JP3281547B2 - 液状熱硬化性樹脂の硬化装置及び発光素子のレンズ面の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤランプ等の
発光素子を液状の熱硬化性樹脂によって樹脂封止するモ
ールド工程において利用される液状熱硬化性樹脂の硬化
装置及び発光素子のレンズ面の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の硬化装置の一例を図６ないし図１
１に示す。

【０００３】従来の硬化装置は、図６に示すように、硬
化炉８１の中央部にモールド治具８２が設置されるとと
もに、硬化炉８１の一側壁に、熱源であるヒータ８３
と、硬化炉８１内の空気を攪拌する攪拌翼８４とが設け
られたものである。

【０００４】図７は、モールド治具８２の構成部材を示
す分解斜視図である。

【０００５】モールド治具８２は、液状の熱硬化性樹脂
を充填するモールドケース８５と、このモールドケース
８５を載置するベース板８６と、モールドケース８５を
ベース板８６に固定するケースセットプレート８７と、
モールドケース８５内に多連式のリードフレーム７１
（図１１参照）を挿入支持するフレーム挿入具８８とで
構成されている。

【０００６】ベース板８６には、長手方向に沿って平行
に多数本の溝が形成されており、この溝が、モールドケ
ース８５を載置するケース受け部９１となっている。こ
の図面では、１本のケース受け部９１に、最大６個のモ
ールドケース８５，８５・・・が載置できるようになっ
ている。

【０００７】モールドケース８５には、樹脂充填部９２
が５個形成されている。また、モールドケース８５の長
手方向に沿う両側面の下端縁には、ケースセットプレー
ト８７によって押圧される支持片９３が形成されてい
る。

【０００８】ケースセットプレート８７には、ベース板
８６の各ケース受け部９１，９１・・・に対向してそれ
ぞれ長穴９５，９５・・・が形成されており、この長穴
９５に、モールドケース８５が嵌まり込むようになって
いる。そして、長穴９５の長側縁によってモールドケー
ス８５の支持片９３が押さえられ、ケース受け部９１内
に支持固定されるようになっている（図１０参照）。

【０００９】フレーム挿入具８８には、ケースセットプ
レート８７と同様に長穴９６，９６・・・が形成されて
おり、この長穴９６に、モールドケース８５が嵌まり込
むようになっている。また、フレーム挿入具８８には、
多連式のリードフレーム７１を支持する支持プレート９
７が設けられており、この支持プレート９７によって、
多連式のリードフレーム７１が支持されるようになって
いる。

【００１０】なお、ベース板８６には、その一側縁の左
右両側にそれぞれピン８９，８９が設けられ、これらに
対応するケースセットプレート８７及びフレーム挿入具
８８のそれぞれの位置に貫通孔９８，９８，９９，９９
が形成されている。そして、ベース板８６上にケースセ
ットプレート８７とフレーム挿入具８８とを載置すると
きに、それぞれのピン８９，８９にそれぞれの貫通孔９
８，９８，９９，９９を順次嵌め合わせることによっ
て、ベース板８６とケースセットプレート８７及びフレ
ーム挿入具８８との位置合わせが行えるようになってい
る。

【００１１】図９ないし図１１は、このような構造のモ
ールド治具８２を用いて半導体素子を樹脂封止している
工程を示している。

【００１２】すなわち、ベース板８６のケース受け部９
１に支持固定されたモールドケース８５の樹脂充填部９
２に、液状の熱硬化性樹脂７５を充填した後、リードフ
レーム７１のリードフレームカップ７２に取り付けられ
たＬＥＤランプ等の発光素子７３を所定位置まで挿入し
て、硬化炉８１内に設置する。このとき、ヒータ８３は
すでにオンされており、硬化炉８１内は温度の安定した
状態となっている。この後、攪拌翼８４を駆動して、硬
化炉８１内の空気を、図中白抜きの矢符で示す如く攪拌
し、硬化炉８１内の温度を均一化する。これにより、熱
硬化性樹脂７５を硬化させ、樹脂充填部９２の底面側
（半円球形状部分）９２ａの熱硬化性樹脂７５ａの表面
部分をレンズ面７６に成形するものである。ただし、図
１１に示すように、リードフレーム７１は多連式となっ
ており、成形後に適宜切断するようになっている。また
図１２は、成形後のＬＥＤランプを示している。

