(57)【要約】【課題】  本発明は、サイドビュータイプの表面実装型ＬＥＤを実装基板へ実装した場合、実装基板の電極パターンと表面実装型ＬＥＤとの間に異物が入り込み、傾いて実装されることがあった。【解決手段】  異物の原因として、特にＬＥＤ電極の金属バリが入り込むこむことが原因であることが分かった。そこで、表面実装型ＬＥＤを切断して製造する際に、側面となる位置を切断してＬＥＤ搭載基板を露出させた。これにより、一つのＬＥＤ搭載基板から多数の表面実装型ＬＥＤを切断して製造する際に、切断時に生じる金属バリの発生を抑止して、実装基板に対して傾かない接続を図り、不良発生率を減少させることができる。【選択図】図１
2009158660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角形状の支持基板と、支持基板の端部側に設けた電極と、支持基板の一つの面上に設けた発光ダイオードチップと、半導体素子を覆う樹脂モールドとを供えた表面実装型発光ダイオードであって、
前記支持基板は、発光ダイオードチップを搭載する第一側面および第一側面と接していない第二側面と、第一端面および第二端面と、配線基板に実装する実装面および上方面を備え、
前記電極は、第一側面に露出する第一電極部および第二側面に露出する第二電極部を備え、前記実装面、第一端面および第二端面には電極が設けられていず、
前記第一電極部および第二電極部の端面側隅部には切り欠き部が形成されており、第一電極部と第二電極部とは支持基板の内部を挿通する接続孔または上記上方面を経て電気的に接続されている、ことを特徴とする表面実装型発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１に記載の表面実装型発光ダイオードが配線基板に実装された発光装置であって、前記第一電極部および第二電極部の各々が、配線基板の半田パッドに半田接続され、実装基板とほぼ平行な方向に向かって光を照射することを特徴とする、発光装置。
【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(以下、表面実装型ＬＥＤと省略する。)の実装に関する。より詳しくは、所謂サイドビュータイプと称される横方向に向かって光を照射する表面実装型ＬＥＤおよび表面実装型ＬＥＤを実装した発光装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装型ＬＥＤとして、特に横方向発光型ＬＥＤとしては図１０（ａ）のようなものが知られている。即ち、ＬＥＤ戴置基板６上に配置されたＬＥＤチップ５が、その発光方向が横方向へ向くように半田パッド３上に配置され、これが半田２で実装基板上に接続されてなる。この場合、電流は実装基板の配線（図示せず），半田パッド３及び半田２を通じて電極４、そしてそこに接続されているＬＥＤチップ５に供給され、発光する。この発光はレンズ１によって様々な配光特性を与えられ、外部に放出される。
【特許文献１】特開平１０−１０７３２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、電子機器の小型化に伴い、基板に実装される基板や電子部品の薄型化、低背化が進められてきた。特に基板実装においては、半田パッド上に形成される半田層の厚さをより薄くすることが求められている。また、ＬＥＤチップの高輝度化に伴い、その用途も多様化してきており所定の配光特性をもった発光装置を安定して供給することも求められている。
【０００４】
しかし、上記した表面実装型ＬＥＤを実装した発光装置を配光特性の要求の厳しい用途に用いる場合、発光装置として安定した配光特性が得られず、設定範囲から外れた配光特性となるという新たな問題が発生した。本願の発明者らは、鋭意検討の結果、次のような原因を特定するに至った。ＬＥＤチップ単体として同等の配光特性を示すものを用いた場合であっても、表面実装型ＬＥＤを搭載する際に傾いてしまい、この結果、発光装置としての配光特性が設定範囲から外れることが一因になっていることが分かった。特に、高輝度のＬＥＤチップおよび指向性の狭い表面実装型ＬＥＤにおいてこの問題が顕在化してきたものであるが、低輝度のＬＥＤチップを用いた場合においても同様の問題点を内在していることが判明した。
