(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の外部接続用電極が設けられた基台と、
この基台から略直交する方向に延びて前記基台との間で略Ｔ字状をなす本体部と、
この本体部の表面に取付けられ、且つ前記外部接続用電極と電気的に接続される発光素子と、
この発光素子を封止するために前記本体部の表面に突出して設けられ、発光素子から出射した光を発光する複数の平坦な発光面を有する樹脂封止体とを備え、
前記樹脂封止体の複数の平坦な表面の少なくとも一つの発光面から発光されるように残りの発光面が遮光されていることを特徴とするチップ型発光ダイオード。
【請求項２】
前記発光素子から出射された光を発光する樹脂封止体の一つの発光面が、発光素子の出射面と対向する樹脂封止体の前面に形成される請求項１記載のチップ型発光ダイオード。
【請求項３】
前記発光素子から出射された光を発光する樹脂封止体の一つの発光面が、発光素子の出射面と直交する樹脂封止体の一方の側面に形成される請求項１記載のチップ型発光ダイオード。
【請求項４】
集合回路基板に四角形の孔を縦方向及び横方向に等間隔に多数開設することでほぼＴ字形状をなす基台と本体部とを複数形成し、前記基台には外部接続用電極を、前記本体部には第１及び第２の電極部をそれぞれ設ける工程と、
前記第１電極部の上に発光素子を配置すると共に、発光素子と前記第２電極部とをボンディングワイヤによって接続する工程と、
前記発光素子及びボンディングワイヤを収容する凹所が形成された金型を前記集合回路基板上に被せ且つ前記凹所に樹脂を充填して発光素子及びボンディングワイヤを封止する複数の平坦な表面を有する樹脂封止体を前記本体部の表面に突出して設ける工程と、
前記金型を取り外した後、前記集合回路基板を縦横方向に切断してＴ字形状のチップ型発光ダイオードに分割し、前記樹脂封止体の複数の平坦な表面の少なくとも一つの発光面から発光されるように残りの発光面を遮光する工程とを備えたことを特徴とするチップ型発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ型発光ダイオード及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のチップ型発光ダイオードとしては、例えば図１５に示したものが知られている。このチップ型発光ダイオード１は、ガラスエポキシ基板２（以下、ガラエポ基板という）の上面にカソード電極３とアノード電極４をパターン形成し、カソード電極３の上に導電性接着剤（図示せず）によって発光ダイオード素子６を固着すると共に、発光ダイオード素子６の上面電極とアノード電極４とをボンディングワイヤ７で接続し、このボンディングワイヤ７及び発光ダイオード素子６を樹脂封止体８によって保護した構造のものである。
【０００３】
上述のチップ型発光ダイオード１は、一般にはマザーボードの表面側に実装され上方に向けて発光させることが多い。しかし、最近では他の多くの電子部品がマザーボードの裏面側に実装されることから、図１６に示すように、他の電子部品１２と同様マザーボード９の裏面側でガラエポ基板２の外部接続用電極１５，１６を半田１０で固定し、マザーボード９に開設した孔１１の中に樹脂封止体８を挿入し、上方に向けて発光させる構造が取られている。このような構造ではチップ型発光ダイオード１及び他の電子部品１２ともマザーボード９の一面側だけの実装で済むので、従来のようにマザーボード９の両面側に行う実装に比較して実装工程の簡素化が図られるメリットがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにマザーボード９の裏面側に実装されたチップ型発光ダイオード１を液晶バックライトの光源として利用する場合、図１６に示したように、マザーボード９の表面側に配設された導光板１３の導光方向と発光ダイオード素子６からの発光方向とが異なるために、導光板１３の端部に約４５°の反射面１４を形成し、チップ型発光ダイオード１から上方に向かって発光する光を前記反射面１４で９０°屈曲し、導光板１３内に導く構造としなければならない。その結果、チップ型発光ダイオード１から上方に向かって発光する光の内、略真上に向かって発光した光しか導光板１３に導光されないために入射光量が少なく、また導光板１３の反射面１４においても光の損失が生じてしまうといった問題があった。
【０００５】
一方、上記導光板１３に光を効果的に導く構造として、側面発光のチップ型発光ダイオードを利用し、導光板１３の導光方向とチップ型発光ダイオードからの発光方向とを一致させることも考えられるが、この場合にはマザーボード９の表面側にチップ型発光ダイオードを実装することになるために、上述した一面側への実装が実現できないことになる。
【０００６】
