JP2017175048A - Manufacturing method of light source unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子を備えた光源ユニットの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a light source unit including a semiconductor light emitting element.
従来、車両用灯具等の照明モジュールにおいて、半導体発光素子を備えた光源ユニットを半田付けによりプリント基板に装着する技術が知られている。例えば、図11に示す光源ユニット51では、絶縁パッケージ52に光源ベース53がモールドされ、光源ベース53の上面にLED54が実装され、光源ベース53の下面に設けられた電極55が半田56によってプリント基板57の配線パターン58に接合されている。特許文献1には、光源ユニットの電極をプリント回路基板上のランドに精度よく半田接続する技術が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for mounting a light source unit including a semiconductor light emitting element on a printed circuit board in a lighting module such as a vehicle lamp is known. For example, in the
しかし、半田等のろう材は温度変化の繰り返しにより劣化しやすいため、厳しい温度環境下(−30°C〜80°C)で使用される車両用灯具等の照明モジュールでは、光源ユニットの接合力が経時的に低下し、電気接続の信頼性に不安が残るうえ、半田の流動性によって半導体発光素子の位置が変動しやすいという問題があった。また、半田印刷機、搭載機、フロー・リフロー装置等の専用機器やその保守技術者を必要とするため、照明モジュールの製造ラインが複雑化し製造コストも高くつくという課題があった。 However, since brazing materials such as solder are likely to deteriorate due to repeated temperature changes, in lighting modules such as vehicular lamps used in severe temperature environments (−30 ° C. to 80 ° C.), the bonding strength of the light source unit However, there is a problem that the reliability of the electrical connection remains uneasy and the position of the semiconductor light emitting element is likely to fluctuate due to the fluidity of the solder. In addition, a dedicated device such as a solder printing machine, a mounting machine, a flow / reflow device, and a maintenance engineer thereof are required, so that the lighting module manufacturing line is complicated and the manufacturing cost is high.
そこで、本発明の目的は、電気接続の信頼性が高く、半導体発光素子を高精度に位置決めでき、照明モジュールの製造ラインを簡単かつ安価に構成できる光源ユニットの製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a light source unit that has high reliability of electrical connection, can position a semiconductor light emitting element with high accuracy, and can easily and inexpensively configure a manufacturing line of an illumination module.
上記課題を解決するために、本発明による光源ユニットの製造方法は、導電性プレートにベースと端子片を形成する工程と、ベースの上に半導体発光素子を実装する工程と、半導体発光素子を収容するパッケージを絶縁材料で成形する工程と、パッケージの外側で端子片を折り曲げる工程とを含み、導電性プレートに端子片を形成する工程において、該端子片に弾性変形可能な圧接端子を形成することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method of manufacturing a light source unit according to the present invention includes a step of forming a base and a terminal piece on a conductive plate, a step of mounting a semiconductor light emitting device on the base, and a semiconductor light emitting device. Forming a contact piece that is elastically deformable on the terminal piece in the step of forming the terminal piece on the conductive plate, including a step of forming the package to be made of an insulating material and a step of bending the terminal piece outside the package. It is characterized by.
本発明の好ましい実施形態では、光源ユニットの圧接端子がプリント基板の端子孔に圧入され、圧接端子の弾性復元力によって光源ユニットがプリント基板に組み付けられる。このとき、圧接端子をプリント基板の端子孔に容易に圧入できるように、光源ユニットの端子片を折り曲げる工程において、圧接端子をパッケージに対して略直角となる向きに配置しておくのが望ましい。なお、圧接端子としては、強力な圧接力が得られる点でプレスフィット端子を使用できる。 In a preferred embodiment of the present invention, the press contact terminal of the light source unit is press-fitted into the terminal hole of the printed circuit board, and the light source unit is assembled to the printed circuit board by the elastic restoring force of the press contact terminal. At this time, in the step of bending the terminal piece of the light source unit, it is desirable to arrange the press contact terminals in a direction substantially perpendicular to the package so that the press contact terminals can be easily press-fitted into the terminal holes of the printed circuit board. In addition, as a press contact terminal, a press fit terminal can be used by the point from which strong press contact force is acquired.
