JP2008288487A

JP2008288487A - 表面実装型発光ダイオード

Info

Publication number: JP2008288487A
Application number: JP2007133871A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Kadotani; 典和門谷; Satoru Kikuchi; 悟菊池; Koichi Fukazawa; 孝一深沢
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】高電流のパルス点灯時における放熱経路を確保し、発光効率の低下を防ぐ。
【解決手段】絶縁性を有する回路基板２の上面にＬＥＤチップ９を実装し、その上を透光性封止樹脂１１により封止してなる表面実装型発光ダイオード１で、回路基板２は多層構造に形成し、回路基板間に放熱機能を有する銅箔パターンよりなる中間層６を形成する。中間層６の一端をＬＥＤチップ９を搭載した上面電極３ｂから連通する側面端子部５ｂに接続する。上面電極３ｂと中間層6とを回路基板2に形成された連通孔７内に導電物質を充填したフィルドビア８によって接合する。ＬＥＤチップ９に発生する熱は、ＬＥＤチップ９の真下から矢印Ａ、Bに示すような放熱経路で直接熱を逃がすことができる。中間層６の面積を立体的に広く確保し、パルス点灯時の一瞬の発熱を拡散させる放熱経路を確保し、製品サイズを大きくすることなく、大幅な輝度向上が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、パーソナルコンピューター、プリンター、ＰＤＡ、ファクシミリ、携帯電話などの民生機器に使用される表面実装型発光ダイオードに係わり、更に詳しくは、パルス点灯時における一瞬の発熱を拡散し輝度向上ができる優れた表面実装型発光ダイオードに関する。

従来、軽薄短小を追求する電子機器向けに提供される表面実装型の発光ダイオードで、一般的な構造としては、ガラスエポキシ樹脂基板の表面に形成された一対の電極パターンを形成し、基板上に導電接着剤によってＬＥＤチップを固着すると共に、前記ＬＥＤチップの電極を基板上の電極パターンとをボンディングワイヤで接続し、このボンディングワイヤとＬＥＤチップを封止樹脂で封止する。更に発光ダイオードを高輝度高出力の用途に使用する場合、放熱対策を講じた構造のものがある。（例えば、特許文献１参照）

特開２００５−６４０４７号（第３〜４頁、図１）

上記した特許文献１に開示されている表面実装型発光ダイオードについて説明する。図６及び図７に示すように、発光ダイオード２１は、ガラスエポキシ樹脂よりなる絶縁性を有する回路基板２２の略中央部に貫通穴２２aが形成されている。前記回路基板２２の上下面には一対の上面電極２３ａ、２３ｂと下面電極２４ａ、２４ｂがパターン形成されている。前記回路基板２２に形成された貫通孔２２aにはＡｌ材やＣｕ材などよりなる高放熱部材２５が固着されている。該高放熱部材２５の上面にＬＥＤチップ２６を透明接着剤等で固着し、上面電極２３ａ、２３ｂにワイヤボンディング実装し、該ボンディングワイヤとＬＥＤチップ２６を覆うように透光性封止樹脂２７で封止する。前記発光ダイオード２１をプリント基板２８に形成されたプリント配線に半田２９で電気的に固着することにより表面実装を実現するものである。

上記した表面実装型発光ダイオードは、高輝度を得るために駆動電流を増やしても、ＬＥＤチップに発生する熱は高放熱部材に伝わり、プリント基板側に逃がすことにより、ＬＥＤチップの温度上昇を防ぐことができ、発光効率は低下しない。

解決しようとする問題点は、上記した特許文献１に開示されている発光ダイオードは、製品の外形サイズの制約から高放熱部材の放熱表面積を拡大するのは困難であり、高電流のパルス点灯時における更なる放熱特性の向上は難しい。一般的に、従来の樹脂基板は電流を増加させていくと発熱し、発光効率が低下する。などの問題があった。

また、従来より上記しの樹脂基板以外にメタルコア基板が高輝度高出力の用途に使用されている。メタルコア基板は、電流値を上げていっても発光効率が低下せず、光度が伸びていっていることが知られている。メタルコア基板は連続点灯のように持続的に発熱させる場合に有効であるが、樹脂基板に比較して加工性が劣り、また、製品コストが高価である。などの問題があった。

