JPH10107406A

JPH10107406A - フロー半田用基板及びｌｅｄ表示器

Info

Publication number: JPH10107406A
Application number: JP8257204A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yoneda; 秀昭米田
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】本願発明は、フロー半田実装時などに生ずる多
色発光ダイオードなどのリードフレーム間の半田ブリッ
ジを防止したフロー半田用基板である。【解決手段】本願発明は、基板を貫通した電子部品のリ
ードフレームが溶融半田との接触により基板上で近接し
電気的に独立したランドにそれぞれ半田づけされるフロ
ー半田用基板において、近接したランド間の前記基板及
び／又は溶融半田の進行方向最後方に当たる最終ランド
が他のランドによる表面張力よりも大きいフロー半田用
基板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、マトリックス状など
に配置されたＬＥＤディスプレイなどに利用されるフロ
ー半田用基板及びＬＥＤ表示器に係わり、特に半田実装
に伴う多色発光ダイオードなどのリードフレーム間が半
田により短絡することを防止したフロー半田用基板及び
ＬＥＤ表示器に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）が１０
００ｍｃｄにも及ぶ超高輝度に発光可能なＬＥＤチップ
がそれぞれ開発された。これらＲＧＢが発光可能なＬＥ
Ｄチップをマウント・リード内に収納した多色発光ダイ
オード（以下、発光ダイオードとも呼ぶ。）が種々の分
野に利用され始めている。多色発光ダイオードの利用方
法の１つに、発光ダイオードを基板上に複数配置させＬ
ＥＤ表示器として種々の情報を表示させるものが挙げら
れる。

【０００３】ＬＥＤ表示器は各発光ダイオードのリード
端子（以下、リードフレームとも呼ぶ。）と、基板上の
配線パターンと、を半田等により電気的に接続させ駆動
できるようになっている。ＬＥＤ表示器は、発光ダイオ
ードの各ＬＥＤチップに流れる電力や時間を調節させ駆
動させることによりフルカラー表示させることができ
る。このようなＬＥＤ表示器に用いられる発光ダイオー
ドが固定される基板パターンの一例を図１に示す。ＬＥ
Ｄ表示器の基板は、表示面の高精細化や混色性の向上た
めに各ＬＥＤチップに接続されるリード端子を規則的に
密接して配置させてある。また、発光ダイオード間も互
いに近接して高密度に配置させる。このような基板の導
電性パターンと発光ダイオードとの電気的接続を量産的
に行うには、自動半田付け装置を用いて表示面とは異な
る基板の半田面において連続的に半田付けすることが考
えられる。

【０００４】図２の如く発光ダイオードのリードフレー
ムと、基板上の導電性パターンの一部であるランドと、
を溶融半田のウエーブに濡らし半田付けさせる。具体的
には予め基板上の発光ダイオードを治具により固定す
る。治具により固定された発光ダイオード及び基板を、
自動半田付け装置の溶融フラックスが入ったフラックス
漕、溶融半田が入った半田漕に順次移動させる。治具に
より固定されたリードフレームが突出している基板の半
田面側は、溶融半田となぞるように連続的に移動させる
ことによって予めレジストが付着されていない導電性パ
ターン上に半田を付着させることができる。付着された
半田を冷却することによって、各発光ダイオードは基板
上の導電性パターンと電気的導通が取れると共に固定さ
れる。このように多数の発光ダイオードを、連続的に半
田付けさせることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＬＥＤ表示器の画質を
向上させるためには、各発光ダイオードを互いに近接さ
せて高密度に配置させることなどが極めて重要になって
くる。しかしながら、多色発光ダイオードを用いてフル
カラー発光可能なＬＥＤ表示器とするためには、多色発
光ダイオードが少なくともＲＧＢ３種類以上のＬＥＤチ
ップを用いるため共通電極を含め４本以上のリード端子
が必要になってくる。また、基板上には発光ダイオード
の他に駆動基板等と接続させるリードフレーム用のラン
ドや配線パターン間などの絶縁性を確保する必要があ
る。即ち、高精細なＬＥＤ表示器とすべく各発光ダイオ
ードやリードフレーム間を近づけようとすると、リード
フレームが貫通するプリント基板孔の周囲おける半田付
用ランドや配線パターンの引き回しスペースなどでラン
ド間などの絶縁性スペースが０．３ｍｍ以下という極め
て小さい間隔とならざるを得ない場合がある。

