JP2012124191A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止樹脂がスルーホールに浸入することを防止するとともに、製造が容易な発光装置を提供する。
【解決手段】回路基板１１と、回路基板１１の上面に形成した電極パターン１４，２４上に載置したＬＥＤ素子１３と、ＬＥＤ素子１３を被覆するように設ける封止樹脂１６とを備え、マザーボード１８に対し平行に発光するように実装される発光装置２０において、回路基板１１はマザーボード１８との接続面に設ける凹部電極１５ａ，２５ａと、凹部電極１５ａ，２５ａと電極パターン１４，２４とを電気的に接続するスルーホール１７，２７とを有し、スルーホール１７，２７に導電性部材１７ａ，２７ａが充填されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子を回路基板に実装した発光装置に関し、詳しくはその発光装置をマザー基板に実装したときに発光方向がマザー基板と略平行になる側面発光型の発光装置及びその製造方法に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた発光装置は、その低消費電力および長寿命といった素子の特徴から、携帯電話機器に代表される多くの小型携帯機器に搭載されている。このような携帯機器に用いられる発光装置の具体例として側面発光型の発光装置の例が開示されている。図１１はこの側面発光型の発光装置の断面図である。図１１に示すように、この従来の発光装置１０は、平面が略長方形形状の回路基板１にＬＥＤ素子３を実装し、ＬＥＤ素子３を覆うように透光性の封止樹脂６で樹脂封止されている。回路基板１には、ＬＥＤ素子３をダイボンドした位置にスルーホール５が形成され、ＬＥＤ素子３に直接つながる電極パターンをスルーホール５を介して回路基板１の裏面まで配線した電極パターン４が形成されている。この電極パターン４は実装用スルーホール９へと配線され、マザーボード８の配線パターン８ａと半田２で接続されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、この発光装置１０を集合基板方式で製造しようとすると封止樹脂形成工程において、封止樹脂６がスルーホール９に浸入してしまうという問題があった。そこで、この侵入を防ぐ構造としてマザーボードの配線パターンと接続するための電極を確保するための積層基板をベース基板に積層して回路基板とし、ベース基板のスルーホールを積層基板が塞いでいる側面発光型の発光装置の例が開示されている。図１２は、この側面発光型の発光装置の断面図である。図１２に示すように、この発光装置５０の回路基板１は、ベース基板１Ａと、ベース基板１Ａに積層した積層基板１Ｂとで構成されている。積層基板１ＢにはＬＥＤ素子３が実装され、ＬＥＤ素子３を覆うように透光性の封止樹脂６で樹脂封止されている。さらに積層基板１Ｂには、スルーホール７が形成され、ＬＥＤ素子３とワイヤーボンディングで接続された電極パターンをスルーホール７を介して積層基板１Ｂの裏面まで配線した電極パターン４が形成されている。一方ベース基板１Ａの側端部には半円の実装用スルーホール電極９が形成されていて、このスルーホール電極９は前述の電極パターン４に接続されるとともに、マザーボード８の配線パターン８ａと半田２で接続されている（例えば、特許文献２参照。）。

特許第４０５６５９８号公報（第４頁、図１） 特開２００４−１８６５１４号公報（第４頁、図２）

しかしながら図１２に示す従来の発光装置５０は、集合基板方式で製造する場合における封止樹脂の形成工程において、封止樹脂６がスルーホール９に浸入することを防止することができるが、回路基板１が２層構造となっているため構造が複雑化し、基板同士の貼り合わせなど製造工程が煩瑣になるという問題があった。

（目的）
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、回路基板を一層構造で構成して構造を簡素化し、集合基板方式で製造する場合の封止樹脂形成工程において、封止樹脂がスルーホールに浸入することを防止することを可能とするとともに、製造が容易な側面発光型の発光装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決ために本発明の発光装置は、回路基板と、該回路基板の上面に形成した電極パターン上に載置したＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子を被覆するように設ける封止樹脂とを備え、マザーボードに対し平行に発光するように実装される発光装置において、 前記回路基板は前記マザーボードとの接続面に設ける凹部電極と、該凹部電極と前記電極パターンとを電気的に接続するスルーホールとを有し、該スルーホールに導電性部材が充填されていることを特徴とする。