そこで、本発明の一つの目的は、マザーボードの一面側に取付けることができ、他面側で発光させることで、液晶バックライトの光源として極めて有用となるチップ型発光ダイオードを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、マザーボードの一面側に取付けることができ、従って、この一面側に取付けられる他の電子部品と同じ工程の中で一度に取付けることができるチップ型発光ダイオードを提供することにある。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、一枚の集合回路基板から多数のチップ型発光ダイオードを簡易に作ることができるチップ型発光ダイオードの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るチップ型発光ダイオードは、一対の外部接続用電極が設けられた基台と、この基台から略直交する方向に延びて前記基台との間で略Ｔ字状をなす本体部と、この本体部の表面に取付けられ、且つ前記外部接続用電極と電気的に接続される発光素子と、この発光素子を封止するために前記本体部の表面に突出して設けられ、発光素子から出射した光を発光する複数の平坦な発光面を有する樹脂封止体とを備え、前記樹脂封止体の複数の平坦な表面の少なくとも一つの発光面から発光されるように残りの発光面が遮光されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、発光素子から発光される光の一部を遮光することで光が樹脂封止体の周囲に散乱しないので、所望の方向に対して光の集光性を高めることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のチップ型発光ダイオードにおいて、前記発光素子から出射された光を発光する樹脂封止体の一つの発光面が、発光素子の出射面と対向する樹脂封止体の前面に形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１に記載のチップ型発光ダイオードにおいて、前記発光素子から出射された光を発光する樹脂封止体の一つの発光面が、発光素子の出射面と直交する樹脂封止体の一方の側面に形成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項４に係るチップ型発光ダイオードの製造方法は、集合回路基板に四角形の孔を縦方向及び横方向に等間隔に多数開設することでほぼＴ字形状をなす基台と本体部とを複数形成し、前記基台には外部接続用電極を、前記本体部には第１及び第２の電極部をそれぞれ設ける工程と、前記第１電極部の上に発光素子を配置すると共に、発光素子と前記第２電極部とをボンディングワイヤによって接続する工程と、前記発光素子及びボンディングワイヤを収容する凹所が形成された金型を前記集合回路基板上に被せ且つ前記凹所に樹脂を充填して発光素子及びボンディングワイヤを封止する複数の平坦な表面を有する樹脂封止体を前記本体部の表面に突出して設ける工程と、前記金型を取り外した後、前記集合回路基板を縦横方向に切断してＴ字形状のチップ型発光ダイオードに分割し、前記樹脂封止体の複数の平坦な表面の少なくとも一つの発光面から発光されるように残りの発光面を遮光する工程とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、一枚の集合回路基板から多数のチップ型発光ダイオードを簡易な手段で得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るチップ型発光ダイオードの実施形態を詳細に説明する。図１乃至図３に示した第１実施形態に係るチップ型発光ダイオードにおいて、図１はチップ型発光ダイオードの外観形状を示す斜視図、図２はマザーボードに実装した時のチップ型発光ダイオードの正面図、図３はマザーボードに実装した時の図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２７】
図１乃至図３を参照すると、本発明に係るチップ型発光ダイオードの一実施形態が符号２０で示されており、このチップ型発光ダイオード２０は、マザーボード２３の一面、例えば、裏面側に固着される基台２１と、この基台２１の略中央部から上方に延びる本体部２２とを略Ｔ字状に形成したガラエポ基板によって構成したものである。なお、この実施形態では基台２１と本体部２２とを一体に形成したが、別個にしてもよい。基台２１は本体部２２の両側において水平状に延び、その上面に一対の外部接続用電極２４，２５が形成されている。本体部２２は四角柱形状をしており、その左右側面２２ａ，２２ｂには前記の外部接続用電極２４，２５が連続して立ち上がって左右側面２２ａ，２２ｂの上端まで達している。また、本体部２２の前側面２２ｃには第１電極部としてのカソード電極２６と、第２電極部としてのアノード電極２７とが上下に形成され、これらカソード電極２６及びアノード電極２７が前記外部接続用電極２４，２５にそれぞれ接続されている。
【００２８】
前記カソード電極２６の上面には発光部としての発光ダイオード素子２８が載置され、その下面電極が導電性接着剤（図示せず）を介して固着されている。また、発光ダイオード素子２８の上面電極はアノード電極２７にボンディングワイヤ２９によって接続されている。そのため、外部接続用電極２４，２５からカソード電極２６及びアノード電極２７を介して発光ダイオード素子２８に電流が供給され、発光ダイオード素子２８が発光する。なお、発光ダイオード素子２８の極性によって、アノード電極２７側に載置される場合もある。また、上記発光ダイオード素子２８の種類や発光色は何ら限定されるものではない。
