JP4799850B2 - 発光体 - Google Patents

Description

本発明は、基板にリードを貫通させて半田付けされる砲弾型等のＬＥＤ等の発光体に関するものである。

ＬＥＤは、特許文献１に示すように、基本構造として、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを接合させたＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップを保護や指向性改善の目的等で保持する透明なモールド部と、前記ＬＥＤチップのＰ極及びＮ極にそれぞれ接続された一対のリードとを備えている。そして特に基板への取り付け構造に関して言えば、リードを基板の配線パターン上に載せて半田付けするタイプのものと、基板に設けたスルーホールにリードを貫通させ、裏面から半田付けするタイプのものとに大きく分かれる。前者で言えば例えば面実装型のものが代表的なものであり、後者で言えば砲弾型のものが代表的なものである。

ところで、後者の砲弾型のＬＥＤのように、モールド部の底面からリードが突出するタイプのものでは、図５に示すように、リード１４１、１４２の根本周囲にモールド部１０３を形成する樹脂の一部が錐状に盛り上がって付着するいわゆる吹い上がり現象が生じ、吸い上がり部１０８が形成される。これはモールド部１０３が固まって体積が縮小するときに、リード１４１、１４２に付着していた部分が残って生じる現象であるが、リード１４１、１４２の、モールド部１０３に対する接合強度を高くするものとして、あえて大きな吸い上がり部１０８を形成する場合もある。

しかしながら、モールド部１０３の底面が基板１０５の表面に接触乃至近接するように実装するいわゆる直付けタイプのＬＥＤ１０１の場合、前記吸い上がり部１０８の一部がスルーホール１５１にまで入り込み、半田付け性が悪くなるという問題がある。また溶融した半田１０９が吸い上がり部１０８に直接触れるため、モールド部１０３を形成する樹脂の軟化が早まるという不具合も生じる。さらには、前述した強度向上が見込めるという利点ですら、本願発明者の鋭意検討により、実際にはこの吸い上がり部１０８が原因で耐久性に難点が生じたり、強度不足が生じたりすることが判明している。すなわち、溶融半田１０９に直接触れることによる熱ストレス等のために、この吸い上がり部１０８にマイクロクラックが生じやすく、このマイクロクラックからさび等がモールド部１０３内部のリードに拡がり、寿命が縮まったり、マイクロクラックが成長してモールド部１０３の本体側に及び、リード１４１、１４２の保持強度を低下させたりすることが実際に起こっている。そしてこのような不具合はＬＥＤに限られず半導体レーザのようにＬＥＤと構造的に似通った発光体に共通して生じていると考えられる。
特開平２−９０６４５公報

そこで本発明は、これらの課題を一挙に解決すべくなされたものであって、半田付け性がよく、モールド部を形成する樹脂の軟化を防止でき、しかも熱ストレスに強い発光体を提供することをその主たる解決課題としたものである。

すなわち本発明に係る発光体は、発光素子と、その発光素子をモールドする透明モールド部と、前記発光素子のＰ極及びＮ極にそれぞれ接続されて前記モールド部の底面から突出する一対のリードとを備え、前記リードを基板に貫通させ、なおかつ前記基板に対しモールド部の底面を接触乃至近接させて半田付けされるものであって、前記底面におけるリードの突出部位及びその周囲の所定領域を、当該底面の周縁部に比べ凹ませていることを特徴とする。

このようなものであれば、リードの前記底面からの突出部分に形成される吸い上がり部が、底面における凹ませた部分（以下凹部という）に形成されることから、当該発光体を基板に実装した場合に、前記吸い上がり部が基板のスルーホールに入り込まないか、ほとんど入り込まないようにできるため、半田付け性が良好になり、より確実な電気的接触を担保できる。また溶融した半田が吸い上がり部に直接触れることがほとんどないため、モールド部を形成する樹脂の軟化が早まるという不具合も生じない。さらには、吸い上がり部に溶融半田からの熱ストレスが直接的にはほとんど作用しないため、この部分にマイクロクラックが生じ難くなり、さびや湿気等の侵入防止を図れるうえに、リードの保持強度を維持することができる。

より好ましくは、前記一対のリードが左右に並ぶように見た場合に、前記底面の中央縦断面輪郭形状が中央において最も凹むアーチ型をなすように構成しているものがよい。このようなものであれば、基板への実装時にリード間を広げたり狭めたりする場合の機械的ストレスに対しても、前記アーチ型が効果的に作用して、大きな耐性を得ることができる。

具体的な実施態様としては、前記モールド部が砲弾型のものや、前記発光素子がＬＥＤチップであるものを挙げることができる。

このように構成した本発明によれば、発光体を基板に実装した場合に、前記吸い上がり部が基板のスルーホールに入り込まないか、ほとんど入り込まないようにできるため、半田付け性が良好になり、より確実な電気的接触を担保できる。また溶融した半田が吸い上がり部に直接触れることがほとんどないため、モールド部を形成する樹脂の軟化が早まるという不具合も生じない。さらには、吸い上がり部に溶融半田からの熱ストレスが直接的にはほとんど作用しないため、この部分にマイクロクラックが生じ難くなり、さびや湿気等の侵入防止を図れるうえに、リードの保持強度を維持することができる。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態の発光体であるＬＥＤ１は、図１、図２に示すように、発光素子であるＬＥＤチップ２と、そのＬＥＤチップ２を保持するモールド部３と、前記ＬＥＤチップ２の正極及び負極にそれぞれ接続されて前記モールド部３の底面３ａから突出する一対のリード４１、４２とを備え、前記リード４１、４２を基板５に貫通させ、なおかつ前記底面３ａを基板５に接触させて半田付けされるいわゆる直付けタイプのものである。