また、前記凹部電極は、前記回路基板における前記マザーボードとの接続面と、前記回路基板の下面との角部に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の発光装置の製造方法は、集合基板の所定の位置にスルーホールを形成する工程と、該スルーホールに対応する前記集合基板の下面に凹部を形成する工程と、前記集合基板の上面に電極パターンを形成工程と、前記スルーホールにスルーホール電極を形成して前記電極パターンと前記スルーホール電極とを電気的に接続する工程と、前記凹部に凹部電極を形成して前記スルーホール電極と前記凹部電極とを電気的に接続する工程と、前記集合基板の上面に形成した電極パターン上にＬＥＤ素子を実装する工程と、前記集合基板の上面に前記ＬＥＤ素子を囲むように枠体を形成する工程と、前記ＬＥＤ素子を覆うように封止樹脂を形成する工程と、前記集合基板を縦横に切断して個々の発光装置に分割する工程とを有することを特徴とすることを特徴とする。

また、前記スルーホールに導電性部材を充填する工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、凹部電極をマザーボードとの接続電極としているので、回路基板を一層で構成し、集合基板での製造時に封止樹脂が凹部電極を形成した領域に侵入するのを防止することができる。これにより、構造が簡単で製造が容易な発光装置及びその製造方法を実現することができる。

本発明の実施形態における発光装置をマザーボードに実装した状態示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態における発光装置の回路基板の表面側を示す斜視図である。 本発明の実施形態における発光装置の回路基板の裏面側を示す斜視図である。 本発明の実施形態における発光装置の表面側の配線状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態における発光装置の凹部電極を示す斜視図である。 本発明の実施形態における発光装置とマザーボードとの電気的な接続状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態における発光装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態における発光装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態における発光装置の製造工程を示す断面図である。 従来技術における発光装置をマザーボードに実装した状態を示す断面図である。 従来技術の他の例における発光装置をマザーボードに実装した状態を示す断面図である。

図１から図７は本発明の実施形態における発光装置を示す図である。また、図８から図１０は、本発明の実施形態における発光装置の製造工程を示す図である。以下、図に基づいて具体的実施例について説明する。

図１は本実施形態における発光装置を示す斜視図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。実施例１における発光装置の平面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図である。図１、図２に示すように本実施形態における発光装置２０は、回路基板１１と、回路基板１１の上面１１ａに形成した電極パターン１４、２４上に載置したＬＥＤ素子１３と、ＬＥＤ素子１３被覆するように設ける封止樹脂１６と、ＬＥＤ素子１３及び封止樹脂１６を囲むように設ける枠体１９とを備えており、マザーボード１８に対し平行に発光するように実装されている。また、回路基板１１にはマザーボード１８との接続面となる側面１１ｃと下面１１ｂとの角部に設ける凹部電極１５ａと、凹部電極１５ａと電極パターン１４とを電気的に接続するスルーホール１７とが備えられており、スルーホール１７に導電性部材１７ａが充填されている。さらに、詳細については、後述するが、回路基板１１には側面１１ｃと下面１１ｂとの角部における電極パターン２４に対応する位置に凹部電極２５ａ（図示せず）が設けられている。また、この凹部電極２５ａと電極パターン２４とを電気的に接続するスルーホール２７（図示せず）が設けられており、このスルーホール２７（図示せず）に導電性部材２７ａが充填されている。

図３は、回路基板１１を上面１１ａ側から見た斜視図、図４は回路基板１１を下面１１ｂ側から見た斜視図である。図３、図４に示すように回路基板１１は、ガラスエポキシ樹脂等からなり、側面１１ｃと下面１１ｂとの角部に凹部１５、２５が設けられている。また、上面１１ａ側から下面１１ｂ側の凹部１５に貫通するスルーホール１７、及び上面１１ａ側から下面１１ｂ側の凹部２５に貫通するスルーホール２７が設けられている。

図５は、回路基板１１にＬＥＤ素子１３を実装した状態を上面１１ａ側から見た斜視図、図６は回路基板１１に凹部電極１５ａ、２５ａを形成した状態を下面１１ｂ側から見た斜視図である。図５、図６に示すように、回路基板１１の上面１１ａに電極パターン１４、２４が形成されていて、この電極パターン１４にＬＥＤ素子がダイボンディングされ、ＬＥＤ素子１３の上面電極１３ａが電極パターン２４にワイヤーボンディングされている。また、図６に示すように、回路基板１１の下面１１ｂ側には図４に示した凹部１５、２５にそれぞれ凹部電極１５ａ、２５ａが形成されている。さらに、電極パターン１４と凹部電極１５ａとが導電性部材１７ａが充填されたスルーホール１７により電気的に接続され、電極パターン２４と凹部電極２５ａとが導電性部材２７ａが充填されたスルーホール２７により電気的に接続されている。