【００２９】
前記発光ダイオード素子２８及びボンディングワイヤ２９は、本体部２２の前側面２２ｃに設けられた樹脂封止体３０によって被覆されている。この樹脂封止体３０は、本体部２２の前側面２２ｃにブロック状に形成されたもので、前述の発光ダイオード素子２８及びボンディングワイヤ２９の他、カソード電極２６及びアノード電極２７を被覆している。樹脂封止体３０の材料には例えば透明のエポキシ系樹脂が用いられる。
【００３０】
図２及び図３は、マザーボード２３に実装した時の上記チップ型発光ダイオード２０を示したものである。マザーボード２３にはチップ型発光ダイオード２０の本体部２２をマザーボード２３の裏面側から貫通させる孔３１が開設されている。チップ型発光ダイオード２０の基台２１はマザーボード２３の裏面側において孔３１の周縁に当接し、両側の外部接続用電極２４，２５がマザーボード２３にプリント配線された回路３２ａ，３２ｂと半田１０によって固定される。
【００３１】
この時、チップ型発光ダイオード２０の本体部２２は、前記マザーボード２３の孔３１を裏面側から貫通してマザーボード２３の他面、即ち表面側に突出する。そして、本体部２２の前側面２２ｃに搭載した発光ダイオード素子２８が前方を向いた状態でマザーボード２３の表面から露出する。したがって、これを液晶バックライトの導光板の光源として利用する場合、図３に示したように、マザーボード２３の表面側に配設された導光板３３の側端面３４の近傍に発光ダイオード素子２８が位置するようにチップ型発光ダイオード２０を設定する。導光板３３の側端面３４は縦方向に真っ直ぐに形成され、従来のような反射面にはなっていない。このような構造において、発光ダイオード素子２８から導光板３３の側端面３４に向かって発光されると、その発光方向と導光板３３の導光方向とが略一致するので、導光板３３の側端面３４に入射された光は屈曲することなく、そのまま水平方向に真っ直ぐに導かれる。このように、発光ダイオード素子２８が導光板３３の側端面３４の近傍に位置しているので、導光板３３への入射光量が増加すると共に、従来のような反射面を利用した光の屈曲がないので、光の損失が極めて少なくなる。
【００３２】
図４は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第２実施形態を示したものである。このチップ型発光ダイオード２０ａは、本体部２２の前面に設けられた樹脂封止体３０に半球状のレンズ部３５を一体に突出形成し、発光ダイオード素子２８から発光された光の指向性をレンズ部３５によって高め、輝度アップを狙ったものである。そのため、前記レンズ部３５は発光ダイオード素子２８上に位置し、発光ダイオード素子２８から発光した光が一点に集光し易い構成となっている。なお、前記レンズ部３５以外の構成は、先の第１実施形態の発光ダイオード２０の構成と同様であるので、同一の符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００３３】
図５は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第３実施形態を示したものである。このチップ型発光ダイオード２０ｂは、本体部２２に設けられた樹脂封止体３０の前面にかまぼこ状のレンズ部３６を一体に形成したものである。この実施形態においても、発光ダイオード素子２８から発光された光がレンズ部３６によって中央側に集光し易く、左右側には散乱しにくい構成となっているので、前記第２実施形態と同様、光の指向性が高められる。なお、前記レンズ部３６以外の構成は、先の第１実施形態の発光ダイオード２０の構成と同様であるので、同一の符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００３４】
図６は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第４実施形態を示したものである。このチップ型発光ダイオード２０ｃは、発光ダイオード素子２８の周りを取り囲むように、カップ状の反射枠３７を配置し、発光ダイオード素子２８から発光された光を反射枠３７の内周面で反射させて、前方への光の集光性を高めたものである。反射枠３７の内周面はテーパ状に形成され、また反射率を高めるために白色塗装や銀メッキなどが施されている。なお、前記反射枠３７以外の構成は、先の第１実施形態の発光ダイオード２０の構成と同様であるので、同一の符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００３５】
