JP4183255B2 - LED encapsulation molding method and finished product structure - Google Patents
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Description
本発明は、光電子半導体に関し、詳しく言えば、LED(Light-Emitting Diode、発光ダイオード)の封入成型方法および完成品の構造に関するものである。 The present invention relates to an optoelectronic semiconductor, and more particularly, to an LED (Light-Emitting Diode) encapsulation molding method and a finished product structure.
伝統的な“Lamp型”LEDの製造方法は、導電金属でフレーム(frame)を製作し、フレームに若干の平行配列される支持部および支持部を直角交差して連結する連結部を設け、相隣する二つの支持部を二つずつ一組にし、LEDの正極端子および負極端子を形成し、そのうちの一つの端子(通常、負極端子を指す)の前端に皿状(光線を反射するため)を形成し、次に銀接着剤により皿状の部位内にLEDチップを接合し、チップの一つの電極(n極)を端子に直接接合して接続し、ワイヤボンド器によりチップのもう一つの電極(p極)と互いに間隔を置く他端子(正極端子)前端との間に金材質線を繋ぎ、そして、型わく技術により両端子前端にエポキシ樹脂でチップを被覆する円頂(dome)の封入体を成型し、最後に、端子の間に連結される前述の連結部を裁断することで、一粒のLEDが完成する。 A traditional “Lamp type” LED manufacturing method is a method of manufacturing a frame made of conductive metal, providing a support part arranged in parallel to the frame, and a connecting part for connecting the support parts at right angles. Two adjacent support parts are paired together to form a positive electrode terminal and a negative electrode terminal of the LED, and a dish-like shape (to reflect light) at the front end of one of the terminals (usually indicating the negative electrode terminal) Next, the LED chip is bonded in a dish-shaped portion with silver adhesive, and one electrode (n pole) of the chip is directly bonded and connected to the terminal, and the other of the chip is connected with a wire bonder. Connect the gold material wire between the electrode (p pole) and the front end of the other terminal (positive terminal) spaced from each other, and coat the chip with epoxy resin at the front end of both terminals by patterning technology Mold the inclusion body and finally connect between the terminals By cutting the above-described connecting portion, one LED is completed.
ところが、そのほかの発光装置(蛍光灯または白熱電球)に比較して、LEDに発生する熱度は極めて低いが、LEDは電流が半導体を通過することにより発光し、操作電流は数十ミリアンペアから数百ミリアンペアまでであるため、チップが発光すると同時に一定の程度の熱エネルギーが発生する。かつ熱エネルギーは、LEDを損壊する最大原因である。従って、いかに熱エネルギーを下げるかあるいはいかに放熱効率を上げるのかということが、現今LEDの研究開発の重点の一つである。上述の周知のLEDは、チップが伝熱効果に劣る封入体(エポキシ樹脂)内に封入され、かつチップと金属端子の接触面積が極めて小さく、端子の封入体の外に突出延伸する部分が細長い棒状を呈するものであるため、放熱効果が極めて劣り、改善する余地がある。
本発明の主な目的は、LEDの完成品に良好な放熱効果を持たせ、LEDの使用寿命を延長可能であるLEDの封入成型方法を提供することにある。
However, compared to other light-emitting devices (fluorescent lamps or incandescent lamps), the heat generated in the LEDs is extremely low, but the LEDs emit light when the current passes through the semiconductor, and the operating current ranges from several tens of milliamps to several hundreds. Since it is up to milliampere, a certain degree of thermal energy is generated at the same time as the chip emits light. And thermal energy is the biggest cause of LED damage. Therefore, how to lower the thermal energy or how to increase the heat dissipation efficiency is one of the important points of LED research and development. In the known LED described above, the chip is enclosed in an encapsulant (epoxy resin) that is inferior in heat transfer effect, the contact area between the chip and the metal terminal is extremely small, and the portion that protrudes and extends out of the terminal encapsulant is elongated. Since it has a rod shape, the heat dissipation effect is extremely poor and there is room for improvement.
The main object of the present invention is to provide a method for encapsulating and molding an LED, which can give a good heat dissipation effect to the finished LED and can extend the service life of the LED.