【０００６】このような導電性パターンを有する基板
と、発光ダイオードのリードフレームと、を高密度に実
装させるに従って自動半田付け装置におけるフロー半田
実装時にリードフレーム間にも半田が残り図３の如く半
田ブリッジしてしまう箇所が生ずる場合がある。半田ブ
リッジは、フラックスや半田材料を種々変化させること
によって低減させることができるが密着性、導電性や耐
候性などを同時に満足させることは容易ではない。その
ため発光ダイオードのリードフレーム間が短絡しＬＥＤ
表示器が駆動せず歩留まりが低下するという問題が生ず
る。

【０００７】上述の如きＬＥＤ表示器などにおいては、
高画質化に伴う高密度化と半田ブリッジ防止に伴う歩留
まり低下防止を十分に両立させることはできない。本願
発明は、上記問題点を解決すべくフルカラーＬＥＤ表示
器などにおいても比較的簡単に高密度実装を歩留まり良
く形成させることができる半田用実装基板及びそれを用
いたＬＥＤ表示器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明は、基板を貫通
した電子部品のリードフレームが溶融半田との接触によ
り基板上で近接し電気的に独立したランドにそれぞれ半
田づけされるフロー半田用基板において、近接したラン
ド間の前記基板及び／又は溶融半田の進行方向最後方に
当たる最終ランドが他のランドによる表面張力よりも大
きいフロー半田用基板である。

【０００９】また、基板を貫通した発光ダイオードのリ
ードフレームが溶融半田との接触により基板上で近接し
電気的に独立したランドにそれぞれ半田づけされたＬＥ
Ｄ表示器において、近接したランド間の前記基板及び／
又は溶融半田の進行方向最後方に当たる最終ランドが他
のランドによる表面張力よりも大きいＬＥＤ表示器であ
り、前記発光ダイオードは、ＲＧＢがそれぞれ発光可能
なＬＥＤチップを有し４以上のリードフレームを有する
発光ダイオードであるＬＥＤ表示器でもある。

【００１０】さらに、２以上のリードフレームを有する
発光ダイオードと、前記リードフレームが貫通し半田付
着面側に突出できる基板と、該基板半田面上に互いに近
接し電気的に独立したランドと、該ランドと前記基板を
貫通したリードフレームと電気的に接続させる半田と、
を有するＬＥＤ表示器において、近接したランド間の少
なくとも一つが半田ガイド部を介して配置された固定部
と、半田蓄積部と、を有するＬＥＤ表示器である。

【００１１】

【作用】互いに近接したランドをそれぞれ電気的に独立
して半田付けさせる場合において余分な半田をランド間
から除くことによってリードフレーム間の半田ブリッジ
を防ぐ。

【００１２】

【発明の実施の形態】本願発明者は、種々の実験の結
果、半田を付着させるランド間の高密度化と半田実装に
伴うリードフレーム間の半田ブリッジ防止を基板上の特
定構造によって達成できることを見出し本願発明を成す
に至った。

【００１３】即ち、高密度化のためには、互いに近接し
た導電性パターンを有すると共に基板に実装した多色発
光ダイオードのリードフレーム間なども極めて近接させ
る必要がある。このようなリードフレームが貫通され導
電性パターンを有する基板の半田面を溶融半田に接触さ
せるとレジストのないランドやリードフレームに半田が
付着する。付着した半田は、基板及び／又は溶融半田の
移動に伴って余分な溶融半田のみが移動していく。移動
方向後方において、近接した最後のリードフレームには
余分な半田の移動先がなく半田が多くなる傾向がある。
余分な半田が多く残るとより近接したリードフレームを
有する最後のランド間が半田タッチを起こしやすいと考
えられる。

【００１４】本願発明は余分な半田をフロー半田など半
田実装方向における後方側において隣接するランドより
も表面張力（即ち、ランド間における吸引力）を大きく
できるランドとさせることによってフロー半田時や余分
な半田を多く付けた手半田時における半田ブリッジを防
止するものである。

【００１５】具体的には、図１（Ａ）の如く基板の半田
面には多色発光ダイオードのＲＧＢ各ＬＥＤチップと電
気的に接続された４本のリードフレームが約１．２７ｍ
ｍ間隔で一直線上に配置されるよう開口を有すし不示図
の導電性パターンと接続されているランドが設けられて
ある。各ランド間の間隔は約０．２５ｍｍである。各ラ
ンドの配置方向の延長線上にはフロー半田などの進行方
向において近接したランド間の最終ランドに半田蓄積部
を設けてある。最終ランドと半田蓄積部との間には半田
の移動を促進させるための半田ガイド部が設けられてい
る。これにより近接したランド上の表面張力よりも進行
方向側の最終ランド上の方が表面張力の大きくなり半田
ブリッジを防ぐことができる。

