接続することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、発光素子と、前記発光素子が搭載され、一対の電極が底面に形成された絶縁基板とを有する発光装置に関する。

両端部に電極が設けられた絶縁基板と、それぞれの電極に接続する発光素子と、その発光素子を封止する樹脂封止部とが設けられた発光装置が特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載のチップ部品型ＬＥＤは、貫通孔が形成された絶縁基板の裏面に、一方の配線パターンを形成する金属薄板を添設し、貫通孔内の金属薄板上にＬＥＤチップを実装し、このＬＥＤチップと絶縁基板の表面に形成された他方の配線パターンとを金属細線で接続して透明樹脂により封止したものである。
特開平７−２３５６９６号公報

特許文献１に記載のチップ部品型ＬＥＤは、実装基板に搭載するときに、絶縁基板の両端部に形成された電極の底面部分が実装基板側の接続電極に接続するだけでなく、電極の側面部分にできる半田フィレットによって固定される。電極の底面部分による接続だけでも導通と固定とがある程度満たされるものではあるが、端子固着強度やずれに対する強度は、半田フィレットが電極の側面部分に形成されることで、より強固になる。

しかし、発光装置の小型化が進む上では、電極の側面部分の面積も小さくなるので、接続強度を維持するだけでなく、より接続強度の向上を図ることが可能であれば、衝撃や振動に対して接続信頼性を確保することができる。

そこで本発明は、小型化しても、実装基板と十分な接続強度を得ることで、高い接続信頼性を図ることが可能な発光装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、発光素子と、前記発光素子が搭載され、一対の電極が底面に形成された絶縁基板とを有する発光装置において、前記底面に形成された電極に、切欠部を設けたことを特徴とする。

本発明の構成によれば、半田フィレットが形成できる面を増加させることができるので、より強固に実装基板に接続することができる。よって、小型化しても、実装基板と十分な接続強度を得ることで、高い接続信頼性を図ることが可能である。

本願の第１の発明は、発光素子と、発光素子が搭載され、一対の電極が底面に形成された絶縁基板とを有する発光装置において、底面に形成された電極に、切欠部を設けたことを特徴としたものである。

絶縁基板の底面に形成された電極に切欠部を設けることで、実装基板に搭載するときには、この切欠部の厚み部分に半田フィレットが形成される。従って、半田フィレットが形成される面を増加させることができるので、より強固に実装基板に接続することができる。

本願の第２の発明は、切欠部には、メッキ処理が施されていることを特徴としたものである。

切欠部にメッキ処理を施すことで、半田濡れ性が更に向上するので、良好な半田フィレットを形成することができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る発光装置の構成を、図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す斜視図である。図２は、図１に示す発光装置の裏面側から見た斜視図である。

図１および図２に示すように、発光装置１０は、発光素子１１と、絶縁基板１２と、樹脂封止部１３とを備えている。

発光素子１１は、サファイアなどの絶縁性基板と、ｎ層、発光層、およびｐ層とで構成される半導体層と、発光層およびｐ層をエッチングすることで露出したｎ層に積層されたｎ電極と、ｐ層上に積層されたｐ電極とを備えた青色発光素子である。従って、電源は、ｎ電極とｐ電極に接続されるワイヤ１１１，１１２により供給される。

絶縁基板１２は、長さ１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍ、厚み０．０５ｍｍの薄板状の液晶ポリマやビスマレイミドトリアジン樹脂等により平面視して矩形状に形成されている。この絶縁基板１２には、発光素子１１がダイボンドされる領域に第１貫通孔１２１が、発光素子１１からワイヤ１１１によりワイヤボンドされる領域に第２貫通孔１２２が、そして、更に発光素子１１からワイヤ１１２よりワイヤボンドされる領域に第３貫通孔１２３が設けられている。

そして、この絶縁基板１２の底面には、実装基板に搭載したときに接続端子と導通し、第１貫通孔１２１および第３貫通孔１２３によって露出する第１電極１４と、第２貫通孔１２２によって露出する第２電極１５とが、約３０μｍのパターン厚で設けられている。この第１電極１４と第２電極１５とは、矩形状に形成された切欠部１４１，１５１のそれぞれが反対側に向かって開口するように設けられている。また、第１電極１４と第２電極１５とは、絶縁基板１２の長手方向の端面より短く形成されている。この第１電極１４と第２電極１５との表面にはメッキ層１４２，１５２が形成されている。

