JP3939145B2 - 側面発光型の表面実装型発光ダイオード - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、側面発光型の表面実装型発光ダイオードに関し、詳しくは、携帯情報端末等の液晶ディスプレイのバックライトおよび各種インジゲータ等に用いられる側面発光型の表面実装型発光ダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の表面実装型発光ダイオード101は、例えば、図10および図11に示されるような構造を有している。
ガラスエポキシからなるプリント基板102は、その表面から裏面にかけて形成された一対の端子電極部107a、107bと、それら端子電極部107a、107bからプリント基板102の表面中央へそれぞれ延びた金属パッド部108a、108bを備えている。
【0003】
発光ダイオード素子104は、金属パッド部108a上へ導電性ペースト109を介して搭載され、金属パッド部108bとは金線110によって電気的に接続されている。
発光ダイオード素子104と金線110は、透光性樹脂からなるほぼ直方体状の樹脂封止部111によって覆われている。
【0004】
実際の製造において従来の表面実装型発光ダイオード101は、図12に示されるように、前記基板102を一列につないだ構成を有する製造用基板131上に作り込まれる。
製造用基板131上の各金属パッド部108a上に複数の発光ダイオード素子(図示せず)をそれぞれ搭載し、複数の金線(図示せず)をそれぞれワイヤボンディングし、各発光ダイオード素子と各金線を覆うように細長い畝状の樹脂封止部111を形成した後、ダイサー100により個々の表面実装型発光ダイオード101に切断する。
【0005】
図13および図14に示される従来の発光ダイオード素子201は、上述の従来の表面実装型発光ダイオード101と同様の構造を有するが、基板202の厚さT4が表面実装型発光ダイオード101(図10参照)の基板102の厚さT3よりも厚くなっている。
これは、基板202の端面202a(すなわち切断面)が実装基板261の表面261aと対向するように実装することにより、側面発光型の表面実装型発光ダイオード201として用いるためである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
発光ダイオード素子のうち、近年新しく開発された青色発光ダイオード素子などは、順方向電圧が従来の発光ダイオード素子よりも1V以上高くなっている。また、高輝度化を図るために、従来の数十倍の印加電流が流されることもある。
【0007】
このような事情により、発光ダイオード素子の発熱量は増大する傾向にあり、発熱による素子の劣化が問題となっている。
このため、表面実装型発光ダイオードの設計にあたっては、放熱性を考慮した設計を行うことが重要になっている。
【0008】
特に側面発光型の発光ダイオードとして用いる場合(図14参照)には、実装基板の表面と接触する金属部分の面積が小さくなるため、より一層熱的に厳しくなる。
また、実装基板と接触する金属部分の面積が小さくなることにより、実装時に位置ズレを起こす可能性が増大する。
【0009】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、放熱性を向上させると共に実装時の位置ズレを防止できる構造を有する側面発光型の表面実装型発光ダイオードを提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明は、実装基板に実装される表面実装型発光ダイオードであって、表面に一対の電極を有する基板と、基板上に搭載され各電極と電気的に接続された発光ダイオード素子とを備え、基板は、絶縁層とその絶縁層に埋設されて基板の側面と直交する端面に露出し実装基板の回路にそれぞれ半田付けされる2つの放熱用金属層を備え、2つの放熱用金属層は、基板の両側面の近傍に離間して配置された側面発光型の表面実装型発光ダイオードを提供するものである。
【0011】
つまり、この発明による側面発光型の表面実装型発光ダイオードは、基板が絶縁層とその絶縁層に埋設されて基板の端面に露出し実装基板の回路に半田付けされる放熱用金属層を備えるので、実装基板の表面と接触する金属部分の面積が大きくなり、結果として発光ダイオード素子の放熱性を向上させることができ、実装時の位置ズレも防止できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
この発明による側面発光型の表面実装型発光ダイオードにおいて、発光ダイオード素子としては、公知の発光ダイオード素子を用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、ガリウムヒ素を材料とした赤外色発光素子、ガリウム・アルミニウムヒ素を材料とした赤色発光素子、ガリウムヒ素燐を材料とした橙色又は黄色発光素子、ガリウム燐に窒素をドープした黄緑色発光素子、窒化ガリウム系化合物を材料とした青色又は青紫色発光素子などを用いることができる。
