JP2006179541A - Lead frame for power led and its manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は高消費電力発光ダイオードであるパワーLED用リードフレーム及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a power LED lead frame which is a high power consumption light emitting diode and a method for manufacturing the same.
パワーLEDは消費電力が高いとともに発熱量も多いため、高い導電性及び高い放熱性が求められることから、パワーLED用リードフレームとして金属製リードフレームが用いられている。 Since power LEDs have high power consumption and a large amount of heat generation, high electrical conductivity and high heat dissipation are required, and therefore metal lead frames are used as power LED lead frames.
そして、従来のパワーLED用リードフレームは、ヒートシンク部とリード部とがまったく別の部品であった。図9、10は従来のパワーLED用リードフレームの概略図であり、(a)はその平面図であり、(b)はその正面図である。 In the conventional power LED lead frame, the heat sink portion and the lead portion are completely different parts. 9 and 10 are schematic views of a conventional lead frame for power LED, (a) is a plan view thereof, and (b) is a front view thereof.
ヒートシンク部1には樹脂製ボディーを射出成形により金属製リードフレームに付着成形した後に、半導体(LED)チップ4がダイボンディングされ、接着される。そのため、ヒートシンク部1は、半導体チップから発生する熱を放出しやすくするために、熱伝導率が高い銅や銅合金が用いられ、板厚が厚く設計されている。
A semiconductor body (LED) chip 4 is die-bonded and bonded to the
一方、リード部2、3は、熱放出の必要はなく、導電性、強度、打抜き、曲げ等の加工性が求められるので、種々の銅系合金、鉄系合金やそれらのメッキ材が用いられ、板厚も薄く設計されている。
On the other hand, since the
リード部2、3は長尺金属材料を打抜き、曲げ、たたき等の加工をトランスファープレスを用いて順次連続して行っている。すなわち、多数のリード部2、3は不図示の接続部や送り穴と接続されており、長尺状となっているとともに自動送り可能となっている。
The
一方、ヒートシンク部1は上面11、内側面12、下面13、底面14、外側面15がコイニング、絞り等の加工によって、形成され、個々の部品として製造されている。底面14には放熱性や実装容易性を向上させるために長方形状の突出部を形成してある。
On the other hand, the
図9に示す従来のパワーLED用リードフレームにおいてはヒートシンク部1とリード部2、3とは離れているが、図11に示す従来のパワーLED用リードフレームにおいてはヒートシンク部1とリード部3とがカシメ8によってカシメ留めされ、接合されている。カシメ留めのためには、ヒートシンク部1の上面11の所定の位置に円柱状のピンを形成し、他方、リード部3の所定の位置に円形の貫通孔を形成しておき、貫通孔にピンを通した後にピンの頭をたたいてつぶしカシメ留めするものである。
In the conventional power LED lead frame shown in FIG. 9, the
他の従来技術としては、ヒートシンク部とリード部とを所定位置にセットした後に、スポット溶接等を行い、接合することもある。 As another conventional technique, after the heat sink part and the lead part are set at predetermined positions, spot welding or the like is performed to join them.
図11、12は従来のパワーLED用リードフレームに樹脂製ボディー部を形成した状態を示す概略図であり、(a)はその平面図であり、(b)はその正面図である。 11 and 12 are schematic views showing a state in which a resin body portion is formed on a conventional power LED lead frame, (a) is a plan view thereof, and (b) is a front view thereof.
