JP2013038190A - Method for manufacturing substrate with reflector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リフレクタ付基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate with a reflector.
従来より、表面実装型LEDとしては、セラミックスをパッケージ材料としたものが一般的に知られている。図8に、従来のセラミックスパッケージにLEDチップを実装した状態の構造を示す模式断面図を示す。201は基板、202は基板に巻きかけられた外部接続用配線である。LEDチップ203は、外部接続用配線202bの上に固着されるとともに、外部接続用配線202aと金線等のワイヤ204で接続されている。LEDを搭載すべきキャビティーは、セラミックスケース205a、205bの側面部で包囲されている。このセラミックスケースによって、LEDからの発光を前方へ効率的に出光させている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as surface-mount LEDs, those using ceramics as a package material are generally known. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a structure in which an LED chip is mounted on a conventional ceramic package.
近時、放熱性、材料コスト、小型化に対する要求から、セラミックスをパッケージ材料としたLEDにかわり、例えば、例えば銅などの金属からなるリードフレーム基板上に、熱可塑性樹脂、或いは熱硬化性樹脂からなるリフレクタが設けられたLEDが知られている。特許文献1には、射出成型されたキャビティー枠を有する樹脂製のリフレクタ部を備えた反射体が開示されている。 Recently, due to demands for heat dissipation, material cost, and miniaturization, instead of LEDs using ceramics as a packaging material, for example, from a lead frame substrate made of a metal such as copper, from a thermoplastic resin or a thermosetting resin There is known an LED provided with a reflector. Patent Document 1 discloses a reflector including a resin reflector having an injection-molded cavity frame.
しかしながら、上記特許文献1に開示がされているように、樹脂製のリフレクタは、射出成型やトランスファー成型により一体的に成型されるのが一般的であり、このような、方法で成型されたリフレクタは、リードフレームと、リフレクタの樹脂との線膨脹係数の違いによってリードフレームに反りが生じてしまう。また、リフレクタの形状や寸法を変更するたびに金型を製作し直す必要があり、金型の製造コストがかかることとなる。 However, as disclosed in Patent Document 1, a resin reflector is generally integrally formed by injection molding or transfer molding, and the reflector molded by such a method is used. The lead frame is warped due to the difference in coefficient of linear expansion between the lead frame and the resin of the reflector. In addition, it is necessary to remanufacture the mold every time the shape and dimensions of the reflector are changed, which increases the manufacturing cost of the mold.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、リードフレームに反りが生ずることがなく、且つリフレクタの形状や寸法を変更した場合であっても、金型を製作する必要がなく製造コストに優れたリフレクタ付基板の製造方法を提供することを主たる課題とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and the lead frame is not warped. Even when the shape and dimensions of the reflector are changed, it is not necessary to manufacture a mold. The main object is to provide a method for manufacturing a substrate with a reflector excellent in cost.
上記課題を解決するための本発明の方法は、リードフレームと、該リードフレーム上に設けられたリフレクタとから構成され、リードフレームとリフレクタとによって発光素子を収容するキャビティーが形成されたリフレクタ付基板の製造方法であって、リフレクタの前駆体であるシート状樹脂を打ち抜いて、前記キャビティーを形成するための1又は複数の貫通孔を形成する打ち抜き工程と、前記打ち抜き工程で打ち抜かれた貫通孔に、テーパー面をもつ加熱部材を挿入し、該貫通孔の内壁面を溶融させながら押し広げることで、該貫通孔の内壁面に発光素子の出光側に向かって広がるテーパー面を形成するテーパー形成工程と、前記テーパー形成工程後、リードフレーム上に、内壁面にテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を接着する接着工程と、を有することを特徴とする。 A method of the present invention for solving the above-described problems is provided with a reflector including a lead frame and a reflector provided on the lead frame, and a cavity for accommodating a light emitting element is formed by the lead frame and the reflector. A method for manufacturing a substrate, comprising: punching a sheet-like resin that is a precursor of a reflector to form one or a plurality of through holes for forming the cavity; and a through hole punched in the punching step A taper that forms a tapered surface that extends toward the light output side of the light-emitting element on the inner wall surface of the light-emitting element by inserting a heating member having a tapered surface into the hole and expanding the inner wall surface of the through-hole while being melted. And a sheet-like tree having a through hole with a tapered surface formed on the inner wall surface on the lead frame after the taper forming step. It characterized by having a a bonding step of bonding.