また、光源ユニットの組み付けに際して、半導体発光素子を収めたパッケージを直接加圧することなく、圧接端子を端子孔に圧入できるように、光源ユニットの端子片に加圧用の肩部を設けておくのが望ましい。具体的には、端子片を折り曲げる工程において、端子片の基端にベースと同一平面内に含まれる肩部をパッケージの側方へ突出するように形成することができる。 In addition, when assembling the light source unit, a pressure shoulder is provided on the terminal piece of the light source unit so that the press contact terminal can be pressed into the terminal hole without directly pressing the package containing the semiconductor light emitting element. desirable. Specifically, in the step of bending the terminal piece, a shoulder part included in the same plane as the base can be formed at the base end of the terminal piece so as to protrude to the side of the package.
さらに、電気極性を誤った状態で光源ユニットをプリント基板に組み付けてしまわないように、導電性プレートに端子片を形成する工程において、ベースの相反する側にそれぞれ異なる数の端子片を形成するのが好ましい。 Further, in order to prevent the light source unit from being assembled to the printed circuit board in a state where the electric polarity is wrong, a different number of terminal pieces are formed on the opposite sides of the base in the step of forming the terminal pieces on the conductive plate. Is preferred.
一方、光源ユニットの使用形態では、半導体発光素子の発熱をプリント基板に放散させるために、光源ユニットとプリント基板の間に放熱部材を介在させるのが望ましい。そのために、パッケージを成形する工程において、パッケージの下面に放熱部材を収容するための開口部を予め用意しておき、この開口部にベースの少なくとも一部を露出させておくとよい。 On the other hand, in the usage form of the light source unit, it is desirable to interpose a heat radiating member between the light source unit and the printed board in order to dissipate the heat generated by the semiconductor light emitting element to the printed board. For this purpose, in the process of forming the package, an opening for accommodating the heat dissipation member is prepared in advance on the lower surface of the package, and at least a part of the base is exposed in this opening.
本発明の製造方法によれば、光源ユニットの端子片に弾性変形可能な圧接端子が形成されているので、圧接端子の弾性復元力によって光源ユニットをプリント基板の端子孔に長期間強力に保持することができる。このため、半田付けによる場合と比較し、プリント基板に対する光源ユニットの電気接続を信頼性の高いものとすることができるとともに、プリント基板に対して半導体発光素子を高精度に位置決めすることもできる。また、圧接端子を圧入することで光源ユニットの電気接続が確立されるため、半田付け用の設備機器や技術者を不要にし、照明モジュールの製造ラインを簡単かつ安価に構成できるという優れた効果を奏する。 According to the manufacturing method of the present invention, since the press contact terminal that can be elastically deformed is formed on the terminal piece of the light source unit, the light source unit is strongly held in the terminal hole of the printed circuit board for a long time by the elastic restoring force of the press contact terminal. be able to. For this reason, compared with the case where it is based on soldering, the electrical connection of the light source unit to the printed circuit board can be made highly reliable, and the semiconductor light emitting element can be positioned with high accuracy with respect to the printed circuit board. In addition, since the electrical connection of the light source unit is established by press-fitting the press contact terminal, it is possible to eliminate the need for soldering equipment and technicians and to easily and inexpensively configure the lighting module production line. Play.