DE19638637A1

DE19638637A1 - Verfahren zum Anbringen einer LED-Anzeige

Info

Publication number: DE19638637A1
Application number: DE19638637A
Authority: DE
Inventors: Chen-Lun Hsing; Cindy Hsiao; Ming-Hsi Fu
Original assignee: Lite On Electronics Inc
Current assignee: Lite On Electronics Inc
Priority date: 1996-06-22
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2016-09-21
Also published as: JP3113824B2; US5895302A; TW326623B; JPH1013014A; DE19638637C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen einer LED-Anzeige.

Materialien und Technik der Elektronik machen große Fortschritte, wobei die Abmessun gen der elektronischen Einrichtungen und relevanten Erzeugnisse immer kleiner werden, um so den Erfordernissen des Marktes Rechnung zu tragen. Einer der Schlüsselfaktoren bei dieser kompakten Konstruktion ist die Entwicklung der Oberflächenmontagetechnik. Während der letzten Jahre sind große Fortschritte erzielt worden, daß fast alle elektroni schen Teile und Komponenten bei den hohen Temperaturen der Oberflächenmontage technik stabil und intakt bleiben.

Die im großen Umfang benutzten Anzeigen können je doch durch die Oberflächenmontagetechnik nicht auf der gedruckten Schaltungsplatine angebracht werden, da der Reflektor der Anzeige eine geringe Wärmewiderstandsfähig keit hat. Soll daher die gedruckte Schaltungsplatine durch den Heizofen hindurchgeführt werden, so muß zunächst die Anzeige entfernt und nach dem Löten der gedruckten Schaltungsplatine wieder an ihrem Ort angebracht werden. Dies erfordert einen zusätzli chen Bearbeitungsschritt.

Gegenwärtig ist die Temperatur, die für Oberflächenmontage erforderlich ist, höher als die Temperatur, der der Reflektor der Anzeige aufgrund seiner Wärmewiderstandsfähig keit widerstehen kann. Wenn die Anzeige durch den Heizofen geschickt werden soll, so muß die Wärmewiderstandsfähigkeit des Reflektors erhöht werden, indem dieser aus stark wärmewiderstandsfähigem Material hergestellt wird, das die hohe Temperatur des Heizofens überstehen kann. Wird ein solches Material hoher Wärmewiderstandsfähigkeit gefunden, so trifft man jedoch auf ein anderes Problem, nämlich daß das wärmewider standsfähige Material auch die Erfordernisse erfüllen muß, die für die photoelektrischen Komponenten vorgegeben sind. Wird z. B. der Reflektor aus Polycyclohexylen terephthalat (PCT) hergestellt, so wird, wenn die Anzeige durch den Heizofen hindurch geht, die Wärme des Heizofens dazu führen, daß der Reflektor deformiert wird und schrumpft. Die Verkrümmung der Oberfläche des Anschlußleiters wird daher eine schlechte Verlötung zwischen den Anschlußleitern und den Leitern der gedruckten Schaltungsplatine verursachen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Wärmebehandlung für den Spritzgußreflektor zu schaffen, das ausgezeichnete Stabilität mit sich bringt, wenn dieser der Wärme des Heizofens ausgesetzt wird, wenn er durch diesen hindurchgeleitet wird. Diese Stabilität kann auch während der weiteren Herstellungsschritte aufrechter halten werden.

Die LED-Anzeige soll einen wärmewiderstandsfähigen Reflektor haben, der direkt auf der gedruckten Schaltungsplatine mit Hilfe der Oberflächenmontagetechnik angebracht wer den kann. Insbesondere kann die LED-Anzeige zusammen mit der gedruckten Schal tungsplatine in den Heizofen für den Lötvorgang geschickt werden. Man kann daher in vorteilhafter Weise das konventionelle nachträgliche Anbringen einer LED-Anzeige auf der gedruckten Schaltungsplatine vermeiden. Nur ein zusätzlicher, jedoch einfacher Heiz schritt ist für den Reflektor erforderlich, und der letztere kann während aller Herstellungs schritte äußerst stabil gehalten werden. Es ist also eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen wärmewiderstandsfähigen Reflektor zu schaffen, der bei der Temperatur des Heizofens eine ausgezeichnete Wärmewiderstandsfähigkeit hat.