つまり、第１貫通孔１２１を周壁部とし、第１電極１４を底部とすることでできる第１凹部１６１に発光素子１１は配置されている。従って、絶縁基板１２上に搭載するより、絶縁基板１２の厚み分ほど低い位置に発光素子１１を搭載することができる。また、第２貫通孔１２２を周壁部とし、第２電極１５を底部とすることでできる第２凹部１６２に発光素子１１からのワイヤ１１１をワイヤボンドする。従って、絶縁基板１２上に形成された電極に接続するより、絶縁基板１２の厚みと電極の厚み分ほど低い位置に接続することができる。また、第３貫通孔１２３を周壁部とし、第１電極１４を底部とすることでできる第３凹部１６３に発光素子１１からのワイヤ１１２をワイヤボンドする。従って、絶縁基板１２上に形成された電極に接続するより、絶縁基板１２の厚みと電極の厚み分ほど低い位置に接続することができる。

また、ワイヤボンドを行う際は、第２電極１５を露出させた第２凹部１６２側と第１電極１４を露出させた第３凹部１６３側とをボールボンディングで接続し、発光素子１１との接続をウェッジボンディングとする。ワイヤボンディングは、ワイヤとしてＡｕ等を用いた接続では、ネック切れと呼ばれるワイヤの断線を防止するためにボールボンディングの接着面からワイヤの配線を垂直方向に立ち上げた後、斜めに下降させながらボンディング面に対してウェッジボンディングされる。例えば、発光素子側をボールボンディングとし、第２凹部１６２側または第３凹部１６３側をウェッジボンディングとすると、ウェッジボンディング側はボンディング面に対してワイヤ１１１，１１２の配線が斜めに下降しながら張られるのでワイヤ１１１，１１２が第２凹部１６２および第３凹部１６３の開口と接触するおそれがある。ワイヤ１１１，１１２が第２凹部１６２および第３凹部１６３の開口と接触しないようにするには、斜めに下降するワイヤ１１１，１１２を避けるように第２貫通孔１２２および第３貫通孔１２３の径を大きくする必要があり、小型化の要求に対応することができない。

その点、第２凹部１６２側および第３凹部１６３側をボールボンディングで接続すると、ワイヤ１１１の立ち上がりが垂直方向であるため、ワイヤ１１１，１１２の配線を第２凹部１６２および第３凹部１６３の開口を過ぎ発光素子１１の高さまで垂直に上昇させて、その後、略水平移動させればよいので、第２凹部１６２および第３凹部１６３の開口と接触する心配がない。さらに、ワイヤ１１１，１１２の垂直方向の立ち上がり高さを従来に比べ低く抑えることができる。なお、発光素子１１へウェッジボンディングを安定して、かつ確実に行うために予めＡｕバンプを発光素子１１の電極上に形成してもよい。

このように絶縁基板１２に第１凹部１６１、第２凹部１６２、および第３凹部１６３を形成することで、発光素子１１を第１凹部１６１の底部の第１電極１４にダイボンドし、ワイヤ１１１，１１２を第２凹部１６２の底部である第２電極１５と第３凹部１６３の底部である第１電極１４にワイヤボンドするだけで、導通接続することができ、より薄型化を図ることができる。従って、発光装置１０を、携帯電話装置などに実装することで、携帯電話装置に対する更なる小型化の要求に対応することができる。

絶縁基板１２の底面側には、第１電極１４と、第２電極１５とを保護や、短絡防止を目的としたレジスト膜１７が形成されている。絶縁基板１２上には、極性表示のためのマーク１８が、絶縁基板１２上を横断するように設けられている。

樹脂封止部１３は、絶縁基板１２上に、エポキシ系樹脂で約０．１ｍｍの厚みに形成されている。この樹脂封止部１３には、発光素子１１からの光を波長変換して補色となる色を発光する蛍光体を含有している。本実施の形態１では、青色に発光する発光素子１１を使用し、蛍光体としては黄色に波長変換するものを使用しているので、樹脂封止部１３の表面は、発光素子１１からの青色と波長変換されたと黄色とが混色して白く見える。

