JP2006203201A - 処理したリードフレーム上にオーバー成型したカバーまたはレンズを有するｌｅｄアセンブリおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】処理したリードフレーム上にオーバー成型したカバーまたはレンズを有するＬＥＤアセンブリ、並びに該ＬＥＤアセンブリを製造する方法の提供。
【解決手段】リードフレーム上に基体を用意し、該基体内にＬＥＤを設け、その上に該基体を有する該リードフレームを処理（例えばコールドプラズマ処理または界面結合物質の適用）してオーバー成型のために準備し、そしてその上に該基体を有する該リードフレーム上にカバーまたはレンズをオーバー成型して該ＬＥＤを包むＬＥＤアセンブリを製造する方法およびこの方法により得られたＬＥＤアセンブリ。
【選択図】図８
【解決手段】リードフレーム上に基体を用意し、該基体内にＬＥＤを設け、その上に該基体を有する該リードフレームを処理（例えばコールドプラズマ処理または界面結合物質の適用）してオーバー成型のために準備し、そしてその上に該基体を有する該リードフレーム上にカバーまたはレンズをオーバー成型して該ＬＥＤを包むＬＥＤアセンブリを製造する方法およびこの方法により得られたＬＥＤアセンブリ。
【選択図】図８
Description
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）技術に関し、そして特に、処理したリードフレーム上にオーバー成型したカバーまたはレンズを有するＬＥＤアセンブリ、並びに該ＬＥＤアセンブリを製造する方法に関する。１つの態様では、ＬＥＤアセンブリは、液状のシリコーンゴム（ＬＳＲ）材料を使用してオーバー成型したレンズを形成し、そしてコールドプラズマ処理を使用してその上にレンズをオーバー成型する前にリードフレームを処理する。本明細書では、それについて特に記述する。しかし、本明細書で記載されたＬＥＤアセンブリが、種々の他の同様な環境および応用でも利用できる。
ＬＥＤは、一般に、基体、基体により支持されるＬＥＤおよびＬＥＤ上のカバーを含む。ＬＥＤは、典型的に、ＬＥＤへ電流を流すためのそれから延在しているワイヤ導線を有する一片の半導体物質である。カバーは、典型的に、ドーム状の形状を有しそしてＬＥＤから発する光のためのレンズとして働く実質的に透明な物質である。アセンブリされるとき、カバーおよび基体は、ＬＥＤを包みそしてそれを有害な環境上の影響から保護するように働く。光を通すカバーは、さらに、ＬＥＤからの光の放出を増大させそしてＬＥＤから外部への放射パターンをコントロールするのに働く。
ＬＥＤアセンブリを製造するために、リードフレーム物質の連続片を用意する。リードフレーム物質は、それらのそれぞれの周りに基体が配置されている画成された接触域を含む。基体は、その上面の凹所および凹所内に画成された支持面を含む。しばしば、基体は、さらに、基体の凹所内に環状に画成された凹所を保持する環状のレンズを含む。その接触域の周りにその上に支持された基体を有する連続するリードフレーム片は、アセンブリラインに沿って移動し、そして指定された位置で、それぞれの基体に設けられたＬＥＤダイを有する。さらに特に、ＬＥＤダイは、基体に結合され、そしてＬＥＤダイから延在するワイヤは、リードフレームに結合される。
そのなかに設けられたＬＥＤを有するリードフレーム上の末端の開いた基体は、ときには、オープンパッケージとよばれる。オープンパッケージは、さらに、アセンブリラインに沿って移動し、そしてレンズは基体に確保されてＬＥＤを包む。さらに詳細には、ドーム状の形状および環状の設置部分を有するレンズは、スナップ留めでＬＥＤの上の基体に確保される。使用されるとき、カバーの環状の設置部分は、基体の環状のレンズ保持凹所内に受容されてレンズを基体に確保する。
本発明は、処理したリードフレーム上にオーバー成型したカバーまたはレンズを有するＬＥＤアセンブリ、並びに該ＬＥＤアセンブリを製造する方法に関する。