Um diese Aufgaben zu lösen, schließt das Verfahren zum Herstellen eines wärmewider standsfähigen Reflektors für eine LED-Anzeige den Schritt ein, den Spritzgußreflektor bei 130-270°C während wenigstens 30 Minuten zu erhitzen und anschließend abzukühlen und den erhitzten Reflektor auszuhärten, so daß die Molekülverbindungen des Materials stabil und fest werden. Gelangt der Reflektor zusammen mit den anderen elektronischen durch Oberflächenmontage anzubringenden Komponenten durch den Heizofen, so blei ben seine physikalischen und chemischen Eigenschaften stabil und unverändert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Be zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm des konventionellen Verfahrens der Oberflächenmontage einer gedruckten Schaltungsplatine mit einer Anzeige;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren der Erfindung der Oberflächenmon tage einer gedruckten Schaltungsplatine mit einer Anzeige beschreibt;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das das vorbekannte Verfahren der Herstellung eines Reflektors für eine Anzeige beschreibt; und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das einen zusätzlichen Wärmebehandlungsschritt zum Stabilisieren des Reflektors beschreibt.

Es sollen nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 4 eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm des vorbekannten Verfahrens zum Installieren einer An zeige an einer gedruckten Schaltungsplatine mit Hilfe von Oberflächenmontagetechnik. Im ersten Schritt 11 werden die notwendigen Einrichtungen ausgewählt, die auf der ge druckten Schaltungsplatine angebracht werden sollen. Im Schritt 12 wird jede der not wendigen Einrichtungen an dem entsprechenden Ort vorläufig mit Zinnpaste positioniert, an dem die Einrichtung an der gedruckten Schaltungsplatine angebracht werden soll. Schritt 12 kann ohne weiteres durch einen automatischen Roboter und nicht nur von Hand durchgeführt werden. Im Schritt 13 wird die gedruckte Schaltungsplatine mit ihren Einrichtungen in den Heizofen gesandt, wobei alle Einrichtungen an der gedruckten Schaltungsplatine durch Oberflächenmontagetechnik fixiert werden. Sind alle Einrichtun gen an der gedruckten Schaltungsplatine fixiert und verlassen sie den Heizofen, so wird die Anzeige im letzten Schritt 14 an der geeigneten Stellen eingesetzt.

Aus dieser vorstehenden Beschreibung des vorbekannten Verfahrens wird man ohne weiteres verstehen, daß alle anderen Einrichtungen, die durch das Verfahren der Ober flächenmontage nicht an der gedruckten Schaltungsplatine angebracht werden können, nur später auf der gedruckten Schaltungsplatine installiert werden können. Was die im großen Umfang benutzte Anzeige an betrifft, so ist sie ungeeignet, beim Anbringen an der gedruckten Schaltungsplatine mit der Oberflächenmontagetechnik angebracht zu werden, insbesondere dann, wenn die Anzeige die einzige Einrichtung ist, die an der gedruckten Schaltungsplatine nicht durch Oberflächenmontage angebracht werden kann. Im Hinblick darauf soll die Wärmewiderstandsfähigkeit des Reflektors erhöht werden, um das Pro blem zu lösen.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren der Oberflächen montage einer gedruckten Schaltungsplatine mit einer Anzeige beschreibt. Das Herstel lungsverfahren der vorliegenden Erfindung weist auf:

1. Schritt 21 zum Auswählen der notwendigen Einrichtungen;
2. Schritt 22 zum Positionieren der ausgewählten Einrichtungen einschließlich der An zeige an den betreffenden Stellen auf der gedruckten Schaltungsplatine; und
3. Schritt 23 zum Anbringen aller Einrichtungen an der gedruckten Schaltungsplatine durch Oberflächenmontagetechnik.

Aus dem vorstehenden wird man ohne weiteres verstehen, daß die Anzeige mit Hilfe der Oberflächenmontagetechnik an der gedruckten Schaltungsplatine angebracht werden kann. Es wird daher der Schritt vermieden, die Anzeige in die gedruckte Schaltungsplati ne separat einzusetzen, wodurch das Herstellungsverfahren vereinfacht wird.

In Fig. 3 ist ein vorbekanntes Verfahren zum Herstellen eines Reflektors für eine Anzeige gezeigt. Der erste Schritt 31 beinhaltet die Auswahl der notwendigen Einrichtungen, die einen Reflektor, eine Vielzahl von Verbindungsleitern, eine gedruckte Schaltungsplatine und eine Vielzahl von lichtemittierende Dioden einschließt. Im Schritt 32 werden dann diese Einrichtungen mit Hilfe von Silberklebstoff provisorisch an den relevanten Stellen der gedruckten Schaltungsplatine positioniert. Im anschließenden Schritt 33 wird die Technik der Erhitzung des Silberklebstoffs und des Lötens angewandt, um den Silber klebstoff mit der darauf angeordneten Einrichtung zu verbinden. Im Schritt 34 werden der Reflektor und die gedruckte Schaltungsplatine mit Epoxy-Harz abgeschlossen, um die Anzeige zu bilden. Im letzten Schritt 35 wird mit voreingestellter Temperatur die Anzeige ausgehärtet, um die Herstellung der Anzeige zu beenden.

