JP2009146935A - 発光ダイオード - Google Patents

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Abstract

【課題】 発光ダイオード素子からの光による基板の外周付近の劣化を防いで、基板と封止樹脂との接着力を長期間にわたって維持することができる発光ダイオードを提供することにある。
【解決手段】 本発明の発光ダイオードにおける基板１２の外周部分には遮光角部２６と外周角部２８が設けられている。遮光角部２６は、基板１２の素子実装面１８の端部に設けられている。外周角部２８は、発光ダイオード素子２０の発光部と遮光角部２６とを結ぶ直線の延長線上又は延長線より内側に位置するように形成されている。外周角部２８は、常に遮光角部２６により発光ダイオード素子２０からの直接光が遮られる位置にある。このため、この遮光角部２６と外周角部２８との間に設けられた段状部３０は直接光による劣化がなくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板上に発光ダイオード素子を実装すると共に封止樹脂で発光ダイオード素子を封止した発光ダイオードに関するものであり、特に、基板と封止樹脂との接着力を高めると共に経年使用による封止樹脂の剥離を防ぐことを可能にした発光ダイオードに関するものである。
一般に、発光ダイオードは、絶縁性を有する基板の表面に電極を形成し、その電極に発光ダイオード素子をダイボンド及びワイヤーボンドすることにより実装し、封止樹脂で発光ダイオード素子を封止したものが知られている。この発光ダイオードにおける封止樹脂は、発光ダイオード素子とワイヤーを覆って保護すると共に基板の表面に密着することで基板に接着するものであった。ところが、この発光ダイオードにおいては、基板の表面に形成した電極が基板の側方端面を通って裏面に回り込むように広い範囲に形成されていたため、基板と封止樹脂とが直接接着する部分が少なくなっていた。エポキシ樹脂及びシリコーン樹脂等からなる封止樹脂は、同様の樹脂を含有する基板に強固に接着するが、金属からなる電極には比較的接着し難く、剥離し易い。また、発光時あるいは他のボード等への実装時の熱によって基板と封止樹脂がそれぞれ膨張すると、それらの膨張係数の違いにより接着部分に歪みが生じることがある。特に、基板と封止樹脂の外周部分の接着部分に最も歪みが集中し、より剥離し易い状態になる。このため、基板と封止樹脂との接着力、特に外周部分の接着力を高めることが求められていた。
そこで、図９に示すように、基板２を貫通するスルーホール４，６を設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。このスルーホール４，６は、基板２を表裏方向に貫通するようにそれぞれ形成されており、発光ダイオード素子８をダイボンド及びワイヤーボンドすることが可能であるが、基板２の外周に引き出さないように狭い範囲に形成したものとなっている。これにより、基板２の表面と封止樹脂１０とが直接接着する部分を広げて、基板２と封止樹脂１０との接着力を高めていた。
特開２００１−３５２１０２号公報
上記従来技術のように、基板２の表面に形成される電極部４ａ，６ａを狭い範囲に形成することで、基板２と封止樹脂１０との接着部分を広げると共に、基板２の表面外周付近に電極を形成していないことで、外周部分の基板２と封止樹脂１０との接着力を高めることが可能となる。しかしながら、経年使用すると、発光ダイオード素子８から照射される光によって基板２の表面が劣化し、更に発光ダイオード素子８の発熱による基板２と封止樹脂１０の膨張が繰り返されると、基板２と封止樹脂１０との接着部分に剥離が生じることがあった。特に、発光ダイオード素子８からの光が直接当たる基板２の表面外周付近の劣化は早く、熱膨張による歪みの影響を受けると基板２から封止樹脂１０が剥離することがあった。
本発明が解決しようとする課題は、上記従来の問題点を解決し、遮光部材等を追加することなく、発光ダイオード素子からの光による基板の外周付近の劣化を防いで、基板と封止樹脂との接着力を長期間にわたって維持することができる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、電極が形成された基板の素子実装面上に発光ダイオード素子を実装し、封止樹脂にて封止した発光ダイオードであって、前記素子実装面の端部にある遮光角部と前記発光ダイオード素子の発光部とを結ぶ直線の延長線上又は該延長線よりも内側に位置する外周角部を前記基板の外周に設けたものとなっている。