図11においては、ヒートシンク部1とリード部2、3とが接合されていない状態で、射出成形機の金型あるいはモールド内の所定位置に配置した後に金型が閉じられて加熱溶融樹脂が金型内へ加圧注入され、その後に、冷却固化されて樹脂製ボディー部6が金属製リードフレームに付着・形成される。
In FIG. 11, in a state where the heat sink
一方、図12においては、ヒートシンク部1とリード部3とがカシメ留めされ、接合されているが、リード部2とは接合されていない状態で、射出成形機の金型あるいはモールド内の所定位置に配置される点で図9、11に示した従来技術と異なるが、その他の点ではほぼ同じである。
On the other hand, in FIG. 12, the
いずれの従来技術においても樹脂製ボディー部6の形状は同じであるが、上面61、側面65、66、67、68、底面69によって囲まれたほぼ直方体であり、上面61には円形の上縁60から角を丸めた菱形の下縁63へ向かってくぼんでおり傾斜面62が形成され下縁63からリード部2、3及びヒートシンク部1の上面との境へ向かって、さらにくぼみ、傾斜面が形成されている。また、上面61の1つの角には、位置決め用マーク64が設けてある。
In any of the conventional techniques, the shape of the resin body 6 is the same, but it is a substantially rectangular parallelepiped surrounded by the
しかしながら、従来技術においては、ヒートシンク部とリード部とが別部品であるので、それぞれの寸法精度や、位置合せが少しでも誤差があると、不良品となるので、不良率が高く、高精度の位置合せが必要であり、コストが高くなる。 However, in the prior art, since the heat sink part and the lead part are separate parts, if there is any error in the dimensional accuracy or alignment of each part, it becomes a defective product, so the defect rate is high and high precision. Alignment is necessary and the cost is high.
また、ヒートシンク部の自動供給セット機を用いても加工スピードが他の工程での加工スピードに比べて大幅に遅いため、全体としての製造スピードの低下を招いてしまう。 Moreover, even if an automatic supply set machine for the heat sink part is used, the processing speed is significantly slower than the processing speed in the other steps, which leads to a decrease in the manufacturing speed as a whole.
そこで、本発明の目的は、部品の組立てが不要で、不良品発生率が低く、比較的低コストのパワーLED用リードフレームを提供するとともに、部品の組立てが不要で、不良品発生率が低く、比較的低コストであり、加工スピードが高いパワーLED用リードフレームの製造方法を提供する。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a lead frame for a power LED that does not require assembly of parts, has a low defective product generation rate, and is relatively low in cost, and does not require assembly of components, and has a low defective product generation rate. A method of manufacturing a power LED lead frame that is relatively low cost and has a high processing speed is provided.
上記目的は、請求項1に記載のパワーLED用リードフレーム、すなわち、ヒートシンク部と少なくとも片側のリード部とが同一金属材料で一体に製造されていることを特徴とするパワーLED用リードフレームによって、達成される。
The above object is achieved by the power LED lead frame according to
また、上記目的は、請求項2に記載のパワーLED用リードフレームの製造方法、すなわち、厚さの比が4:1〜6:1である厚内部と通常部とを長手方向に並べた長尺異形状金属材料をトランスファープレス及び射出成形機に通して金属材料の打抜き加工並びに曲げ加工及び樹脂成形加工を行うパワーLED用リードフレームの製造方法によっても達成される。
Further, the above object is to provide a power LED lead frame manufacturing method according to
本発明に係るパワーLED用リードフレームは、ヒートシンク部と少なくとも片側のリード部とが同一金属材料で一体に製造されているので、ヒートシンク部とリード部とを組合せ、接合する工程が不要であるため、組合せ不良や接合不良が生じないという効果が得られる。 In the power LED lead frame according to the present invention, since the heat sink part and at least one lead part are integrally manufactured from the same metal material, there is no need to combine and join the heat sink part and the lead part. Thus, an effect that no combination failure or bonding failure occurs is obtained.
また、本発明に係るパワーLED用リードフレームの製造方法は、長尺異形状金属材料をトランスファープレス及び射出成形機に通して、金属材料の打抜き加工並びに曲げ加工及び樹脂成形加工を行うので、上記の効果とともに、プレス工程及びインサートモールド工程の高速加工スピードで金属リードフレームを通板でき、加工ラインスピードが高く保たれるという効果が得られる。 Moreover, the manufacturing method of the lead frame for power LED according to the present invention performs the punching process, bending process and resin molding process of the metal material by passing the long irregular metal material through a transfer press and an injection molding machine. In addition to the above effect, the metal lead frame can be passed through at a high processing speed in the pressing process and the insert molding process, and the processing line speed can be kept high.