本発明の１つの構成では、ＬＥＤアセンブリを製造する方法が提供される。さらに特に、この構成によれば、基体はリードフレーム上に設けられる。ＬＥＤは基体内に設けられる。その上に基体を有するリードフレームは、カバーまたはレンズのオーバー成型のために準備するように処理される。次に、カバーまたはレンズは、その上に基体を有するリードフレーム上にオーバー成型されてＬＥＤを包む。
他の構成では、ＬＥＤアセンブリを製造する方法が提供される。さらに特に、この構成によれば、基体はリードフレーム上にオーバー成型される。ＬＥＤは基体上に設けられる。基体およびリードフレームの少なくとも１つが表面処理される。カバーまたはレンズは、基体およびリードフレームの該少なくとも１つ上にオーバー成型されてＬＥＤを包む。
なお他の構成では、複数のＬＥＤアセンブリを製造する方法が提供される。さらに特に、この構成によれば、複数の接触域を有する連続するリードフレームが提供される。オープンパッケージが、接触域のそれぞれの周りに基体をオーバー成型しそしてリードフレームにＬＥＤダイを結合することにより、複数の接触域のそれぞれの周りに形成される。オープンパッケージは、コールドプラズマ処理される。カバーまたはレンズは、オープンパッケージ上にオーバー成型されてＬＥＤアセンブリを形成する。
他の構成によれば、ＬＥＤアセンブリを製造する方法が提供される。さらに特に、この構成によれば、オーバー成型したリードフレームが提供される。ＬＥＤダイがオーバー成型したリードフレームに結合される。それに設けられたＬＥＤダイを有するオーバー成型したリードフレームは、表面処理されて、ＬＥＤダイを包む以後の段階のためにオーバー成型したリードフレームを準備する。
他の構成によれば、ＬＥＤアセンブリを製造する方法が提供される。さらに特に、この構成によれば、それに確保された複数の基体部材を有するリードフレームが提供される。ＬＥＤは、基体のそれぞれに設けられる。ＬＥＤは、リードフレームにワイヤで結合される。それに設けられそして結合されたＬＥＤを有するリードフレームは、表面処理される。カバーは、ＬＥＤの上でリードフレーム上にオーバー成型される。
他の構成によれば、ＬＥＤアセンブリが提供される。さらに特に、この構成によれば、ＬＥＤアセンブリは、リードフレーム上の基体を含む。ＬＥＤは、基体により支持されそしてリードフレームに電気的に接続される。カバーまたはレンズが基体およびリードフレームの該少なくとも１つ上にオーバー成型されてＬＥＤを包む。基体およびリードフレームの該少なくとも１つは、コールドプラズマ処理されてカバーまたはレンズがそれに結合する。
図１では、連続するリードフレーム１０は、複数の基体１２を含む。それぞれの基体１２は、一般に、熱硬化性または熱可塑性の材料から形成されそして所望の場所でリードフレームにオーバー成型される。それぞれの基体は、その上面１６で画成された凹所１４を含む。支持面１８は、凹所１４の内向きの末端を画成する。支持面１８およびテーパー状の円筒状の壁２０（支持面１８の放射状の境界を画成する）は、一緒になってＬＥＤ受容域２２を画成する。円筒状の壁の部分２８で画成された環状の保持凹所２６は、支持面１８に関して凹所１４で外側に配置される。以下に詳細に述べられるように、凹所２６および壁の部分２８は、一緒になってカバーを確実に受容するための構造を形成する。
その上に基体１２を有するリードフレーム１０は、ＬＥＤダイがそれぞれの基体に設けられている位置または場所に向かって矢印３０の方向に進む。さらに詳細には、図２に関して、ＬＥＤダイ３２は、矢印３４で示されるように基体１２に設けられる。特に、ＬＥＤダイ３２は、支持面１８上に位置し、そしてダイ３２のワイヤ３６はリードフレーム１０に結合される。画かれた態様では、支持面１８は、接触域３８として示されるリードフレーム１０の露出した域である。ＬＥＤダイ３２は、接触域３８上に位置するかまたは置かれ、そしてＬＥＤワイヤ３６は、当業者により理解されるように、リードフレーム１０の隣接する部分４０にワイヤで結合される。