【００１３】このように、ＬＥＤランプ等の発光素子７
３の樹脂封止に液状の熱硬化性樹脂７５を用いる場合、
樹脂が液状であるため、レンズ面７６を成形する側は必
然的に下側となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ＬＥＤランプ等の発光
素子７３を樹脂封止した製品について、機能上必要とな
るのはレンズ面７６の表面状態の美しさであり、樹脂の
硬化、収縮を考慮すれば、レンズ面７６側から優先的に
樹脂の硬化を促進させることが望ましい。

【００１５】しかしながら、上記した従来の硬化装置で
は、ベース板８６が邪魔になって、ヒータ８３による温
風が樹脂充填部９２の底面側９２ａに直接伝わらない。
そのため、熱硬化性樹脂７５は上側（液面側）から硬化
し始め、樹脂充填部９２の底面側９２ａの熱硬化性樹脂
７５ａが最後に硬化することになる。すなわち、レンズ
面７６となる下側の熱硬化性樹脂７５ａに硬化収縮が発
生して、きれいな形状のレンズ面７６を成形できないと
いった問題があった。

【００１６】また、モールドケース８５は、レンズ面７
６を形成する樹脂充填部９２の底面側９２ａの全体が、
ベース板８６及びケースセットプレート８７によって被
覆される形となる。そのため、ベース板８６が温風に触
れる面積が小さくなって、熱効率が悪いといった問題が
あった。すなわち、ベース板８６を含むモールド治具８
２の形状として、外気に触れる面積が大きい程、加熱
性、冷却性が良好となり、熱効率が向上するからであ
る。従って、ベース板８６が温風に触れる面積が小さい
ことは、硬化炉８１への投入時、及び冷却時にロス時間
が発生する原因となる。

【００１７】また、従来の硬化装置では、温風を攪拌す
る方式であるため、レンズ面７６を形成する樹脂充填部
９２の底面側９２ａに優先的に温風を供給することがで
きないといった問題もあった。また、攪拌方式であるた
め、硬化炉８１内でよく攪拌される場所と、そうでない
場所との温度差が発生し、この温度差が熱硬化性樹脂７
５の硬化に悪影響を与えるといった問題もあった。さら
に、攪拌方式であるため、硬化炉８１の図示しない扉を
開けると、必然的に温かい空気が外部へ排出されること
から、扉の開閉による温風のロスが大きいといった問題
もあった。

【００１８】本発明はこのような問題点を解決すべく創
案されたものであって、その目的は、レンズ面となる下
側の熱硬化性樹脂から硬化が促進されるような構造の液
状熱硬化性樹脂の硬化装置及び発光素子のレンズ面の形
成方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の液状熱硬化性樹脂の硬化装置は、リードフ
レームに取り付けられた発光素子を挿入した状態で液状
の熱硬化性樹脂が充填されたモールドケースを、ベース
板のケース受け部に載置した状態で硬化炉内に設置し、
硬化炉内に温風を供給して前記液状樹脂を硬化すること
により、前記発光素子のレンズ面を形成する硬化装置に
おいて、前記ベース板のケース受け部に開口部を形成
し、この開口部を通じて前記ケース受け部に載置された
前記モールドケースの底面部分に温風を供給することに
より、前記発光素子のレンズ面となる表面部分から樹脂
硬化を促進するようにしたものである。また、前記温風
を、前記モールドケースの底面部分が位置する硬化炉内
の下方側から上方側に向けて循環させる温風循環手段を
設けたものである。

【００２０】また、本発明の液状熱硬化性樹脂の硬化装
置は、上記構成の硬化装置において、前記温風を前記モ
ールドケースの底面部分に導く導風板を設けたものであ
る。すなわち、硬化炉内のベース板に当てる温風量を導
風板によって調整することにより、ベース板を含むモー
ルド治具の温度を安定させるものである。特に、モール
ド治具を複数台設置した場合には、温風を循環させても
各モールド治具に当たる温風量は個々に異なるので、各
モールド治具の温度も異なることになる。つまり、温風
量が多い所ほど、温度が上昇する。そのため、各モール
ド治具に当たる温風量を均一化させるように導風板を配
置することによって、複数台設置した場合でも、各モー
ルド治具を同じ温度に安定させることができるものであ
る。

【００２１】また、本発明の発光素子のレンズ面の形成
方法は、リードフレームに取り付けられた発光素子を、
液状の熱硬化性樹脂を充填したモールドケース内に挿入
した状態で加熱することにより、前記発光素子のレンズ
面を形成する発光素子のレンズ面の形成方法において、
前記発光素子のレンズ面となる前記液状樹脂の表面部分
から樹脂硬化を促進するものである。また、前記モール
ドケースの底部側が半円球状とされ、該モールドケース
の底部側を温風により加熱するものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２３】図１は、本発明の硬化装置の全体構成を示
している。