Beim konventionellen Herstellungsverfahren ist der Reflektor aus Polycyclohexylen teraphthalat (PCT) durch Spritzgießen hergestellt. Die thermoplastische Temperatur die ses Materials beträgt 270°C, und das Abdichtmittel ist Epoxy-Harz. Diese beiden Materia lien haben höhere Wärmewiderstandsfähigkeit. Wenn der dadurch hergestellte Reflektor aber nicht geeignet behandelt wird, so wird sich der Reflektor werfen und verformen, wenn er in den Heizofen gelangt. Diese Deformation wird bewirken, daß der Lötvorgang nicht mehr durchgeführt werden kann.

Wenn der Reflektor mit dem differentiell abtastenden Kalorimeter untersucht wird, findet man heraus, daß das Material eine Restrukturierung der Molekülketten bei 130°C erfährt. Das Material soll diese Temperatur erreichen, bevor es durch den Heizofen des Oberflä chenmontageverfahrens behandelt wird. Es wurde durch die Erfinder herausgefunden, daß, wenn das Material des Reflektors einer Wärmebehandlung nach Spritzgießen des Reflektors in Temperaturbereichen von 130 bis 270°C für ungefähr 30 Minuten unterwor fen worden ist, der resultierende Reflektor ausgezeichnete physische Stabilität haben wird. Diese Stabilität bleibt vollständig während des Farbauftrags, Klebevorgangs und sogar bei der erneuten Erhitzung aufrechterhalten. Dies wurde durch eine größere Menge von experimentellen Daten bestätigt.

Fig. 4 beschreibt in einem Ablaufdiagramm das zusätzliche Wärmebehandlungsverfahren zum Stabilisieren des Reflektors. Die beim Stand der Technik aufgetretenen Probleme werden dadurch vollständig vermieden.

Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

1. Schritt 41, die notwendigen Einrichtungen auszuwählen, die einen Reflektor, eine Vielzahl von Verbindungsleitungen, eine gedruckte Schaltungsplatine und eine Viel zahl von lichtemittierenden Dioden einschließen;
2. Schritt 42, mit dem die Einrichtungen an die geeigneten Stellen auf der gedruckten Schaltungsplatine positioniert werden;
3. Schritt 43, in dem die Einrichtungen mit Hilfe von Silberklebstoff an der gedruckten Schaltungsplatine befestigt werden und durch Löten die Montage beendet wird.

Anschließend wird in Schritt 44 der Reflektor auf Temperaturen von 130 bis 270°C für ungefähr 30 Minuten erhitzt und dann abgekühlt. Im letzten Schritt 45 werden der Re flektor und die gedruckte Schaltungsplatine mit Epoxy-Harz verschlossen, und im letzten Schritt 46 wird der Epoxy-Harz ausgehärtet, der am Reflektor und der gedruckten Schal tungsplatine angebracht ist. Es wurde herausgefunden, daß die Anzeige, die nach dem Verfahren der Fig. 4 hergestellt ist, als Einrichtung verwendet werden kann, die direkt an der gedruckten Schaltungsplatine mit Hilfe von Oberflächenmontagetechnik wie andere elektronische Bauteile angebracht werden kann.

Wenn das Material der zusätzlichen Wärmebehandlung unmittelbar nach dem Spritzgie ßen unterzogen worden ist, wird der Reflektor eine ausgezeichnete Wärmewiderstands fähigkeit erhalten, die es verhindert, daß er deformiert wird und sich wölbt, wenn er der hohen Temperatur des Heizofens ausgesetzt wird. Diese ausgezeichnete physikalische Eigenschaft wurde durch Experimente bewiesen. Die Resultate sind in Tabelle 1 und Ta belle 2 aufgeführt, die die Krümmungsbedingungen der Reflektoren während der Far baufbringung, des Klebvorgangs und während des Oberflächenmontageverfahrens zei gen, und zwar in Tabelle 1 für den Stand der Technik und in Tabelle 2 im Falle der vorhe rigen zusätzlichen Wärmebehandlung. Das Aufbringen von Farbe wird verwandt, um dem Reflektor ein ästhetisches Äußeres zu geben. Der Klebevorgang ist zum Abschließen des Reflektors und der gedruckten Schaltungsplatine mit Epoxy-Harz, um eine Anzeige zu bilden. Die Oberflächenmontage dient dazu, die Anzeige und die gedruckte Schaltungs platine hoher Temperatur auszusetzen, um den Silberklebstoff zu schmelzen und die An zeige an der gedruckten Schaltungsplatine zu befestigen. Tabelle 3 zeigt den Einfluß des Reflektors unter verschiedenen Heizbedingungen. Die Probe der Erfindung ist dabei einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 130 bis 270°C während ungefähr 30 Minu ten unterzogen worden.