基体内、基体のなかへまたは基体の上に設置されたＬＥＤダイ３２により、オープンパッケージは形成され、そして番号４２により示される。オープンパッケージ４２は、矢印４４により示されるようにカバーの位置または場所に向かって進む。図３に関して、オープンパッケージは、矢印４８により示されるように、ＬＥＤダイ３２を包むための基体１２および結合されたワイヤ３６にスナップ留めされたカバー４６を有する。詳細には、カバー４６の環状の支持リング部分５０は、基体１２の環状のカバー保持凹所２６内に受容される（すなわちスナップ留めされる）。カバーのドームの部分５２は、円筒状の壁部分２８に隣接する凹所１４に部分的に受容される。
図４−８に関して、本発明の態様によるＬＥＤアセンブリを製造する改善された方法が記載される。図４に特に関して、その上に複数の基体６２を有する連続するリードフレーム６０が用意される。さらに詳細には、それぞれの基体６２は、リードフレームの接触域６４（図５）の周りでリードフレーム上にオーバー成型される。特に、基体６２は、接触域６４に近い凹所６６を含む。凹所６６は、支持面６８（画かれた態様において接触域６４の一番上の面である）と基体１４のテーパー状の円筒状の壁７０とにより画成される。
それに確保された基体６２を有するリードフレーム６０をさらに処理するために、リードフレームは、矢印７２の方向にＬＥＤダイを設置させるための位置または場所に進む。図５に関して、リードフレーム６０上にオーバー成型したそれぞれの基体６２は、基体内に設けられたＬＥＤダイ７４を有する。ＬＥＤダイ７４の設置は、矢印７６により示されるように、ＬＥＤ７４を基体１４上に設ける段階およびダイ７４のワイヤ７８をリードフレーム６０に結合する段階を含む。詳細には、ＬＥＤダイ７４は、支持面６８に設けられるかまたは結合され、そしてワイヤ７８は、リードフレーム６０の隣接する接触部分８０に結合される。支持面６８は、基体６２、リードフレーム６４の接触域またはこれらの或る組み合わせから形成される。
一般に、ダイ結合およびワイヤ結合のアセンブリ（図示せず）が使用されて、ＬＥＤ７４を基体６２に結合させそしてＬＥＤ７４のワイヤ７８をリードフレーム６０に電気的に結合させる。別の態様として、基体６２内にＬＥＤ７４を設置する段階は、ボール格子配列アセンブリ（ＢＧＡ）（図示せず）（その表面は、ＬＥＤ７４を基体６２上に設けそしてＬＥＤ７４のワイヤまたは導線７８をリードフレーム６０に接続する）を使用することにより、達成できる。ＢＧＡアセンブリ並びにダイ結合およびワイヤ結合アセンブリは、当業者に明らかであり、そのため本明細書では詳述しない。ＬＥＤ７４を設置して、オープンパッケージ８２が、リードフレーム６０、基体６２および設置されかつ電気的に接続したＬＥＤ７４の組み合わせにより形成される。オープンパッケージ８２は、次に、以下に記述されるようにさらなる処理のために矢印８４に示されるようにアセンブリラインに沿って移動する。
リードフレーム６０、基体６２およびＬＥＤ７４からなるそれぞれのオープンパッケージ８２は、次にオーバー成型の準備のために処理される。画かれた態様では、オープンパッケージ８２は、トンネル９０を通って移動し、その際処理は矢印９２により示されるようにオープンパッケージ８２に適用される。１つの態様では、処理は、その上に基体６２を有するリードフレーム６０を処理するプラズマを含む表面処理である。当業者にとり周知でありかつ理解されるように、プラズマ処理は、その上に基体６２を有するリードフレーム６０に高エネルギーのイオン、原子、分子および電子の流れを噴射して、その上に基体６２を有するリードフレーム６０上の表面汚染物の少なくとも薄い層を除くことを含む。従って、画かれた態様では、プラズマ発生器９４は、矢印９２により示されるような流れを、トンネル９０内でオープンパッケージ８２に向かわせる。画かれた態様で使用するのに好適なプラズマ発生器の１つの例は、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ Ａｌｕｍｎｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎの米国特許６７６４６５８に開示されたものであり、それは本明細書において参考として引用される。