本発明の発光ダイオードは、前記遮光角部と外周角部との間に段状部や斜面を形成してもよく、その場合には前記段状部の構成面や斜面に前記封止樹脂が接着される。
また、本発明の発光ダイオードは、前記遮光角部や外周角部が前記素子実装面の全周に設けてあってもよい。
さらに、本発明の発光ダイオードは、前記電極が基板を表裏方向に貫通するフラットスルーホールにより構成されていてもよい。
本発明の発光ダイオードにおいては、電極が形成された基板の素子実装面の端部にある遮光角部と発光ダイオード素子の発光部とを結んだ直線の延長線上、又はその内側に位置する外周角部が基板外周に設けられている。これにより、仮に遮光角部に発光ダイオード素子からの直接光が当たったとしても、この遮光角部により直接光が遮られて、外周角部には直接光が当たらないため、その周辺の劣化を防ぐことができる。これにより、光による基板の外周部分の劣化がなくなり、この外周部分における基板と封止樹脂との接着状態を長期にわたって維持し、信頼性を高めることができる。
また、遮光角部と外周角部との間を段状部や斜面にすることにより、基板と封止樹脂との接着面積を増加することができ、接着力を高めることができる。更に、遮光角部と外周角部との間を段状部や斜面にすると、この段状部や斜面付近において基板と封止樹脂が相互に食い込む構造となり、アンカー効果による構造上の接着力も高めることができる。
また、遮光角部と外周角部を基板の全周に設けることにより、外周部分全周の接着強度が高くなり、発光時の熱による膨張の歪みが基板と封止樹脂との外周部分に集中しても、そこから剥離が発生することを防ぐことができる。
また、基板を貫通するフラットスルーホールで電極を形成することにより、基板の外周部分に電極を引き出すことなく電極形成でき、上記のような基板の外周部分の構造による効果とあいまって、基板と封止樹脂の外周部分の接着状態をより良好な状態で長期間維持することができる。
本発明の発光ダイオードは、電極が形成された基板の素子実装面上に発光ダイオード素子を実装して封止樹脂にて封止したものであり、基板の外周部分に遮光角部と外周角部を設けたものとなっている。この遮光角部は、基板の素子実装面の端部に設けられている。また、外周角部は、発光ダイオード素子の発光部と遮光角部とを結ぶ直線の延長線上又は延長線より内側に位置するように形成されている。この外周角部は、常に遮光角部により発光ダイオード素子からの直接光が遮られる位置にある。このため、この遮光角部と外周角部との間に設けられた段状部や斜面は直接光による劣化がなくなる。この結果、ここに封止樹脂が接着されると、基板の劣化による接着力の低下がないため、長期間にわたって封止樹脂と基板との接着状態を維持することが可能となる。
図１は本発明の一実施例に係る発光ダイオードの斜視図、図２は図１に示す発光ダイオードの断面図、図３は図１に示す基板の遮光角部と外周角部の位置を示す説明図である。
１２はガラスエポキシ等の絶縁材からなる基板である。この基板１２の表面は電極１４，１６が設けられた素子実装面１８となっている。本実施例における電極１４，１６は、基板１２を表裏方向に貫通するフラットスルーホールからなり、基板１２の表面側に露出する部分が発光ダイオード素子２０をダイボンド及びワイヤーボンド可能な狭い範囲に設けられている。発光ダイオード素子２０は、電極１４にダイボンドされると共に電極１６にワイヤー２２によりワイヤーボンドされ、エポキシ樹脂及びシリコーン樹脂等の透明又は透光性を有する封止樹脂２４により封止されている。