【０００５】
さらに、配光特性が所望の設定範囲から外れていた発光装置について詳しく検討したところ、異物がＬＥＤ搭載基板６と半田パッド３の間若しくは実装基板７との間、またはレンズ１と実装基板７との間に入り込んで傾いていることが分かった。図１０（ｂ）にこの問題点を説明する図を示す。この図１０（ｂ）は横方向実装型ＬＥＤを横から見た図である。横から見た図より明らかなように、表面実装型ＬＥＤを半田パッド３に置いた際にＬＥＤ搭載基板６と半田パッド３の間に異物８が入りこむと、異物８が両者の隙間に入り込んでいることよにり傾いてしまうことが分かる。この結果、電極４が傾いたまま半田リフロー等の処理により半田層２が固化し、配光特性が事前の設定値よりも下向きとなっていた。また、極端な場合には電極４と半田層２が完全に接触しないままリフローが行われ、接続不良が生じることもあった。
【０００６】
また、異物について更なる検討を実施した。図１１は異物が顕著に生じていたＬＥＤについて実装面を上にして説明する図を示す。ＬＥＤ搭載基板６に搭載する実装面（底面）には異物８として、バリが観察された。このバリは、表面実装型発光ダイオードの製造工程において、個別の表面実装型発光ダイオードに切断する際に電極端子が延伸することによりして生じている金属バリであることが判明した。
【０００７】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、傾きの原因となるバリの生じ難い表面実装型発光ダイオードを提供して、安定した配光特性の発光装置を提供することをその課題とする。
【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、本発明は以下の手段とした。
すなわち、本発明は、角形状の支持基板と、支持基板の端部側に設けた電極と、支持基板の一つの面上に設けた発光ダイオードチップと、半導体素子を覆う樹脂モールドとを供えた表面実装型発光ダイオードであって、前記支持基板は、発光ダイオードチップを搭載する第一側面および第一側面と接していない第二側面と、第一端面および第二端面と、配線基板に実装する実装面および上方面を備え、前記電極は、第一側面に露出する第一電極部および第二側面に露出する第二電極部を備え、前記実装面、第一端面および第二端面には電極が設けられていず、前記第一電極部および第二電極部の端面側隅部には切り欠き部が形成されており、第一電極部と第二電極部とは支持基板の内部を挿通する接続孔または上記上方面を経て電気的に接続されている、ことを特徴とする表面実装型発光ダイオード、である。
【０００９】
これにより、本発明は、金属バリの生じ難い表面実装型発光ダイオードを提供することができ、安定して実装することができ得る。
【００１０】
また、上記した課題は、表面実装型発光ダイオードが配線基板に実装された発光装置であって、前記第一電極部および第二電極部の各々が、配線基板の半田パッドに半田接続され、実装基板とほぼ平行な方向に向かって光を照射する発光装置、により解決される。
【００１１】
これにより、本発明は、安定した配光特性の発光装置を提供することができ得る。
【発明の効果】
【００１２】
近年になって、ＬＥＤチップの高輝度化および小型化がより一層進展し、本課題が顕在化してきた。特に、携帯電話用の液晶表示素子のバックライトの光源として上記した表面実装型ＬＥＤを用いる場合には、できる限り少ない個数にて大きな面積を均一な明るさの薄型のバックライトが要望される。そのため、ＬＥＤチップとして高輝度のものを用い、横方向発光（サイドビュータイプ）の表面実装型ＬＥＤにてバックライトの導光板の側面から光を入射し、その光をできる限り有効に利用することが進められてきた。そのため、表面実装型ＬＥＤの指向特性は高さ方向（導光板の厚み方向）においては狭く、面方向（導光板の面内方向）においては広くしたものが用いられる。そのため、導光板の厚み方向に対しては僅かな傾きであってもバックライトとした場合に所望の特性が得られないことになる。
本発明の表面実装型発光ダイオードおよび発光装置においては、この傾きの生じ難いものとすることができる。それゆえ不良率が低減し、コスト低減を図ることができる。また、接続不良の発生率の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