【００１６】また、ランドと半田蓄積部及び半田ガイド
部の周囲には余分な半田の付着を防ぐために基板表面に
レジストマスクが設けられている。レジストマスクの設
けられた基板表面においては半田は付着しない。したが
って、所望のランドなどのみに半田を付着させることが
できる。このように予め最後のリードフレームの移動方
向におけるさらに後方側に半田を溜める半田蓄積部及び
溶融半田を導く半田ガイド部を設けることによって、互
いに近接し高密度化した導電性パターンを有する基板に
多色発光可能な発光ダイオードなどを実装する場合にお
いても半田タッチがなく歩留まりの極めて高い半田用基
板及びそれを用いたＬＥＤ表示器とすることができる。
以下、本願発明の構成部材について詳述する。

【００１７】（基板２０２）本願発明に用いられる基板
２０２としては、電子部品である多色発光ダイオード２
０３などのリードフレーム３０１が貫通され、それぞれ
所望に配置し半田によって電気的に接続するために用い
られるものである。発光ダイオードが配置される基板
は、駆動回路用の基板と兼用してもよい。発光ダイオー
ドの配置はディスプレイ用として使用する場合はマトリ
ックス形状などとすることができる。矢印信号など所望
の用途に流用する場合は、その形状に応じて発光ダイオ
ードを所望に配置すれば良い。

【００１８】発光ダイオード２０３の場合、基板２０２
上に高密度に配されるため発光ダイオードからの熱を効
率よく放出できるものが好ましい。また、機械的強度が
高く熱変形の少ないものが好ましい。さらに、高密度実
装させるために多層に形成させ各層ごとに導電性パター
ンを形成させることもできる。具体的には銅箔や銅合金
箔などの導電体が導電性パターンとして形成されたセラ
ミックス、ガラス、絶縁層を形成させたアルミなどのメ
タル基板、硝子エポキシ樹脂など各種樹脂等を用いた基
板が好適に利用できる。発光ダイオードが実装される基
板表面側はＬＥＤ表示面と一致する。そのため暗色系に
着色しコントラストの向上を図ることが好ましい。ま
た、ＬＥＤ表示面に充填材を用い耐候性の向上を図る場
合は、充填材との密着性向上のためにサンドブラスト処
理し凹凸を形成させても良い。

【００１９】（ランド１０４）ランド１０４は、発光ダ
イオード２０３など電子部品のリード端子が基板を貫通
して配置され半田によって基板半田面側に固定させる貫
通孔の周辺に形成させた半田付着パターンのことであ
る。したがって、ランド１０４は所望に応じて真円形、
楕円形や瓢箪形など種々の形状をとる。ランドが密集し
て配置されそれぞれ小さい場合は、半田強度を持たせる
ために楕円形状とさせることがより好ましい。ランド自
体は他の回路や他のランドと銅箔等々により接続されて
いても良い。所望外の半田付着を防止させるためランド
周辺にはレジストマスクを設けることができる。ランド
を構成する材料としては、基板との密着性及び半田との
密着性がそれぞれ良いことが望まれる。このような材料
として具体的には、銅、銀、ニッケル、クロムやこれら
の合金などなどが挙げられる。また、密着性向上などの
ために銅の上に半田を予め積層させた積層構造とさせる
こともできる。

【００２０】本願発明は近接したランド１０４間のう
ち、フロー半田実装時などの基板や半田の移動方向にお
けるより後方側に位置する最終ランド上の表面張力を大
きくさせる。そのため、最終ランドの半田付着面におけ
る表面張力増大には、最終ランドの材質を近接した他の
ランドより半田との密着性の良い部材にする。或いは、
最終ランドの表面を他のランドと比較してより大きな凹
凸を設ける。さらには、最終ランドをリードフレームを
固定させる固定部１０３と、余分な半田を付着させる半
田蓄積部１０１と、固定部と半田蓄積部とを接続させる
半田ガイド部１０２とに機能分離して構成させる、など
により達成することができる。

【００２１】半田ブリッジを防ぐために近接したランド
間の材料を代える場合は、半田濡れ性の異なる材料を使
用し移動方向における最終ランドを他の近接したランド
よりもより密着性の良い即ち半田濡れ性の悪い材料とす
ることによって達成させることができる。具体的には近
接したランドをニッケルとし、余分な半田を付着させる
最終ランド材料を銅とさせることによって半田ブリッジ
を防ぐことができる。また、近接したランド間に凹凸の
差を設けることによって半田ブリッジを防ぐためには、
導電性パターンを形成させた後マスクを付け最終ランド
のみプラズマ処理を行う。マスクを除去させることによ
って最終ランドのみ他のランドよりも凹凸を大きくさせ
ることができる。

