JP2013171912A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)素子等の発光素子を搭載した発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device equipped with a light emitting element such as a light emitting diode (LED) element.
LED素子等の発光素子を素子基板に搭載した発光装置が、照明、バックライト、産業機器等に従来から用いられてきた。このような発光装置の1つのタイプとして、回路基板に実装して回路基板に平行な方向に光を出射するためのサイドビュー型の発光装置がある。 A light-emitting device in which a light-emitting element such as an LED element is mounted on an element substrate has been conventionally used in lighting, backlights, industrial equipment, and the like. One type of such a light emitting device is a side view type light emitting device that is mounted on a circuit board and emits light in a direction parallel to the circuit board.
サイドビュー型の発光装置としては、特許文献1に開示されているようなものがある。 As a side view type light emitting device, there is one disclosed in Patent Document 1.
上述したような発光装置においては、回路基板と対向している実装面に露出した金属面が少ない。そのため、発光装置と回路基板とをはんだ接合するためには、はんだ濡れ性の高い金属面が存在する、回路基板の発光装置実装面と垂直な素子基板の表面にまでフィレットが形成されるようにはんだを付着させて実装しなければならない。従って、発光装置と回路基板との接合強度を確保するために、回路基板上に大きなはんだランドを形成して多量のはんだを使用する必要がある。 In the light emitting device as described above, there are few metal surfaces exposed on the mounting surface facing the circuit board. Therefore, in order to solder the light emitting device and the circuit board, a fillet is formed even on the surface of the element substrate perpendicular to the light emitting device mounting surface of the circuit board, where a metal surface with high solder wettability exists. It must be mounted with solder attached. Therefore, in order to ensure the bonding strength between the light emitting device and the circuit board, it is necessary to form a large solder land on the circuit board and use a large amount of solder.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、回路基板と発光装置とを、小さなはんだランドを介して容易かつ強固に接合可能であり、かつ接合不良を低減することが可能な発光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and is capable of easily and firmly joining a circuit board and a light-emitting device through a small solder land and capable of reducing joint failure. An object is to provide an apparatus.
本発明の発光装置は、両端部に略矩形の切欠部を含む実装部を有する基板と、基板上に搭載された発光素子と、基板の発光素子搭載面に垂直な前記切欠部に露出した側面を接合面とし、前記接合面上に形成された電極層と、を有し、実装部は、実装部の端面と接合面がなす辺に亘って電極層が形成されていない電極非形成部を有することを特徴とする。 The light emitting device of the present invention includes a substrate having a mounting portion including a substantially rectangular cutout at both ends, a light emitting element mounted on the substrate, and a side surface exposed to the cutout portion perpendicular to the light emitting element mounting surface of the substrate. And an electrode layer formed on the bonding surface, and the mounting portion includes an electrode non-forming portion in which no electrode layer is formed across a side formed by the end surface of the mounting portion and the bonding surface. It is characterized by having.
また、本発明の発光装置の製造方法は、基板上に略矩形状の複数のスルーホールを、スルーホールの長軸方向及び短軸方向に複数配列するように形成する工程と、複数のスルーホール内に露出された基板側面における長軸方向に沿う側面に、電極層と、基板が露出されている電極非形成部と、を複数のスルーホールの電極非形成部同士が短軸方向に伸張する直線で結ばれるように形成する工程と、基板を切断する工程と、を含み、基板を切断する工程において、複数のスルーホールを横切るように長軸方向に前記基板を切断する工程と、複数のスルーホール及び前記電極非形成部を横切るように前記短軸方向に前記基板を切断する工程と、を含むことを特徴とする。 In addition, the method for manufacturing a light emitting device of the present invention includes a step of forming a plurality of substantially rectangular through holes on a substrate so as to be arranged in the major axis direction and the minor axis direction of the through holes, and the plurality of through holes. The electrode layer and the electrode non-formation part where the substrate is exposed extend in the minor axis direction of the electrode non-formation part where the substrate is exposed on the side surface along the major axis direction of the substrate side surface exposed inside A step of cutting the substrate in a longitudinal direction so as to cross a plurality of through holes in the step of cutting the substrate, and a step of cutting the substrate in a long axis direction. Cutting the substrate in the minor axis direction so as to cross the through hole and the electrode non-forming portion.