本発明は、上述の欠点を解消するもので、その目的は、高電流のパルス点灯時における一瞬の発熱を拡散させる放熱経路を確保して発光効率の低下を防ぐ、薄型で安価な高輝度化が可能な表面実装型発光ダイオードを提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明における表面実装型発光ダイオードは、絶縁性を有する回路基板の上面にＬＥＤチップを実装し、該ＬＥＤチップを透光性封止樹脂により封止してなる表面実装型発光ダイオードにおいて、前記回路基板は多層構造に形成し、多層構造の回路基板間に放熱機能を有する中間層を形成すると共に、該中間層の一端が前記ＬＥＤチップを搭載した上面電極から連通する側面端子部に接続していることを特徴とするものである。

また、前記回路基板の上面にＬＥＤチップを搭載した上面電極と、前記多層構造の回路基板間に形成された中間層とを通じる連通孔を形成し、該連通孔内に導電物質を充填したフィルドビアによって前記上面電極と中間層とが接合されていることを特徴とするものである。

また、前記多層構造をした回路基板は少なくとも２層以上で、前記中間層は少なくとも１層以上であり、前記回路基板の上面にＬＥＤチップを搭載した上面電極と、前記多層構造の回路基板間に形成された上部中間層と、更に、上部中間層と、該上部中間層に隣接する下部中間層同士は共にフィルドビアによって夫々接合されていることを特徴とするものである。

また、前記中間層は、銅箔パターンよりなることを特徴とするものである。

また、前記中間層は、前記回路基板の側面に露出していることを特徴とするものである。

本発明の表面実装型発光ダイオードは、多層構造をした回路基板において、層間に放熱機能を有する銅箔パターンよりなる中間層を形成して放熱面積を立体的に拡張し、上面電極（ＬＥＤチップを搭載する）と中間層をフィルドビアとスルーホールメッキで接合して放熱経路を確保する。パルス通電時に一時的な熱バッファとなり、大幅な輝度向上ができる表面実装型発光ダイオードを提供することが可能である。

本発明の表面実装型発光ダイオードについて、図面に基づいて説明する。

図１〜図３は、本発明の実施例１に係わり、図１は、表面実装型発光ダイオードの断面図、図２は図１の平面図、図３は、図２のA−A線断面図である。図１〜図３において、表面実装型発光ダイオード１の構成について説明する。ガラスエポキシ樹脂などよりなる絶縁性を有する回路基板２は２層構造をしている。該回路基板2の表面に一対の上面電極３ａ、３ｂと下面電極４a、４ｂおよび上下面電極を連通するスルーホールメッキされた側面端子部５a、５ｂが形成されている。

前記２層構造の回路基板２の層間には、幅方向に伸びる熱伝導率の高い銅箔パターンよりなる中間層６が配設され、該中間層６の一端は後述するＬＥＤチップ９を搭載する上面電極３ｂから連通する側面端子部５ｂと接続している。

前記ＬＥＤチップ９を搭載する上面電極３ｂと前記中間層６とは、両者を通じる連通孔７内に導電物質（例えば、銅ペースト、または、銀ペースト）を充填したフィルドビア８によって接合されている。

前記上面電極３ｂ上にＬＥＤチップ９を透明接着剤などで固着し、上面電極３ａ、３ｂに金ワイヤでワイヤボンディングし、前記金ワイヤ１０とＬＥＤチップ９を覆うように透光性樹脂１１で封止する。前記表面実装型発光ダイオード１をプリント基板１２に形成されたプリント配線に半田１３で電気的に固着することにより表面実装を実現するものである。

上記した構成による表面実装型発光ダイオードの作用・効果について説明する。ＬＥＤチップ９を搭載する上面電極３ｂと前記中間層６とは、フィルドビア８によって接合されているので、パルス通電時の一瞬に発生する熱は、ＬＥＤチップ９の真下から矢印Ａ、Bに示すような放熱経路で直接熱を逃がすことができるので、ＬＥＤ素子周辺の温度上昇を抑えることができる。前記中間層６の面積を立体的に広く確保し、高電流のパルス点灯時に大幅な輝度向上ができる。製品サイズを大きくすることなくパルス特性を向上させることが可能である。また、一定のサイクルで一瞬だけ通電し、点灯させるパルス通電で、高速で繰り返すため、通常点灯のように見え、同じ明るさでも、実際に通電している時間が短いので、消費電流が低くできる。

