(57)【要約】【課題】  発光特性に影響を及ぼすことなく、マザーボード上に安定させ、且つ導通不良を生じさせないための実装構造を有した側面発光型の発光ダイオードを提供することである。【解決手段】  電極パターンが形成された基板１２と、この基板１２の前面１２ａの略中央部に実装される発光素子１３と、この発光素子１３を封止する透光性の封止体１４とを備えた側面発光型の発光ダイオード１１において、前記封止体１４の内部に封止体１４より比重の大きいウエイト部材１７を含み、このウエイト部材１７を封止体１４の中心より下部側に配置した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パターンが形成された基板と、この基板の前面の略中央部に実装される発光素子と、この発光素子を封止する透光性の封止体とを備えた側面発光型の発光ダイオードにおいて、
前記封止体の内部に封止体より比重の大きいウエイト部材を含み、このウエイト部材が封止体の中心より下部側に配置されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記ウエイト部材は小片からなり、この小片が基板の前面と密着するように配置されている請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記ウエイト部材は一対の小片からなり、各小片が基板の両端に配置されている請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記ウエイト部材は平板状の薄板からなり、封止体の下面に沿って配置されている請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記平板状の薄板は、封止体の下面全体に沿って配置されている請求項４に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記ウエイト部材は、金属材又は、透光性を有するガラス材又は樹脂材によって形成されている請求項１に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側面発光型の発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なチップ型の発光ダイオードは、電極パターンが形成された基板上に発光素子をダイボンドあるいはワイヤボンドによって実装した後、透光性を有した樹脂体によって封止して形成される。また、前記基板の裏面側には、表面側の電極パターンと導通する端子電極が設けられ、この端子電極をマザーボード上に形成されている電極部にハンダ部材を介して実装接続される。
【０００３】
図６及び図７はマザーボード９に対して平行方向に発光させるための従来の側面実装型の発光ダイオード１の実装形態を示したものである。この発光ダイオード１は、前面に発光素子３が実装された基板２及び封止体４の一側面を下面としてマザーボード９上に載置され、基板２の下端に設けられている端子電極５とマザーボード９上に設けられている電極パターンとをハンダ部材６によって接続される。
【０００４】
上記発光ダイオード１は、図７に示したように、チップサイズが非常に小さく、また、軽量であるため、リフロー等によって基板２をマザーボード９にハンダ接合する際にハンダの熱収縮によって、基板２の前面２ａ側がマザーボード９から浮き上がってしまう場合がある。このような浮き上がりが生じると、実装位置のずれや導通不良等の不具合を起こすおそれがある。
【０００５】
このような実装位置のずれや浮き上がりを防止するための構造を備えたチップ型の電子部品がいくつか知られている。例えば、特許文献１には、上記構造による側面発光型の発光ダイオードが示されている。この発光ダイオードは、基板から延びる帯状の導電部が封止体の側面にかけて形成されており、この導電部によってマザーボードとの導通及び固定を行っている。前記導電部は、マザーボード上に形成されている電極パターンと広く面状に接触するため、取り付け強度や電気的接続を確実にしている。
【０００６】
また、特許文献２では、発光素子を封止する封止体の両側面に衝立状のウイングを設け、このウイングによって発光ダイオードのような光半導体装置をマザーボード上に自立して実装させている。この構造によれば、光半導体装置の位置決め載置が容易となり、接合強度も高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９６１５３号公報
【特許文献２】特開２００２−２７０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１にあっては、マザーボードと面状に接触する導通部を発光ダイオードの基板及び封止体の側面の一部にかけて広く形成されるため、実装の位置ずれや浮き上がりを防止することができる。しかしながら、導通部が封止体の一部に掛かっているため、この部分での発光が遮られたり、内部で反射したりして発光範囲が狭くなるとともに、全体の発光輝度の低下を引き起こすおそれがあった。また、前記導電部を形成するための材料が余計に掛かるとともに、製造工数も増えるといった問題もある。
【０００９】