【００２２】最終ランドを図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び
図１（Ｃ）の如く、固定部１０３、半田蓄積部１０１、
半田ガイド部１０２に機能分離させて構成させる場合
は、近接したランド上の表面張力よりも最終ランド上の
吸引力が大きくなるように形成させることが好ましい。
具体的には、近接した他のランドよりも半田蓄積部１０
１の表面積が大きくなるように形成させる。半田蓄積部
１０１の形状は他のランドと同様楕円形や多角形など種
々の形状をとることができる。半田蓄積部１０１によ
り、吸引力を大きくさせることができると共に余分な半
田を十分に蓄積させることができる。また、半田蓄積部
は発光ダイオードの熱を外部に放出させ発光ダイオード
の駆動特性を安定化させることにも役立つ。半田蓄積部
１０１は、大きくなるに従って密着力も増大し、また半
田ブリッジをより防止させることもできる。しかし半田
蓄積部１０１を、あまり大きくさせすぎると導電性パタ
ーンの自由度が少なく、高精細化に向かなくなる。ま
た、余分な半田の内部応力などにより密着性が低下する
場合もある。より吸引力を大きくさせ半田の移動を促進
させるために固定部１０３と半田蓄積部１０１との間に
基板及び／又はフロー半田の移動方向に半田ガイド部１
０２を設けてある。これにより、移動する余分な半田を
半田蓄積部１０１に誘導させることができ、半田蓄積部
１０１を小さくさせつつ半田ブリッジ３０２を極めて少
なくさせることができる。

【００２３】なお、本願発明において近接したランドと
は、電気的に独立したランド間が互いに近接し絶縁スペ
ースを介しても多量の半田によっては電気的に接続可能
な距離にあるランド１０１をいう。このような距離は、
半田、フラックス、基板、リード端子、レジストマス
ク、ランドの種類や材料更には形状などによって種々変
化する。

【００２４】ランド１０１の間隔は基板及び／フロー半
田の移動速度、発光ダイオードの大きさや表面張力にも
よるが、効率よく半田ブリッジ３０２を抑制させるため
にはランド間隔が０．２ｍｍ以上離れていることが好ま
しく、ＬＥＤチップの混色性やディスプレイの高精細化
などのためには１．６ｍｍ以下であることが好ましい。

【００２５】また、本願発明の基板及び／又は溶融半田
の進行方向最後方とは、ランドに対して溶融半田を移動
させる場合において近接したランド間の移動方向におい
て最も後方側であることを意味する。

【００２６】（半田２０１）本願発明に用いられる半田
は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｃｕなどを
原料とした種々の半田を用いることができる。自動半田
付け装置に用いられる具体的半田材料２０１としては、
錫-鉛-ビスマス半田、錫-鉛-銀半田、錫-鉛半田、錫-銀
共晶半田、錫-アンチモン半田やソルダーペーストなど
種々のものが挙げられる。基板上の表面張力に溶融半田
の粘度が影響する場合もある。したがって、半田の種類
にもよるが溶融半田の好ましい粘度とするために、２３
０℃から２６０℃において半田付けすることが好まし
い。

【００２７】（発光ダイオード２０３、４０１）発光ダ
イオード２０３としては、種々の光半導体素子を樹脂や
硝子でモールド形成した発光素子などが用いられる。発
光ダイオード中の半導体素子は一種類で単色発光させて
も良いし複数用いて単色或いは多色発光させても良い。
具体的には、液相成長法やＭＯＣＶＤ法により基体上に
ＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、Ｇａ
ＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、Ａｌ
ＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが
好適に用いられる。半導体素子の構造としては、ＰＩＮ
接合、ＭＩＳ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ
構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半
導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光か
ら赤外光まで種々選択することができる。さらに、量子
効果を持たせるため発光層を単一量子井戸構造、多重量
子井戸構造とさせても良い。こうしてできた半導体に、
真空蒸着法、スパッタリング法や熱、光、放電など各種
ＣＶＤ法などにより所望の電極を形成させＬＥＤチップ
を形成させる。このようなＬＥＤチップの各電極をリー
ドフレームなどと金線、アルミニウム線などの導電性ワ
イヤーや銀、カーボン、ＩＴＯなどが含有された樹脂ペ
ーストを利用した電気的接続部材を用いて電気的に接続
した後、モールド部材で覆うことによって発光ダイオー
ドを形成させることができる。

