(57)【要約】【課題】  基板の表面に露出する樹脂面を遮光膜によってコーティングすることで、発光素子から発せられる光や熱の影響を抑え、発光品質及び耐久性の向上化を図ることが可能な発光ダイオードを提供することである。【解決手段】  基板１２と、この基板１２上に形成される電極１３ａ，１３ｂと、この電極１３ａ，１３ｂ上に実装される発光素子１４と、この発光素子１４を前記基板１２上に封止する封止体１６とを備えた発光ダイオード１１において、前記基板１２上の少なくとも電極１３ａ，１３ｂを除いた表面を遮光膜１８によってコーティングした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に形成される電極と、この電極上に実装される発光素子と、この発光素子を前記基板上に封止する封止体とを備えた発光ダイオードにおいて、
前記基板上の少なくとも電極を除いた表面が遮光膜によってコーティングされていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記遮光膜は、耐光性及び耐熱性を有する樹脂材からなる請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記遮光膜の上に、さらに光反射膜が形成される請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記光反射膜は、白色系の樹脂材からなる請求項３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、基板上に発光素子を封止して形成される発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な発光ダイオードは、所定形状の電極が形成された基板上に発光素子をダイボンドあるいはボンディングワイヤ等によって実装した後、その上方に透光性の樹脂を成形して形成されている（特許文献１，２）。
【０００３】
図９及び図１０は、上記従来の発光ダイオードの代表的な構造を示したものである。この発光ダイオード１は、基板２の上面に形成された金属膜をエッチングなどによって、必要とする電極３ａ，３ｂを形成し、発光素子４を一方の電極３ａ上に載置し、ボンディングワイヤ５を介して他方の電極３ｂに接続される。前記電極３ａ，３ｂは、基板２の上面から側面、裏面にかけて形成されている。封止体６は、前記発光素子４及びボンディングワイヤ５による接続領域全体を全てカバーするように基板２上に成形される。
【特許文献１】特開２００５−３５３８０２号
【特許文献２】特開２００３−２３１８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記基板２はガラスエポキシやＢＴレジンなどの樹脂材によって形成されているが、その内部は、図１１に示したように、ガラスクロス７を芯材として、このガラスクロス７をエポキシ系やＢＴレジンといった樹脂材８で被覆した構造となっている（ａ）。このような樹脂材８は、一般に光や熱による影響を受けやすいため、発光素子から発せられる光や熱によって、前記樹脂材８の表面が変色するなどの劣化が生じ、発光品質が低下する場合がある（ｂ）。特に、発光輝度が高かったり、使用年数が長期に亘ったりした場合は、前記樹脂材８の表面の劣化が進み、表面が剥がれたり、内部のガラスクロス７が露出するなど基板２の破壊が生じるおそれがある（ｃ）。このような基板２の破壊が進めば、その上に形成されている封止体が剥離するなど発光ダイオードとしての機能を維持することが困難となる。
【０００５】
図９及び図１０に示した発光ダイオード１の場合でみると、電極３ａ，３ｂを除いた基板２の表面が前記樹脂材８の露出した面となり、この部分に発光素子４から発せられる光が照射し続けることで、前述したような劣化等の問題が発生することとなる。このため、発光ダイオード１の品質を長期に亘って安定した状態で維持することが困難となっていた。
【０００６】
また、前記樹脂材８が露出した面が多いと、発光素子４から発せられる光を吸収してしまうため、有効的な反射効果を得ることができず、発光輝度を高めることができない。さらに、光が樹脂材８によって吸収されることによって、放熱効果も得られないといった欠点を有していた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、基板の表面に露出する樹脂面を遮光膜によってコーティングすることで、発光素子から発せられる光や熱の影響を抑え、発光品質及び耐久性の向上化を図ることが可能な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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の発光ダイオードは、基板と、この基板上に形成される電極と、この電極上に実装される発光素子と、この発光素子を前記基板上に封止する封止体とを備えた発光ダイオードにおいて、前記基板上の少なくとも電極を除いた表面が遮光膜によってコーティングされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る発光ダイオードによれば、発光素子を実装する電極を除いた基板の表面を遮光膜でコーティングしたことで、樹脂で形成されている基板の表面や内部に前記発光素子から発せられる光や熱の照射や浸入を防止することができ、光による変色や熱による変形を抑えることが可能となる。このため、発光特性を長期に亘って安定した状態で維持できるとともに、耐久性も向上する。