【００２４】図において、硬化炉１の中央部にモールド
治具２を設置するとともに、硬化炉１の天壁と一側壁の
下部とにそれぞれ開口部１１，１２を形成し、これら開
口部１１，１２を、連通管１３によって気密状態に連通
している。

【００２５】連通管１３内には、開口部１１の近傍位置
に、硬化炉１内の温度を検出するセンサ１４が取り付け
られ、その上部位置にファン１５が設けられ、その先
（開口部１２側）に熱源であるヒータ１６が設けられて
いる。また、硬化炉１には、開口部１２から吹き出され
た温風（図中に白抜きの矢符により示す）をモールド治
具２の底面に向けて安定的に導くための導風板１７，１
７が設けられている。

【００２６】上記構成において、開口部１１，１２、連
通管１３、ファン１５及びヒータ１６によって温風循環
手段を構成している。

【００２７】図２は、モールド治具２の構成部材を示す
分解斜視図である。

【００２８】モールド治具２は、液状の熱硬化性樹脂を
充填するモールドケース５と、このモールドケース５を
載置するベース板６と、モールドケース５をベース板６
に固定するケースセットプレート７と、モールドケース
５内に多連式のリードフレーム３１を挿入支持するフレ
ーム挿入具８とで構成されている。

【００２９】ベース板６には、長手方向に沿って平行に
多数本の溝が形成されており、この溝が、モールドケー
ス５を載置するケース受け部２１となっている。この図
面では、１本のケース受け部２１に、最大６個のモール
ドケース５，５・・・が載置できるようになっている。
また、このようなケース受け部２１には、その底面に長
手方向のほぼ全長にわたる長穴（開口部）２８が形成さ
れている。

【００３０】モールドケース５には、樹脂充填部２２が
５個形成されている。また、モールドケース５の長手方
向に沿う両側面の下端縁には、ケースセットプレート７
によって押圧される支持片２３が形成されている。

【００３１】ケースセットプレート７には、ベース板６
の各ケース受け部２１，２１・・・に対向してそれぞれ
長穴２５，２５・・・が形成されており、この長穴２５
に、モールドケース５が嵌まり込むようになっている。
そして、長穴２５の長側縁によってモールドケース５の
支持片２３が押さえられ、ケース受け部２１内に支持固
定されるようになっている（図４参照）。

【００３２】フレーム挿入具８には、ケースセットプレ
ート７と同様に長穴２６，２６・・・が形成されてお
り、この長穴２６に、モールドケース５が嵌まり込むよ
うになっている。また、フレーム挿入具８には、多連式
のリードフレーム３１を支持する支持プレート２７が設
けられており、この支持プレート２７によって、多連式
のリードフレーム３１（図４参照）が支持されるように
なっている。

【００３３】なお、本発明に係わるモールド治具２も、
従来のモールド治具８２と同様、ベース板６に設けられ
たそれぞれのピン９，９に、ケースセットプレート７及
びフレーム挿入具８のそれぞれに形成された貫通孔２
９，２９，３０，３０を順次嵌め合わせることによっ
て、ベース板６とケースセットプレート７及びフレーム
挿入具８との位置合わせが行えるようになっている。

【００３４】図４は、このような構造のモールド治具２
を用いて半導体素子を樹脂封止する工程を示している。

【００３５】すなわち、ベース板６のケース受け部２１
に支持固定されたモールドケース５の樹脂充填部２２
に、液状の熱硬化性樹脂３５を充填した後、リードフレ
ーム３１のリードフレームカップ３２に取り付けられた
ＬＥＤランプ等の発光素子３３を所定位置まで挿入し
て、硬化炉１内に設置する。

【００３６】このとき、図４に示すように、モールドケ
ース５の底面側（すなわち、樹脂充填部２２の底面側２
２ａ）がケース受け部２１に形成された長穴２８によっ
て炉内に露出しているので、この長穴２８を介して、樹
脂充填部２２の底面側２２ａに温風を直接当てることが
できるようになっている。

【００３７】また、このとき連通管１３内のヒータ１６
はすでにオンされており、硬化炉１内は温度の安定した
状態となっている。従って、この状態でファン１５を駆
動して、温風を硬化炉１の下部側の開口部１２から炉内
に吹き出させる。炉内に吹き出された温風は、図１に示
す如く、導風板１７，１７によってベース板６の底面側
に導かれ、長穴２８を介して樹脂充填部２２の底面側２
２ａに優先的に供給されることになる。そして、樹脂充
填部２２の底面側２２ａを温めた温風は、モールド治具
２の底面から側面を這うようにして上方に流動し、樹脂
充填部２２の上部側をも温めた後、天壁に形成された開
口部１１から吸い込まれるようにして、再び連通管１３
内に戻ることになる。