本発明の発光装置は、素子基板と回路基板との接合面にはんだ濡れ性の高い金属電極部を有している。それによって、回路基板と対向している発光装置の表面に大きなはんだ接合可能領域を得ることでき、発光装置と回路基板との強固な接合に小さなはんだランドを用いることが可能となる。また、本発明の発光装置は、素子基板と回路基板製造の際に切断面となる、回路基板との接合面端部に電極部が存在しない。それによって、製造における切断の際に素子基板の回路基板との接合面に発生するバリの形成を回避し、素子基板と回路基板との接合を容易かつ強固なものとすることが可能である。 The light emitting device of the present invention has a metal electrode portion having high solder wettability on the joint surface between the element substrate and the circuit substrate. Accordingly, a large solderable region can be obtained on the surface of the light emitting device facing the circuit board, and a small solder land can be used for strong bonding between the light emitting device and the circuit board. Moreover, the light emitting device of the present invention has no electrode portion at the end of the joint surface with the circuit board, which becomes a cut surface when the element substrate and the circuit board are manufactured. Thereby, it is possible to avoid the formation of burrs generated on the bonding surface of the element substrate to the circuit board at the time of cutting in manufacturing, and to make the bonding between the element substrate and the circuit board easy and strong.
以下に、本発明の実施例1に係る発光装置1について、図1a−eを参照しつつ説明する。図1aは、回路基板2に搭載されている発光装置1を光放射面側からみた上面図である。図1bは、発光装置1の底面図であり、図1cは、発光装置1の回路基板との実装面側からみた側面図であり、図1d及び図1eは、発光装置1の回路基板との実装面に垂直な面側からみた側面図であり、図1bの一点鎖線で囲んでいる端面近傍の領域Z1のみを示している。また、図1b、c、dでは、回路基板2を省略している。
Below, the light-emitting device 1 which concerns on Example 1 of this invention is demonstrated, referring FIG. FIG. 1 a is a top view of the light emitting device 1 mounted on the
発光装置1は、図1aに示すように、回路基板2に搭載されるサイドビュータイプの発光装置である。発光装置1は、回路基板2の発光装置搭載面上にあるはんだランド9とはんだ10を介して接合されている。
The light emitting device 1 is a side view type light emitting device mounted on a
素子基板11は、樹脂またはセラミック等からなる略矩形の平面形状を有する絶縁基板であり、上面に発光素子13を搭載する発光素子搭載面を有している。素子基板11は、素子搭載面に垂直な方向からみて、4つの角部の各々に略矩形の切り欠き部を有している。そして、素子基板11は、両端部に、発光装置1の回路基板への実装及び発光装置1への給電のための領域として、これらの切り欠き部を含む実装部15A及び15Bが形成されている。実装部15A及び15Bの各々の素子搭載面に垂直な一側面は、回路基板2のはんだランド9と接合される接合領域16(図1cの破線部に囲まれた部分)を形成している。すなわち、当該一側面は、発光装置1の接合面として回路基板2のはんだランド9と接合される。また、切り欠き部は、長辺側と短辺側を有し、切欠き部に露出する長辺側の基板側面が発光装置1の接合面に含まれる。
The
帯状電極17A及び17Bは、Cuのメッキ等の導体から形成された電極層であり、実装部15Aおよび15Bの周囲を巻回するように素子基板11の上面から側面を通って下面まで帯状に形成されている。帯状電極17A及び17Bは、実装部15A及び15Bの先端面及び先端面近傍の帯状の電極非形成部19には形成されていない。つまり、実装部15A及び15Bには、実装部の端面と前記接合面がなす辺(図1cにおいて符号19Aで示す辺)に亘って電極非形成部が形成されている。電極非形成部19においては、素子基板11が露出している。そして、切り欠き部に露出した長辺側の基板側面には、基板端部側(基板の切断面側)から所定領域だけ電極非形成領域(電極非形成部19の一部、図1Cにおいて符号19Bで示す領域)が形成されている。帯状電極17A及び17Bが、接合領域16において、回路基板2のはんだランド9と接合されることによって、回路基板2と発光装置1との固定、及び回路基板2から発光装置1への給電が行われる。
The
発光装置1は、はんだ濡れ性の高い帯状電極17A及び17Bが、回路基板2のはんだランド9と対向している接合領域16に形成されているので、接合領域16のみではんだ10を介した回路基板2と発光装置1との電気的接続が可能であり、かつはんだ固定を行う面積を広く確保することができる。従って、従来の発光装置のように、回路基板2に面積の大きいはんだランドを設けかつ基板11の正面及び背面に対してフィレット状となるようにはんだを付着させて固定接合する必要が無く、表面積の小さなはんだランド及び少量のはんだによって、発光装置1と回路基板2との強固な接合が可能である。