以上のように構成される本発明の実施の形態１に係る発光装置の製造方法について説明する。図３は、絶縁基板材に第１〜第３貫通孔を形成した状態を示す平面図である。図４は、絶縁基板材に第１電極および第２電極を形成した状態を示す底面図である。

まず、液晶ポリマやビスマレイミドトリアジン樹脂等により形成された絶縁基板材の両全面に、銅箔による銅箔層を形成する。次に、絶縁基板材の上面側を、図１および図２に示す第１貫通孔１２１と、第２貫通孔１２２と、第３貫通孔１２３との形状のみエッチングすることで、第１貫通孔１２１と、第２貫通孔１２２と、第３貫通孔１２３となる部分の銅箔層を除去する。

次に、絶縁基板材の上面側をレーザ照射する。このレーザ照射は、絶縁基板材は除去するが銅箔層は除去しない程度の出力で行われる。このレーザ照射により、残された銅箔層以外の絶縁基板材を除去する。この除去により、図３に示すように絶縁基板材１９に、第１貫通孔１２１と、第２貫通孔１２２と、第３貫通孔１２３とが形成され、第１貫通孔１２１と第３貫通孔１２３とから第１電極１４が露出し、第２貫通孔１２２から第２電極１５が露出する。

次に、絶縁基板材１９の上面側の銅箔層からマーク１８（図１参照）部分を残し、また、絶縁基板材１９の底面側の銅箔層をエッチングすることで、図４に示すような切欠部１４１，１５１を有する第１電極１４および第２電極１５が縦列および横列にそれぞれ連続して形成される。

次に、絶縁基板材１９をメッキ槽に浸漬して第１電極１４と第２電極１５とマーク１８とにメッキ層１４２，１５２（図１および図２参照）を形成する。

第１貫通孔１２１および第１電極１４とで形成された第１凹部１６１の底部である第１電極１４面に、導電性ペーストを塗布した後に、発光素子１１を配置して、発光素子１１をダイボンドする。また、発光素子１１から第２貫通孔および第２電極１５とで形成された第２凹部１６２の底部である第２電極１５に、ワイヤ１１１によりワイヤボンドする。そして、発光素子１１から第３貫通孔および第１電極１４とで形成された第３凹部１６３の底部である第１電極１４に、ワイヤ１１２によりワイヤボンドする。発光素子１１を導電性ペーストを介在させて第１電極１４にダイボンドしても、ワイヤ１１１，１１２をワイヤボンドする領域が、第１凹部１６１とは異なる第２凹部１６２と、第３凹部１６３とに分かれているので、導電性ペーストが流出して短絡することが防止できる。従って、小型化することでダイボンドする位置とワイヤボンドする位置とが接近しても、短絡を防止することで、製造歩留まりの低下を防止することができる。また、ダイボンドおよびワイヤボンドする必要最小限の領域として第１〜第３貫通孔１２１〜１２３を個々に形成しているので、第１〜第３貫通孔１２１〜１２３を連続させた貫通孔として設けるより、絶縁基板１２の撓み強度や捻れ強度の低下を抑制することができる。

このようにして形成された絶縁基板材１９の底面側にレジスト膜１７を形成した後に、切断線（図３および図４においては点線で示される。）に沿ってダイシングして個片とすることで、図１および図２に示される本実施の形態１に係る発光装置１０を得ることができる。

次に、本実施の形態１に係る発光装置１０の使用状態について、図５に基づいて説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る発光装置の使用状態を説明する図である。

図５に示すように、実装基板Ｂには、発光装置１０の第１電極１４および第２電極１５と接続する接続電極Ｐが形成されている。発光装置１０を搭載するときには、予め接続電極Ｐに半田ペーストなどの導電性接着剤を塗布する。そして発光装置１０を、この接続電極Ｐに第１電極１４および第２電極１５を合わせて搭載し、リフロー処理を行って接合する。

その際に、半田ペーストが発光装置１０の第１電極１４および第２電極１５の厚みによってできる端面１４３，１５３を昇るように付着することで半田フィレットＦ１が形成される。そして、第１電極１４の切欠部１４１や、第２電極１５の切欠部１５１の内壁面にも、半田ペーストが昇るように付着することで半田フィレットＦ２が形成される。