また、特許文献２にあっても、前記同様に発光特性に影響を及ぼすとともに、製造コストの増加といった問題を有している。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、発光特性に影響を及ぼすことなく、マザーボード上に安定させ、且つ導通不良を生じさせないための実装構造を有した側面発光型の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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の発光ダイオードは、電極パターンが形成された基板と、この基板の前面の略中央部に実装される発光素子と、この発光素子を封止する透光性の封止体とを備えた側面発光型の発光ダイオードにおいて、前記封止体の内部に封止体より比重の大きいウエイト部材を含み、このウエイト部材が封止体の中心より下部側に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る発光ダイオードによれば、発光方向が横向きとなるように封止体の一側面をマザーボード上に載置した状態でハンダ接合する際に、前記封止体の中心より下部側に配置されているウエイト部材によって、前記封止体がマザーボード上から容易に浮き上がらないように安定させることができる。特に、前記ウエイト部材が封止体よりも比重を大きくしているので、載置した際の安定性をより高めることができる。
【００１３】
また、前記ウエイト部材は、発光素子が実装されている基板の前面に密着して設けるため、製造も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第１実施形態の発光ダイオードの実装状態を示す斜視図である。
【図２】上記発光ダイオードの断面図である。
【図３】上記発光ダイオードのハンダ接合部の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の発光ダイオードの実装状態を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の発光ダイオードの実装状態を示す斜視図である。
【図６】従来の発光ダイオードの実装状態を示す斜視図である。
【図７】上記従来の発光ダイオードの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る発光ダイオードの実施形態を詳細に説明する。図１及び図２は本発明の第１実施形態の発光ダイオード１１を示したものである。この発光ダイオード１１は、電極パターン形成された矩形状の基板１２と、この基板１２の前面１２ａの略中央部に実装される発光素子１３と、前記前面１２ａの下方に密着して設けられる一対のウエイト部材１７と、前記発光素子１３及びウエイト部材１７が設けられている前面１２ａを封止する透明又は半透明の透光性樹脂による封止体１４とを備えて構成されている。
【００１６】
前記基板１２は、一般的なエポキシ樹脂やＢＴレジン等の絶縁材料によって形成され、前面１２ａに発光素子１３を接続するためのカソード及びアノードからなる電極パターン（図示せず）が設けられ、スルーホールを介した端子電極１５が後面１２ｂに露出している。
【００１７】
前記発光素子１３は、上面に一対の素子電極を備えたＰ層及びＮ層（図示せず）からなる四角形状の積層チップ体であり、Ｐ層とＮ層との接合部分であるＰＮ接合層から最も強い光を発する。このＰＮ接合層から発せられる光による照射範囲は、発光素子１３を中心とした基板１２の表面全面に及んでいる。この発光素子１３を実装した後、上面の一対の素子電極とそれぞれ対応する電極とをボンディングワイヤ（図示せず）によって接続される。
【００１８】
前記ウエイト部材１７は、封止体１４を形成するための樹脂材よりも比重の大きな透光性を有するガラス又は樹脂によって、前記発光素子１３と略同じサイズの小片として形成されている。このウエイト部材１７は、図１に示したように、前記基板１２の前面１２ａの下部、即ち、マザーボード１９に接する下端辺の両端に接着剤等によって密着されている。
【００１９】
前記封止体１４は、前記基板１２上に配置させた金型内にエポキシあるいはシリコン等による透光性を有する透明又は半透明の樹脂材を充填することによって、発光素子１３及びウエイト部材１７を被覆保護している。なお、前記樹脂材に蛍光粒子の原料となるイットリウム・アルミニウム・ガーネットや、色素粒子の原料となる染料を分散し、発光素子１３を青色発光素子とすることで、多色あるいは中間色で発光させることができる。
【００２０】
図１に示したように、上記発光ダイオード１１は、被照明物（図示せず）に向けてマザーボード１９上の所定位置に載置される。図３に示すように、前記マザーボード１９の電極パターン２０上にボール状に塗布されたハンダ部材１６の上に基板１２の電極端子が載るようにして配置された後、マザーボード１９全体をリフロー処理する。このリフロー処理によるハンダの固化によって、発光ダイオード１１がマザーボード１９上に固定され、電気的接続が図られる。前記リフロー処理によってハンダ部材１６が固化される際の収縮によって、ハンダ部材１６が設けられている側に基板１２を引き寄せるような力が作用する。しかしながら、本発明の発光ダイオード１１にあっては、ハンダ接合する側と反対方向に面している前面１２ａの下端部に一対のウエイト部材１７が配置されているため、基板１２の重心がマザーボード１９側に作用することとなる。これによって、基板１２がマザーボード１９の上から浮き上がるのが防止され、導通不良等による製品不良率の大幅な低減や長期使用における経年変化による故障等の低減を図ることができる。また、発光ダイオード１１の位置決め精度も向上するといった効果がある。