【００２８】野外など比較的明るい環境下で使用する多
色発光ダイオードを構成させる場合には、１０００ｍｃ
ｄにも及ぶ超高輝度ＬＥＤチップとして緑色系及び青色
系は窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好まし
い。また、赤色系ではガリウム・アルミニウム・砒素系
の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐
系の半導体を用いることが好ましい。発光ダイオードは
このようなＲＧＢの各ＬＥＤチップをマウント・フレー
ムに設けられたカップ上にそれぞれ配置して構成させる
ことができる。発光ダイオードはＲＧＢのＬＥＤチップ
を用いる場合のみならず、白色表示可能なように青色系
及び黄色系をそれぞれ複数用いたＬＥＤチップを用いて
構成させてもよい。なお、フルカラーＬＥＤ表示器とし
て利用するためには赤色系の発光波長が６００ｎｍから
７００ｎｍ、緑色系が４９５ｎｍから５６５ｎｍ、青色
系の発光波長が４３０ｎｍから４９０ｎｍの範囲内にあ
る半導体発光素子を用いた発光ダイオードを使用するこ
とが好ましい。

【００２９】発光ダイオードのモールド部材は、各ＬＥ
Ｄチップや電気的接続部材等を外部環境から保護すると
共に指向性を高めるために設けられることが好ましい。
モールド部材は、砲弾形状など所望の形状に形成させる
ことによってレンズ効果を持たせることなどができる。
また、モールド部材は複数種の樹脂やガラスなどを用
い、凸レンズ形状、凹レンズ形状、発光観測面から見て
楕円状などやそれらを複数組み合わせた積層構造などと
させることもできる。モールド部材自体に塗料を付着さ
せたり、着色染料及び／又は着色顔料をモールド部材中
に含有させてもよい。着色染料及び／又は着色顔料によ
り着色させ所望外の波長をカットするフィルター効果を
もたすこともできる。また、モールド部材中に拡散剤を
含有させることで指向性を緩和させることもできる。こ
のような拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタ
ン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられ
る。さらまた、ペリレン系誘導体、ＲＥ₃（Ａｌ,Ｇａ）
₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（但しＲＥは、Ｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｌａから
選択される少なくとも一種）などのフォトルミネセント
蛍光物質などを含有させることによりＬＥＤチップ単独
とは異なる発光色とさせることもできる。モールド部材
の具体的材料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、
ユリア樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂や低融点ガラスなどの強度があり耐候性に優れ
た透明部材が好適に用いられる。

【００３０】導電性ワイヤーとしては、ＬＥＤチップの
電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び
熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては
０．０１ｃａｌ／ｃｍ²／ｃｍ／℃以上が好ましく、よ
り好ましくは０．５ｃａｌ／ｃｍ²／ｃｍ／℃以上であ
る。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤーの直径
は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下であ
る。このような導電性ワイヤーとして具体的には、金、
銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用
いた導電性ワイヤーが挙げられる。このような導電性ワ
イヤーは、各ＬＥＤチップの電極と、インナー・リード
及びマウント・リードなどと、をワイヤーボンディング
機器によって容易に接続させることができる。

【００３１】リードフレームであるマウント・リードと
しては、ＬＥＤチップを配置させるものであり、ダイボ
ンド機器などで積載するのに十分な大きさがあれば良
い。また、ＬＥＤチップを複数設置しマウント・リード
をＬＥＤチップの共通電極として利用する場合において
は、十分な電気伝導性とボンディングワイヤー等との接
着性が求められる。

【００３２】ＬＥＤチップとマウント・リードのカップ
との接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができ
る。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド
樹脂などが挙げられる。また、フェースダウンＬＥＤチ
ップなどによりマウント・リードと接着させると共に電
気的に接続させるためにはＡｇペースト、ＩＴＯペース
ト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いることがで
きる。さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させ
るためにＬＥＤチップが配置されるマウント・リードの
表面を鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。
この場合の表面粗さは、０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下が好
ましい。また、マウント・リードの具体的な電気抵抗と
しては３００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましく
は、３μΩ−ｃｍ以下である。また、マウント・リード
上に複数のＬＥＤチップを積置する場合は、ＬＥＤチッ
プからの発熱量が多くなるため熱伝導度がよいことが求
められる。具体的には、０．０１ｃａｌ／ｃｍ²／ｃｍ
／℃以上が好ましくより好ましくは０．５ｃａｌ／ｃ
ｍ²／ｃｍ／℃以上である。これらの条件を満たす材料
としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅、メタライズパ
ターン付きセラミック等が挙げられる。