【0013】
また、この発明による側面発光型の表面実装型発光ダイオードにおいて、放熱用金属層の最適な厚みは製品の大きさによって変化するため特に限定されるものではないが、例えば、約100〜400μmとすることができる。
【0014】
また、この発明による側面発光型の表面実装型発光ダイオードにおいて、基板は絶縁層を形成するための2枚の絶縁シートで放熱用金属層を形成するための金属薄板を挟み、これらを熱時圧着することにより形成されていてもよい。なおこの明細書において、熱時圧着とは、加熱しながら圧着することを意味する。
【0015】
ここで、上記絶縁シートは、2枚とも熱硬化性樹脂を含浸させた繊維シートからなっていてもよいし、一方が熱硬化性樹脂を含浸させた繊維シートからなり、他方が熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂シートからなっていてもよい。
【0016】
つまり、この発明による側面発光型の表面実装型発光ダイオードの基板は、上述のように、放熱用金属層が絶縁層中に埋設されてなるので、絶縁層となる絶縁シートで放熱用金属層となる金属薄板を挟み、熱時圧着することにより基板を製造するとすれば、前記絶縁シートは基板の形状に倣って硬化させられる必要がある。
そこで、金属薄板を挟み込む上記絶縁シートとして、少なくとも一方については熱硬化性樹脂を含浸させた繊維シートを用い、熱時圧着すれば、前記繊維シートを金属薄板の形状に倣わせた状態で硬化させることができ、結果として絶縁層中に金属薄板が埋設された基板を製造することができる。
なお、金属薄板の厚みが比較的厚い場合は、絶縁シートとして2枚とも熱硬化性樹脂を含浸させた繊維シートを用いることが、金属薄板の形状に倣わせ易くする観点から好ましい。
【0017】
熱硬化性樹脂を含浸させた繊維シートとしては、例えば、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維又はその他の繊維からなる織物状のシートにプリント基板の材料として用いられる公知の熱硬化性樹脂、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂などを含浸させたものを用いることができる。
【0018】
また、熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂シートとしては、例えば、プリント基板に用いられている公知の絶縁基材を用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、ガラスエポキシ系絶縁基材を用いることができる。
【0019】
また、金属薄板としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミや銅などの熱伝導性のよい金属からなるものを用いることができる。
また、熱時圧着を行う手段としては、特に限定されるものではないが、例えば、加熱が可能なプレス装置などを用いることができる。
【0020】
また、この発明による側面発光型の表面実装型発光ダイオードにおいて、絶縁層は、光反射性の材料を含んでいてもよい。
このように構成すると、基板の表面に光反射性をもたせることができ、発光ダイオード素子から発せられた光のうち、基板側へ出射された光を反射させ外部へ効率良く取り出すことができる。
なお、具体的な光反射性の材料としては、例えば、チタン箔などを用いることができる。
【0021】
【実施例】
以下に図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。なお、この実施例によってこの発明が限定されるものではない。また、以下に説明する複数の実施例において共通する部材には同じ符号を用いて説明する。
【0022】
実施例1
この発明の実施例1による表面実装型発光ダイオードについて図1〜6に基づいて説明する。図1は実施例1による表面実装型発光ダイオードを示す斜視図、図2は図1に示される表面実装型発光ダイオードの平面図、図3は実施例1による表面実装型発光ダイオードの製造用基板の材料として用いられる金属板を示す斜視図、図4は図3に示される金属板を加工した金属層用金属板を示す斜視図、図5は実施例1による表面実装型発光ダイオードの製造用基板の製造工程を示す工程図、図6は図5に示される製造工程によって製造された製造用基板を平面的にみた透視図である。
【0023】
図1および図2に示されるように、この発明の実施例1による表面実装型発光ダイオード1は、表面に一対の電極3a、3bを有する基板2と、基板2上に搭載され各電極3a、3bと電気的に接続された発光ダイオード素子4とを備え、基板2は絶縁層5a、5bとそれら絶縁層5a、5bに埋設され基板2の端面に露出する放熱用金属層6とから構成されている。