【００３８】このとき、開口部１１から吸い込まれた温
風（この温風は、モールド治具２を温めた分だけ冷却さ
れている）の温度をセンサ１４によって検知し、この検
知温度に基づいてヒータ１６のオン、オフ制御を行うこ
とにより、モールド治具２に対して常に一定温度の温風
を供給することができる。

【００３９】このような温風の循環路（図１中に白抜き
の矢符により示す）が形成されて、樹脂充填部２２内の
熱硬化性樹脂３５が硬化されるが、上述の如く樹脂充填
部２２の底面側２２ａから優先的に温められるので、樹
脂充填部２２の底面側（半円球形状部分）２２ａにある
熱硬化性樹脂３５ａの表面部分から樹脂硬化が促進され
ることになる。

【００４０】つまり、本発明の硬化装置によれば、モー
ルドケース５の樹脂充填部２２に充填された熱硬化性樹
脂３５の硬化は、樹脂充填部２２内の下部に位置する熱
硬化性樹脂３５ａの表面部分から促進されることになる
ので、樹脂の硬化収縮は樹脂充填部２２に充填された熱
硬化性樹脂３５の液面側で発生し、レンズ面３６となる
熱硬化性樹脂３５ａの表面部分はきれいな半円球形状に
形成されるものである。

【００４１】図５は、本発明の硬化装置の他の実施形態
を示している。

【００４２】この硬化装置は、硬化炉１内に複数台（本
実施形態では３台）のモールド治具２ａ，２ｂ，２ｃを
設置可能として、複数台同時に硬化させることができる
ように構成したものである。この場合、各モールド治具
２ａ，２ｂ，２ｃに温風を均一に供給できるように、硬
化炉１内の温風通路１ａに配置される各導風板１７ａ，
１７ｂ，１７ｃの形状（長さ）及び角度を工夫してい
る。

【００４３】すなわち、各導風板１７ａ，１７ｂ，１７
ｃは、温風の吹き出し口である開口部１２に最も近い位
置に配置された導風板１７ａが最も短く、かつほぼ垂直
に起立した状態で配置され、開口部１２から離れるに従
って次第に長く、かつ開口部１２とは反対方向に次第に
傾斜させて順次配置されている。

【００４４】つまり、図５中モールド治具２ｃの左側に
配置された導風板１７ｃが最も長く、かつ最も傾斜して
設けられている。このような各導風板１７ａ，１７ｂ，
１７ｃの配置によって、各モールド治具２ａ，２ｂ，２
ｃへの温風量（温風の流れ量）が均一化されるものであ
る。その他の構成は、図１に示した硬化装置の構成と同
様である。ただし、導風板１７ａ，１７ｂ，１７ｃの形
状は図示のものに限定されるものではない。要するに、
各モールド治具２ａ，２ｂ，２ｃへの温風量を均一化で
きる形状であればよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明の液状熱硬化性樹脂の硬化装置
は、リードフレームに取り付けられた発光素子を挿入し
た状態で液状の熱硬化性樹脂が充填されたモールドケー
スを、ベース板のケース受け部に載置した状態で硬化炉
内に設置し、硬化炉内に温風を供給して液状樹脂を硬化
することにより、発光素子のレンズ面を形成する硬化装
置において、ベース板のケース受け部に開口部を形成
し、この開口部を通じてケース受け部に載置されたモー
ルドケースの底面部分に温風を供給することにより、発
光素子のレンズ面となる表面部分から樹脂硬化を促進す
るように構成している。また、本発明の発光素子のレン
ズ面の形成方法は、リードフレームに取り付けられた発
光素子を、液状の熱硬化性樹脂を充填したモールドケー
ス内に挿入した状態で加熱することにより、発光素子の
レンズ面を形成する発光素子のレンズ面の形成方法にお
いて、発光素子のレンズ面となる液状樹脂の表面部分か
ら樹脂硬化を促進するものである。また、モールドケー
スの底部側が半円球状とされ、該モールドケースの底部
側を温風により加熱するものである。このような発明に
よれば、モールドケースの底面部分に温風を優先的に供
給できるので、樹脂充填部内の下部に位置する熱硬化性
樹脂の表面部分から硬化が促進され、レンズ面となる表
面部分をきれいな半円球形状に成形することができる。
また、ベース板のケース受け部に開口部を形成している
ので、ベース板が温風に触れる面積が大きくなって、熱
効率が向上する。つまり、モールドケースの加熱時間が
短縮されるため、全体としての樹脂硬化時間が短縮され
るとともに、製品離型前の冷却時間も短縮されるもので
ある。また、開口部を形成したことによってベース板の
軽量化が図られるため、運搬作業等の人手による作業で
の作業性も向上するとともに、設備に加わるモールド治
具重量によるストレスも低減される。

