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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