JP2008244350A

JP2008244350A - 多粒の表面粘着型発光ダイオードの製造方法とその構造

Info

Publication number: JP2008244350A
Application number: JP2007085911A
Authority: JP
Inventors: ▲せん▼宋文; Sobun Sen; Jinxiang Gu; 古今祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】寿命の長い、生産費の安い、散熱効果の良好な、従来の生産工程が利用できる、面光源である多粒の表面粘着型（SMD）発光ダイオード（LED）の製造方法と、その構造の提供。
【解決手段】金属製の材料条片上で、1つの発光素子と、1対の電極と散熱体を含んだSMD・LEDを複数製作し、これらを配線で直並列に接続して面光源とし、従来の生産工程でパッケージした散熱と発光効果の向上した溶接作業抜きで環境汚染のない、多粒のSMD・LEDを提供した。
【選択図】図６

Description

本発明は多粒の表面粘着型（SMD）発光ダイオード（LED）の製造方法とその構造に関するもので、特に散熱効果の高く、エネルギー損失の低い、製造工程が簡単で、環境汚染の起こらない、LEDの製造方法とその構造に関するものである。

各種の発光素子の中で発光ダイオード（LED、Light Emitting Diode）はその体積が小さく、寿命が長く、点灯速度が早く、節電、耐震動、価格が安くて大量生産に向くと云う色々な長所を持っている。開発以来の歴史も長く、広い範囲で応用され、各種の発光素子の中では最も市場価値が高い。

LEDは半導体を材料として構成されるものであり、その両電極の端子に電圧を印加して、ごく小さい電流を流せば電子とホールの結合により、剰余のエネルギーは光の形で放出される、これがLED発光の基本原理である。
一般の白熱灯と異なり、LEDは冷光源であるので、その消費する電力は小さく寿命が長くなり、ウォーミング・アップ（warming up）の必要もないので、即時点灯が可能となる。その上体積が小さく、震動に対する抵抗が強く、量産に適し、必要に応じて大から小まで、色々な形の排列が可能という優点がある。
目前情報、通信や各種消費性の電子製品の表示装置、またはディスプレイ装置に広汎に応用され、日常生活上、不可欠な光源となってきた。

商品の種類に基づいたペレットのパッケージで各種のLEDを形成して、現在使用されているランプ型（lamp）、集中高束型、数字のディスプレイ、点マトリックス型や表面粘着型（SMD）などに仕上げるのである。その中、SMD・LED（表面粘着型発光ダイオード）は他の従来のLEDに比べて小さいので、携帯電話の表示盤の背光源や押しボタンの照明などに使われ、需要は甚だ高い。

LEDの発熱損失は白熱灯のそれに比べて非常に小さく、LEDの発熱問題は考慮に価しない。然るに日々需要が高くなってきた、高輝度のLEDの発熱問題は粗略できなくなってきた。マトリックス型に至っては尚更である。ここにおいて、現在のLEDの設計には、散熱体の付加が重視されてきた。

米国特許US7,138,660のSMD型LEDの散熱体を図４に示す。このLEDの発光ペレットは陽極端子に形成され、ここから配線で陽、陰両電極の端子に接続されている。完成したLEDには余計な光学素子の加入や反射器の取付けを必要とせず、且つ溶接後、光線の通路は各回路板と平行になる。このSMD型LEDの発生した熱は、陽極端の金属で発散させる。
とである。

このLEDの構造、またはその他のLED装置においては、その散熱装置は概して下記の改善すべき欠点を有している。
1．散熱能力が不足し、温度上昇のためLEDの輝度が低下する。特に85℃を超えた場合、素子の劣化をもたらす。
2． LEDのパッケージに使用される蛍光粉は、高温後にスイッチ・オンした場合、水分を吸収して蛍光粉黒化の原因となり、LEDの発光効率が低下する。
3．従来のLED装置はその熱をPCB上に導引き、その上の銅箔を利用して発散させるようにしているが、両電極の散熱手段に頼るだけでは効率が低く、到底有効とは云えない。
4．従来の多粒の発光素子を含むLED装置では、溶接によって複数の発光素子を直並列に接続するため、かなり多数の溶接点を生じる。これではヨーロッパ同盟（ＥＵ）の電子電気設備有害物質禁用指令（RoHS）の制限に悖り、人類の健康維持と環境保護の目的が達成できない。