図７は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第５実施形態を示したものである。このチップ型発光ダイオード２０ｄは、本体部２２の前面に凹所３８を有する突出体３９を一体に設け、凹所３８内に発光ダイオード素子２８を配置すると共に、凹所３８内に透光性の樹脂４０を充填して、発光ダイオード素子２８を樹脂封止した構造である。したがって、この実施形態にあっても、発光ダイオード素子２８から発光された光は凹所３８の内周面で反射されるために、前方への光の集光性が高められ、輝度アップにつながることになる。前記実施形態と同様、凹所３８の内周面は外側に向かって傾斜しており、また反射率を高めるために白色塗装や銀メッキなどが施されている。なお、凹所３８を有する突出体３９以外の構成は、先の第１実施形態の発光ダイオード２０の構成と同様であるので、同一の符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００３６】
図８は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第６実施形態を示したものである。このチップ型発光ダイオード２０ｅは、樹脂封止体３０の外周面の全てを遮光し、発光ダイオード素子から発光した光が樹脂封止体の周囲に散乱しないようにして、前方への集光性を高めたものである。即ち、樹脂封止体の両側面及び上下面に遮光性の塗装膜やメッキあるいは遮光性シートを施すことによって遮光面４６を形成し、発光ダイオード素子２８から発光した光が樹脂封止体３０の遮光していない前面側のみ向かうように構成したものである。なお、前記樹脂封止体３０に遮光面４６を設けた以外の構成は、先の第１実施形態の発光ダイオード２０の構成と同様であるので、同一の符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００３７】
図９は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第７実施形態を示したものである。このチップ型発光ダイオード２０ｆも、先の第６実施形態と同様、本体部２２の前面側に突出する樹脂封止体３０を遮光し、発光ダイオード素子２８から発光する光の集光性を高めたものである。この実施形態では、樹脂封止体３０の一方の側面４７だけを除いて、他方の側面、上下面及び前面に遮光面４８を形成し、発光ダイオード素子２８から発光した光が樹脂封止体３０一方の側面４７のみから発光するように構成したものである。なお、前記樹脂封止体３０に遮光面４８を設けた以外の構成は、先の第１実施形態の発光ダイオード２０の構成と同様であるので、同一の符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００３８】
次に、上記第１実施形態に係るチップ型発光ダイオード２０の製造工程を説明する。図１０は本発明に係る製造方法の全工程を示したもの、図１１〜図１４は個々の製造工程を順に示したものである。先ず、図１０及び図１１に示したように、一枚の集合回路基板４１に四角形の孔４２を縦横に等間隔に多数開設し、この孔４２の内周面にスルーホールを形成すると共に、集合回路基板４１の表面及び裏面に前述の外部接続用電極２４，２５とカソード電極２６及びアノード電極２７をパターン形成する。（第１工程）
なお、前記集合回路基板４１は、一般にガラスエポキシ基板が用いられ、またスルーホール及び電極パターンはエッチングあるいは蒸着法によって形成される。
【００３９】
次いで、図１０及び図１２に示したように、前記形成されたカソード電極２６の上に導電性接着剤を介して発光ダイオード素子２８を接着固定すると共に、発光ダイオード素子２８の上面から延びるボンディングワイヤ２９の先端をアノード電極２７に接続する。（第２工程）
【００４０】
次に、図１０及び図１３に示したように、前記集合回路基板４１の上に金型４３を被せる。この金型４３は、発光ダイオード素子２８及びボンディングワイヤ２９の配設部分に対応して凹所４４が形成されたものであり、集合回路基板４１上に被せた時に外部接続用電極２４，２５及び四角形の孔４２の全部を被覆する。このようにして被せた金型４３の凹所４４に無色透明のエポキシ樹脂を充填し、発光ダイオード素子２８及びボンディングワイヤ２９を樹脂封止する。充填されたエポキシ樹脂は硬化処理工程を経て硬化される。（第３工程）
【００４１】
最後の工程では、図１０及び図１４に示したように、先ず前記の金型４３を取り外す。この時、金型４３の凹所４４内に充填された樹脂封止体３０によって発光ダイオード素子２８及びボンディングワイヤ２９が完全に封止されている。次いで、集合回路基板４１上に想定されたＸ軸（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）とＹ軸（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｎ）方向に沿って集合回路基板４１を切断し、一つのチップ型発光ダイオードごとに分割する（第４工程）。
【００４２】
上述した一連の工程を経て、図１に示したような基台２１とこの基台２１から略垂直な方向に延びる本体部２２とから成るＴ字状のチップ型発光ダイオード２０が完成する。これらのチップ型発光ダイード２０はテーピングされたのち、前記図２及び図３に示したように、マザーボード２３に実装される。