【００１０】
また、前記遮光膜の上に、さらに白色系の樹脂材からなる光反射膜を形成することで、発光素子から発せられる光の反射効果を高め、全体の輝度アップを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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乃至図３に示すように、本発明の第１実施形態の発光ダイオード１１は、電極３ａ，３ｂが形成された基板１２と、前記電極３ａ，３ｂに導通接続される発光素子１４と、この発光素子１４を前記基板１２上に封止する透光性の封止体１６とを備えており、前記基板１２上の電極３ａ，３ｂを除く部分が遮光膜１８によってコーティングされている。前記遮光膜１８は、基板１２の表面に直接発光素子１４から発せられる光や熱を通さないように保護するためのものであり、基板１２の劣化を防止する効果を有する。
【００１２】
前記基板１２は、図１１に示したように、ガラスクロスを芯材とするエポキシ樹脂やＢＴレジン等の絶縁材料で四角形状に形成され、表面及び裏面に施された金属膜を所定パターン形状にエッチングして電極１３ａ，１３ｂが形成される。この電極１３ａ，１３ｂは、一方がアノード電極で他方がカソード電極となっている。なお、図２に示したように、前記電極１３ａ，１３ｂは、基板１２内を貫通するスルーホール（図示せず）を介して、裏面側に設けられているそれぞれの電極１３ｃ，１３ｄと導通が図られている。
【００１３】
前記遮光膜１８には、例えばレジストインクのような樹脂が用いられ、耐光性及び耐熱性を有するシリコン系の材料が用いられる。この遮光膜１８は、前記基板１２上の少なくとも電極３ａ，３ｂを除く基板１２の表面を覆うようにコーティングされる。このコーティングは、前記電極３ａ，３ｂの厚みと略同じ厚みとなるように、前記樹脂を吹付けあるいは塗布することによって形成されるが、一部が前記電極３ａ，３ｂ上に掛かるようにして形成してもよい。
【００１４】
前記発光素子１４は、一対の素子電極を備えた四角形状のチップであり、一方の素子電極を前記電極１３ａの上にダイボンド実装し、他方の素子電極部と前記電極１３ｂとをボンディングワイヤ１５によって接続する。
【００１５】
封止体１６は、透光性を有するエポキシ又はシリコン系の樹脂材によって、前記基板１２上に発光素子１４及び電極１３ａ，１３ｂを覆うようにして成形される。
【００１６】
上記構造からなる発光ダイオード１１にあっては、前記電極１３ａ，１３ｂに電圧を印加することによって、発光素子１４が励起されて発光する。この発光素子１４から発せられる光は封止体１６の上面及び四方向の側面から外部に向けて出射される。また、前記封止体１６の内部では、発光素子１４から発せられる光が直接基板１２の上面に向けて照射されるが、前記電極１３ａ，１３ｂを除いた基板１２の上面が遮光膜１８でコーティングされているため、基板１２に対する光の透過を抑えることができる。このように、前記封止体１６が形成される基板１２の表面が電極１３ａ，１３ｂ及び遮光膜１８によって隙間のないように覆われるため、発光素子１４から発せられる強い光の照射が遮られ、基板１２の劣化が抑えられるとともに、発光の際に生じる発熱による変形なども有効に防止することができる。
【００１７】
前記発光ダイオード１１は、エポキシ等の樹脂材で四角形状に形成された基板１２の表面及び裏面の全体に導電膜を形成し、この導電膜をエッチングして所定形状の電極１３ａ，１３ｂを形成する。次に、エッチングによって前記導電膜を剥離して基板１２の表面が露出した部分を中心にして遮光性の樹脂を吹付けあるいは塗布することによって一定の厚みを有する遮光膜１８を形成する。この遮光膜１８は、少なくとも基板１２の表面が露出した部分を完全に埋めるか、電極１３ａ，１３ｂに掛かるようにして形成される。この遮光膜１８が硬化した後、基板１２を貫通するように、上面の電極１３ａ，１３ｂと下面の電極１３ｃ，１３ｄを繋ぐスルーホールを形成する。そして、前記電極１３ａ上に発光素子１４をダイボンドし、他方の電極１３ｂにボンディングワイヤ１５でハンダ接続される。また、光反射効果を持たせる場合は、前記遮光膜１８上に白色系の樹脂による光反射膜を形成する。最後に、前記基板１２の周囲に金型（図示せず）を配置し、この金型内に透光性の樹脂材を充填することによって、発光素子１４及びボンディングワイヤ１５を基板１２上に封止する封止体１６を成形する。
【００１８】