このような事情に鑑み、これを改善せんがため、本願の出願者は長期同業に携さわってきた経験に基づき、長年苦心研鑽の結果、遂に本願の開発の成功を見るに至ったのである。以下にこれを開示する。

従来の生産プロセスを沿用して、使用寿命の長い、生産費用の大幅な増加を必要としない、散熱のため、散熱体を取りつけた多粒のSMD・LEDの製造方法とその構造を提供するのを本発明の主な目的とする。

そして、印刷回路板の散熱手段と結合した散熱体を取り付けて、散熱効果を一層向上した、多粒のSMD・LEDの製造方法とその構造を提供するのを本発明のもう1つの目的とする。

また、多粒のLEDの発光素子を溶接作業抜きで直並列に接続して、環境汚染の原因となる有害物質の残留しない、RoHS指令に違反しない、多粒のSMD・LEDの製造方法とその構造を提供するのを本発明の更に1つの目的とする。

また、多粒の直並列に接続された発光素子で、このLED装置の光源を点光源から面光源に拡大して、照明効果の一層の向上と、その用途の発展を期した、多粒のSMD・LEDの製造方法とその構造を提供するのを本発明の更に1つの目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係るSMD・LEDの製造方法を5つのステップで完成した。即ち、金属製の材料条片を刀具で1つの散熱体と、両電極以外の延長区域を切取り、前記金属材料条片上に、前記両電極と前記散熱体の基本外形を形成する第1ステップと、前記金属材料条片上にプラスチックのインジェックト成形法で、前記金属材料条片上の前記多粒のSMD・LEDの範囲に複数の前記散熱体と複対の電極を固定する支持構体を形成する第2ステップと、既に必要とする外形に切取った金属材料条片上で、発光ペレットの結成と配線をなし、相隣れる発光ペレットの電極を直並列に接続する第3ステップと、前記金属条片上における前記散熱体と、前記電極との結合点を切断、及びその他の不要な区域を切取り、一方、前記支持構体はその位置に固定する第4ステップと、前記SMD・LED構体のパッケージを形成し、前記金属材料条片の主体から切離す第5ステップを含んだ、多粒のSMD・LEDの製造方法を提供した。

また、本発明に係る、多粒のSMD・LEDの製造方法の他の実施例においては、その第1から第3ステップまでと、第5ステップは上記の製造方法のそれと同様であり、ただ、第4ステップに、相隣れるSMD・LEDの間の金属材料条片の連結区域を保留する工程を加えた。

このような製造工程で製作された多粒のSMD・LEDは、1つの発光ペレットと、1つの散熱体と、1対の電極とからなる、同等の発光効果を有する発光素子を複数直並列して光源となし、前記発光ペレットの両端から2本の導線で対応する両電極と接続し、散熱体で光源となる各発光素子とその対応する両電極をその位置に固定した構成を持っているのである。尚、散熱体の面積と外形とは、変更自在であり、散熱効率を向上するため、他の散熱装置とも連結可能であるようにした。

1．本発明によれば従来の生産工程を沿用して、使用寿命の長い、生産費用の大幅な増加を必要としない、散熱効果の良好な多粒のSMD・LEDを提供できる。

2．発光素子を溶接作業抜きで接続するので、環境汚染の原因となる有害物質の残留問題がない。

3．直並列に接続された発光素子で、このLED装置の光源を点光源から面光源に拡大したので、照明効果が一層向上した。

以下順を追って図面を参照しながら、本発明の最良の実施例を説明する。
図１から図６は本発明に係る、多粒のSMD・LED10の製造方法とその構造を示す概略図である。多粒のSMD・LED10は1つ以上の発光素子100を接続してなるもので、本実施例においては3つについて説明する。
発光素子100の発光ペレット1は散熱体2の上に結成され、散熱体2の側辺には1対の電極31、32が設けられ、2本の導線41、42で発光ペレット1からそれぞれ、電極31、32に接続されている。
散熱体2と両電極31、32は同一の金属材料条片6の上に形成され、相隣れる両発光素子100の間の相対した電極31は導線43にて接続され、他の電極32は金属材料条片6に接続されている。
各SMD・LED10に及ぶ散熱体2と電極31、32との間は、支持構体5で支持固定された後、通常のLED装置と同様の方式でパッケージされて、本発明に係る多粒のSMD・LED10となるのである。