また、前記加熱部材が、超音波振動によって貫通孔の内壁面を溶融させる加熱部材であってもよい。 The heating member may be a heating member that melts the inner wall surface of the through hole by ultrasonic vibration.
本発明によれば、リードフレームに反りが生じないリフレクタ付基板を製造することができる。さらに、リフレクタの成型に金型を必要とせず、設計変更に低コストで容易に対応することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a substrate with a reflector that does not warp the lead frame. Furthermore, it is possible to easily cope with a design change at a low cost without requiring a mold for molding the reflector.
本発明は、リードフレームと、該リードフレーム上に設けられたリフレクタとから構成され、リードフレームとリフレクタとによって発光素子を収容するキャビティーが形成されたリフレクタ付基板の製造方法であって、リフレクタの前駆体であるシート状樹脂を打ち抜いて、キャビティーを形成するための1又は複数の貫通孔を形成する打ち抜き工程と、打ち抜き工程で打ち抜かれた貫通孔に、挿入方向と反対方向に広がるテーパー面を有する加熱部材を挿入し、該貫通孔の内壁面を溶融させながら押し広げることで、該貫通孔の内壁面に発光素子の出光側に向かって広がるテーパー面を形成するテーパー形成工程と、テーパー形成工程後、リードフレーム上に、内壁面にテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を接着する接着工程と、を有することを特徴とする。以下、本発明の製造方法の各工程について添付の図面を参照して具体的に説明する。 The present invention relates to a method of manufacturing a reflector-equipped substrate comprising a lead frame and a reflector provided on the lead frame, wherein a cavity for receiving a light emitting element is formed by the lead frame and the reflector. A punching process for punching out a sheet-shaped resin that is a precursor of the resin to form one or a plurality of through holes for forming a cavity, and a taper that extends in a direction opposite to the insertion direction in the through holes punched in the punching process A taper forming step of forming a tapered surface extending toward the light output side of the light emitting element on the inner wall surface of the light emitting element by inserting a heating member having a surface and expanding the inner wall surface of the through hole while melting the inner wall surface; After the taper forming process, a contact is made on the lead frame by adhering a sheet-like resin having a through hole with a tapered surface formed on the inner wall surface. And having a step. Hereafter, each process of the manufacturing method of this invention is demonstrated concretely with reference to attached drawing.
(打ち抜き工程)
打ち抜き工程は、図2(a)、(b)に示すようにリフレクタの前駆体であるシート状樹脂50を打ち抜いて、キャビティーを形成するための1又は複数の貫通孔51を形成する工程である。なお、図2(a)は、貫通孔51が形成されたシート状樹脂の概略断面図であり、図中の符号(A)は打ち抜かれた部分である。図2(b)は、貫通孔51が形成されたシート状樹脂の上面図である。
(Punching process)
As shown in FIGS. 2A and 2B, the punching step is a step of punching out the sheet-
当該工程でシート状樹脂50に形成される貫通孔51の内壁面は、発光素子からの光を反射するリフレクタとしての機能を奏する。したがって、本願明細書では、貫通孔51が形成されたシート状樹脂50をリフレクタと定義する。つまり、当該工程においてシート状樹脂50に貫通孔51を形成することで、テーパー面形成前のリフレクタ80が得られる。
The inner wall surface of the through-
貫通孔51の形成方法について特に限定はなく、プレス装置や、パンチング金型等を用いて形成することができる。また、当該工程で形成される貫通孔51は1つであってもよく、複数であってもよい。
The method for forming the through
貫通孔51の形状についても特に限定はなく、図示するような略四角柱の形状であってもよく、略円柱状の形状であってもよく、或いはこれ以外の形状であってもよい。なお、この貫通孔51の内壁面には、後述するテーパー形成工程によって、テーパー面が形成される。また、貫通孔51の大きさについてもいかなる限定もされず、リードフレームとリフレクタによって形成されるキャビティーの大きさに応じて適宜設定することができる。
The shape of the through-
貫通孔51を形成するためのシート状樹脂50は、後述する加熱部材によって加熱をした際に溶融する樹脂からなるものであればよくその材料について特に限定はない。例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が使用可能である。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いることもできる。
The sheet-
また、シート状樹脂には、樹脂のほか、鉄、ニッケル、チタン等の金属、或いはこれらの金属酸化物等も併せて使用可能である。特に、酸化チタンは、シート状樹脂を白色化、すなわちリフレクタを白色化させることができ反射率を向上させることができる点で、上記樹脂とともに、好ましく使用することができる。 In addition to the resin, a metal such as iron, nickel, titanium, or a metal oxide thereof can be used as the sheet-like resin. In particular, titanium oxide can be preferably used together with the above resin in that the sheet-like resin can be whitened, that is, the reflector can be whitened and the reflectance can be improved.