別の態様では、界面結合物質がオープンパッケージ８２に適用されて、オーバー成型の以後の段階のためにその上に基体６２を有するリードフレーム６０を準備する。界面結合物質の適用を使用する別の態様は、上記のコールドプラズマ処理の代わりに使用できる。いずれの場合（コールドプラズマ処理または界面結合剤の適用）でも、以下に詳述するように、表面処理は、リードフレーム６０および基体６２の少なくとも１つ上の表面エネルギーを増大する効果を有する。表面の表面エネルギーを増大させることは、他の適用された表面へ密着させるための表面を準備することになる。
図７に関して、表面を処理されたオープンパッケージは、次に、その上にカバーまたはレンズ１００をオーバー成型してＬＥＤ７４を包む。さらに詳細に、カバーまたはレンズ１００は、その上に基体６２を有するリードフレーム６０上にオーバー成型されて基体６２とオーバー成型したカバーまたはレンズ１００との間にＬＥＤ７４を密封する。１つの態様では、液状のシリコーンゴム（ＬＳＲ）が使用されてオープンパッケージ８２上にカバーまたはレンズ１００をオーバー成型する。さらに詳細には、オープンパッケージは、ドーム状の型１０２内の位置に移動する。射出成型機１０４は、ランナー部分１０６を経て型１０４中に液状シリコーンゴムのような溶融した物質を伝達してカバーまたはレンズ１００を形成する。
カバー１００の射出成型は、低圧の下で生じそしてＬＥＤの上にカバーまたはレンズを形成する段階を含む。さらに特に、液状シリコーンゴム物質は、ＬＥＤをカバーするばかりでなく、その上の光学的に透過する表面を提供する。オーバー成型した溶融した物質は冷却してオープンパッケージ上に成型したカバーを形成する。画かれた態様では、カバー／レンズ１００は、オープンパッケージの基体６２に結合する。別の態様では、型１０２は、基体６の周りにカバーまたはレンズ１００を成型するような形状であり、カバーまたはレンズは基体の側壁１０８およびリードフレーム６０の最上面６０ａに結合する。表面処理により生ずる表面エネルギーの増大は、リードフレームおよび基体との溶融した物質の結合能力を改善する。従って、カバーまたはレンズ１００は、オープンパッケージ６２に確実に結合する。
図８に関して、上記の方法は、最後にＬＥＤアセンブリ１１０を形成する。ＬＥＤアセンブリ１１０は、リードフレーム６０の一部上の基体６２、並びにワイヤ７８を経てリードフレームに電気的に接続し基体により支持されるＬＥＤ７４を含む。上記のようなカバーまたはレンズ１００は、基体６２上にオーバー成型されてＬＥＤ７４を包む。
図９に関して、本明細書に記載されたようなリードフレームおよび／または基体の表面のコールドプラズマ処理は、実質的な期間続く処理された表面の表面エネルギーを増大させる。１つの態様では、コールドプラズマ処理後の基体６２の表面エネルギーは、２４時間より長く約７２ダイン（ｍＮ／ｍ）と増大し維持される。これは、カバー１００が基体６２と非常に強い結合を形成することから、ＬＥＤ７４を包むためにＬＳＲカバー１００により基体６２をオーバー成型する好ましい期間である。コールドプラズマ処理後、基体６２の表面エネルギーは、Ｘの期間中（約７２時間であることが分かっている）７０ダイン（ｍＮ／ｍ）より高いままである。これは、強い結合がカバー１００と基体６２との間に形成されているために、基体６２をオーバー成型するなお好ましい期間である。基体６２の表面エネルギーは、Ｙの期間中（約１２週間以上であることが分かっている）４０ダイン（ｍＮ／ｍ）より高いままである。期間Ｙが終わった後、基体６２の表面エネルギーは、４０ダイン（ｍＮ／ｍ）より低い名目値に戻り、そして一般に約２０ダイン（ｍＮ／ｍ）と４０ダイン（ｍＮ／ｍ）との間に維持される。期間Ｘが終わった後、レンズ１００のオーバー成型は、期間Ｙの残りの期間中なお改善される。