In the light emitting device 1, since the
また、上述のように、発光装置1は、製造時の個片化において切断される実装部15A及び15Bの先端面の近傍の側面上に電極となる金属が存在しない電極非形成部19を有している。従って、発光装置1の個片化時の切断において、接合領域16における金属切断バリの発生を防止でき、回路基板2への実装時に、突出した切断バリによって発光装置1が傾く等の接合不良を解消することが可能である。
Further, as described above, the light emitting device 1 has the
発光素子13は、LED素子であり、帯状電極17B上に搭載されている。発光素子13は、素子上面と下面に電極を有し、素子下面の電極が帯状電極17Bと電気的に接続され、素子上面の電極は帯状電極17Aとボンディングワイヤ21で電気的に接続されている。
The
発光素子13及びボンディングワイヤ21は、外部環境からの衝撃または湿気等に対する保護のために、封止樹脂(図示せず)によって封止されていてもよい。
The
尚、図1aにおいては、実施例1の発光装置1の実装状態について簡略に説明するために、はんだ10の拡がり(這い上がりを含む)状態を示していないが、はんだ10は、帯状電極17A及び17B上を多少濡れ拡がり、図1eに示すように、発光装置の上面側及び底面側にフィレットを形成する。
In FIG. 1a, in order to briefly describe the mounting state of the light-emitting device 1 of Example 1, the
上記構成の発光装置1は、製造過程において、図2に示すような発光装置集合体3から切断することによって個片化することにより形成される。なお、図の簡略化のため、図2には発光装置集合体3の一部を示している。 The light emitting device 1 having the above configuration is formed by cutting the light emitting device assembly 3 as shown in FIG. For simplification of the drawing, FIG. 2 shows a part of the light emitting device assembly 3.
発光装置集合体3は、以下のように形成される。 The light emitting device assembly 3 is formed as follows.
まず、上面及び下面に銅板を張ってある基板に略矩形(例えば、正方形、長方形または陸上のトラック形状)のスルーホール27を略矩形の長軸方向及び短軸方向にそれぞれ等間隔に並ぶようドリルやパンチング等で形成する。短軸方向に並ぶスルーホール27同士の間の領域が、後述の個片化工程後に、接合領域16を有する実装部15A及び15Bとなる。
First, a drill having a substantially rectangular (for example, square, rectangular, or land track shape) through-
次に、基板全体に銅メッキを施して、スルーホール27内部及び基板外周の側面部に銅層を形成する。すなわち、基板の表面全体が銅に覆われるように銅層を形成して、基板上面と下面との間の電気的接続を形成する。
Next, copper plating is performed on the entire substrate to form a copper layer inside the through
次に、銅層を、例えば、フォトリソグラフィ法、または電子ビームを使用するEB法等で除去し、電極非形成部19並びに帯状電極17A及び17Bを形成する。ここで、電極非形成部19は、基板上面及び底面において、スルーホール27の長辺の中心を通過しかつスルーホールの短辺に沿った方向に伸張する直線に沿って銅層を除去することにより形成される。個別のスルーホール27内において、電極非形成部19は、スルーホール27内の長辺を有する側面に、基板上面に垂直でありかつ当該長辺の中心を通過する直線に沿って銅層を除去することにより形成される。その後、個片化後に発光装置1の帯状電極17Bとなる部分の表面上の各々に発光素子13を搭載し、発光素子13の上面と個片化後に帯状電極17Aとなる部分の表面上の各々とをボンディングワイヤ21で接続する。
Next, the copper layer is removed by, for example, a photolithography method or an EB method using an electron beam, and the
その後、必要に応じて、発光素子13及びボンディングワイヤ21を封止樹脂(図示せず)で封止する。
Thereafter, if necessary, the
このようにして完成した発光装置集合体3を、長軸方向及び短軸方向にてスルーホール27を4分割する態様で、図中の破線で示す複数の切断ラインA及びBに沿って切断して発光装置1に個片化する。この際、短軸方向切断ラインAは、電極非形成領域が形成する直線領域内に存在する。
The light-emitting device assembly 3 thus completed is cut along a plurality of cutting lines A and B indicated by broken lines in the drawing in a mode in which the through
このようにして形成された発光装置1は、搭載される回路基板2のはんだランド9と対向している接合領域16に、はんだ接合が可能な導電性金属等からなる帯状電極17A及びBの一部が形成されている。接合領域16は、略矩形の切り欠きの長辺部分にあたるため、端部に電極非形成領域を有しつつも、形成されている帯状電極17A及び17Bは接合に十分な面積を確保している。従って、はんだランド9と対向している素子基板11表面に大きなはんだ接合可能領域を得ることでき、小さなはんだランド及び少量のはんだによって、発光装置1と回路基板2との接合を容易かつ強固にすることが可能である。
The light-emitting device 1 formed in this way has one of the