従って、第１電極１４および第２電極１５と、接続電極Ｐとの接続面だけでなく、半田フィレットＦ１，Ｆ２が形成できる面を増加させることができ、端子固着強度やずれに対する強度を向上させることができるので、より強固に実装基板Ｂに接続することができる。

また、それぞれの切欠部１４１，１５１には、メッキ層１４２，１５２が形成されているので、個片とするときに切断によってできる第１電極１４および第２電極１５の端面より半田濡れ性が良好である。従って、半田ペーストを高く上昇させ、山の裾野が広がるように半田フィレットＦ１，Ｆ２を形成することができる。

このように、絶縁基板１２の底面に設けられた第１電極１４および第２電極１５に切欠部１４１，１５１を形成することで、小型化によって実装基板Ｂとの接続面積が減少しても、実装基板Ｂと十分な接続強度を得ることができるので、高い接続信頼性を図ることが可能である。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発光装置を図６および図７に基づいて説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す斜視図である。図７は、図６に示す発光装置を底面側から見た斜視図である。なお、図６および図７においては、図１および図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。

図６および図７に示すように、本実施の形態２に係る発光装置２０は、発光素子２１がダイボンドにより導通接続するもので、ワイヤボンドによる接続が、ワイヤ１本で完了するものである。

発光素子２１は、ＳｉＣやＧａＮなどの導電性基板と、ｎ層、発光層、およびｐ層とで構成される半導体層と、導電性基板の底面に積層されたｎ電極と、ｐ層上に積層されたｐ電極とを備えた青色発光素子である。従って、電源は、ダイボンドにより接続されるｎ電極と、ワイヤボンドにより接続されるｐ電極から供給される。

つまり、第１凹部１６１の底部である第１電極１４にダイボンドすることで、発光素子２１のｎ電極を導通接続させ、第２凹部１６２の底部である第２電極１５にワイヤ２１１でワイヤボンドすることで、発光素子２１のｐ電極を導通接続させることができる。従って、第１電極１４を、第１貫通孔１２１および第３貫通孔１２３で露出させることで、ｎ電極がワイヤボンドにより導通接続される発光素子１１（図１および図２参照）や、ｎ電極がダイボンドにより導通接続される発光素子２１（図６および図７参照）であっても、第１電極１４および第２電極１５が形成された絶縁基板１２を共通して使用することができる。

なお、本実施の形態２に係る発光装置２０では、実施の形態１の発光装置１０と同じ絶縁基板１２を共通して使用しているが、発光素子２１はワイヤ２１１のみで配線できるので、絶縁基板１２として第３貫通孔１２３を省略するようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。本実施の形態では、第１電極１４および第２電極１５を矩形状に形成しているが、三角形状や多角形状や異形状とすることも可能である。そのときに、第１電極１４および第２電極１５の厚みによってできるそれぞれの端面１４３，１５３（図５参照）に平行とならないように切欠部を形成すると、ずれの方向が一方向に限らず多方向に対しても接続強度を向上させることができる。

本発明は、小型化しても、実装基板と十分な接続強度を得ることで、高い接続信頼性を図ることが可能なので、利用者による煩雑な操作が頻繁に行われる携帯電話装置などに実装される発光装置に好適である。

本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す斜視図図１に示す発光装置の裏面側から見た斜視図絶縁基板材に第１〜第３貫通孔を形成した状態を示す平面図絶縁基板材に第１電極および第２電極を形成した状態を示す底面図本発明の実施の形態１に係る発光装置の使用状態を説明する図本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す斜視図図６に示す発光装置を底面側から見た斜視図

符号の説明

１０発光装置
１１発光素子
１２絶縁基板
１３樹脂封止部
１４第１電極
１５第２電極
１７レジスト膜
１８マーク
１９絶縁基板材
２０発光装置
２１発光素子
１１１，１１２ワイヤ
１２１第１貫通孔
１２２第２貫通孔
１２３第３貫通孔
１４１切欠部
１４２メッキ層
１４３端面
１５１切欠部
１５２メッキ層
１５３端面
１６１第１凹部
１６２第２凹部
１６３第３凹部
２１１ワイヤ

Claims

発光素子と、前記発光素子が搭載され、一対の電極が底面に形成された絶縁基板とを有する発光装置において、
前記底面に形成された電極に、切欠部を設けたことを特徴とする発光装置。
前記切欠部には、メッキ処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。