以下、本発明の種々の実施形態のパワーLED用リードフレームについて、添付図面を参照して、詳細に説明する。 Hereinafter, lead frames for power LEDs according to various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図8は実施形態のパワーLED用リードフレームの製造に用いる長尺異形状金属カット材の斜視図である。長さLで幅(W1+W2+W3+W4+W5)の異形状長尺板材であり、材質としては無酸素銅、脱酸素銅、りん青銅等である。長さLは400〜1800mmである。厚肉部72、74及び薄肉部71、73、75が長さ方向に並べてある。厚肉部72、74の厚さt2、t4は等しく、薄肉部71、73、75の厚さt1、t3、t5は等しく、t1:t2=1:4〜1:6である。
FIG. 8 is a perspective view of a long irregular metal cut material used for manufacturing the power LED lead frame of the embodiment. It is an irregularly shaped long plate material having a length L and a width (W1 + W2 + W3 + W4 + W5), and the material is oxygen-free copper, oxygen-free copper, phosphor bronze or the like. The length L is 400-1800 mm. The
長尺異形状カット材の製造方法としては、溝ロール圧延法と切削法が好ましいが、エッチング除去法や押出し加工法や引抜き加工法も考えられる。 A groove roll rolling method and a cutting method are preferable as a method for producing a long irregular cut material, but an etching removal method, an extrusion method, and a drawing method are also conceivable.
図示の長尺異形状カット材は厚肉部が2列であるが、1列や3列としてもよい。 The long irregular shaped cut material shown in the figure has two rows of thick portions, but may be one row or three rows.
薄肉部71、75には後工程のプレス加工によって、リード部が形成されるとともに、長尺異形状カット材を順次連続送りするための送り孔も形成される。
第1実施形態
In the
First embodiment
図1は第1実施形態のパワーLED用リードフレームの概略図であり、(a)はその平面図であり、(b)はその正面図である。 1A and 1B are schematic views of a power LED lead frame according to the first embodiment. FIG. 1A is a plan view thereof, and FIG. 1B is a front view thereof.
ヒートシンク部1は異形状材の厚肉部を打抜き、コイニング加工して形成され、リード部2、3は異形状材の薄肉部を打抜き加工して形成されており、ヒートシンク部1とリード部3とは直接に連続しており、一体に製造されている。不図示の釣りリードやフレーム等によってリード部2もヒートシンク部1と間接的に連続しているが、リード部2の先端面22とヒートシンク部1の外側面15とは離れている。ヒートシンク部1には下面13と内側面12とからなる円錐台状のくぼみがプレス加工により形成されている。下面13には半導体チップ4が後工程において接着される。ヒートシンク部1にくぼみを設けているため、半導体チップ4の上面の位置とリード部2、3の上面21の位置とはほぼ同一のレベルとなるので、ワイヤボンディングするAu線5の長さを短くすることができ、コストを節約することができる。
The
ヒートシンク部の平面形状は、第1実施形態においては長方形である。 The planar shape of the heat sink portion is a rectangle in the first embodiment.
図2は樹脂製ボディー部を形成した第1実施形態のパワーLED用リードフレームの概略図であり、(a)はその平面図であり、(b)はその正面図である。 2A and 2B are schematic views of the power LED lead frame of the first embodiment in which a resin body portion is formed. FIG. 2A is a plan view thereof, and FIG. 2B is a front view thereof.
樹脂製ボディー部6は上面61、側面65、66、67、68、底面69によって囲まれたほぼ直方体である。上面61には円形の上縁60から角を丸めた菱形の下縁63へ向かってくぼんでおり、傾斜面62が形成され、下縁63からリード部2、3及びヒートシンク部1の上面との境へ向かって、さらにくぼみ、傾斜面が形成されている。また、上面61の1つの角には、位置決め用マーク64が設けてある。
第2実施形態
The resin body 6 is a substantially rectangular parallelepiped surrounded by an
Second embodiment
図3は樹脂製ボディー部を形成した第2実施形態のパワーLED用リードフレームの概略図であり、(a)はその平面図であり、(b)はその正面図である。 3A and 3B are schematic views of a power LED lead frame according to a second embodiment in which a resin body portion is formed. FIG. 3A is a plan view thereof, and FIG. 3B is a front view thereof.
第1実施形態との相違点は、ヒートシンク部1の上面11は平坦であり、くぼみが形成されていないことである。そのため、ヒートシンク部1の厚さは、素材の厚肉部の厚さとほぼ等しく、放熱性能が優れている。反面、半導体チップ4をヒートシンク部1の上面11に接着すると、半導体チップ4の上面の位置はリード部2の上面21の位置より、ほぼ半導体チップ4の高さ分だけ高くなってしまう。そのため、ワイヤボンディングするAu線が長くなり、コストが高くなってしまう。
第3実施形態
The difference from the first embodiment is that the
Third embodiment
図4は、樹脂製ボディー部の下縁の種々の形状を示す説明図である。 FIG. 4 is an explanatory view showing various shapes of the lower edge of the resin body portion.