【００２１】
前記ウエイト部材１７は、発光ダイオード１１の形状や寸法に応じた重心を得るように、その重量やサイズが調整されるが、封止体１４に対して比重のできるだけ高いガラス材や樹脂材で形成することで、基板１２の前面１２ａに占める面積や突出量を抑えることができる。また、前記ウエイト部材１７を前記前面１２ａの下方側の両端に一対配置することでバランスよく安定させることができるが、発光素子１５の下方側にも設けるなど、発光素子１５が実装されている部分から下方側であれば配置位置や配置個数に関わらず一定の効果が得られる。また、前記ウエイト部材１７が前面１２ａの下辺に沿うような一本の長方形状とすることによっても、ずれや浮き上がりを防止する効果が得られる。なお、本実施形態では、前記ウエイト部材１７が透光性を有したガラスや樹脂で形成されているため、発光素子１３から発せられる光の照射範囲が狭まったり、輝度が低下したりすることがない。
【００２２】
図４は第２実施形態の発光ダイオード２１及びその実装形態を示したものである。この実施形態の発光ダイオード２１は、封止体２４の先端面側にウエイト部材２７を内包した構造となっている。前記ウエイト部材２７は、上記実施形態と同様に、透光性を有した小片状のガラス又は樹脂によって形成されている。前記封止体２４は、前記ウエイト部材１７を予め金型によって所定位置に配置しておき、このウエイト部材２７を埋設するようにして金型内に封止用の樹脂材を充填して硬化させることによって形成することができる。この構造の発光ダイオード２１によれば、ハンダ部材２６を介して接続される基板２２の端部と反対側で、発光素子２３に面した最も遠い位置に重心を有するようにウエイト部材２７が設けられるため、発光ダイオード２１の先端部分に重心を掛けた状態でマザーボード２９上に載置できる。これによって、リフロー処理時における基板２２の浮き上がりを有効に防止することができる。また、この浮き上がりの防止によって、安定した状態で端子電極２５の導通接続が図られることになる。
【００２３】
なお、上記第１及び第２実施形態の発光ダイオード１１，２１において、ウエイト部材１７，２７を配置したことによる発光特性をある程度無視できる代わりに、より安定した実装が要求される場合には、ガラスや樹脂の代わりに比重の大きな小片状の金属材を用いることができる。
【００２４】
図５は第３実施形態の発光ダイオード３１及びその実装形態を示したものである。この実施形態の発光ダイオード３１は、基板３２の前面に延びる封止体３４のマザーボード３９に接する一側面に反射効果を有する薄板状あるいは薄膜状の金属材からなる面状のウエイト部材３７を設けて構成されている。前記ウエイト部材３７は、前記封止体３４の一側面の一部あるいは全面を被覆するようにして設けられる。このような面状のウエイト部材３７を設けることによって、重量を掛けた状態でマザーボード３９と接する面を広くすることができ、ハンダ部材３６を介して端子電極３５を接合する際に生じる浮き上がりをより確実に防止することができる。また、前記ウエイト部材３７が反射面となっているので、発光素子３３から発せられる光を有効に反射させて、封止体３４の正面、上面及び左右側面における照明効果を高めることができる。
【００２５】
以上、説明したように、本発明の発光ダイオードによれば、ハンダ接合する側と反対の封止体内にウエイト部材を設け、載置されているマザーボードに重心が掛かるように構成されているため、リフロー処理によってハンダ溶接を行った場合であっても、基板が浮くことがない。このため、発光ダイオードをマザーボードにしっかりと固定することができるので、発光方向のずれや発光不良等の不具合を有効に防止することができる。また、前記ウエイト部材が透光性を有したガラスや樹脂によって形成することで、発光の指向性や輝度といった発光特性に影響を及ぼすことがない。
【符号の説明】
【００２６】
１  発光ダイオード
２  基板
２ａ  前面
３  発光素子
４  封止体
５  端子電極
６  ハンダ部材
９  マザーボード
１１  発光ダイオード
１２  基板
１３  発光素子
１４  封止体
１５  端子電極
１６  ハンダ部材
１７  ウエイト部材
１９  マザーボード
２０  電極パターン
２１  発光ダイオード
２２  基板
２３  発光素子
２４  封止体
２５  端子電極
２６  ハンダ部材
２７  ウエイト部材
２９  マザーボード
３１  発光ダイオード
３２  基板
３３  発光素子
３４  封止体
３５  端子電極
３６  ハンダ部材
３７  ウエイト部材
３９  マザーボード
【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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