また、発光装置1を個片化する際の破線Aに沿った切断においては、電極非形成部19が形成されている故に、金属等の導体である帯状電極17A及び17Bが切断されない。よって、発光装置1には、素子基板11とともに電極部を切断することによるバリが、はんだランド9との実装面となる接合領域16上に発生しない。したがって、突出した切断バリの存在によって傾きが発生する等の発光装置1と回路基板2との接合不良を解消することが可能である。
Further, in cutting along the broken line A when the light emitting device 1 is singulated, the
上記実施例においては、一対の電極を有し、発光素子を1つ搭載する発光装置1について説明したが、2以上の発光素子を搭載するために電気的に分離された3以上の電極を有する発光装置とすることも可能である。例えば、図3a、図3aの3b−3b線に沿った断面図である図3b、及び回路基板との実装面側からみた側面図である図3cに示すような発光装置4は、互いに電気的に分離された4つの帯状電極29A、29B、29C及び29Dを有する。帯状電極29A及び29Dは、断面図3bに示すように素子基板11内部を通って伸張している。電極をこのように形成することで、複数の発光素子を別々に点灯可能な発光装置を構成することが可能である。
In the above embodiment, the light-emitting device 1 having a pair of electrodes and mounting one light-emitting element has been described, but has three or more electrodes that are electrically separated to mount two or more light-emitting elements. A light emitting device can also be provided. For example, the
発光装置4においても、回路基板2のはんだランド9と対向する接合領域16に、はんだ濡れ性が高い電極29A、29B、29C及び29Dが形成されている。従って、接合領域16のみではんだを介した回路基板2と発光装置4との電気的接続が可能であり、かつ接合領域16のみで回路基板2とのはんだ固定を十分に達成可能である。従って、従来の発光装置のように、基板11の上面及び下面にまで広くはんだを付着させて固定接続する必要が無く、少量のはんだで発光装置4と回路基板2との強固な接合が可能である。
Also in the
また、発光装置1と同様に、実装部15A及び15Bの先端面近傍に電極非形成部19が形成されているので、接合領域16上には、電極29A及び29Dを切断することによるバリが発生しない。従って、回路基板2への実装時に、突出した切断バリによって発光装置4が傾く等の接合不良を解消することが可能である。図3に示すような発光装置4は、図2において電極非形成部を、切断ラインAと平行にかつ挟み込むように2箇所、スルーホール内、基板上面及び基板底面に亘ってさらに形成することで得られる。
Further, similarly to the light emitting device 1, since the
尚、上記実施例では,電極非形成部19は、実装部15A及び15Bに帯状に巻回するとしたが、電極非形成部19は、接合領域16のみに存在してもよい。そのような、発光装置5について、図4a−dを参照しつつ説明する。
In the above embodiment, the
図4aは、発光装置5を光放射面側からみた上面図である。図4bは、発光装置1の底面図であり、図4cは、発光装置1の回路基板との実装面側からみた側面図であり、図4dは、発光装置4の回路基板との実装面に垂直な面側からみた側面図であり、図4bの一点鎖線で囲んでいる端面近傍の領域Z2のみを示している。
FIG. 4A is a top view of the
図4a−dに示すように、発光装置1においては電極非形成部19であった、素子基板11の素子搭載面、底面、及び接合面と反対側の側面の端部にも電極が形成されており、電極非形成部19は、接合領域16のみに存在する。
As shown in FIGS. 4a to 4d, electrodes are also formed on the element mounting surface, the bottom surface, and the end of the side surface opposite to the bonding surface, which is the
このように、少なくとも接合領域16の端部の切断部に沿った辺に亘る領域に電極層を形成しないことで、少なくとも接合領域16に切断バリが生じないようにして、突出した切断張りによる接合不良を改善することが可能である。また、この場合であっても、接合領域16に、電極層17A及びBが形成されているので、少量のはんだで発光装置5と回路基板2との強固な接合が可能である。
In this way, by not forming an electrode layer in at least the region extending along the cutting portion at the end of the
図4a−dに示すような発光装置5は、図2において電極非形成部をスルーホール内のみに形成し、基板上面及び底面には形成しない状態で切断を行うことで得られる。
The
尚、上記実施例においてはいずれも基板11の4隅に切り欠きを設けたが、接合面にあたる2箇所のみに切り欠きを設けることとしても構わない。
In each of the above embodiments, notches are provided at the four corners of the
上述した実施例における種々の数値、寸法、材料等は、例示に過ぎず、用途及び使用される発光素子等に応じて、適宜選択することができる。 Various numerical values, dimensions, materials, and the like in the above-described embodiments are merely examples, and can be appropriately selected according to the application and the light-emitting element used.
