(57)【要約】【課題】  マザーボード等の実装基板上に半田実装する際に、半田との接合部分を十分広くとることができると共に、半田フィレットの確認が容易な外部接続電極を備えた表面実装型発光ダイオードを提供することである。【解決手段】  表面に配線電極２３ａ，２３ｂ、裏面に前記配線電極２３ａ，２３ｂと導通する外部接続電極２４ａ，２４ｂが形成された薄板状の回路基板２２と、この回路基板２２の上面略中央部に実装される発光素子２５と、この発光素子２５の周囲を囲うようにして前記回路基板２２の上方に配設される反射枠体２６とを備えた表面実装型の発光ダイオード２１において、前記外部接続電極２４ａ，２４ｂの一部が回路基板２２の少なくとも角部において凹設され、該凹設した部分を半田電極部３１ａ，３１ｃとして形成することによって、半田３０の塗布領域を回路基板２２の厚み方向に大きくした。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に配線電極、裏面に前記配線電極と導通する外部接続電極が形成された薄板状の回路基板と、この回路基板の上面略中央部に実装される発光素子と、この発光素子の周囲を囲うようにして前記回路基板の上方に配設される反射枠体とを備えた表面実装型発光ダイオードにおいて、
前記外部接続電極の一部が回路基板の少なくとも角部において凹設され、該凹設した部分を半田電極部として形成することによって、半田の塗布領域を回路基板の厚み方向に大きくしたことを特徴とする表面実装型発光ダイオード。
【請求項２】
前記回路基板は、前記配線電極及び外部接続電極が表裏面にそれぞれ形成されたフレキシブル基板である請求項１記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項３】
前記半田電極部が、前記外部接続電極の一部を回路基板の裏面側からプレス加工して形成される請求項１記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項４】
前記半田電極部が、前記外部接続電極の四隅に形成されている請求項１または３記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項５】
前記半田電極部が、回路基板の左右両端に沿って外部接続電極に凹溝部を形成した請求項１または３記載の表面実装型発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装型発光ダイオードに係り、特に、マザーボードに実装する際の半田接合を確実に行うための構造を備えた表面実装型発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７に従来の代表的な表面実装型発光ダイオードの構造を示す（特許文献１参照）。この表面実装型発光ダイオード（発光ダイオード）１は、矩形状のガラスエポキシ基板（基板）２の上面に一対の配線電極３ａ，３ｂ（カソード電極とアノード電極）をパターン形成し、このそれぞれの配線電極３ａ，３ｂ上に発光素子５を実装した後、この発光素子５を囲うようにして反射枠体６が配設された構造となっている。前記配線電極３ａ，３ｂは、基板２の両端部に設けられたスルーホール９ａ，９ｂを通じて裏面側に回り込み、裏面電極４ａ，４ｂがマザーボード８に設けられた図示しないプリント配線部と導通するようになっている。
【０００３】
前記発光素子５は略立方体形状の微小チップであり、下面にＰ電極及びＮ電極からなる一対の素子電極部を有する。この素子電極部は、半田部材を介して前記配線電極３ａ，３ｂに接続される。また、この発光素子５は、保護及び集光作用を持たせるために、半球状の透光性樹脂材１３で封止されている。反射枠体６は、すり鉢状の内周面を有するカップ部７が形成されており、前記発光素子５から発せられる光をカップ部７の内周面で反射させて上方向へ集光させために設けられている。
【０００４】
上記構造の発光ダイオード１は、図７に示したように、裏面電極４ａ，４ｂをマザーボード８に形成されているプリント配線部に載置し、このプリント配線部の上面からスルーホール９ａ，９ｂの側面にかけて半田１０を塗布して導通接合させている。
【特許文献１】特開２０００−２６１０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例のようなスルーホール９ａ，９ｂの側面に半田１０を塗布してマザーボード８上のプリント配線部と接合させるような構造にあっては、スルーホール９ａ，９ｂにおける半田１０の塗布スペースが十分とれない場合がある。これは、発光ダイオードの小型化、薄型化に伴って、前記スルーホール９ａ，９ｂの表面スペースが狭くなっているからである。また、半田１０の塗布形状（半田フィレット）１０ａが外部から確認しにくいといった問題もある。