【００３３】リードフレームであるインナー・リードと
しては、マウント・リード上に配置されたＬＥＤチップ
と接続された導電性ワイヤーとの接続を図るものであ
る。マウント・リード上に複数のＬＥＤチップを設けた
場合は、各導電性ワイヤー同士が接触しないよう配置で
きる構成とする必要がある。具体的には、マウント・リ
ードから離れるに従って、インナー・リードのワイヤー
ボンディングさせる端面の面積を大きくすることなどに
よってマウント・リードからより離れたインナー・リー
ドと接続させる導電性ワイヤーの接触を防ぐことができ
る。導電性ワイヤーとの接続端面の粗さは、密着性を考
慮して１．６Ｓ以上１０Ｓ以下が好ましい。インナー・
リードの先端部を種々の形状に形成させるためには、あ
らかじめリードフレームの形状を型枠で決めて打ち抜き
形成させてもよく、或いは全てのインナー・リードを形
成させた後にインナー・リード上部の一部を削ることに
よって形成させても良い。さらには、インナー・リード
を打ち抜き形成後、端面方向から加圧することにより所
望の端面の面積と端面高さを同時に形成させることもで
きる。

【００３４】インナー・リードは、導電性ワイヤーであ
るボンディングワイヤー等との接続性及び電気伝導性が
良いことが求められる。具体的な電気抵抗としては、３
００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは３μΩ
−ｃｍ以下である。これらの条件を満たす材料として
は、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅及び銅、金、銀をメッ
キしたアルミニウム、鉄、銅等が挙げられる。

【００３５】（筐体４０２）筐体４０２は、基板上にマ
トリックス状など所望の形状に配置した発光ダイオード
４０１を外部から機械的に保護する物であって、所望の
大きさに形成させることができる。筐体４０２として
は、充填材との密着性を考慮して熱膨張率の小さい物が
好ましい。また、筐体は、発光ダイオードの傾斜を補う
ものとして所望に応じて基板が傾斜できるような傾斜角
を持つことが好ましい。筐体の具体的材料としては成形
のしやすさ耐候性などの観点からポリカーボネート樹
脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリ
フェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（Ｌ
ＣＰ）、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等が好ましい。

【００３６】また、筐体内の内部回路を水分、塵芥や外
力から保護するために充填材を設けてもよい。したがっ
て、充填材には、機械的強度及び耐候性が要求される。
また、発光ダイオード、筐体、発光ダイオードが配置さ
れた基板及び遮光部材などとの密着性がよいことも求め
られる。このような充填材として具体的には、エポキシ
樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。
また、コントラスト向上のために充填材中に暗色系の着
色染料及び／又は着色顔料を含有させても良い。さら
に、熱伝導を向上させる目的で熱伝導部材を含有させて
もよく、また放熱性の高い樹脂を用いても良い。熱伝導
部材としては発光ダイオード間にも配されることから電
気導通しないことが求められる。具体的には酸化銅、酸
化銀が好適に挙げられる。放熱性の高い樹脂としては放
熱シリコーン等が挙げられる。

【００３７】さらに、筐体の内部表面をエンボス加工さ
せて接着面積を増やしたり、プラズマ処理して充填材と
の密着性を向上させても良い。また、筐体には、発光ダ
イオードの各々が外来光によって視認しにくくなること
を防止するために遮光部材４０３を設けることが好まし
い。反射光を抑制させる目的で遮光部材を黒色など暗色
系に着色させることもできる。遮光部材は視認距離に合
わせてその角度を変更できることが好ましい。この場合
視認角度や距離によって所望に選択できるが好ましく
は、基板に対して８０度から１００度が好ましい。

【００３８】（駆動手段）駆動手段は点灯回路などを有
し、発光ダイオードを複数配置したＬＥＤ表示器と電気
的に接続されるものである。具体的には、駆動回路から
の出力パルスによってマトリックス状などに配置したＬ
ＥＤ表示器を駆動する。駆動回路としては、入力される
表示データを一時的に記憶させるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ
ＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）と、該ＲＡＭに記憶さ
れるデータから発光ダイオードを所定の明るさに点灯さ
せるための階調信号を演算する階調制御回路と、階調制
御回路の出力信号でスイッチングされて、発光ダイオー
ドを点灯させるドライバーとを備える。このような駆動
手段はＣＰＵを用いて形成させることができる。階調制
御回路は、ＲＡＭに記憶されるデータから発光ダイオー
ドの点灯時間を演算してパルス信号を出力する。階調制
御回路から出力されるパルス信号である階調信号は、発
光ダイオードのドライバーに入力されてドライバーをス
イッチングさせる。ドライバーがオンになると発光ダイ
オードが点灯され、オフになると消灯することができ
る。以下、本願発明の実施例について説明するが、本願
発明は具体的実施例のみに限定されるものではないこと
は言うまでもない。