【0024】
図2に示されるように、電極3aは、基板2の表面から裏面にかけて形成された端子電極部7aと、端子電極部7aから基板2の表面中央へ延びた円形状の金属パッド部8aで構成されている。
一方、電極3bは、基板2の表面から裏面にかけて形成された端子電極部7bと、端子電極部7bから基板2の表面中央へ延びたほぼL字形の金属パッド部8bで構成されている。
【0025】
発光ダイオード素子4は、金属パッド部8a上へ導電性ペースト9を介して搭載され、金属パッド部8bとは金線10によって電気的に接続されている。
図1に示されるように、発光ダイオード素子4と金線10は、透光性樹脂からなるほぼ直方体状の樹脂封止部11によって覆われている。
【0026】
つまり、この発明の実施例1による表面実装型発光ダイオード1において、基板2を除くその他の構成は従来の表面実装型発光ダイオード101(図10および図11参照)と同じである。
また、実際の製造において、複数の基板2がつながった製造用基板に作り込まれた後、最後にダイサー(図12参照)によって個々の表面実装型発光ダイオード1に切断される点についても従来と同じである。
【0027】
以上のような、実施例1による表面実装型発光ダイオード1は、基板2の端面2aに放熱用金属層6が露出しているので、従来の表面実装型発光ダイオード101よりも外部に露出する金属部分の面積が増大している。
従って、発光ダイオード素子4から発せられた熱が外部へ放熱され易くなり、従来の表面実装型発光ダイオード101よりも放熱性が向上している。
【0028】
以下に実施例1による表面実装型発光ダイオードの製造用基板の製造方法について図3〜6に基づいて説明する。
【0029】
まず、図3に示されるような金属薄板23を用意し、この金属薄板23をエッチングやプレスによる打ち抜きなどの手法によって図4に示されるような形状に加工し金属層用金属薄板23aを作製する。
【0030】
次に、図5(a)に示されるように、裏面用銅箔21b、熱硬化性樹脂含浸繊維シート22、金属層用金属薄板23a、熱硬化性樹脂系接着シート24、表面用銅箔21aが予め形成されたガラスエポキシ系絶縁基材(樹脂シート)25の順で重ね合わせる。
【0031】
次に、図5(b)に示されるように、重ね合わされた積層体を加熱が可能なプレス装置26を用いて熱時圧着する。
この後、プリント基板を完成させる上で必要となる金属メッキやエッチングなどの工程を従来と同様に行い、図5(c)に示される製造用基板31を完成させる。
【0032】
以上のようにして製造された製造用基板31を平面的に見た透視図を図6に示す。図6は製造用基板31表面の電極パターン32と金属層用金属薄板23aとの位置関係を示している。
つまり、金属層用金属薄板23aの各短冊状部分の上方に端子電極部7a、7b(図1および図2参照)となる端子電極部用電極パターン32aが位置している。
また、各端子電極部用電極パターン32aから金属パッド部8a、8b(図2参照)となる金属パッド部用電極パターン32bが延び、各金属パッド部用電極パターン32bの下方には金属層用金属薄板23aが存在しない。
【0033】
なお、ガラスエポキシ系絶縁基材25には、例えば、チタン箔などの光反射性の材料を含浸させておいてもよい。光反射性の材料を含浸させておくと、基板2の表面に光反射性をもたせることができ、表面実装型発光ダイオード1の光度を向上させることができる。
【0034】
実施例2
この発明の実施例2について図7に基づいて説明する。実施例2は、製造用基板の製造方法について説明する実施例であり、上述の実施例1で説明した製造用基板の製造方法とは異なった方法で製造用基板を製造する。図7は実施例2による製造用基板の製造方法を示す工程図である。
【0035】
実施例2による製造用基板の製造方法は、金属層用金属薄板23aを2枚の熱硬化性樹脂含浸繊維シート22a、22bで挟んでいる点が上述の実施例1による製造用基板の製造方法と異なっている。
【0036】
詳しくは、図7(a)に示されるように、裏面用銅箔21b、熱硬化性樹脂含浸繊維シート22b、金属層用金属薄板23a、熱硬化性樹脂含浸繊維シート22a、表面用銅箔21aの順で重ね合わせる。
次に、図7(b)に示されるように、重ね合わされた積層体を加熱が可能なプレス装置26を用いて熱時圧着し、図7(c)に示される製造用基板41を完成させる。
実施例2による製造用基板の製造方法は、以上のように2枚の熱硬化性樹脂含浸繊維シート22a、22bで金属層用金属薄板23aを挟むので、金属層用金属薄板23aの厚みが比較的厚い場合に好ましい方法である。
【0037】
なお、表面実装型発光ダイオード1の光度を向上させるために、熱硬化性樹脂含浸繊維シート22aには、例えば、チタン箔などの光反射性の材料を含浸させておいてもよい。
【0038】
実施例3
この発明の実施例3による表面実装型発光ダイオードについて図8および図9に基づいて説明する。図8は実施例3による表面実装型発光ダイオードの斜視図、図9は実施例3による表面実装型発光ダイオードを実装基板上に実装した状態を示す斜視図である。