以上のように構成された本実施形態における発光装置２０によれば、回路基板１１に載置されたＬＥＤ素子１３は、電極パターン１４、２４により導電性部材１７ａ、２７ａが充填されたスルーホール１７、２７に接続され、このスルーホール１７、２７が凹部電極１５ａ、２５ａに接続される。これにより、凹部電極１５ａ、２５ａは、回路基板１１の下面１１ｂ側と側面１１ｃ側が露出され、後述するマザーボード１８との電気的な接続が容易で且つ確実に行うことができる。また、マザーボード１８との接続電極として凹部電極１５ａ、２５ａを設け、スルーホール１７、２７を導電性部材１７ａ、２７ａで充填することにより、回路基板を一層で構成し、且つ製造時に封止樹脂が凹部電極を形成した領域に侵入するのを防止することができる。これにより、構造が簡単な発光装置２０を実現することができる。

なお、導電性部材１７ａ、２７ａとしては、銅（Ｃｕ）ペースト等の導電性材料が用いられる。また、封止樹脂１６としては光透光性のエポキシ、シリコーン樹脂などが用いられる。また、枠体１９は光反射性部材からなり、酸化チタンを含有させた白色樹脂や、その他の金属微粒子等の高反射性材料を含有させた樹脂材料が適用され、樹脂材料としては、エポキシ、シリコーン樹脂などが用いられる。

図７は本発明の実施形態における発光装置とマザーホーホドとの接続状態を示す斜視図である。図７に示すように、発光装置２０における凹部電極１５ａ、２５ａは、回路基板１１の下面１１ｂと、側面１１ｃとに露出している。従って発光装置２０をマザーボード１８に回路基板の側面１１ｃが下方となるように配置して、凹部電極１５ａ、２５ａをマザーボード１８の電極１８ａ、１８ｂにそれぞれ半田１２によって電気的に接続して固定することにより、発光装置２０がマザーボード１８に対し平行に発光するように実装される。

次に、本実施形態における発光装置の製造方法について説明する。図８（ａ）は最初の製造工程を示す平面図であり、（ａ）を除く図８、図９、図１０は発光装置の製造工程を示す断面図ある。図８（ａ）に示すように、集合基板１００の所定の位置にスルーホール１７、２７を形成する。図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図で、スルーホール１７を示している。スルーホール２７についてもスルーホール１７と同様であるため断面図は省略する。なお、以後の製造工程もスルーホール１７の位置の断面について説明するがスルーホール２７についても同様である。

次に、図８（ｃ）に示すようにスルーホール１７に導電性部材１７ａを充填する。導電性部材１７ａは、導電性の金属材料が用いられる。同様に、図示していないがスルーホール２７に導電性部材２７ａを充填する。

次に、図９（ａ）に示すように集合基板１００の下面１００ｂにおけるスルーホール１７に対応する位置に凹部１５を形成する。この凹部１５はサンドブラスト法で簡単に形成することができる。同様に、図示していないが、集合基板１００の下面１００ｂにおけるスルーホール２７に対応する位置に凹部２５を形成する。

次に、図９（ｂ）に示すように集合基板１００の上面１００ａに電極パターン１４をメッキ法で形成し、凹部１５に凹部電極１５ａを同じくメッキ法で形成して、電極パターン１４と凹部電極１５ａとをスルーホール１７に充填されている導電性部材１７ａで電気的に接続する。同様に、図示していないが、集合基板１００の上面１００ａに電極パターン２４を形成し、凹部２５に凹部電極２５ａを形成して、電極パターン２４と凹部電極２５ａとをスルーホール２７に充填されている導電性部材２７ａで電気的に接続する。

次に、図９（ｃ）に示すように電極パターン１４上にＬＥＤ素子１３をダイボンドする。さらに図示しないが、ＬＥＤ素子１３の上面電極１３ａを電極パターン２４にワイヤーボンドする。これにより、ＬＥＤ素子１３が回路基板に実装される。