シート状樹脂50の厚みについても特に限定はなく、リフレクタ付基板におけるキャビティーの深さに応じて適宜設定することができ、通常500μm〜1500μm程度である。
The thickness of the sheet-
(テーパー形成工程)
テーパー形成工程は、図3(a)〜(c)に示すように上述した打ち抜き工程で打ち抜かれた貫通孔51に、テーパー面52aを有する加熱部材52を加熱させながら挿入し、該貫通孔51の内壁面を溶融させながら押し広げることで、図3(d)に示すように該貫通孔51の内壁面に発光素子の出光側に向かって広がるテーパー面53を形成する工程である。換言すれば、テーパー面を有するリフレクタ85を形成する工程である。
(Taper forming process)
In the taper forming process, as shown in FIGS. 3A to 3C, the
加熱部材52は、挿入方向と反対方向に広がるテーパー面52aを有するものであればよく、例えば、図4(a)に示す略四角錐形状、図4(b)に示す略円錐台形状、図4(c)に示す略円錐形状、図4(d)に示す略円錐台形状等の対称形状のものを好適に使用可能である。なお、図4の矢印方向は挿入方向である。
The
また、加熱部材52のテーパー角度は10°〜45°の範囲内であることが好ましい。加熱部材52のテーパー角度をこの範囲に設定することで、貫通孔51のテーパー角度もこの範囲内となり、テーパー面53を有する貫通孔51(キャビティー)内に収容される発光素子が発光する光を効果的に外部に放出することが可能となる。なお、貫通孔51のテーパー角度とは、リードフレームの底面に対する法線と、貫通孔の内壁面とでなされる角である。
The taper angle of the
また、加熱部材52は、(i)それ自体が発熱する発熱体として機能し貫通孔の内壁面の樹脂を溶融させることができるものや、(ii)それ自体が発熱体として機能しなくとも結果として貫通孔の内壁面の樹脂を溶融させることができるものを挙げることができる。(i)の加熱部材52としては、従来公知の発熱体を挙げることができ、(ii)の加熱部材52としては、超音波振動が可能なホーン等を挙げることができる。また、発熱体の温度や、超音波振動の振動条件については、シート状樹脂の材料等に応じて適宜設定することができる。
In addition, the heating member 52 (i) functions as a heating element that itself generates heat and can melt the resin on the inner wall surface of the through hole, or (ii) results even if the
貫通孔51への加熱部材52の挿入速度についても特に限定はなく、加熱部材52の形状に応じた、テーパー面53を貫通孔51の内壁面に形成することができる範囲内で適宜設定可能である。
The insertion speed of the
(接着工程)
接着工程は、図5に示すように、テーパー形成工程後、リードフレーム60上に、内壁面にテーパー面53が形成された貫通孔51を有するシート状樹脂を接着する工程である。換言すれば、リードフレーム60上に、テーパー面を有するリフレクタ85を接着する工程である。
(Adhesion process)
As shown in FIG. 5, the bonding step is a step of bonding a sheet-like resin having a through
リードフレーム60としては、従来公知のリードフレーム、例えば、金属の平板をプレス金型でプレス抜きし、これを立体的に所定形状に成型してなる金属リードフレーム等を使用することができる。また、図示する形態では、リードフレーム60は、バックテープ70上に所定の間隔をあけて配されている。
As the
接着方法としては、例えば、貫通孔51を形成する前、或いは貫通孔51を形成した後のシート状樹脂50の、リードフレームとの接着面に粘着シートを張り合わせ、リードフレーム60と、内壁面にテーパー面53が形成された貫通孔51を有するシート状樹脂とを重ね合わせた後に加熱する方法を挙げることができる。また、粘着シートにかえて、従来公知の粘着剤を塗布することとしてもよい。
As an adhesion method, for example, an adhesive sheet is bonded to the adhesive surface of the sheet-
以上説明した、リフレクタ付基板の製造方法によれば、リフレクタを形成した後にリードフレームと接着することから、リフレクタ付基板の製造時にリードフレームにかかる負荷を低減させることができ、リードフレームと、リフレクタの材料とで線膨脹係数が大きく異なる場合であっても、リードフレームの反りを防止することができる。また、本発明の製造方法によれば、簡便な方法でリフレクタの内壁面にテーパー面を形成することができ、反射効率を向上させることができる。 According to the method for manufacturing a substrate with a reflector described above, since the reflector is bonded to the lead frame after forming the reflector, it is possible to reduce the load applied to the lead frame when manufacturing the substrate with the reflector. Even when the linear expansion coefficient differs greatly from that of the material, it is possible to prevent the lead frame from warping. Moreover, according to the manufacturing method of this invention, a taper surface can be formed in the inner wall surface of a reflector by a simple method, and reflection efficiency can be improved.