［第一の実施の形態］
図１から図４に、本発明を使用した場合の横方向発光型とした表面実装型ＬＥＤの図を示す。横方向発光型ＬＥＤ１０は、ＬＥＤ戴置基板１６上に配置されたＬＥＤチップ１５が、その発光方向が横方向、換言すれば実装基板１７と略平行方向Ｌへ向かうように半田パッド１３上に配置され、これが半田１２で実装基板上に電気的に接続される。電流は実装基板の配線（図示せず），半田パッド１３及び半田１２を通じて電極４２、４１、そしてこれらに接続されているＬＥＤチップ１５に供給され、発光する。この発光はレンズ１１によって様々な配光特性を与えられ、外部に放出される。
なお、横方向発光型ＬＥＤ１０を方向Ｌをｙ軸として図１に示す座標系で表したとき、ｘ方向（ｘｙ平面）の断面を図２に、ｚ方向（ｘｚ平面）の断面を図３に示す。図４は図１のＡ部を拡大して示す説明図である。
【００１５】
ＬＥＤ戴置基板１６は略四角柱形状をなす。ＬＥＤチップ１５が搭載されている第一側面６１および第一側面６１の反対側の第二側面６２には、夫々第一電極部４１および第二電極部４２が露出して設けられている。第一端面６３および第二端面６４には電極が形成されていずＬＥＤ戴置基板１６が露出している。実装基板上１７に対峙してている実装面６５および上方面６６にも電極が形成されていずＬＥＤ戴置基板１６が露出している。
実装面６５には電極も存在しないので平面度を高く保つことができ、横方向発光型とした表面実装型ＬＥＤが傾くことを抑止している。
【００１６】
また、第一側面６１から第二側面６２にかけて貫通する接続孔４４が形成され、接続孔４４内には、例えば銅メッキにより第一電極部４１と第二電極部４２とが電気的に接続されている。第一電極部４１および第二電極部４２は、夫々の端面側の隅部の一部が図４に拡大して示すように切り欠いて形成されている。電極切り欠き部４３ではＬＥＤ戴置基板１６が露出している。後述するダイサーによる切断工程の際に、ダイサーの円周状の刃の出口側でバリが生じ易い傾向を示していた。それゆえ、最も出口側となる電極の一部を切り欠くことによりバリが生じたとしても、実装に与える影響を極力小さくすることができる。
【００１７】
次に上記した横方向発光型ＬＥＤ１０の製造方法について説明する。
図５（ａ）から図５（ｃ）は製造工程を順に示すもので、ＬＥＤチップを搭載している上記第一側面６１側から見た状態を示すものである。初めにガラスエポキシ基板からなるＬＥＤ搭載基板１６を用意する。ＬＥＤ搭載基板１６の表面および裏面にはほぼ全面に銅箔が貼着されている（図５（ａ））。次にドリルにて接続孔４４となる孔を開ける。孔には導電性ペースト等を充填して穴埋めしても良い。その後、表面および裏面の銅箔をフォトエッチング等の公知の技術で所定の形状にパターニングを行なう。続いて銅箔にメッキ、具体的にはニッケル（Ｎｉ）そして金（Ａｕ）およびまたは銀（Ａｇ）の順に電解メッキを施して第一電極部４１、第二電極部４２および接続孔４４の電極パターンを形成する。これにより第一電極部４１と第二電極部４２は接続孔４４を介して電気的に接続される（図５（ｂ））。
【００１８】
次いで、図５（ｃ）に示すようにＬＥＤチップを第一電極部を形成した面上に配置して正極および負極の第一電極部と接続する。その後、ＬＥＤチップ１５と、第一電極部４１の正極および負極の一部を覆うようにして透明エポキシ樹脂等によりレンズ１１を所定形状に形成する。レンズ１１の形状は、横方向発光型ＬＥＤ１０として所望の配光特性が得られるように、例えば半円柱状形状とする。その後に、破線Ｌ１およびＬ２に沿った方向でダイサーにより切断して、個別の横方向発光型ＬＥＤ１０に分割する。なお、Ｌ１方向の切断の際には電極パターンを形成していないＬ３の位置で切断しても良い。この場合には、ダイサーにて切断する箇所に電極が存在しないので電極に起因するバリが生じないようにすることができる。
【００１９】