このSMD・LED10は使用に当たり、両電極31、32を印刷回路板上に表面粘着し、電流を流せば発光ペレット1は発光し、その発生した熱は散熱体2を通して他の対象、例えば印刷回路板の散熱手段に至り、発散するのである。
この散熱体2は如何なる電極とも接触していない無極状態にあるので、使用の際、他の電気回路に悪影響を与えない。

必要に応じて散熱体2は、色々な形状に作られて、他の散熱手段と接触しやすくしたり、散熱空間を良好に配置したりして、散熱効果の向上を計ったり、或いはその面積を大きくして、よりよい散熱効果を期したりすることができる。

以下に本発明に係る、多粒のSMD・LED10の製造方法を図面を参照して説明する。

図２に第1ステップF10を示す。
先ず刀具金属材料条片6から散熱体2と両電極31、32以外の延長区域61を切取り、金属材料条片6上に散熱体2と、両電極31、32の基本外形を形成する。

図３に第2ステップF11を示す。プラスチックのインジェックト方式で、多粒のSMD・LED10の及ぶ範囲に支持構体5を形成し、複数の散熱体2と、複数の電極31、32を固定、支持させる。

図４に第3ステップF12を示す。既に必要とする外形に切取った金属材料条片6の上で、発光ペレット1の結成と配線を実施する。
先ず、発光ペレット1を散熱体5の上に乗置し、2本の導線41、42で、発光ペレット1とそれぞれの電極31、32に接続し、2つの相隣れる発光素子100の間を1本の導線43で、相対する電極31に接続する。

図５に第4ステップF13を示す。別な刀具を使って、金属材料条片6上の散熱体2と両電極31、32の結合点やその他の切取るべき区域62を切離し、独立した各発光素子100の散熱体2と電極31、32の個体を形成する。
支持構体５により上記の個体はその位置に固定される。

図６に第5ステップF14を示す。最後に多粒のSMD・LED10構体のパッケージを形成し、所望のサイズに従い、裁切線63に沿って金属材料条片6から切離し、製造工程を終了するのである。

図７から図１１に本発明に係る、多粒のSMD・LED10の他の実施例における製造方法を示す。
この実施例では、多粒のSMD・LED10構体の複数の発光素子100の直並列を実施するのである。ステップ1からステップ3までは第1の実施例と同様である故、ここでは再述を避ける。
第4ステップからの相異なる工程を以下に説明する。

図８に第4ステップF15を示す。
別な刀具を使って、金属材料条片6上の散熱体２と両電極31、32の結合点やその他の切取るべき区域62を切離す。
相隣れる多粒のSMD・LED10の間では、金属材料条片6上の発光素子100の電極31、32に連結された結合区64を残して図１０と図１１に示したような、発光素子100の直並列形態を構成する。
尚、各発光素子100の散熱体2と、電極31、32とは、支持構体5により、その位置に固定される。

図９に第5ステップF16を示す。
最後に多粒のSMD・LED10の構体のパッケージを形成する。
多粒のSMD・LED10の中には複数の発光素子100が並列に接続されており、相隣れるSMD・LED10は直列に接続されているのである。

以上詳細な説明は、本発明の実行可能な実施例についての具体的説明である。但し、これらの実施例は本発明の特許請求範囲を制限するものではなく、凡そ本発明の技術精神を逸脱せずなされた同等効果の実施又は変更は、全て本発明の特許請求範囲内に含まれるものとする。