また、上記では、内壁面にテーパー面53を有する複数の貫通孔51(複数のキャビティー)が設けられたリフレクタ付基板を中心に説明を行ったが、複数の貫通孔51を有するリフレクタ付基板をダイシングすることで、1つの貫通孔51(1つのキャビティー)を有するリフレクタ付基板とすることができる。また、ダイシングは発光素子等の搭載後に行ってもよく、発光素子等の搭載前に行ってもよい。
In the above description, the description has been made mainly on the substrate with a reflector provided with a plurality of through holes 51 (a plurality of cavities) having the tapered
次に、図1を参照しながら、本発明のリフレクタ付基板の製造方法の一実施形態を説明する。なお、本発明は、この実施形態によって限定されるものではない。 Next, an embodiment of a method for manufacturing a substrate with a reflector according to the present invention will be described with reference to FIG. The present invention is not limited to this embodiment.
図1は、本発明のリフレクタ付基板の製造方法に用いられる装置図であり、樹脂貯留部101、熱ロール102、オーブン103、粘着シート104、切断機105、プレス装置106、超音波ホーン107、アーム108を備える。
FIG. 1 is an apparatus diagram used in the method of manufacturing a substrate with a reflector according to the present invention, and includes a
図示する装置では、樹脂貯留部101に貯留された樹脂を、熱ロール102で引き延ばしロール状の樹脂板に成形する。次いで、ロール状の樹脂板をロール送りしオーブン103内で加熱することで、ロール状の樹脂板を硬化する。
In the illustrated apparatus, the resin stored in the
次いで、硬化したロール状の樹脂板と、粘着シート104とを張り合わせる。粘着剤が張り合わされたロール状の樹脂板を、切断機105によってシート状に切断する。これにより、リフレクタの前駆体であるシート状樹脂が準備される。なお、シート状樹脂は、図示しないグリッパーでシート固定されている。
Next, the cured roll-shaped resin plate and the
シート状樹脂を図示しないグリッパーによって間欠送りし、プレス装置106に搬送する。プレス装置106は、図2に示すような所定形状でシート状樹脂に貫通孔を打ち抜く。 The sheet-like resin is intermittently fed by a gripper (not shown) and conveyed to the press device 106. The pressing device 106 punches through holes in the sheet-like resin in a predetermined shape as shown in FIG.
打ち抜かれた貫通孔に、テーパー面を有する超音波ホーン107を超音波振動させながら挿入し、貫通孔の内壁面にテーパー面を形成する。
An
テーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂をアーム108でピックアップし、該シート状樹脂をバックテープ70上に所定の間隔をあけて配されたリードフレーム60上に搭載する。リードフレーム60上にテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を搭載後、加熱処理を行い、リードフレーム60とテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を接着する。これによりリフレクタ付基板が製造される。
A sheet-like resin having a through hole with a tapered surface is picked up by an
(表面実装型LED)
次に本発明の製造方法で製造されたリフレクタ付基板を用いて製造される表面実装型LED、及び表面実装型LEDの製造方法について図6、図7を用いて説明する。なお、図6は、本発明の製造方法で製造されたリフレクタ付基板を用いて製造される表面実装型LEDの概略断面図であり、図7は、表面実装型LEDの製造方法の一例を示す概略断面図である。
(Surface mount LED)
Next, a surface-mounted LED manufactured by using the substrate with a reflector manufactured by the manufacturing method of the present invention and a method for manufacturing the surface-mounted LED will be described with reference to FIGS. 6 is a schematic cross-sectional view of a surface-mounted LED manufactured using a substrate with a reflector manufactured by the manufacturing method of the present invention, and FIG. 7 shows an example of a method for manufacturing the surface-mounted LED. It is a schematic sectional drawing.