また、電極パターンを形成する際に、切断して隅部となる位置においては、図４に示した形状の電極切り欠き部４３を事前に設けておくと良い。発明者らの検討によると、隅部の電極が最もバリを発生する確率が高いことが判った。前述した従来の横方向発光型ＬＥＤの金属バリは、図１１に示すように、特に電極４の側面導通部４ａでダイサーの刃の出口側で金属部が刃により引き裂かれたる様に切れるため大きい金属バリが生じるものと考えられる。ダイサーの刃の入り口側は電極の背面側にＬＥＤ搭載基板があるため金属バリが生じ難いものと考えられる。よって、隅部にできる限り電極部を存在しないようにすると、より一層、異物発生を抑止することができる。ただし、隅部のみを除去した場合であっても、切り欠きの量によってはバリが発生する。特に近年の薄型の横方向発光型ＬＥＤは小型化が顕著であるため切り欠き部を大きくとることができない。それ故、本発明の実施形態のように端面に電極を設けない切断面とすることが好適である。
【００２０】
このようにして製造することで、Ｌ２方向の切断面が実装面６５および上方面６６になり、Ｌ１もしくはＬ３方向の切断面が第一端面６３および第二端面６４となる。実装面６５、第一端面６３および第二端面６４に電極パターンが存在せずにＬＥＤ搭載基板１６が露出しているので、異物、特に電極材料バリが生じ難くなり、実装基板に搭載した際に傾きが生じる等の問題が低減される。
【００２１】
なお、上記した従来の製造方法とほぼ同様のスリット基板を用いた工程で横方向発光型ＬＥＤ１０を製造することも可能である。
前記した従来の横方向発光型ＬＥＤ１０の場合には、図６に示すように、当初に両面に銅箔を貼着したＬＥＤ搭載基板５１を用意し、スリット５０を開ける（図６（ａ））、フォトエッチング等の公知の技術で所定の形状にパターニングを行なう。続いて銅箔にメッキ、具体的にはニッケル（Ｎｉ）そして金（Ａｕ）およびまたは銀（Ａｇ）の順に電解メッキを施して第一電極部４１、第二電極部４２および接続孔４４の電極パターンを形成する。スリット５０の側面を介して第一電極部４１と裏面側の第二電極部４２（図示せず）とを電気的に導通させている（図６（ｂ））。その後にＬＥＤチップ１５およびレンズ１１を形成し、Ｌ２方向に切断して製造している。
本実施形態の横方向発光型ＬＥＤ１０を得るためには、図６（ｂ）の工程において図５（ｂ）の工程と同様に接続孔（図示せず）を設けて第一電極部４１と第二電極部（図示せず）の電気的接続を図る。更に第一電極部上となる破線Ｌ４に沿った方向の位置にて切断する（図６（ｃ））。これにより、従来の設備等を何等変更することなく横方向発光型ＬＥＤ１０を製造することも可能である。
【００２２】
［第二の実施の形態］
第一の実施の形態と相違する点のみを説明する。第一の実施の形態ではガラスエポキシ基板からなるＬＥＤ搭載基板１６を用いたが、この実施の形態では、ＬＥＤ搭載基板１６としてフィルム基板を用いて、より薄く小型化した横方向発光型ＬＥＤを得る。
【００２３】
このフィルム基板を用いた横方向発光型ＬＥＤは、例えば、次の製造方法により得ることができる。銅フィルム表面にエポキシ絶縁膜等を設けたフィルム基板等の表面に後に第一電極部および第二電極部となる電極層を設けたＬＥＤ搭載基板１６を用意する（図５（ａ））。次に接続孔４４となる位置に０．１ｍｍφ程度の大きさとしたレーザー光を照射して接続孔４４を開ける。その後、表面および裏面をフォトエッチング等の公知の技術で所定の形状にパターニングを行ない、続いて銅箔にメッキ、具体的にはニッケル（Ｎｉ）そして金（Ａｕ）およびまたは銀（Ａｇ）の順に電解メッキを施して第一電極部４１、第二電極部４２および接続孔４４の電極パターンを形成する（図５（ｂ））。なお、レーザー光の照射条件を調整することにより接続孔４４はフィルム基板の絶縁層が破壊され導電性材料が溶着することで完全な孔が開かなくとも表面側と裏面側が電気的に接続するようにすることもでできる。
【００２４】
次いで、第一の実施の形態と同様に図５（ｃ）に示すようにＬＥＤチップを第一電極部を形成した面上に配置して正極および負極の第一電極部と接続する。その後、ＬＥＤチップ１５と、第一電極部４１の正極および負極の一部を覆うようにして透明エポキシ樹脂等によりレンズ１１を所定形状に形成する。その後に、破線Ｌ１およびＬ２に沿った方向でダイサーにより切断して、個別の横方向発光型ＬＥＤ１０に分割する。
【００２５】