(a)は大円に2つの小半円を大円の中心のまわりに180°離して付け加えた形状である。(b)は大円形である。(c)は菱形の対向する1組の角に、それぞれ、小半円を付け加えた形状である。(d)は4つの角を丸めた長方形の形状である。(e)は大円に、その中心のまわりに180°離れた位置に約120°の角を付け加えた形状である。(f)は大円に、その中心のまわりに180°離れた位置に四角形を付け加えた形状である。(g)は2つの長円を、それぞれの長軸が直交し、中心を共通するように組合せた形状である。(h)は2つの円に近い長円を、それぞれの長軸が直交し、中心を共通するように組合せた形状である。 (A) is a shape in which two small semicircles are added to the great circle 180 degrees apart around the center of the great circle. (B) is a large circle. (C) is a shape in which a small semicircle is added to each pair of opposite corners of the rhombus. (D) is a rectangular shape with four rounded corners. (E) is a shape obtained by adding an angle of about 120 ° to a great circle at a position 180 ° away from the center of the great circle. (F) is a shape obtained by adding a square to a great circle at a position 180 ° away from the center of the great circle. (G) is a shape in which two ellipses are combined such that their long axes are orthogonal to each other and have a common center. (H) is a shape in which ellipses close to two circles are combined such that their long axes are orthogonal and the centers are common.
樹脂製ボディー部の下縁の形状を変えると、LEDから発生する光の広がり方が異なり、種々の印象、雰囲気の光源とすることができる。
第4実施形態
If the shape of the lower edge of the resin body part is changed, the way in which the light generated from the LED spreads is different, and the light source can have various impressions and atmospheres.
Fourth embodiment
図5は第4実施形態のパワーLED用リードフレームの概略図であり、(a)はその平面図であり、(b)はその正面図である。 5A and 5B are schematic views of a power LED lead frame according to the fourth embodiment. FIG. 5A is a plan view thereof, and FIG. 5B is a front view thereof.
ヒートシンク部1は異形状材の厚肉部を打抜きコイニング加工して形成されているが、平面形状は角を丸くした四角形である点において第1実施形態と異なり、その他の点においてはほぼ同一である。
第5実施形態
The
Fifth embodiment
図6は第5実施形態のパワーLED用リードフレームの概略図であり、(a)はその平面図であり、(b)はその正面図である。 6A and 6B are schematic views of a power LED lead frame according to a fifth embodiment. FIG. 6A is a plan view thereof, and FIG. 6B is a front view thereof.
ヒートシンク部1は異形状材の厚肉部を打抜きコイニング加工して形成されているが、平面形状は円形を2つの平行な直線で切り取った形状であり、円弧と直線との組合せである点において第1実施形態と異なり、その他の点においてはほぼ同一である。
第6実施形態
The
Sixth embodiment
図7は第6実施形態のパワーLED用リードフレームの概略図であり、(a)はその平面図であり、(b)はその正面図である。 7A and 7B are schematic views of a power LED lead frame according to the sixth embodiment. FIG. 7A is a plan view thereof, and FIG. 7B is a front view thereof.
ヒートシンク部1は異形状材の厚肉部を打抜きコイニング加工して形成されているが、平面形状は長方形の角を辺に対し45°の角度をなす直線で切り取った形状である点において第1実施形態と異なり、その他の点においてはほぼ同一である。
The
1 ヒートシンク部
11 上面
12 内側面
13 下面
14 底面
15 外側面
2 リード部
21 上面
22 先端面
3 リード部
4 半導体(LED)チップ
5 Au線
6 樹脂ボディー部
60 上縁
61 上面
62 傾斜面
63 下縁
64 位置決め用マーク
65 側面
66 側面
67 側面
68 側面
69 底面
71 薄肉部
72 厚肉部
73 薄肉部
74 厚肉部
75 薄肉部
8 カシメ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
The method for manufacturing a lead frame for a power LED according to claim 2, wherein the long irregular metal material is a cut material obtained by partially cutting a long plate material.
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