【００４６】また、本発明の液状熱硬化性樹脂の硬化装
置は、上記構成の硬化装置において、温風を、モールド
ケースの底面部分が位置する硬化炉内の下方側から上方
側に向けて循環させる温風循環手段を設けている。その
ため、ベース板の形状と相まって、モールドケースの底
面部分に温風を確実に、かつ優先的に供給できるので、
樹脂充填部内の下部に位置する熱硬化性樹脂の表面部分
から硬化が促進され、レンズ面となる表面部分をきれい
な半円球形状に成形することができる。また、硬化炉内
の温風を強制的に循環させているので、扉の開閉による
温風のロスが従来の装置に比べて少なくなる。

【００４７】また、本発明の液状熱硬化性樹脂の硬化装
置は、上記構成の硬化装置において、温風をモールドケ
ースの底面部分に導く導風板を設けているので、モール
ドケースの底面部分への温風の供給を安定化させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の硬化装置の全体構成を示す概略図であ
る。

【図２】本発明に係わるモールド治具の構成部材を分解
して示す斜視図である。

【図３】図２に示すベース板のＡ−Ａ’線に沿う断面図
である。

【図４】本発明に係わるモールド治具を用いて半導体素
子を樹脂封止する工程の要部を示す断面図である。

【図５】本発明の硬化装置の他の実施形態を示す概略図
である。

【図６】従来の硬化装置の全体構成を示す概略図であ
る。

【図７】従来のモールド治具の構成部材を分解して示す
斜視図である。

【図８】図７に示すベース板のＡ−Ａ’線に沿う断面図
である。

【図９】従来のモールド治具を用いて半導体素子を樹脂
封止する工程の要部を示す平面図である。

【図１０】従来のモールド治具を用いて半導体素子を樹
脂封止する工程の要部を示す側面より見た断面図であ
る。

【図１１】従来のモールド治具を用いて半導体素子を樹
脂封止する工程の要部を示す正面より見た断面図であ
る。

【図１２】成形後のＬＥＤランプを示す正面図である。

【符号の説明】

１ 硬化炉 ２ モールド治具 ５ モールドケース ６ ベース板 １３ 連通管 １５ ファン １６ ヒータ １７ 導風板 ２１ ケース受け部 ２２ 樹脂充填部 ２８ 長穴（開口部） ３１ リードフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/56 B29C 35/04 B29C 39/10 B29D 11/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リードフレームに取り付けられた発光素
   子を挿入した状態で液状の熱硬化性樹脂が充填されたモ
   ールドケースを、ベース板のケース受け部に載置した状
   態で硬化炉内に設置し、硬化炉内に温風を供給して前記
   液状樹脂を硬化することにより、前記発光素子のレンズ
   面を形成する硬化装置において、 前記ベース板のケース受け部に開口部を形成し、この開
   口部を通じて前記ケース受け部に載置された前記モール
   ドケースの底面部分に温風を供給することにより、前記
   発光素子のレンズ面となる表面部分から樹脂硬化を促進
   することを特徴とする液状熱硬化性樹脂の硬化装置。
2. 【請求項２】 前記温風を、前記モールドケースの底面
   部分が位置する硬化炉内の下方側から上方側に向けて循
   環させる温風循環手段が設けられたことを特徴とする請
   求項１記載の液状熱硬化性樹脂の硬化装置。
3. 【請求項３】 前記温風を前記モールドケースの底面部
   分に導く導風板が設けられたことを特徴とする請求項２
   記載の液状熱硬化性樹脂の硬化装置。
4. 【請求項４】 リードフレームに取り付けられた発光素
   子を、液状の熱硬化性樹脂を充填したモールドケース内
   に挿入した状態で加熱することにより、前記発光素子の
   レンズ面を形成する発光素子のレンズ面の形成方法にお
   いて、 前記発光素子のレンズ面となる前記液状樹脂の表面部分
   から樹脂硬化を促進することを特徴とする発光素子のレ
   ンズ面の形成方法。
5. 【請求項５】 前記モールドケースの底部側が半円球状
   とされ、該モールドケースの底部側を温風により加熱す
   ることを特徴とする請求項４記載の発光素子のレンズ面
   の形成方法。