次に、図１０（ａ）に示すようにＬＥＤ素子１３を囲むように枠体１９を形成し、その後、図１０（ｂ）に示すようにＬＥＤ素子１３を覆うように枠体の内部に封止樹脂１６を形成する。このとき、スルーホール１７、２７には導電性部材１７ａ、２７ａが充填されているため封止樹脂１６がスルーホール１７、２７や、凹部電極１５ａ、２５ａが形成されている領域に浸入することはない。

次に、枠体１９の位置で枠体１９と集合基板１００とを回転ブレードで切断して図１０（ｃ）に示すように個片化された発光装置２０を形成する。このとき、凹部電極１５ａ、２５ａも分断され、凹部電極１５ａ、２５ａは回路基板１１の下面１１ｂ側だけてなく、マザーボード１８（図示せず）との接続面となる回路基板１１の側面１１ｃ側も露出される。

なお、スルーホール１７、２７に導電性部材１７ａ、２７ａを充填する例で説明したが、メッキ法で電極パターン１４、２４または凹部電極１５ａ、２５ａを形成する工程でスルーホール１７、２７の内面に電極を形成し、同時にスルーホール１７、２７を塞いでも良い。この場合には、スルーホール１７、２７に導電性部材１７ａ、２７ａを充填する工程を省略しても良い。また予め集合基板の上面１００ａに銅箔を貼りつけておいても良い。図１０（ａ）、（ｂ）に対し、封止樹脂１６を形成していから枠体１９を形成しても良く、この場合は封止樹脂１６を集合基板の上面１００ａ全体に塗布してから溝を形成し、その溝に枠体１９用の樹脂を注入する。本実施形態ではＬＥＤ素子１３にワイヤーボンディングを採用していたが、熱伝導性や実装面積効率の良いフリップチップ実装を採用しても良い。

以上のように、本実施形態における発光装置の製造方法によれば、マザーボード１８との接続電極として凹部電極１５ａ、２５ａを形成し、スルーホール１７、２７を導電性部材１７ａ、２７ａで充填することにより、集合基板での製造方法における封止樹脂形成工程時に封止樹脂が凹部電極を形成した領域に侵入するのを防止することができる。これにより、回路基板１１が一層で構成することが可能となり、構造が簡単で製造が容易な発光装置２０の製造方法を実現することができる。

１１ 回路基板
１１ａ 回路基板の上面
１１ｂ 回路基板の下面
１１ｃ 回路基板の側面
１２ 半田
１３ ＬＥＤ素子
１３ａ ＬＥＤ素子の上面電極
１４、２４ 電極パターン
１５、２５ 凹部
１５ａ、２５ａ 凹部電極
１６ 封止樹脂
１７、２７ スルーホール
１７ａ、２７ａ 導電性部材
１８ マザーボード
１８ａ マザーボードの電極
１９ 枠体
２０ 発光装置
１００ 集合基板
１００ａ 集合基板の上面
１００ｂ 集合基板の下面

Claims (4)

1. 回路基板と、該回路基板の上面に形成した電極パターン上に載置したＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子を被覆するように設ける封止樹脂とを備え、マザーボードに対し平行に発光するように実装される発光装置において、
   前記回路基板は前記マザーボードとの接続面に設ける凹部電極と、該凹部電極と前記電極パターンとを電気的に接続するスルーホールとを有し、該スルーホールに導電性部材が充填されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記凹部電極は、前記回路基板における前記マザーボードとの接続面と、前記回路基板の下面との角部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 集合基板の所定の位置にスルーホールを形成する工程と、該スルーホールに対応する前記集合基板の下面に凹部を形成する工程と、前記集合基板の上面に電極パターンを形成工程と、前記スルーホールにスルーホール電極を形成して前記電極パターンと前記スルーホール電極とを電気的に接続する工程と、前記凹部に凹部電極を形成して前記スルーホール電極と前記凹部電極とを電気的に接続する工程と、前記集合基板の上面に形成した電極パターン上にＬＥＤ素子を実装する工程と、前記集合基板の上面に前記ＬＥＤ素子を囲むように枠体を形成する工程と、前記ＬＥＤ素子を覆うように封止樹脂を形成する工程と、前記集合基板を縦横に切断して個々の発光装置に分割する工程とを有することを特徴とすることを特徴とする発光装置の製造方法。
4. 前記スルーホールに導電性部材を充填する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の発光装置の製造方法。
   
   

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