【0039】
図8に示されるように、実施例3による表面実装型発光ダイオード51は、基板52の厚さT2が、実施例1による表面実装型発光ダイオード1(図1参照)の基板2の厚さT1よりも厚くされている。
これは、図9に示されるように、基板52の端面52aが実装基板61の表面61aと対向するように実装して側面発光型の表面実装型発光ダイオード51として用いる際に、実装基板61に対する安定性を高めるためである。
【0040】
また、図9に示されるように、側面発光型として実装基板61上に実装される際には、基板52の端面52aに露出した放熱用金属層56が実装基板61の回路62に半田付けされる。
従って、側面発光型として用いられた従来の表面実装型発光ダイオード201(図14参照)よりも実装基板61の回路62と接触する面積が大きくなり、実装時の位置ズレが防止される。
また、実装基板61の回路62と接触する面積が大きくなることにより、発光ダイオード素子4から発せられた熱を放熱用金属層56を介して実装基板61の回路62へ放熱し易くなる。
【0041】
【発明の効果】
この発明によれば、基板が絶縁層とその絶縁層に埋設されて基板の側面と直交する端面に露出し実装基板の回路にそれぞれ半田付けされる2つの放熱用金属層を備え、2つの放熱用金属層は基板の両側面の近傍に配置されるので、実装基板の表面と接触する金属部分の面積が大きくなり、結果として発光ダイオード素子の放熱性を向上させることができ、実装時の位置ズレも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による表面実装型発光ダイオードを示す斜視図である。
【図2】図1に示される表面実装型発光ダイオードの平面図である。
【図3】この発明の実施例1による表面実装型発光ダイオードの製造用基板の材料として用いられる金属板を示す斜視図である。
【図4】図3に示される金属板を加工した金属層用金属板を示す斜視図である。
【図5】この発明の実施例1による表面実装型発光ダイオードの製造用基板の製造工程を示す工程図である。
【図6】図5に示される製造工程によって製造された製造用基板を平面的にみた透視図である。
【図7】この発明の実施例2による表面実装型発光ダイオードの製造用基板の製造工程を示す工程図である。
【図8】この発明の実施例3による表面実装型発光ダイオードを示す斜視図である。
【図9】図8に示される表面実装型発光ダイオードを側面発光型として実装基板上に実装した状態を示す斜視図である。
【図10】従来の表面実装型発光ダイオードを示す斜視図である。
【図11】図10に示される従来の表面実装型発光ダイオードの平面図である。
【図12】図10に示される従来の表面実装型発光ダイオードの製造工程において、製造用基板上に作り込まれた複数の表面実装型発光ダイオードをダイサーによって個々の表面実装型発光ダイオードに切断する工程を示す斜視図である。
【図13】従来の表面実装型発光ダイオードを示す斜視図である。
【図14】図13に示される従来の表面実装型発光ダイオードを側面発光型として実装基板上に実装した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1・・・表面実装型発光ダイオード
2・・・基板
2a・・・端面
3a,3b・・・電極
5a,5b・・・絶縁層
6・・・放熱用金属層
7a,7b・・・端子電極部
Claims (6)
- 実装基板に実装される表面実装型発光ダイオードであって、表面に一対の電極を有する基板と、基板上に搭載され各電極と電気的に接続された発光ダイオード素子とを備え、基板は、絶縁層とその絶縁層に埋設されて基板の側面と直交する端面に露出し実装基板の回路にそれぞれ半田付けされる2つの放熱用金属層を備え、2つの放熱用金属層は、基板の両側面の近傍に離間して配置された側面発光型の表面実装型発光ダイオード。
- 放熱用金属層はその厚さが100〜400μmである請求項1に記載の側面発光型の表面実装型発光ダイオード。
- 基板は、絶縁層を形成するための2枚の絶縁シートで放熱用金属層を形成するための金属薄板を挟み、これらを熱時圧着することにより形成されてなる請求項1又は2に記載の側面発光型の表面実装型発光ダイオード。
- 絶縁シートが熱硬化性樹脂を含浸させた繊維シートからなる請求項3に記載の側面発光型の表面実装型発光ダイオード。
- 絶縁シートは、一方が熱硬化性樹脂を含浸させた繊維シートからなり、他方が熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂シートからなる請求項3に記載の側面発光型の表面実装型発光ダイオード。
- 絶縁層は、光反射性の材料を含む請求項1〜5に記載の側面発光型の表面実装型発光ダイオード。
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