図6に示すように、一実施形態の表面実装型LED100は、バックテープ70上に所定の間隔をあけて配されたリードフレーム60a、60bと、該リードフレーム上にそれぞれ設けられたリフレクタ85a、85bと、リードフレーム60b上に、該リードフレーム60bと電気的に接続するように搭載されたLED55(発光素子55)とからなる。また、LED55は、リードフレーム60aと配線用ワイヤ65等によって接続されており、リードフレーム60a、60bと、リフレクタ85a、85bとで形成されるキャビティー90は、透明樹脂75によって埋められている。
As shown in FIG. 6, the surface-mounted
上記実施形態の表面実装型LED100の製造方法の一例について説明する。まずはじめにリフレクタ付基板を準備する。リフレクタ付基板は、上記本発明のリフレクタ付基板の製造方法に従って製造することができ、ここでの説明は省略する。
An example of a method for manufacturing the surface-mounted
次いで、図7(a)に示すように、リードフレーム60上にダイアタッチ等により、あらかじめ準備されたLED55を電気的に接続するように搭載し、ワイヤボンディング等によって、このLED55を隣接するリードフレーム60と配線用ワイヤ65等により接続する。
Next, as shown in FIG. 7A, an
次いで、図7(b)に示すように、バックテープ70上に所定の間隔をあけて配されたリードフレーム60とリフレクタ85によって形成されるキャビティー90を透明樹脂75で充填させる。透明樹脂75としては、エポキシ樹脂や、シリコーン樹脂等を使用することができる。次いで、図7(b)の破線部をダイシングすることで、図6に示す表面実装型LEDが製造される。
Next, as shown in FIG. 7B, the
以上説明した一実施形態の表面実装型LEDの製造方法によれば、リフレクタ付基板が、本発明の製造方法にしたがって形成されていることから、リードフレームに反りが生じない表面実装型LEDを提供することができる。さらに、リフレクタの成型に金型を必要とせず、表面実装型LEDの設計変更に低コストで容易に対応することが可能となる。 According to the method for manufacturing the surface-mounted LED of the embodiment described above, the substrate with the reflector is formed according to the manufacturing method of the present invention, so that the surface-mounted LED that does not warp the lead frame is provided. can do. Further, a mold is not required for molding the reflector, and it is possible to easily cope with a design change of the surface mount type LED at a low cost.
50 シート状樹脂
51 貫通孔
52 加熱部材
52a 加熱部材のテーパー面
53 貫通孔の内壁面に形成されたテーパー面
55 LED(発光素子)
60、60a、60b リードフレーム
65 配線用ワイヤ
70 バックテープ
75 透明樹脂
80 テーパー面形成前のリフレクタ
85、85a、85b テーパー面形成後のリフレクタ
90 キャビティー
100 表面実装型LED
101 樹脂貯留部
102 熱ロール
103 オーブン
104 粘着シート
105 切断機
106 プレス装置
107 超音波ホーン
108 アーム
DESCRIPTION OF
60, 60a,
DESCRIPTION OF
Claims (2)
リフレクタの前駆体であるシート状樹脂を打ち抜いて、前記キャビティーを形成するための1又は複数の貫通孔を形成する打ち抜き工程と、
前記打ち抜き工程で打ち抜かれた貫通孔に、テーパー面をもつ加熱部材を挿入し、該貫通孔の内壁面を溶融させながら押し広げることで、該貫通孔の内壁面に発光素子の出光側に向かって広がるテーパー面を形成するテーパー形成工程と、
前記テーパー形成工程後、リードフレーム上に、内壁面にテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を接着する接着工程と、
を有するリフレクタ付基板の製造方法。 A method of manufacturing a reflector-equipped substrate comprising a lead frame and a reflector provided on the lead frame, wherein a cavity for receiving a light emitting element is formed by the lead frame and the reflector,
A punching step of punching out a sheet-shaped resin that is a precursor of the reflector to form one or a plurality of through holes for forming the cavity;
A heating member having a tapered surface is inserted into the through hole punched in the punching step, and the inner wall surface of the through hole is expanded while being melted, so that the inner wall surface of the through hole faces the light emitting side of the light emitting element. A taper forming process for forming a tapered surface that spreads out,
After the taper forming step, an adhesion step of adhering a sheet-like resin having a through hole with a tapered surface formed on the inner wall surface on the lead frame;
A method for manufacturing a substrate with a reflector.
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