本実施例における基板１２の外周部分には遮光角部２６と外周角部２８が設けられている。この遮光角部２６は、素子実装面１８の端部に設けられており、本実施例においては素子実装面１８の全周に設けられている。この遮光角部２６は素子実装面１８上に実装される発光ダイオード素子２０に面しているため、発光ダイオード素子２０からの直接光が当たるか又は当たる可能性が高い位置にある。外周角部２８は、素子実装面１８上に実装された発光ダイオード素子２０の発光部２０ａと遮光角部２６とを結ぶ直線Lの裏面方向への延長線上又はその延長線より内側に位置するように基板１２の外周に設けられている。このように直線Ｌを設定したのは、次のような理由に基づく。即ち、基板１２の外周部分に、垂直に近い深い角度で発光ダイオード素子２０からの光が当たると、光による影響が大きいため、基板１２の外周部分の光による劣化が生じ易い。また、最も深い角度で基板１２の外周部分に光が当たるのは、発光ダイオード素子２０の上部、特にその上面角部２０ｃから光が照射される場合である。従って、本実施例では、仮に発光部２０ａが発光ダイオード素子２０の上部にあると想定して、その上面角部２０ｃと基板の外周部分（本実施例では遮光角部２６）とを結ぶことで基板１２の外周部分に大きな影響を与える光に近い傾斜角度が大きい直線Ｌを設定し、この直線Ｌを基準として基板１２の外周部分に当たる光を遮光するように構成している。
尚、本発明は、発光ダイオード素子２０の発光部１２ａの位置を上部に限定するものではなく、どのような状態で発光する発光ダイオード素子であっても、直線Ｌを上記のように設定することで、基板１２の外周部分に影響を与える光を最も効果的に遮光することを図っている。また、このように最も効果的に遮光することを目的として、直線Ｌを発光ダイオード素子２０の上面角部２０ｃと遮光角部２６とを結ぶ線としているが、どのような発光状態の発光ダイオード素子２０であってもその発光部分（発光部）と遮光角部２６とを結ぶ線をそれぞれ直線Ｌと設定すれば、基板１２の外周部分に当たる光を遮光又は大幅に減らすことが可能である。従って、直線Ｌが必ずしも上部角部２０ｃを通る線である必要はない。
また、本実施例における上記基板１２の遮光角部２６と外周角部２８との間には、段状部３０が形成されている。この段状部３０を構成するそれぞれ略水平面と略垂直面からなる構成面３０ａ，３０ｂには、前述した封止樹脂２４の裏面側外周部分が、基板１２の外周部分に食い込むように密着している。
上記構成からなる本実施例の発光ダイオードにおいて、発光ダイオード素子２０が照射する直接光３２は、透明な封止樹脂２４を通過して外方に放射されると共に、基板１２の表面、特に表面外周付近にも照射される。この発光ダイオード素子２０からの直接光３２が、直接光３２ａのように、直線Lの外側に放射されるものであれば、遮光角部２６及び外周角部２８等に直接光が当たることはないため、基板１２の表面を劣化させることはない。また、直接光３２が、直接光３２ｂのように、直線L上又は直線Lの内側に放射されるものであると、その直接光３２ｂは遮光角部２６あるいはその内側の部分に当たることになる。このときに、外周角部２８には、遮光角部２６によって直接光３２ｂが遮られることにより直接光３２ｂが当たることはない。このため、外周角部２８及び段状部３０には、常に直接光３２が当たらず、直接光３２による劣化を防ぐことができる。
上記のように、基板１２の外周角部２８及び段状部３０が遮光角部２６の影に入って直接光３２による劣化がなくなると、この外周角部２８及び段状部３０とここに密着する封止樹脂２４との接着力を、長期間にわたって良好な状態で維持することができるようになる。このため、仮に遮光角部２６付近が劣化して封止樹脂２４との接着力が低下しても、遮光角部２６よりも外方にある外周角部２８及び段状部３０と封止樹脂２４との接着力は低下しない。このように、基板１２と封止樹脂２４との接着力が、最も剥離し易い外周部分において低下することがないので、基板１２と封止樹脂２４との接着状態を長期間にわたって確実に維持することができる。
また、図４に示すように、基板１２の外周角部２８を、直線L上に位置するように設定しても、段状部３０に発光ダイオード素子２０からの直接光３２が当たることはない。このため、段状部３０の構成面３０ａ，３０ｂと封止樹脂２４との接着力が低下することはなく、安定した接着状態を維持することが可能である。
また、外周角部２８が直線Lから多少外側にはみ出していたとしても、段状部３０のほとんどに直接光３２が当たることはないので、封止樹脂との接着力の低下を最小限にすることはできるが、基板１２の外形寸法が増加して大型化する可能性があるため好ましいものではない。また、この場合、基板１２の外周にある外周角部２８付近が劣化すると、最も剥離が生じ易い外周部分が劣化することになるため、外周角部２８にも直接光３２が当たらないように設定することが好ましい。