本発明を例示する態様は、種々の態様に関連して記述された。明らかに、改変および変更は、前記の記述を読み理解することにより他の態様にも行うことができる。例示の態様は、それらが請求の範囲の範囲内またはその均等の範囲に入る限り、すべてのこれらの改変および変更を含むものと考慮されることを目的とする。
１０ 連続するリードフレーム
１２ 基体
１４ 凹所
１６ １４の上面
１８ 支持面
２０ 円筒状の壁
２２ 受容域
２６ 環状の保持凹所
２８ 円筒状の部分
３０ 矢印
３２ ＬＥＤダイ
３４ 矢印
３６ ワイヤ
３８ 接触域
４０ １０の隣接部分
４２ オープンパッケージ
４４ 矢印
４６ カバー
４８ 矢印
５０ 環状の支持リング部分
５２ ４６のドーム部分
６０ 連続するリードフレーム
６０ａ ６０の最上面
６２ 基体
６４ 接触域
６６ 凹所
６８ 支持面
７０ １４の円筒状の壁
７２ 矢印
７４ ＬＥＤダイ
７６ 矢印
７８ ワイヤ
８０ ６０の接触部分
８２ オープンパッケージ
９０ トンネル
９２ 矢印
９４ プラズマ発生器
１００ カバー／レンズ
１０２ 型
１０４ 射出成型機
１０６ ランナー部分
１０８ ６２の側壁
１１０ ＬＥＤアセンブリ
１２ 基体
１４ 凹所
１６ １４の上面
１８ 支持面
２０ 円筒状の壁
２２ 受容域
２６ 環状の保持凹所
２８ 円筒状の部分
３０ 矢印
３２ ＬＥＤダイ
３４ 矢印
３６ ワイヤ
３８ 接触域
４０ １０の隣接部分
４２ オープンパッケージ
４４ 矢印
４６ カバー
４８ 矢印
５０ 環状の支持リング部分
５２ ４６のドーム部分
６０ 連続するリードフレーム
６０ａ ６０の最上面
６２ 基体
６４ 接触域
６６ 凹所
６８ 支持面
７０ １４の円筒状の壁
７２ 矢印
７４ ＬＥＤダイ
７６ 矢印
７８ ワイヤ
８０ ６０の接触部分
８２ オープンパッケージ
９０ トンネル
９２ 矢印
９４ プラズマ発生器
１００ カバー／レンズ
１０２ 型
１０４ 射出成型機
１０６ ランナー部分
１０８ ６２の側壁
１１０ ＬＥＤアセンブリ
Claims (20)
- リードフレーム上に基体を用意し、
該基体内にＬＥＤを設け、
その上に該基体を有する該リードフレームを処理してオーバー成型のために準備し、そして
その上に該基体を有する該リードフレーム上にカバーまたはレンズをオーバー成型して該ＬＥＤを包むことを特徴とするＬＥＤアセンブリを製造する方法。 - リードフレーム上に基体を用意する該段階が、該基体を該リードフレーム上にオーバー成型することを含む請求項１の方法。
- リードフレーム上に基体を用意する該段階が、該リードフレームの接触域の周りで該リードフレーム上に該基体をオーバー成型することを含む請求項１の方法。
- 該基体内にＬＥＤを設ける該段階が、該ＬＥＤを該基体上に設け、そして該ＬＥＤのワイヤを該リードフレームに結合することを含む請求項１の方法。
- 該基体内にＬＥＤを設ける該段階が、ボール格子配列を使用して該ＬＥＤを該基体上に表面で設けそして該ＬＥＤのリードを該リードフレームと接続することを含む請求項１の方法。
- ＬＥＤを該基体内に設ける該段階が、ダイ装着およびワイヤ結合のアセンブリを使用して該ＬＥＤを該基体に装着しそして該ＬＥＤのワイヤを該リードフレームに電気的に接続することを含む請求項１の方法。
- 該リードフレームを処理する該段階が、その上に該基体を有する該リードフレームをプラズマ処理することを含む請求項１の方法。