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1に示す照明モジュール1は、例えば、車両用灯具の灯具ボディ(図示略)内に取り付けられるプリント基板2を備えている。プリント基板2上には、半導体発光素子としてのLED3を備えた複数の光源ユニット4が装着されるとともに、車載バッテリー等の外部電源(図示略)に接続されるコネクタ、例えば半田接続が不要なカードエッジコネクタ5が設けられている。そして、カードエッジコネクタ5がプリント基板2上の配線パターン14(図2参照)を介して各光源ユニット4のLED3に電気接続され、外部電源から入力された電力が各LED3に供給される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The
なお、プリント基板2として、図1には平面基板が代表的に示されているが、これに代えて立体基板を使用することもできる。また、照明モジュール1は、車両用灯具に限定されず、住宅用の照明器具などに使用することもできる。光源ユニット4の半導体発光素子には、LED3のほかに、半導体レーザーを使用することもできる。
In addition, although the plane board | substrate is typically shown by FIG. 1 as the printed
図2に示すように、光源ユニット4は電気絶縁性のプリント基板2の表面に装着され、プリント基板2の裏面に放熱シート12を介して放熱板13が配置されている。プリント基板2の表裏両面には配線パターン14が銅メッキにより形成され、その大部分が電気絶縁材料からなるレジスト15で被覆されている。レジスト15は光源ユニット4の装着領域とその周辺から除去され、除去された部分の配線パターン14に複数の端子孔16と放熱用銅箔部17が設けられている。端子孔16は、内面が配線パターン14と同じ銅メッで被覆されたスルーホールであり、配線パターン14を介してカードエッジコネクタ5に電気接続されている。
As shown in FIG. 2, the
光源ユニット4は、導電性のプレート7と電気絶縁性のパッケージ19を備えている。パッケージ19の底部にはLED3の熱を逃がす開口部19aが形成され、開口部19aに放熱パッド、放熱グリスまたは金属板からなる放熱用伝熱部材20が収められ、開口部19aの内面により位置決めされた状態で、光源ユニット4と放熱用銅箔部17との間に介装されている。LED(チップ)3は蛍光材混入樹脂21でパッケージ19の内側に封入され、LED3の発熱が放熱用伝熱部材20、放熱用銅箔部17、配線パターン14および放熱シート12を介して放熱板13に伝導され、照明モジュール1の周囲に放出される。
The
導電性プレート7には、LED3が実装されるベース8と、プリント基板2の配線パターン14に電気的に接続される端子片9とが一体的に形成されている。ベース8は、上面がLED3を支持し、下面がパッケージ開口部19aに露出するように形成されている。端子片9は、通常の半導体パッケージと同様に、L字形またはU字形のリードフレーム構造を備え、組付時にパッケージ19が直接加圧されないように、端子片9の基端に肩部9aがパッケージ19の外側に飛び出すように設けられている。また、組付時にLED3の極性を誤認しないように、端子片9はベース8の相反する側にそれぞれ異なる本数で形成されている(図4参照)。
On the
図3に示すように、端子片9はパッケージ19から下向きに折り曲げられ、その下端にプリント基板2の端子孔16に圧入される圧接端子10が形成されている。図示例の圧接端子10は、縦方向の長穴10aを備えたプレスフィット端子であって、端子孔16に圧入されたときに、端子孔16の内面(銅メッキ部分)と接触し、端子片9の圧入方向と直交する方向へ弾性変形し、圧入後の弾性復元力によって光源ユニット4をプリント基板2に強力に保持するようになっている。なお、圧接端子10は、その下端がプリント基板2の下面から露出しないような長さで形成するのが望ましい。
As shown in FIG. 3, the
次に、光源ユニット4の製造方法を図4〜図7に従って説明する。上記構成の光源ユニット4を製造するにあたり、まず、図4に示すように、所定の大きさに形成された導電性プレート7を用意し、プレス、レーザーカット、エッチング等の加工手段を用いて、導電性プレート7にベース8と端子片9を形成する。このとき、端子片9をベース8の一方側に3本、ベース8の反対側に4本形成するなど、ベース8の相反する側にそれぞれ異なる本数の端子片9を形成するとともに、各端子片9の先端に弾性変形可能な圧接端子10を形成する。
Next, the manufacturing method of the
続いて、図5に示すように、ベース8の上にLED3を実装し、LED3のアノード(図示略)をベース3に接続する。次に、図6に示すように、導電性プレート7の一部がモールドされるようにパッケージ19を絶縁材料で成形し、パッケージ19の下面に放熱用伝熱部材20(図2参照)を収容するための開口部19aを形成し、この開口部19aにベース8の下面を露出させる。そして、LED3のカソードをワイヤ24で同じ極性の端子片9に接続したのち、パッケージ19内部に蛍光剤混入樹脂21を充填し、これによってLED3およびワイヤ24を封入する。
Subsequently, as shown in FIG. 5, the