【０００６】
前記発光素子５や反射枠体６などの直接的に発光の機能に関わる部分に関しては、高輝度化と共に小型化が可能となっているが、これに反して、スルーホール９ａ，９ｂとマザーボード８のプリント配線部に関係する実装部分については、前述したような物理的な制約があるため、コンパクトにしすぎると接合強度が弱くなるといった問題点を有していた。
【０００７】
また、前記構造の発光ダイオード１を側面発光型として、マザーボード８上に立てて実装する場合にあっては、安定性が悪くなるため、前記スルーホール９ａ，９ｂ及び裏面電極４ａ，４ｂに半田１０を塗布しただけでは十分ではない。このため、反射枠体６を別の接着剤を用いて接合すると共に、電極間同士の導通部分には半田１０の塗布量を多くしなければならず、実装に要する工数やコストが多くかかるといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、フレキシブルプリント基板等の薄い基板上に半田実装する際に、半田との接合部分を十分広くとることができ、側面実装が可能であると共に、半田フィレットの確認が容易な外部接続電極を備えた表面実装型発光ダイオードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の表面実装型発光ダイオードは、表面に配線電極、裏面に前記配線電極と導通する外部接続電極が形成された薄板状の回路基板と、この回路基板の上面略中央部に実装される発光素子と、この発光素子の周囲を囲うようにして前記回路基板の上方に配設される反射枠体とを備えた表面実装型発光ダイオードにおいて、前記外部接続電極の一部が回路基板の少なくとも角部において凹設され、該凹設した部分を半田電極部として形成することによって、半田の塗布領域を回路基板の厚み方向に大きくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る表面実装型発光ダイオードによれば、マザーボード上に導通接続される外部接続電極が、その一部を凹設して半田電極部として形成しているので、半田を立体的に塗布することができ、導通接合をより確実なものとすることができる。また、前記半田電極部が回路基板の少なくとも角部に設けられているため、前記外部接続電極がマザーボードに対して垂直となるような縦置型の実装形態をとった場合にあっても、半田との導通接合領域を前記半田電極部の厚み分確保することができる。このように、半田による導通接合部の強度が保たれることから、外部からの衝撃や経年変化に伴う半田接合部の劣化が抑えられ、導通不良や断線によって生ずるトラブルを未然に防ぐことができる。
【００１１】
また、前記半田電極部が回路基板の左右両端の外部接続電極に沿って形成された凹溝部にすることで、半田の塗布領域を前記回路基板の幅方向に広がりを持たせることができる。このように、前記外部接続電極を回路基板の上面に平面的に実装した形態にあっても、導通接合の確実性がより高まる。さらに、前記半田電極部における半田フィレットの確認が容易となる。
【００１２】
さらに、前記回路基板をフレキシブル基板で構成することによって、前記半田電極部となる凹設部の形成が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る表面実装型発光ダイオードの実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の表面実装型発光ダイオード（発光ダイオード）２１は、薄板状の回路基板２２と、この回路基板２２の上面略中央部に載置される発光素子２５と、この発光素子２５を取り囲むようにして前記回路基板２２上に配設される反射枠体２６とを備えた構成になっている。
【００１５】
前記回路基板２２には、上面に発光素子２５の各素子電極部と導通する一対の配線電極２３ａ，２３ｂ（カソード電極とアノード電極）、下面に前記一対の配線電極２３ａ，２３ｂからスルーホール２９ａ，２９ｂを介してそれぞれ導通する外部接続電極２４ａ，２４ｂが形成されている。また、この回路基板２２には、裏面の四隅において前記外部接続電極２４ａ，２４ｂの一部を上面側に凹設した半田電極部３１ａ〜３１ｄを設けている。本実施形態では、前記回路基板２２にフレキシブル基板を用いており、前記半田電極部３１ａ〜３１ｄとなる凹設箇所は、フレキシブル基板を所定温度に加熱した上で、半田電極部３１ａ〜３１ｄの形状に合わせた金型を用いてプレス加工して成形される。