- 該リードフレームをプラズマ処理する該段階が、その上に該基体を有する該リードフレームに高エネルギーのイオン、原子、分子および電子の少なくとも１つの流れを噴射して表面の汚染物の少なくとも薄い層を除くことを含む請求項７の方法。
- 該リードフレームを処理する該段階が、界面結合物質をその上に該基体を有する該リードフレームに適用して、該カバーまたはレンズをオーバー成型する該以後の段階のためにその上に該基体を有する該リードフレームを準備することを含む請求項１の方法。
- 該カバーまたはレンズをオーバー成型する該段階が、該基体と該オーバー成型したカバーまたはレンズとの間に該ＬＥＤを封着することを含む請求項１の方法。
- 該カバーまたはレンズをオーバー成型する該段階が、液状のシリコーンゴムをその上に該基体を有する該リードフレーム上に低圧の下にオーバー成型して該ＬＥＤを包みそしてその上にカバーまたはレンズを形成することを含む請求項１の方法。
- 該カバーまたはレンズをオーバー成型する該段階が、該カバーまたはレンズを該リードフレームおよび該基体上に結合することを含む請求項１の方法。
- 該基体の表面エネルギーが、２４時間の期間７２ダインに増大しそしてオーバー成型する該段階が、該期間内で生ずる請求項７の方法。
- 基体をリードフレーム上にオーバー成型し、
ＬＥＤを該基体上に設け、
該基体および該リードフレームの少なくとも１つを表面で処理し、そして
カバーまたはレンズを該基体および該リードフレームの少なくとも１つ上にオーバー成型して該ＬＥＤを包むことからなることを特徴とするＬＥＤアセンブリを製造する方法。 - 表面を処理する該段階が、（１）該基体および該リードフレームの少なくとも１つのコールドプラズマ処理、および（２）該基体および該リードフレームの該少なくとも１つへの界面結合物質の適用の１つを含む請求項１４の方法。
- 複数の接触域を有する連続リードフレームを用意し、
該接触域のそれぞれの周りに基体をオーバー成型しそしてＬＥＤダイを該リードフレームに装着することにより該複数の接触域のそれぞれの周りにオープンパッケージを形成し、
該オープンパッケージをコールドプラズマ処理し、そして
カバーまたはレンズを該オープンパッケージ上にオーバー成型してＬＥＤアセンブリを形成することからなることを特徴とする複数のＬＥＤアセンブリを製造する方法。 - オーバー成型したリードフレームを用意し、
ＬＥＤダイを該オーバー成型したリードフレームに装着し、そして
それに設けられた該ＬＥＤダイを有する該オーバー成型したリードフレームを表面で処理して、該ＬＥＤダイを包む以後の段階のために該オーバー成型したリードフレームを準備することを含むＬＥＤアセンブリを製造する方法。 - 該オーバー成型したリードフレーム上にカバーまたはレンズをオーバー成型して該ＬＥＤを包むことをさらに含む請求項１７の方法。
- それに確保された基体部材を複数有するリードフレームを用意し、
ＬＥＤを該基体のそれぞれのそれぞれに設け、
該ＬＥＤを該リードフレームにワイヤ結合し、
それに設けそして結合された該ＬＥＤを有する該リードフレームを表面処理し、そして
該ＬＥＤ上の該リードフレーム上にカバーまたはレンズをオーバー成型することからなることを特徴とするＬＥＤアセンブリを製造する方法。 - リードフレーム上の基体、
基体により支持されそして該リードフレームに電気的に接続されたＬＥＤ、そして
該基体および該リードフレームの少なくとも１つ上にオーバー成型されて該ＬＥＤを包むカバーまたはレンズからなり、該基体および該リードフレームの該少なくとも１つはコールドプラズマ処理されて該カバーまたはレンズをそれに結合させることを特徴とするＬＥＤアセンブリ。
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2005
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