【００３９】

【実施例】

［実施例１］発光ダイオードとしてＲＧＢが発光可能な
ＬＥＤチップをマウント・リードのカップ上に用いた多
色発光ダイオードを使用した。各ＬＥＤチップは緑色系
及び青色系が発光可能なものとして発光層にＩｎＧａＮ
を用いたものを使用した。緑色系や青色系半導体は、Ｔ
ＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルイン
ジュム）、ＮＨ₃などの原料ガスにＣｐ₂ＭｇやＳｉＨ₄
などのドーパントガス及びキャリアーガスを加えて流し
ＭＯＣＶＤ法を用いて洗浄されたサファイヤ基板上にＰ
Ｎ接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させる。青色
系及び緑色系は組成比を変えて形成させそれぞれ発光波
長が４７０ｎｍ及び５２５ｎｍである。赤色系が発光可
能なものとして発光層にアルミニウム・ガリウム・燐系
の半導体を用いた。赤色系用半導体は、温度差液相成長
法でＰ型ガリウム・砒素基板上にＮ型ＧａＡｌＡｓ、発
光層であるＰ型ＧａＡｌＡｓを連続的に形成させる。赤
色系の発光波長は６６０ｎｍである。その後半導体上に
Ｐ型及びＮ型電極をスパッタ装置を用いてそれぞれ形成
し、半導体ウエハーを分割させることによってＬＥＤチ
ップを得る。

【００４０】銀メッキされた銅製のステムを打ち抜きに
より形成させた後、マウント・リードのカップに相当す
る箇所に各ＬＥＤチップを、ダイボンド機器を用いて銀
ペーストにより固定させた。表面側に設けられた電極は
金ワイヤーによってマウント・リード及びインナー・リ
ードとワイヤーボンディング機器を用いてそれぞれ接続
させてある。ＬＥＤチップ、導電性ワイヤーやインナ・
リード及びマウント・リードの一部をエポキシ樹脂によ
り１２０℃約５時間で硬化封止させ多色発光ダイオード
を構成した。形成された多色発光ダイオードのリードフ
レームは、ＲＧＢの各ＬＥＤチップの駆動を制御するイ
ンナー・リードと、共通電極としてのマウント・リード
として合計４本のリード端子が露出してある。各リード
端子は、一直線上に配置されピッチが約１．２７ｍｍの
等間隔で並べてある。

【００４１】他方、基板は１６ｘ１６のマトリックス状
に配置させるべく硝子エポキシ基板上に図１の如く、近
接したランド間の一つを固定部、半田ガイド部、半田蓄
積部を有するランドとした導電性パターンを半田メッキ
させた銅箔で形成させた。導電性パターンに接続された
ランドなど半田を付着させる箇所以外はレジストマスク
を塗布してある。また、ランドにはリード端子が挿入で
きるようΦ０．７５ｍｍの穴を開けてある。近接したラ
ンド間は絶縁性を確保するために０．２５ｍｍの間隔を
開けて形成させてある。固定部と半田蓄積部とは各ラン
ドと同様０．２５ｍｍ離してあるが、幅０．２ｍｍの半
田ガイド部により接続されている。半田蓄積部は、固定
部や他のランドよりも約１．５倍の大きさとさせてあ
る。

【００４２】形成させた発光ダイオードを上述のマトリ
ックス状に配置された１．６ｍｍ厚のプリント基板上に
電子部品自動挿入機で配置させると共に余分なリード端
子を切断させた。発光ダイオードを基板に半田付けする
まで冶具にはめ込みネジで仮固定させる。固定させた基
板は、自動半田付け装置にてリード端子の並びと略平行
方向に冶具ごと移動しリード端子が露出した基板の半田
面が、発砲させたフラックス漕、プリヒーター部、２３
５℃に保持した半田漕と順に接触通過させる。自動半田
付け装置において半田付をさせた後、冷却させた。その
後、冶具をはずして発光ダイオードが基板に半田付けさ
れたものを形成した。半田面を目視した結果、図３
（Ｂ）の如くいずれもリード端子間において半田ブリッ
ジをしたものがなかった。

【００４３】発光ダイオードが基板に固定されたものを
図４の如く筐体中にボルトにより固定させた。筐体に
は、多色発光ダイオードのモールド部先端が露出する程
度にシリコンゴムである充填材を注入硬化させＬＥＤ表
示器を形成させた。このようなＬＥＤ表示器を１００個
作製しそれぞれ駆動回路及び電源に接続させた。いずれ
も点灯不良は起こらず良好に発光可能であった。

【００４４】［比較例１］半田蓄積部及び半田ガイド部
を形成させなかった他は実施例１と同様にしてＬＥＤ表
示器を１００個形成させた。実施例１と同様駆動回路及
び電源に接続させた。全てのＬＥＤ表示器において発光
ダイオードがほとんど発光しなかった。この発光ダイオ
ードの基板半田面を目視した結果、ほぼ全体に半田ブリ
ッジしており不点灯であった発光ダイオードの全てが半
田ブリッジによるものであることが確認された。半田ブ
リッジは、各リード端子間や全てのリード端子間に渡っ
て起こっているものなど様々なものがあった。