【００１６】
前記フレキシブル基板は、ベース部材となる薄いフィルムの表裏面に配線電極等がＣｕでパターン形成され、このＣｕパターン上にＮｉ等のメッキが施されるが、このＮｉメッキを施した後では、半田電極部３１ａ〜３１ｄを形成するためのプレス加工が困難になる場合がある。そこで、本実施形態で使用するフレキシブル基板にあっては、フィルム上にＣｕパターンを形成した後、加熱条件の下で先にプレス加工を行う。これによって、約０．５ｍｍ程度の凹設が可能となる。そして、このプレス加工が終了した後、前記Ｃｕパターン上にＮｉメッキあるいはＮｉにＡｕまたはＡｇを加えたメッキを施して形成する。
【００１７】
前記発光素子２５は、略立方体形状の微小チップであり、下面に備わる一対の素子電極部（Ｐ電極とＮ電極）が前記配線電極２３ａ，２３ｂにそれぞれ半田部材を介して表面実装される。この発光素子２５は、窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子、あるいは、４元系の発光素子で構成される。
【００１８】
前記反射枠体２６は、前記回路基板２２と略同じ大きさで一定の厚みを有した立方形状の枠部２６ａと、この枠部２６ａの内部をすり鉢状に刳り貫いたカップ部２７とで構成されている。前記枠部２６ａはポリフタルアミド、液晶ポリマー等の樹脂材で形成され、カップ部２７の内周面には高反射率を有する金属膜が蒸着等によって形成される。この反射枠体２６は、カップ部２７の底部に発光素子２５が露出するようにして回路基板２２上に載置され、絶縁性の接着剤を介して接合される。また、前記発光素子２５は、集光性を持たせるための透光性樹脂材３３によって半球状に封止されると共に、前記カップ部２７内には、前記発光素子２５及び配線電極２３ａ，２３ｂの接合部分を保護するための透光性を備えた封止樹脂材２８が塗布される。なお、この反射枠体２６には、回路基板２２の四隅に設けた半田電極部３１ａ〜３１ｄによる突出部分を逃げて回路基板２２上に密着させるための凹設加工が施される。
【００１９】
図２は、上記発光ダイオード２１を側面発光型の光源として使用するための縦置き実装形態を示したものである。回路基板２２の裏面には、カソード側の外部接続電極２４ａとアノード側の外部接続電極２４ｂとが対向して形成され、前記外部接続電極２４ａ，２４ｂにはそれぞれ２つずつの半田電極部３１ａ，３１ｂ及び半田電極部３１ｃ，３１ｄが角部に形成されている。この実装形態では、前記反射枠体２６の一側面をマザーボード３２上に載置し、このマザーボード３２と接する側の外部接続電極２４ａ，２４ｂの半田電極部３１ａ，３１ｃに半田３０をそれぞれ塗布させた半田フィレット３０ａを形成して導通接続を図っている。なお、この実施形態の発光ダイオード２１は、カソード側及びアノード側の外部接続電極２４ａ，２４ｂが左右対称であり、また、半田電極部３１ａ，３１ｂと半田電極部３１ｃ，３１ｄとが回路基板２２の角部において対称になっている。このため、半田電極部３１ｂ，３１ｄの方をマザーボード３２に実装することもできる。
【００２０】
また、前記発光ダイオード２１は、上面発光型の光源として使用することもできる。この場合には、図３に示したように、外部接続電極２４ａ，２４ｂをマザーボード３２上のプリント配線部に合わせて平面載置し、半田電極部３１ａ〜３１ｄに半田３０を塗布して半田フィレット３０ａを形成する。このような横置き実装形態によれば、前記半田フィレット３０ａを半田電極部３１ａ〜３１ｄの４箇所に設けることができるので、より確実な導通接合を図ることが可能となる。また、前記半田電極部３１ａ〜３１ｄを設けたことによって、導通不要な箇所への半田３０の流出を抑えることができる。
【００２１】
前述したように、発光ダイオード２１を縦置き実装する場合は、外部接続電極２４ａ，２４ｂとマザーボード３２との接触面が限定されるが、凹設された半田電極部３１ａ〜３１ｄを設けたことによって、導通接合面が広がると共に、半田３０の塗布量を多くした場合でも周囲にはみ出したりすることがない。これは、横置き実装する場合においても同様である。これによって、縦置きあるいは横置きのいずれの場合にあっても、導通接続をより確実且つ安定した状態で行うことができる。また、半田３０の広がりを抑えることができるので、ショート等を有効に防止することができる。
【００２２】