上述の目的を達成するために、本発明によるLEDの封入成型方法は、下記のステップを含む。ステップaは、導電金属で板状フレームを製作し、フレームに若干の成型区域を設け、各成型区域の中に主片および分割アームを設け、主片と分割アームが互いに連結されず、その間は隙間を有することである。ステップbは、板状フレームの各主片の最上面にそれぞれLEDチップを接合し、チップ底面の電極と主片を電気的に接続し、かつ型わく成型技術により主片の上に反射リングを成型し、反射リングは透過性のない白いプラスチックから形成され、内周面に上向きの斜面を有し、またチップを反射リングの中央に位置させることである。ステップcは、ワイヤボンド器によりチップの最上面のもう一つの電極と分割アームの最上面との間に導線を繋ぐことである。ステップdは、型わく成型技術によりエポキシ樹脂で板状フレームの各成型区域に封入体を成型し、封入体によりチップ、反射リングおよび導線を封入し、かつ封入体の底部により主片および分割アームを被覆し、その間の隙間に填めることで、主片と分割アームの相対的な関係を維持し、また、封入体の最上部を円頂に形成することである。ステップeは、板状フレームの成型区域の寸法に従って裁断することで、若干のLEDが完成することである。 To achieve the above object, a method for encapsulating an LED according to the present invention includes the following steps. In step a, a plate-like frame is made of a conductive metal, a few molding areas are provided in the frame, a main piece and a split arm are provided in each molding area, and the main piece and the split arm are not connected to each other. It is to have a gap. In step b, the LED chip is bonded to the uppermost surface of each main piece of the plate-like frame, the electrode on the bottom surface of the chip is electrically connected to the main piece, and a reflection ring is formed on the main piece by a mold forming technique. Molded, the reflective ring is made of a non-transparent white plastic, has an upward slope on the inner peripheral surface, and the tip is located in the center of the reflective ring. Step c is to connect a lead wire between another electrode on the top surface of the chip and the top surface of the split arm by a wire bonder. In step d, an encapsulant is molded in each molding area of the plate-shaped frame with epoxy resin by a mold molding technique, the chip, the reflective ring and the conductor are encapsulated by the encapsulant, and the main piece and the split arm are encapsulated by the bottom of the encapsulant Is covered and the gap between them is filled, so that the relative relationship between the main piece and the split arm is maintained, and the uppermost part of the enclosure is formed at the top of the circle. Step e is to complete some LEDs by cutting according to the dimensions of the molding area of the plate frame.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による白色LEDの封入成型方法(注、本発明の製造方法および完成品は白色LEDに限らない)は、図1のプロセスに示すように、板状フレームを設置するステップと、チップを接合するステップと、反射リングを成型するステップと、ワイヤボンドのステップと、封入体を成型するステップと、裁断のステップとの六つを含む。以下、図面に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The method for encapsulating a white LED according to an embodiment of the present invention (note that the manufacturing method and the finished product of the present invention are not limited to a white LED) includes a step of installing a plate-like frame as shown in the process of FIG. , Including a step of bonding a chip, a step of forming a reflection ring, a step of wire bonding, a step of forming an enclosure, and a step of cutting. Hereinafter, description will be given based on the drawings.