各部を説明する。ＬＥＤチップ２は、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを接合してなるもので、Ｐ型半導体からＮ型半導体に向かって電流を流すことにより、各半導体の接合部分で発光するものである。

モールド部３は、概略砲弾型をなす中実透明なもので、半球部３１と、その半球部３１に連続して設けた柱状部３２と、その柱状部３２に連続して設けられ当該柱状部３２より若干大径に形成した鍔部３３とからなる。そしてその内部中央部位に前記ＬＥＤチップ２を保持している。

リード４１、４２は、線状をなす金属導体であり、その基端側をモールド部３の内部に埋設してある。一方のリード４１の基端には、ＬＥＤチップ２を搭載する例えばカップ状のＬＥＤチップ保持部７を連続して形成してあり、そのＬＥＤチップ保持部７に搭載されたＬＥＤ１と、各リード４１、４２の基端とを導線６で接続している。この実施形態では、前記導線６をＬＥＤチップ２にファーストボンディングした後、リード４１、４２の基端に接続するようにしている。その際、各リード４１、４２に対する導線６の接続部に、銀ペースト等の金属ペーストをハンダ付けし電気的接続の確実性や強度の向上を図っている。

さらに本実施形態では、前記モールド部３の鍔部３３を、通常の砲弾型ＬＥＤのものよりも厚くするとともに、その底面３ａを中央部が最も凹むように椀状にして凹部Ｐを形成し、当該底面３ａから突出するリード４１、４２の根本に形成される錐状の吸い上がり部８が、前記凹部Ｐ内又は凹部Ｐからわずかに突出するように構成している。

このことにより、図３に示すように、ＬＥＤ１を基板５に実装した場合に、モールド部３における底面３ａの周縁部が基板５の表面に当接し、スルーホール５１には吸い上がり部８はほとんど入り込まないことになる。

したがって、スルーホール５１に吸い上がり部８が入り込まないことから、半田付け性が良好になり、より確実な電気的接触を担保できる。また溶融した半田９が吸い上がり部８に直接触れることがほとんどないため、モールド部３を形成する樹脂の軟化が早まるという不具合も生じない。

さらには、吸い上がり部８に溶融半田９からの熱ストレスが直接作用しないため、この部分にマイクロクラックが生じ難くなり、さびや湿気等の侵入防止を図れるうえに、リード４１、４２の保持強度を維持することができる。加えて、前記一対のリード４１、４２が左右に並ぶように側方から見た場合に、前記底面３ａの中央縦断面輪郭形状が中央において最も凹むアーチ型をなすため、リード４１、４２間を広げたり狭めたりする場合の機械的ストレスに対しても、前記アーチ形状が効果的に作用して、大きな耐性を得ることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。具体的には基板のスルーホールに吸い上がり部が入りさえしなければよく、そのためには、モールド部の底面におけるリードの突出部位及びその周囲の所定領域を、当該底面の周縁部に比べ凹ませていればよい。例えば図５に示すように、リード４１、４２の突出部位及びその周囲の所定領域のみを凹ませて凹部Ｐを２つ形成した構成が考えられる。なお、同図で前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付している。

また、本発明はＬＥＤに限られず、半導体レーザやトランジスタ、ＣＭＯＳなど、モールド部の底面からリードが突出し、そのリードを基板に貫通させて半田付けする基板直付けタイプの電子部品に応用して同様の作用効果を奏するものである。

その他、本発明は、前記図示例や説明例に限られるものではなく、前述した各構成の一部又は全部を適宜組み合わせてもよいし、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

本発明の一実施形態におけるＬＥＤを示す側面図。 同実施形態におけるＬＥＤの底面図。 同実施形態におけるＬＥＤの基板への搭載状態を示す一部を破断させた側面図。 本発明の他の実施形態におけるＬＥＤを示す側面図。 従来の砲弾型ＬＥＤの基板への搭載状態を示す一部を破断させた側面図。

符号の説明

１・・・発光体（ＬＥＤ）
２・・・発光素子（ＬＥＤチップ）
３・・・モールド部
３ａ・・・底面
４１、４２・・・リード
５・・・基板

Claims (4)

1. 発光素子と、その発光素子を保持する樹脂製モールド部と、前記発光素子の正極及び負極にそれぞれ接続されて前記モールド部の底面から突出する一対のリードとを備え、平板状の基板に対しモールド部の底面を接触乃至近接させて半田付けされる直付けタイプのものであって、
   前記底面におけるリードの突出部位及びその周囲の所定領域を、当該底面の周縁部に比べ凹ませて、前記底面の周縁部の全てが、前記基板の表面に当接するようにしていることを特徴とする発光体。
2. 前記一対のリードが左右に並ぶ方向から見た場合に、前記底面の中央縦断面輪郭形状が中央において最も凹むアーチ型をなすように構成している請求項１記載の発光体。
3. 前記モールド部が砲弾型のものである請求項１又は２記載の発光体。
4. 前記発光素子がＬＥＤチップである請求項１、２又は３記載の発光体。