図４及び図５は、第２実施形態の発光ダイオード２１の構成例を示したものである。この発光ダイオード２１は、基板２２の略中央部に一対の電極２３ａ，２３ｂの一端が対向し、一方の電極２３ａ上に発光素子２４が実装され、他方の電極２３ｂに発光素子２４から延びるボンディングワイヤ２５が接続されている。前記電極２３ａ，２３ｂは基板２２の上面から側面を経て裏面側に回り込むようにして形成されている。封止体２６は、前記一対の電極２３ａ，２３ｂを跨ぐようにして形成される。この実施形態の発光ダイオード２１は、前記発光ダイオード１１に比べて、基板２２上の電極２３ａ，２３ｂ以外の露出面が少ないが、この露出面に遮光膜２８を形成することで、発光効率の更なる改善効果が得られる。
【００１９】
図６は、第３実施形態の発光ダイオード３１の構成例を示したものである。この発光ダイオード３１は、一方の電極３３ａが基板３２の一端から中央部に配置されている発光素子３４の下までの範囲を覆うように形成され、他方の電極３３ｂが基板３２の他端に遮光膜３８を隔てて形成されている。この例では、遮光膜３８を形成する領域が電極３３ａと電極３３ｂとの絶縁に必要な最小限の範囲に設定され、電極３３ａの形成領域が広いので導電性が向上する。このため、高出力タイプの発光ダイオードを形成することができる。さらに、基板３２上の電極３３ａ，３３ｂの占める領域が広いため、反射効果が大きくなるので、発光輝度を高めることができる。
【００２０】
図７は、第４実施形態の発光ダイオード４１の構成例を示したものである。この発光ダイオード４１は、前記第１実施形態の発光ダイオード１１に設けられた遮光膜１８の上面に光反射膜３０を形成したものである。この光反射膜３０は、白色系の樹脂材であり、電極１３ａ，１３ｂを含む基板１２の上面全体に形成される。この光反射膜３０を設けることで、発光素子１４から発せられる光を上方に向けて反射させることができるので、輝度の向上化が図られる。
【００２１】
図８は、第５実施形態の発光ダイオード５１の構成例を示したものである。この発光ダイオード５１は、前記第３実施形態の発光ダイオード３１に設けられた遮光膜３８の上面と、発光素子３４が実装されている周囲及びボンディングワイヤ３５がハンダ接続されている一部を除いた電極３３ａ，３３ｂの上面に光反射膜３０を形成したものである。この光反射膜３０を設けることで、発光素子３４から発せられる光の反射効果をさらに高めることができるので、発光ダイオード５１の全体的な輝度の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
前記光反射膜３０は、遮光膜１８が形成された基板３２上に白色系の樹脂材を吹付けあるいは塗布等によって形成される。この光反射膜３０を前記遮光膜１８上に形成することで、発光素子１４から発せられる光や熱を大幅に低減させることができると同時に光反射効果を最大限に発揮することができる。
【００２３】
以上、説明したように、本発明の発光ダイオードは、発光素子が実装される基板の表面の電極を除いた全ての面が遮光膜でコーティングされるため、前記発光素子から発せられる光や熱による影響を大幅に低減させることができる。このため、基板の表面の劣化や変形などが生じることがなく、発光品質や耐久性などを長期に亘って維持することが可能となった。また、前記遮光膜は、電極を形成するために導電膜を所定パターンでエッチングした後に、遮光性の樹脂材を吹付けや塗布によって皮膜するため、製造が容易である。
【００２４】
また、前記遮光膜を形成した上に、さらに光反射膜を形成することによって、発光素子から発せられる光を効率よく封止体から出射させることができるので、全体的な輝度アップが図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る第１実施形態の発光ダイオードの斜視図である。
【図２】上記第１実施形態の発光ダイオードの断面図である。
【図３】上記第１実施形態の発光ダイオードの平面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の発光ダイオードの斜視図である。
【図５】上記第２実施形態の発光ダイオードの平面図である。
【図６】本発明に係る第３実施形態の発光ダイオードの平面図及び断面図である。
【図７】本発明に係る第４実施形態の発光ダイオードの平面図及び断面図である。
【図８】本発明に係る第５実施形態の発光ダイオードの平面図及び断面図である。
【図９】従来の発光ダイオードの斜視図である。
【図１０】上記従来の発光ダイオードの断面図である。
【図１１】発光ダイオードを構成する基板の内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１  発光ダイオード
１２  基板
１３ａ，１３ｂ  電極
１４  発光素子
１５  ボンディングワイヤ
１６  封止体
１８  遮光膜
３０  光反射膜
【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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