ステップ1は、図2および図3に示すように、まず導電金属(一般に銅を使用する)で板状フレーム10を製作する。フレーム10は矩形を呈し、板面の上に空洞行列の窓を呈する若干の成型区域11を有し、各成型区域11は行列状に配列される。つまり、板状フレーム10の板面の左右両側および上下両側には成型区域11を取り囲む縦向き辺部12および横向き辺部13が形成される。かつ各成型区域11は若干の(辺部12および辺部13と連結される)縦向き分割リブ14および横向き分割リブ15により分割され、全ての成型区域11内部の空洞形状が同じである。つまり、成型区域11は中央部位に矩形の主片16を有し、成型区域11内部は上下両側の中間位置に主片16および横向き分割リブ15(または横向き辺部13)を同時に連結する連結アーム17を有し、成型区域11内部は右側の中央位置に主片16および縦向き分割リブ14(または縦向き辺部12)を同時に連結する突出延伸アーム18を有し、そして向かい合う側、即ち、成型区域11内部は左側の中央位置に縦向き分割リブ14(または縦向き辺部12)と連結され、主片16との間に適当な間隔を置く分割アーム19を有する。
In step 1, as shown in FIGS. 2 and 3, first, a plate-
ステップ2は、図4および図5に示すように、板状フレーム10の各主片16最上面にそれぞれ銀接着剤により白色LEDのチップ20(LEDチップは周知の技術によるものであり、チップの構造および発光原理は本発明の重点ではないため、説明を省き、また、チップ接合(die bon)の技術も周知の技術である)を接合する。各チップ20は、底面が主片16最上面に平坦に接合されることで、チップ20底面の電極が金属主片16に(導電の銀接着剤を介して)直接接合されて電気的に接続される。
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the step 2 is a white LED chip 20 (LED chip is formed by a well-known technique, using silver adhesive on the uppermost surface of each
ステップ3は、図6および図7に示すように、型わく成型(射出成型)技術によりプラスチック原料で板状フレーム10の各主片16最上面に主片の上に接合される反射リング30を成型する。各反射リング30はチップ20の外周を取り囲み、軸方向の高度がほぼチップ20の高度に等しく、その内周面31が上向きの45°斜面(図7)を呈することで、中間のチップ20の放射する光線を上向きに屈折させ、そして、反射リング30そのものの材質は透過性のない白色材質である。また、生産実務上の型わく作業を簡易にするために、本実施例における反射リング30は縦向き連結関係がある。つまり、同一縦列の相隣する二つの反射リング30の間に連結部32を有し、連結部32は板状フレーム10の連結アーム17の上に接合される。説明すべきなのは、実務上の“反射リング成型”と前述の“チップ接合”の二つの作業が順番に関わらず、言い換えれば、先に板状フレーム10上に型わく成型により反射リング30を成型し、そののち反射リング30内にそれぞれチップ20を結合しても構わないということである。
In
ステップ4は、図8および図9に示すように、ワイヤボンド器により各チップ20最上面と成型区域11内の分割アーム19最上面との間に金材質(99%Au)導線40(注、ワイヤボンド(wire bond)技術も周知の技術)を繋ぐことで、チップ20最上面のもう一つの電極と分割アーム19を電気的に接続する。
As shown in FIGS. 8 and 9, step 4 is performed by using a wire bonder between the uppermost surface of each
ステップ5は、図10および図11に示すように、型わく成型技術によりエポキシ樹脂(Epoxy)で板状フレーム10の各成型区域11に封入体50を成型する。封入体50は成型区域11に対応する矩形基部51を有し、基部51は成型区域11内部の本来空いている空間に填まり、かつ最上側が所定の厚さで板状フレーム10の最上面を被覆する(注、すべての封入体50の基部は一緒に連結されているため、成型区域11内の主片16と、連結アーム17と、突出延伸アーム18と、分割アーム19とを被覆するだけでなく、板状フレーム10の分割リブ14および分割リブ15の上をも被覆する)。本実施例では、基部51は板状フレーム10最上面の高度、即ち、ほぼ反射リング30の高度を超え、各封入体50は矩形基部51上方に半球形の突起部52が一体成型されるものであるため、成型区域11上のチップ20、反射リング30および導線40を確実に被覆することで、チップ20等の機械構造を保持し、水分侵入を防止することができ、かつ封入体50そのものの材質が透過率に優れる透明材質であるため、チップ20の放射する光線は反射リング30内周面31を経由して突起部52最上端の球面に屈折することができる。また、封入体50は、絶縁効果を有する。
In
ステップ6は、板状フレーム10の成型区域11の寸法(それよりやや小さい寸法)に従って裁断する(即ち、フレーム10の辺部12、辺部13、分割リブ14および分割リブ15をすべて裁断する)ことで、図12に示すように、若干のLED60が完成する。
Step 6 cuts according to the dimension (slightly smaller dimension) of the
図11および図12に示すように、上述の製造方法により製作されるLED60の構造は、第一端子70と、第二端子80と、LEDチップ20と、反射リング30と、導線40と、封入体50とを備える。第一端子70は、前記主片16と、主片16右側に連結される突出延伸アーム18と、それぞれ主片16上下両側に連結される二つの連結アーム17とから構成され、材質が導電金属である。第二端子80、即ち、前記分割アーム19は、第一端子70の左側に位置し、かつ第一端子との間に適当な間隔を置き、材質が第一端子70と同じ導電金属である。LEDチップ20は、底面により第一端子70の主片16最上面に平坦に接合されることで、チップ20底面の電極と第一端子70が電気的に接続される。反射リング30は、型わく成型技術により第一端子70の主片16最上面に成型され、チップ20外周を取り囲み、かつその内周面が上向きの斜面を呈し、材質が不透明の白色プラスチックである。導線40は、チップ20最上面のもう一つの電極と第二端子80最上面との間に接続される。封入体50は、透過率が極めて高くて絶縁するエポキシを材質にし、チップ20、反射リング30および導線40を封入し、かつ封入体50底部(即ち、基部51)により第一端子70および第二端子80の最上面を被覆し、その間の隙間に填まることで、端子70と端子80の相対的な関係を維持し、また、封入体50最上部が円頂(即ち、突起部53)に形成される。使用時に、端子70と端子80を正負電極(極性の区別はチップ20形式により違い、一般的に、第一端子70を陽極にし、第二端子80を陰極にする)に接続することで、電流はLEDチップ20を通過し、チップは白光を放射し、屈折リング30内周面31を経由して封入体50最上端の球面に屈折させる。
As shown in FIGS. 11 and 12, the structure of the
上述の説明より、本実施例の製造方法により製作されるLED60は、LEDチップ20が金属材質の主片16最上面に平坦に接合されるため、接触面積が比較的大きく、かつ主片16(正確に言うと、第一端子70)そのものは大面積の板片で、その底面が外に完全に露出するため、LED60を使用する時、チップ20に発生する熱エネルギーは第一端子70に速く伝導され、端子70底面を介して外界に放熱されることで、本実施例により製作されるLED60は良好な放熱効率を有し、使用寿命が比較的長い。