【００４３】
なお、上述の実施形態では、マザーボード２３に対して上方へ真っ直ぐに延びる本体部２２の前側面２２ｃに発光ダイオード素子２８を取り付け、マザーボード２３と平行な側方に向けて発光させているが、導光板３３の側端面３４の角度が上記の実施形態と異なる場合には、その角度に応じて発光ダイオード素子２８の取付角度を変更し、発光ダイオード素子２８からの発光方向と導光板３３の導光方向とを略一致させるのが望ましい。
【００４４】
また、上記の実施形態では本発明のチップ型発光ダイオード２０を液晶バックライトの導光板３３の光源として利用した場合について説明したが、これ以外にも利用できることは勿論であり、例えば携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）などのインジケータとしての利用も可能である。
【００４５】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々の変更や改変がなされ得るものである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るチップ型発光ダイオードによれば、基台から本体部を延ばし、この本体部に発光部を設けたので、基台をマザーボードの裏面側に取付けた時に、本体部が孔を貫通してマザーボードの表面側に発光部を露出させることができるため、液晶バックライトの光源として極めて有用である。特に、Ｔ字状に形成されている場合には本体部から水平方向に発光して、マザーボードの表面側に配設された導光板の導光方向と前記発光部からの発光方向が一致するため、導光板への入射光量が多くなると共に光の損失も少なく非常に有用である。
【００４７】
また、本発明のチップ型発光ダイオードは、マザーボードの一面側に取付けることができ、従って、この一面側に取付けられる他の電子部品と同じ工程の中で一度に取付けることができるので、実装工程が簡素化され、また実装時間が短縮される。
【００４８】
また、本発明に係るチップ型発光ダイオードの製造方法によれば、一枚の集合回路基板から多数のチップ型発光ダイオードを簡易に作ることができ、製造コストの低減化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチップ型発光ダイオードの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】上記チップ型発光ダイオードをマザーボードに実装した時の正面図である。
【図３】上記チップ型発光ダイオードをマザーボードに実装した時の、上記図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】本発明に係るチップ型発光ダイオードの第２実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明に係るチップ型発光ダイオードの第３実施形態を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るチップ型発光ダイオードの第４実施形態を示す斜視図である。
【図７】本発明に係るチップ型発光ダイオードの第５実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係るチップ型発光ダイオードの第６実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明に係るチップ型発光ダイオードの第７実施形態を示す斜視図である。
【図１０】上記第１実施形態に係るチップ型発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図１１】集合回路基板に電極をパターン形成する際の工程図である。
【図１２】集合回路基板上に発光ダイオード素子を搭載する際の工程図である。
【図１３】集合回路基板上に搭載された発光ダイオード素子を樹脂封止する際の工程図である。
【図１４】樹脂封止された集合回路基板をＸ，Ｙ軸方向に分割する際の工程図である。
【図１５】従来の発光ダイオードの一例を示す断面図である。
【図１６】上記従来の発光ダイオードをマザーボードに実装した時の断面図である。
【符号の説明】
２０  チップ型発光ダイオード
２１  基台
２２  本体部
２３  マザーボード
２４，２５  外部接続用電極
２６  カソード電極（第１電極部）
２７  アノード電極（第２電極部）
２８  発光ダイオード素子（発光部）
２９  ボンディングワイヤ
３０  樹脂封止体
３１  孔
３３  導光板
３５，３６  レンズ部
３７  反射枠
４６，４８  遮光面
４１  集合回路基板
４２  四角形の孔
４３  金型
４４  凹所
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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