【００４５】［比較例２］半田ガイド部を形成させなか
った他は実施例１と同様にしてＬＥＤ表示器を１００個
形成させた。実施例１と同様駆動回路及び電源に接続さ
せた。全てのＬＥＤ表示器において、発光ダイオードが
部分的に発光しない箇所が確認された。この発光ダイオ
ードの基板半田面を目視した結果、すべて半田ブリッジ
しており、１つの基板に付き平均１１７カ所の半田ブリ
ッジが確認された。半田ブリッジは図３（Ａ）の如く、
いずれもフロー半田における進行方向後方において隣接
したランド間に起こったものであった。

【００４６】［実施例２］自動半田付け装置の代わりに
手半田を用いて半田付けさせた以外は、実施例１と同様
にＬＥＤ表示装置を構成させた。基板半田面に突出した
リードフレーム間に溶融半田の固まりを垂らし後、半田
ごてを持って最終ランド方向に半田を引きずって半田付
けを行った。半田の移動に伴い余分な半田が半田蓄積部
に移動し各ランドを簡単に分離できた。

【００４７】

【発明の効果】上述の如く本願発明の請求項１の構成と
することによって、高密度化などのために極めて隣接し
たランドを多数有する基板においてもフロー半田時にお
ける半田ブリッジをなくし、より電子部品がより高密度
に配置できると共に歩留まりを向上させることができ
る。

【００４８】本願発明の請求項２の構成とすることによ
って、極めて隣接したランドを多数有するＬＥＤ表示器
においてもフロー半田時における半田ブリッジをなくし
より発光ダイオードがより高密度に配置できると共に歩
留まりを向上させた高精細ＬＥＤ表示器とすることがで
きる。

【００４９】本願発明の請求項３の構成とすることによ
って、より高密度なＬＥＤ表示器においても歩留まりを
向上させたフルカラーＬＥＤ表示器とさせることができ
る。

【００５０】本願発明の請求項４の構成とすることによ
って、より簡単な構成で極めて隣接したランドを多数有
する基板においても半田付け時における半田ブリッジを
なくし、より発光ダイオードがより高密度に配置できる
と共に歩留まりを向上させることができる。また、放熱
せいに優れ発光ダイオードの駆動を安定化させることも
できる。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明のランドを示した具体的一例
である。

【図２】図２は、フロー半田による半田実装を示した模
式図である。

【図３】図３（Ａ）は、比較のために示したランド間の
半田ブリッジを示し、図３（Ｂ）は、本願発明における
ランド間の半田付けを示した模式図である。

【図４】図４は、本願発明のＬＥＤ表示器の模式的正面
図である。

【符号の説明】

１０１・・・半田蓄積部１０２・・・半田ガイド部１０３・・・固定部１０４・・・ランド１０５・・・貫通孔２０１・・・半田漕内の溶融半田２０２・・・基板２０３、４０１・・・発光ダイオード２０４・・・冶具２０５・・・ネジ３０１・・・リードフレーム３０２・・・半田ブリッジ３０３・・・半田蓄積部、半田ガイド部、固定部を有す
るランド４０２・・・筐体４０３・・・遮光部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を貫通した電子部品のリードフレーム
が溶融半田との接触により基板上で近接し電気的に独立
したランドにそれぞれ半田づけされるフロー半田用基板
において、近接したランド間の前記基板及び／又は溶融半田の進行
方向最後方に当たる最終ランドが他のランドによる表面
張力よりも大きいことを特徴とするフロー半田用基板。
【請求項２】基板を貫通した発光ダイオードのリードフ
レームが溶融半田との接触により基板上で近接し電気的
に独立したランドにそれぞれ半田づけされたＬＥＤ表示
器において、近接したランド間の前記基板及び／又は溶融半田の進行
方向最後方に当たる最終ランドが他のランドによる表面
張力よりも大きいことを特徴とするＬＥＤ表示器。
【請求項３】前記発光ダイオードは、ＲＧＢがそれぞれ
発光可能なＬＥＤチップを有し４以上のリードフレーム
を有する発光ダイオードである請求項２記載のＬＥＤ表
示器
【請求項４】２以上のリードフレームを有する発光ダイ
オードと、前記リードフレームが貫通し半田付着面側に
突出できる基板と、該基板半田面上に互いに近接し電気
的に独立したランドと、該ランドと前記基板を貫通した
リードフレームと電気的に接続させる半田と、を有する
ＬＥＤ表示器において、近接したランド間の少なくとも一つが半田ガイド部を介
して配置された固定部と、半田蓄積部と、を有すること
を特徴とするＬＥＤ表示器。