From the above description, the
10 板状フレーム、11 成型区域、12 縦向き辺部、13 横向き辺部、14 縦向き分割リブ、15 横向き分割リブ、16 主片、17 連結アーム、18 突出延伸アーム、19 分割アーム、20 チップ、30 反射リング、31 内周面、32 連結部、40 導線、50 封入体、51 基部、52 突起部、60 LED、70 第一端子、80 第二端子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
板状フレームの各主片の最上面にそれぞれLEDチップを接合し、チップ底面の電極と主片を電気的に接続し、かつ型わく成型技術により主片の上に反射リングを成型し、反射リングは不透明の白いプラスチックから形成され、内周面に上向きの斜面を有し、チップを反射リングの中央に位置させるステップbと、
ワイヤボンド器によりチップ最上面のもう一つの電極と分割アーム最上面との間に導線を繋ぐステップcと、
型わく成型技術によりエポキシ樹脂で板状フレームの各成型区域に封入体を成型し、封入体によりチップ、反射リングおよび導線を封入し、かつ封入体の底部により主片および分割アームを被覆し、その間の隙間に填めることで主片と分割アームの相対的な関係を維持し、封入体の最上部を円頂に形成するステップdと、
板状フレームの成型区域寸法に従って裁断し、LEDを完成させるステップeとを含み、
ステップaにおいて、板状フレームの各成型区域は行列状に配列され、各成型区域が空洞行列の窓を呈し、各成型区域は中央部位に矩形の主片を有し、主片の向かい合う両側の中間位置にそれぞれ成型区域の辺縁と連接する連結アームを有し、主片の他側の中央位置に成型区域の辺縁と連接する突出延伸アームを有し、前記分割アームは突出延伸アームと向かい合う他側に位置付けられ、
ステップbにおいて、同一直列の相隣する二つの反射リングの間に連結部を有し、連結部は板状フレームの連結アームの上に接合されることを特徴とするLEDの封入成型方法。 Conductive metals to manufacture a plate-shaped frame is provided with a slight molded section to the frame, the main piece and divided arms into each molding section provided, the split arm main pieces that form a gap therebetween without being connected to each other Step a,
An LED chip is bonded to the top surface of each main piece of the plate frame, the electrodes on the bottom of the chip are electrically connected to the main piece, and a reflection ring is formed on the main piece by a mold forming technique, and reflection is performed. The ring is formed of opaque white plastic, has an upward slope on the inner peripheral surface, and the step b places the tip in the center of the reflective ring;
Connecting a conducting wire between another electrode on the top surface of the chip and the top surface of the split arm by a wire bonder;
Forming an enclosure in each molding area of the plate-like frame with epoxy resin by mold molding technology, encapsulating the chip, reflecting ring and conductor with the enclosure, and covering the main piece and the split arm with the bottom of the enclosure, Maintaining the relative relationship between the main piece and the split arm by filling the gap between them, and forming the uppermost part of the inclusion body at the top of the circle;
Cut according molding area dimensions of the plate-like frame, it viewed including the steps e to complete the LED,
In step a, the molding areas of the plate-like frame are arranged in a matrix, each molding area presents a cavity matrix window, each molding area has a rectangular main piece at the central location, on both sides of the main piece facing each other. Each intermediate position has a connecting arm connected to the edge of the molding area, and has a projecting extension arm connected to the edge of the molding area at the center position on the other side of the main piece. Positioned on the other side facing each other,
In step b, there is provided a connecting portion between two adjacent reflective rings in the same series, and the connecting portion is joined on a connecting arm of a plate-like frame.
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