第一の実施の形態においてはドリルによる切断の際に、異物の原因となり得るゴミを発生するものであったが、レーザー光の照射というゴミの発生がしない工程で製造することで、ゴミおよび電極材料バリといった異物が生じ難くなり、実装基板に搭載した際に傾きが生じる等の問題が低減される。特に切断位置やレーザ溶着位置を変更するのみで対応することができるので、専用型が減少し多品種生産を行なう場合において、好適である。さらに、フィルム基板を用いることで、横方向発光型ＬＥＤ１０の大きさを小さくすることができる。
【００２６】
［第三の実施の形態］
図７から図９は、本発明の第三の実施の形態を表した図である。この図において、同一の部材については図１と同一の番号を付与している。図７で図１と相違するのは上方面６６に接続電極部４５を設けている点である。接続電極部４５は、上方面６６の端面側に位置し、電極切り欠き部４３と同じ幅だけ第一端面６３および第二端面６４から離れて形成され、第一電極部４１と第二電極部４２とを電気的に接続している。なお実装面６５に電極が存在しない点は実施例１と同一である。
【００２７】
図８は、第２の実施形態の横方向発光型ＬＥＤの製造方法を説明する図である。両面のほぼ全面に銅箔を貼着したＬＥＤ搭載基板５３を用意し、縦スリット５２を開ける（図８（ａ））。次にフォトエチング等の手法により所定の電極形状にした後、縦スリット５２も含めて金属メッキにより電極を形成する（図８（ｂ））。その後ＬＥＤチップを搭載した後、Ｌ１方向およびＬ３方向に切断して個別に分断する（図８（ｃ））。このようにして製造することで、縦スリット部５２の側面が上方面６６となり、上方面６６に接続電極４５が露出した横方向発光ＬＥＤを得ることができる。
【００２８】
また、図７の横方向発光型ＬＥＤを上方面６６に接続電極部４５を設けたが、実装基板に実装する際に、接続電極部４５側を下面（実装面）として実装しても良い。このように実装した場合には、実装基板とＬＥＤ搭載基板との間に接続電極部４５が存在するものとなるが、金属バリの発生が抑止されているので、傾きが生じるおそれは小さくなる。よって接続電極部４５を介して実装することにより実装基板への熱伝導性を高めることができる。
【００２９】
尚、本発明の表面実装型発光ダイオードおよび発光装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、接続孔４４を開けて電気的接続を図った後に樹脂で穴埋めするもの等も本発明に含まれる。また、レンズ形状を各々のＬＥＤチップに対応するように、例えばシリンドリカルレンズ形状にする等の本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の発光装置の第一の実施形態の斜視図
【図２】図１の横方向発光型ＬＥＤのｘｙ平面における断面図
【図３】図１の横方向発光型ＬＥＤのｙｚ平面における断面図
【図４】図１の横方向発光型ＬＥＤのＡ部を拡大して示す平面図
【図５】図１の横方向発光型ＬＥＤの製造工程を説明する平面図
【図６】横方向発光型ＬＥＤの製造工程を説明する平面図
【図７】本発明の第三の実施形態の横方向発光型ＬＥＤを示す斜視図
【図８】図７の横方向発光型ＬＥＤのｙｚ平面における断面図
【図９】図７の横方向発光型ＬＥＤの製造工程を説明する平面図
【図１０】（ａ）従来の発光装置の斜視図  （ｂ）問題点を示す図
【図１１】従来の横方向発光型ＬＥＤの問題点を示す斜視図
【符号の説明】
【００３１】
１    レンズ
２    半田
３    半田パッド
４    電極
５    ＬＥＤチップ
６    ＬＥＤ搭載基板
７    実装基板
８    異物
１０    横方向発光型ＬＥＤ
１１    レンズ
１４    電極
１５    ＬＥＤチップ
１６    ＬＥＤ搭載基板
１７    実装基板
４１    第一電極部
４２    第二電極部
４３    電極切り欠き部
４４    接続孔
６５    実装面
６６    上方面
【図１】
2009158660.tif 000003
【図２】
2009158660.tif 000004
【図３】
2009158660.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009158660.tif 000009
【図８】
2009158660.tif 000010
【図９】
2009158660.tif 000011
【図１０】
2009158660.tif 000012
【図１１】
2009158660.tif 000013