Tabelle 1 zeigt die Verformungsbedingungen eines Reflektors der konventionellen Anzei ge während des Bemalungsvorgangs (Farbaufbringung), des Klebevorgangs und des Verfahren der Oberflächenmontagetechnik.

Tabelle 1

Reflektor des Standes der Technik

Tabelle 2 zeigt die Verformungsbedingungen eines erfindungsgemäß hergestellten Re flektors einer Anzeige, wenn dieser dem Farbauftragen, Kleben und dem Oberflächen montagetechnikverfahren unterzogen wird. Wie man sieht, sind die Probleme der Verfor mung stark reduziert.

Tabelle 2

Erfindungsgemäßer Reflektor

Tabelle 3 zeigt die Bedingungen bei erneuter Erhitzung des erfindungsgemäßen Reflek tors. Ist der Reflektor vorher wärmebehandelt, so ist die Verformung immer noch äußerst gering, sogar wenn er einer zweiten oder dritten Wärmebehandlung unterzogen wird.

Tabelle 3

Versuch erneuter Erhitzung des erfindungsgemäßen Reflektors

Vergleicht man Tabellen 1, 2 und 3, so wird man ohne weiteres verstehen, daß, wenn das Material des Reflektors einer Wärmebehandlung direkt nach dem Spritzgießen des Re flektors unterzogen worden ist, der Reflektor eine ausgezeichnete Stabilität erhält, die während des Farbauftragens, des Klebevorgangs und der Oberflächenmontage erhalten bleibt. Hierdurch wird die Größe der Verformung sehr stark auf eine gewisse niedrige Größe reduziert, wodurch es ermöglicht wird, daß die erfindungsgemäß hergestellte An zeige auf der gedruckten Schaltungsplatine direkt mit Hilfe der Oberflächenmontagetech nik installiert werden kann. Während der Wärmebehandlung des Reflektors erfährt das Material eine Restrukturierung der Moleküle, wodurch das Material stabiler wird. Im Hin blick darauf kann das Verformungsproblem der Anzeige, wie es beim Stand der Technik auftritt, durch die vorliegende Erfindung vollständig gelöst werden.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrie ben. Abwandlungen und Änderungen werden jedoch für den Fachmann, der diese Be schreibung liest und versteht, offensichtlich sein. Alle solche Abwandlungen und Ände rungen sollen durch die Erfindung erfaßt werden, soweit sie durch den Bereich der bei gefügten Ansprüche oder ihrer Äquivalente erfaßt sind.

Claims

1. Verfahren zum Anbringen von elektronischen Einrichtungen einschließlich einer LED- Anzeige an der gedruckten Schaltungsplatine mit Hilfe von Oberflächenmontagetech nik, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte aufweist:

1) eine Vielzahl von erforderlichen Einrichtungen einschließlich einer LED-Anzeige Einrichtung auszuwählen;
2) die Einrichtungen zum Bilden der LED-Einrichtung an der geeigneten Stelle auf der Schaltungsplatine zu positionieren; und
3) die Einrichtungen, die die LED-Anzeige bilden, an der gedruckten Schaltungs platine mit Hilfe von Oberflächenmontagetechnik zu befestigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die notwendigen Einrich tungen der LED-Einrichtung einen Reflektor, eine Vielzahl von Verbindungsleitern, ei ne Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und eine gedruckte Schaltungsplatine ein schließen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor einer Wär mebehandlung bei einer Temperatur von ungefähr 130 bis 270°C während ungefähr 30 Minuten unterzogen und anschließend abgekühlt worden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus Polycy clohexylen-teraphthalat (PCT) hergestellt ist.

5. LED-Anzeige, die nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist.

6. Verfahren zum Herstellen einer LED-Anzeige, die für Oberflächenmontage geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es aufweist:

1) notwendige Einrichtungen auszuwählen, die einen Reflektor, eine Vielzahl von Verbindungsleitern, eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und ein Ab dichtmittel einschließen;
2) die Vielzahl von Verbindungsleitern und lichtemittierenden Dioden auf einer ge druckten Schaltungsplatine zu montieren;
3) die Vielzahl von Verbindungsleitern und lichtemittierenden Dioden auf der ge druckten Schaltungsplatine mit Hilfe von Oberflächenmontage zu befestigen;
4) eine Wärmebehandlung des Reflektors durchzuführen;
5) den Reflektor und die gedruckte Schaltungsplatine mit Epoxy-Harz abzudichten; und
6) das Abdichtmittel auszuhärten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von ungefähr 130 bis 270°C während ungefähr 30 Minuten mit an schließender Kühlung durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus Polycy clohexylen-teraphthalat (PCT) hergestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtmittel Epoxy- Harz ist.

10. LED-Diode, die nach einem der Ansprüche 6 bis 9 hergestellt ist.