上記実施形態の発光ダイオード２１では、半田電極部３１ａ〜３１ｄを回路基板２２の裏面の四隅に形成したが、これに限定されることはなく、図４に示す発光ダイオード４１のように、外部接続電極４４ａ，４４ｂの幅方向に沿って延びる断面Ｌ字状の長溝による半田電極部５１ａ，５１ｂを形成してもよい。このような長溝状の半田電極部５１ａ，５１ｂを設けることによって、マザーボード３２との半田３０による接合部を広げることができるので、導通がより一層確実なものとなる。また、図３に示した縦置き実装においては、半田３０を半田電極部５１ａ，５１ｂに沿って高さ方向に厚く塗布することができる。
【００２３】
次に、上記図１及び図２に示した構造からなる発光ダイオード２１の製造方法について説明する。この発光ダイオード２１の製造においては、図５に示すように、個々の回路基板２２が複数一括して切り出し可能な集合フレキシブル基板（集合ＦＰＣ）６１が用いられる。この集合ＦＰＣ６１には、一つの升目が前記回路基板２２のＸ幅及びＹ幅となるように、複数のＸ軸切断ライン（Ｘ０，Ｘ１，・・・Ｘｎ）及びＹ軸切断ライン（Ｙ０，Ｙ１，・・・Ｙｎ）が設定されている。この集合ＦＰＣ６１に対して、最初に半田電極部３１ａ〜３１ｄとなる凹部６３を複数形成する。この凹部６３は、前記Ｘ軸切断ライン及びＹ軸切断ラインの各交点を中心にして、図６に示すように、集合ＦＰＣ６１の裏面から円形状にプレス加工して形成される。このプレス加工は、専用の金型を使用し、集合ＦＰＣ６１を加熱した状態で行われる。このようにして、凹部６３が複数形成された集合ＦＰＣ６１の各升目（回路基板２２）の中心部に発光素子２５を半田部材によって表面接合する。次に、前記集合ＦＰＣ６１の上面に前記個々の反射枠体２６が集合した集合反射枠体６２を絶縁性接着剤によって接合する。なお、この集合反射枠体６２は別工程においてカップ部２７等が予め形成される。最後に前記集合ＦＰＣ６１及び集合反射枠体６２をＸ軸切断ライン及びＹ軸切断ラインに沿ってダイシングすることで、図１に示したような単一の発光ダイオード２１が完成する。
【００２４】
なお、図４に示した長溝状の半田電極部５１ａ，５１ｂを備えた発光ダイオード４１については、前記集合ＦＰＣ６１に形成する凹部６３をＸ軸切断ラインあるいはＹ軸切断ラインの中心線に沿って所定幅プレスすることによって形成することができる。後の工程は同様であるので説明は省略する。
【００２５】
以上説明したように、本発明の表面実装型発光ダイオードでは、回路基板の外部接続電極の一部に半田電極部を凹設形成しているので、上面発光型に対応した横置き、側面発光型に対応した縦置きのいずれの実装形態においても、半田を介した導通接合面を広く設定することができる。このため、自動車等の使用条件耐用条件の厳しい箇所においても搭載可能な高信頼性を備えた発光ダイオードを提供することができる。また、前記回路基板にフレキシブル基板を採用することによって、半田電極部の加工を最初の基板形成工程で一括して行うことができることから製品単価を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る表面実装型発光ダイオードの構成を示す断面図である。
【図２】上記表面実装型発光ダイオードの縦置き実装形態を示す斜視図である。
【図３】上記表面実装型発光ダイオードの横置き実装形態を示す断面図である。
【図４】他の実施形態における表面実装型発光ダイオードの実装形態を示す斜視図である。
【図５】表面実装型発光ダイオードを複数形成した集合フレキシブル基板の平面図である。
【図６】前記集合フレキシブル基板に複数形成された表面実装型発光ダイオードの断面図である。
【図７】従来の表面実装型発光ダイオードの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
２１  発光ダイオード
２２  回路基板（フレキシブル基板）
２３ａ  配線電極（カソード）
２３ｂ  配線電極（アノード）
２４ａ  外部接続電極
２４ｂ  外部接続電極
２５  発光素子
２６  反射枠体
２６ａ  枠部
２７  カップ部
２８  封止樹脂材
２９ａ  スルーホール
２９ｂ  スルーホール
３０  半田
３０ａ  半田フィレット
３１ａ〜３１ｄ  半田電極部
３２  マザーボード
３３  透光性樹脂材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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