本発明に係わる、多粒のSMD・LEDの製造方法における製造工程の順序を示すブロック図である。本発明の製造方法における、第1ステップで余計な延長区域を切取られた、金属材料条片の概略図である。本発明の製造方法における、第2ステップの支持構体設置の概略図である。本発明の製造方法における、第3ステップの発光ペレットの結成と配線を表す概略図である。本発明の製造方法における、第4ステップの金属材料条片の切取り状態を示す概略図である。本発明の製造方法における、第5ステップのSMD・LEDパッケージの概略図である。本発明に係る、多粒のSMD・LEDの製造方法の他の実施例における製造工程の順序を示すブロック図である。本発明の製造方法の他の実施例における、第4ステップの金属材料条片の切取り状態を示す概略図である。本発明の製造方法の他の実施例における、第5ステップのSMD・LEDパッケージの概略図である。本発明に係る、多粒のSMD・LEDの他の実施例における実際の電気回路図とその同価回路図である。本発明に係る、多粒のSMD・LEDの他の実施例における同価回路図である。

符号の説明

Ｆ１０〜Ｆ１４：順を追って第１ステップから第５ステップ
Ｆ１５〜Ｆ１６：他の実施例の第４ステップと第５ステップ
１０：多粒の表面粘着型（ＳＭＤ）発光ダイオード（ＬＥＤ）
１００：発光素子２：散熱体
３１、３２：電極４１、４２、４３：導線
５：支持構体６：金属材料条片
６１：余計な延長区域６２：切取るべき区域
６３：切取線６４：結合区

Claims

多粒の発光ペレットと両電極からなる多粒の表面粘着型発光ダイオード（SMD・LED）の製造方法であって、
金属製の材料条片を刀具で1つの散熱体と、両電極以外の延長区域を切取り、前記金属材料条片上に、前記両電極と、前記散熱体の基本外形を形成する第1ステップと、
前記金属材料条片上に、プラスチックのインジェックト成形法で、前記金属材料条片上の前記多粒のSMD・LEDの範囲に複数の前記散熱体と複対の電極とを固定する支持構体を形成する第2ステップと、
既に必要とする外形に切取った金属材料条片上で、発光ペレットの結成と配線をなし、相隣れる発光ペレットの電極を直並列に接続する第3ステップと、
前記金属材料条片上における、前記散熱体と、前記電極との結合点切断、及びその他の不要な区域を切取り、一方、前記支持構体はその位置に固定する第4ステップと、
前記SMD・LED構体のパッケージを形成し、前記金属材料条片の主体から切離す第5ステップとを含む、多粒の表面粘着型発光ダイオードの製造方法。
多粒の発光ペレット（pellet）と両電極からなる多粒の表面粘着型発光ダイオードの製造方法であって、
金属製の材料条片を刀具で1つの散熱体と、両電極以外の延長区域を切取り、前記金属材料条片上に、前記両電極と、前記散熱体の基本外形を形成する第1ステップと、
前記金属材料条片上に、プラスチックのインジェックト成形法で、前記金属材料条片上の前記多粒のSMD・LEDの範囲に複数の前記散熱体と複対の電極とを固定する支持構体を形成する第2ステップと、
既に必要とする外形に切取った金属材料条片上で、発光ペレットの結成と配線をなし、相隣れる発光ペレットの電極を直並列に接続する第3ステップと、
前記金属材料条片上における、前記散熱体と、前記電極との結合点切断、及びその他の不要な区域を切取り、一方、前記支持構体はその位置に固定する第4ステップと、
前記SMD・LED構体のパッケージを形成し、前記金属材料条片の主体から切離す第5ステップとを含む、多粒の表面粘着型発光ダイオードの製造方法。
多粒の表面粘着型発光ダイオードにおいて、
1つの発光ペレットと、1つの散熱体と、1対の電極とからなる、同等の発光効果を有する発光素子を複数直並列して光源となし、前記発光ペレットの両端から2本の導線で対応する前記両電極と接続し、
前記散熱体で、光源となる前記各発光素子と、その対応する両電極をその位置に固定し、前記散熱体の面積と外形とは、変更自在であり、また、散熱効率を向上するため、他の散熱装置とも連結可能とした構造の多粒の表面粘着型発光ダイオード。