1,4,5 発光装置
2 回路基板
3 発光装置集合体
9 はんだランド
10 はんだ
11 素子基板
13 発光素子
15A 実装部
15B 実装部
16 接合領域
17A 帯状電極
17B 帯状電極
19 電極非形成部
21 ボンディングワイヤ
27 スルーホール
29A 帯状電極
29B 帯状電極
29C 帯状電極
29D 帯状電極
切断ライン A、B
1, 4, 5 Light-emitting
Claims (7)
前記基板上に搭載された発光素子と、
前記基板の前記発光素子搭載面に垂直な前記切欠部に露出した側面を接合面とし、前記接合面上に形成された電極層と、を有し、
前記実装部は、前記実装部の端面と前記接合面がなす辺に亘って電極層が形成されていない電極非形成部を有することを特徴とする発光装置。 A substrate having a mounting portion including a substantially rectangular cutout at both ends;
A light emitting device mounted on the substrate;
A side surface exposed to the cutout portion perpendicular to the light emitting element mounting surface of the substrate as a bonding surface, and an electrode layer formed on the bonding surface,
The light emitting device, wherein the mounting portion includes an electrode non-forming portion in which an electrode layer is not formed across a side formed by an end surface of the mounting portion and the joint surface.
前記切欠部に露出した前記基板の側面における前記長手方向領域に前記電極非形成部が形成されていることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1に記載の発光装置。 The notch has a shape having a longitudinal direction and a short direction,
4. The light emitting device according to claim 1, wherein the electrode non-forming portion is formed in the longitudinal direction region on the side surface of the substrate exposed to the notch. 5.
前記電極層は、1つの前記実装部において、それぞれが前記実装部を巻回するように形成され、かつ互いに電気的に分離され、前記各発光素子と電気的に接合された複数の電極部からなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1に記載の発光装置。 A plurality of the light emitting elements are mounted on the substrate,
The electrode layer includes a plurality of electrode portions that are formed so as to wind the mounting portion in one mounting portion and are electrically separated from each other and electrically joined to the light emitting elements. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is a light emitting device.
前記複数のスルーホール内に露出された前記基板側面における前記長軸方向に沿う側面に、電極層と、前記基板が露出されている電極非形成部と、を前記複数のスルーホールの前記電極非形成部同士が前記短軸方向に伸張する直線で結ばれるように形成する工程と、
前記基板を切断する工程と、を含み、
前記基板を切断する工程において、
前記複数のスルーホールを横切るように前記長軸方向に前記基板を切断する工程と、
前記複数のスルーホール及び前記電極非形成部を横切るように前記短軸方向に前記基板を切断する工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 Forming a plurality of substantially rectangular through holes on the substrate so as to be arranged in a plurality of major and minor axis directions of the through holes;
An electrode layer and an electrode non-formation part where the substrate is exposed are formed on a side surface along the major axis direction of the substrate side surface exposed in the plurality of through holes. Forming the forming parts so as to be connected by a straight line extending in the minor axis direction;
Cutting the substrate,
In the step of cutting the substrate,
Cutting the substrate in the major axis direction across the plurality of through holes;
And a step of cutting the substrate in the minor axis direction so as to cross the plurality of through holes and the electrode non-formation portion.
前記電極層は、前記基板の前記発光素子を搭載する面に連続的に回り込むように形成され、かつ、前記電極非形成部は、前記複数のスルーホールの前記電極非形成部を結ぶ直線上に形成されることを特徴とする請求項6に記載の発光装置の製造方法。 In the step of forming the electrode layer and the electrode non-forming portion,
The electrode layer is formed so as to continuously go around a surface of the substrate on which the light emitting element is mounted, and the electrode non-forming portion is on a straight line connecting the electrode non-forming portions of the plurality of through holes. The method of manufacturing a light emitting device according to claim 6, wherein the light emitting device is formed.
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