その後、図7に示すように、パッケージ19の外側で各端子片9を折り曲げ、ベース8および端子片9を導電性プレート7から切り離して、光源ユニット4を完成する。この折り曲げ工程では、端子片9の肩部9aより先端側の部分、つまり圧接端子10を含む部分をパッケージ19に対して直角となる向きに配置し、肩部9aをベース8と同一平面内でパッケージ19の側方へ突出させる。なお、ベース8および端子片9を導電性プレート7から切り離す工程は、端子片9を折り曲げる前に行ってもよく、折り曲げた後に行ってもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 7, each
上記方法により製造された光源ユニット4によれば、次のような作用効果が得られる。
(a) 端子片9に圧接端子10が形成されているので、圧接端子10の弾性復元力によって光源ユニット4をプリント基板2に対して長期間強力に保持することができる。
(b) 圧接端子10の弾性は、半田等のろう材とは異なり、温度条件によって劣化しないため、車両用灯具などの過酷な温度環境下でも、プリント基板2と光源ユニット4の間における電気接続を良好に維持し、照明モジュール1を長期にわたって信頼性よく動作させることができる。
According to the
(A) Since the
(B) Unlike the soldering material such as solder, the elasticity of the
(c) 圧接端子10をプリント基板2の端子孔16に圧入することで光源ユニットの電気接続が確立されるため、半田付け用の設備機器や技術者を不要にし、照明モジュールの製造ラインを簡単かつ安価に構成できる。
(d) また、圧入により光源ユニット4の位置が定まるため、組付時における光源ユニットの位置変動を防止し、プリント基板2に対するLED3の位置精度を高めることもできる。
(C) Since the electrical connection of the light source unit is established by press-fitting the
(D) Since the position of the
(e) 端子片9がパッケージ19に対して直角に折り曲げられるとともに、端子片9の肩部9aがパッケージ19の側方へ突出しているので、組み付けに際して、パッケージ19ではなく肩部9aを加圧して、圧接端子10を端子孔16に容易に圧入することができる。
(f) ベース8の相反する側に異なる本数の端子片9が形成されているため、LED3の極性を誤った状態で光源ユニット4をプリント基板2に組み付けるおそれがない。
(g) ベース8の下面がパッケージ19の開口部19a露出しているので、光源ユニット4の使用時に、開口部19aに収容した放熱用伝熱部材20を介してLED3の発熱をプリント基板2に効率よく伝えることができる。
(E) Since the
(F) Since the different number of
(G) Since the lower surface of the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の形状や構成を適宜変更して実施することも可能である。
(ア) 図8に示すように、端子片9に圧接端子10の挿入限度位置を決めるストッパ27を設けること。こうすれば、圧接端子10がプリント基板2の下側にある導電性部材や放熱部材と接触することを未然に防止できる。
(イ)圧接端子10の形状は、図3に示す環状に限定されず、図9に示すように、一部が開いた略U字形とすることもできる。
(ウ) 使用状態におけるプリント基板2と光源ユニット4の熱膨張差を吸収するために、図10に示すように、端子片9の一部に屈曲部28を凹設すること。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the shape and configuration of each part without departing from the spirit of the invention, as exemplified below. .
(A) As shown in FIG. 8, the
(A) The shape of the
(C) In order to absorb the difference in thermal expansion between the printed
1 照明モジュール
2 プリント基板
3 LED
4 光源ユニット
7 導電性プレート
8 ベース
9 端子片
10 圧接端子
16 端子孔
19 パッケージ
19a 開口部
20 放熱用伝熱部材
1
4
Claims (5)
ベースの上に半導体発光素子を実装する工程と、
半導体発光素子を収容するパッケージを絶縁材料で成形する工程と、
パッケージの外側で端子片を折り曲げる工程と、
を含み、前記端子片を形成する工程において、該端子片に弾性変形可能な圧接端子を形成することを特徴とする光源ユニットの製造方法。 Forming a base and a terminal piece on the conductive plate;
Mounting a semiconductor light emitting element on the base;
Forming a package containing the semiconductor light emitting element with an insulating material;
Bending the terminal strip outside the package;
In the process of forming the terminal piece, a pressure contact terminal that is elastically deformable is formed on the terminal piece.
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JP2016061638A JP2017175048A (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Manufacturing method of light source unit |
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