図４は、本発明の実施例２に係わる表面実装型発光ダイオードの断面図である。図４において、前述した実施例１と異なるところは、前記多層構造をした回路基板２を少なくとも２層以上、例えば、３層構造にし、前記中間層６は少なくとも１層以上、例えば、２層（上部中間層６a、下部中間層６b）として配設する。前記回路基板２の上面にＬＥＤチップ９を搭載した上面電極３ｂと前記上部中間層６aを連通孔７ａ内に充填したフィルドビア８ａで接合し、更に、上部中間層６aと、該上部中間層６ａに隣接する下部中間層６ｂを連通孔７ｂ内に充填したフィルドビア８ｂで夫々接合する。

上記した構成による表面実装型発光ダイオードの作用・効果について説明する。複数の中間層（例えば、６ａ、６ｂの２層）を放熱用途として使用することができるので、放熱経路となる中間層６ａ、６ｂの面積を更に広く確保できるので、前述した実施例１と同様に、パルス通電時に大幅な輝度向上は図ることができる。

図５は、本発明の実施例３に係わる表面実装型発光ダイオードの断面図である。図５において、前述した実施例１、実施例２と異なるところは、ＬＥＤチップ９を搭載する上面電極３ｂと前記中間層６とは、フィルドビアなしで、スルーホールメッキで側面端子部５ｂによって接合されているものである。

上記した構成による表面実装型発光ダイオードの作用・効果について説明する。中間層６を設け放熱経路を確保することで、パルス通電時に大幅な輝度向上は図ることができる。フィルドビアを形成しないことで、その分、回路基板の価格を抑えることが可能である。

上記した実施例１〜実施例３では、中間層の一端が前記ＬＥＤチップを搭載した上面電極から連通する側面端子部に接続した構造であったが、前記中間層の銅箔パターンが、回路基板の側面に露出した構造でも良い。特に、集合回路基板で多数個取り生産する際、最後に製品に分割するときに、中間層が銅箔であれば、２層、３層であっても容易にダイシングすることができる。メタルコア基板のように銅板やアルミ板のような金属板になるとダイシングが困難である。

上述したように、本発明の表面実装型発光ダイオードは、多層回路基板を利用して、立体的に放熱経路としての中間層の面積を広げ、ＬＥＤチップを搭載する上面電極と中間層をフィルドビアまたはスルーホールメッキによって接合することにより、製品サイズには制限がある中で、高電流のパルス点灯時の一瞬の発熱は放熱経路を確保することで拡散される。製品サイズを大きくすることなく、特に、パルス通電時に大幅な高輝度化が可能な表面実装型発光ダイオードを安価に提供することが可能である。

本発明の実施例１に係る表面実装型発光ダイオードの断面図である。図１の平面図である。図２のA−A線断面図である。本発明の実施例２に係る表面実装型発光ダイオードの断面図である。本発明の実施例３に係る表面実装型発光ダイオードの断面図である。従来の表面実装型発光ダイオードの断面図である。図６の平面図である。

符号の説明

１表面実装型発光ダイオード
２回路基板
３ａ、３ｂ上面電極
４ａ、４ｂ下面電極
５ａ、５ｂ側面端子部
６、６ａ、６ｂ中間層
７、７ａ、７ｂ連通孔
８、８ａ、８ｂフィルドビア
９ＬＥＤチップ
１０金ワイヤ
１１透光性封止樹脂
１２プリント基板
１３半田

Claims

絶縁性を有する回路基板の上面にＬＥＤチップを実装し、該ＬＥＤチップを透光性封止樹脂により封止してなる表面実装型発光ダイオードにおいて、前記回路基板は多層構造に形成され、多層構造の回路基板間に放熱機能を有する中間層を形成すると共に、該中間層の一端が前記ＬＥＤチップを搭載した上面電極から連通する側面端子部に接続していることを特徴とする表面実装型発光ダイオード。
前記回路基板の上面にＬＥＤチップを搭載した上面電極と、前記多層構造の回路基板間に形成された中間層とを通じる連通孔を形成し、該連通孔内に導電物質を充填したフィルドビアによって前記上面電極と中間層とが接合されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型発光ダイオード。
前記多層構造をした回路基板は少なくとも２層以上で、前記中間層は少なくとも１層以上であり、前記回路基板の上面にＬＥＤチップを搭載した上面電極と、前記多層構造の回路基板間に形成された上部中間層と、更に、上部中間層と該上部中間層に隣接する下部中間層同士は共にフィルドビアによって夫々接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の表面実装型発光ダイオード。
前記中間層は、銅箔パターンよりなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の表面実装型発光ダイオード。
前記中間層は、前記回路基板の側面に露出していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の表面実装型発光ダイオード。