また、段状部３０を形成すると、前述したように、封止樹脂２４の裏面側外周部分が基板１２の外周部分に食い込むように密着することになり、その形状からアンカー効果による構造上の接合力も高めることが可能となる。
また、段状部３０を形成すると、単に水平な平面と平面とを接着する場合に比べて、基板１２と封止樹脂２４との接着面積が増加し、接着力も増加することになる。また、図５に示すように、段状部３０に代えて、遮光角部２６と外周角部２８との間に斜面３４を形成しても基板１２と封止樹脂２４との接着面積を増加することができ、接着力を高めることができる。また、段状部３０ほどではないが、斜面３４によるアンカー効果も期待でき、接着力を維持し易くすることが可能となる。
また、図６に示すように、外周角部２８を直線L上に位置するように設定しても、斜面３４に直接光３２が当たることはないため、斜面３４の劣化を防ぐことができ、基板１２と封止樹脂２４との接着力を維持することが可能である。
上述した遮光角部２６、外周角部２８、段状部３０及び斜面３４は、図７及び図８に示す製造方法により形成することができる。本実施例における発光ダイオードは、基板１２の多数個取りが可能な大型基板３６に、多数の電極１４，１６を形成すると共に多数の発光ダイオード素子２０を実装して封止樹脂２４で封止し、ダイシングにより個々の発光ダイオードに切断することにより形成される。この製造方法において、封止樹脂２４により発光ダイオード素子２０を封止する前に、大型基板３６の切断位置３８にハーフダイシングを施して、図７に示すような断面が上向きコの字形の溝４０あるいは図８に示すような断面がＶ字形の溝４２を形成する。その後、封止樹脂２４により発光ダイオード素子２０を封止すると共にその溝４０，４２内に封止樹脂２４を充填する。そして、封止樹脂２４が硬化した後、ダイシングを施すことにより溝４０，４２の中央に当たる切断位置３８にて切断して個々の発光ダイオードに分離する。この結果、分離された基板１２の外周部分に遮光角部２６、外周角部２８、段状部３０及び斜面３４を形成することができる。
本発明の発光ダイオードにおける基板の構造は、発光ダイオード素子を搭載する多くの装置における基板に利用することが可能である。
本発明の一実施例に係る発光ダイオードの斜視図である。 図１に示す発光ダイオードのＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す基板の遮光角部と外周角部の位置を示す断面図である。 図３に示す外周角部の位置を延長線上に設定した状態を示す断面図である。 図３に示す段状部を斜面に変更した状態を示す断面図である。 図５に示す外周角部の位置を延長線上に設定した状態を示す断面図である。 図３に示す遮光角部、外周角部及び段状部を形成する工程を示す断面図である。 図５に示す遮光角部、外周角部及び斜面を形成する工程を示す断面図である。 従来の発光ダイオードを示す断面図である。
符号の説明
１２ 基板
１４，１６ 電極
１８ 素子実装面
２０ 発光ダイオード素子
２０ａ 発光部
２０ｃ 上面角部
２２ ワイヤー
２４ 封止樹脂
２６ 遮光角部
２８ 外周角部
３０ 段状部
３０ａ，３０ｂ 構成面
３２，３２ａ，３２ｂ 直接光
３４ 斜面
３６ 大型基板
３８ 切断位置
４０，４２ 溝

Claims (5)

  1. 電極が形成された基板の素子実装面上に発光ダイオード素子を実装し、封止樹脂にて封止した発光ダイオードであって、
    前記素子実装面の端部にある遮光角部と前記発光ダイオード素子の発光部とを結ぶ直線の延長線上又は該延長線よりも内側に位置する外周角部を前記基板の外周に設けることを特徴とする発光ダイオード。
  2. 前記遮光角部と前記外周角部との間には段状部が形成され、該段状部の構成面に前記封止樹脂が接着する請求項１に記載の発光ダイオード。
  3. 前記遮光角部と前記外周角部との間には斜面が形成され、該斜面に前記封止樹脂が接着する請求項１に記載の発光ダイオード。
  4. 前記遮光角部は前記素子実装面の全周に設けられ、前記外周角部は前記基板の外周全周に設けられている請求項１乃至３のいずれか一つに記載の発光ダイオード。
  5. 前記電極は前記基板を表裏方向に貫通するフラットスルーホールからなる請求項１に記載の発光ダイオード。
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