JP4959767B2 - 光デバイス成形システム - Google Patents

Description

本発明は、電子デバイスの成形システムに関し、特に光学素子を含む電子デバイスの成形に適した成形システムに関する。

光学素子、例えば発光ダイオード（「ＬＥＤ」）デバイスを有する電子デバイスについて、光学素子は、通常透明、または半透明の成形材料の層にて成形されている。このような電子デバイスの従来技術の成形システムにおいては、通常前記成形材料は、成形材料を成形用キャビティに直接分配する方法、または射出成形のどちらかにより成形される。しかし、これら双方の方法は、歩留まり、および生産性が満足できるものではなく、かつプロセスの精度が不足するということがわかっている。また材料の無駄が相当多くなる場合がある。

より最近では、圧縮成形がパネルタイプパッケージ用の実用的な解決法として提供されているが、圧縮成形は、単体装置全てにつながる流路が必要であり、これは、基板の電気接点の汚染を引き起こす場合がある。成形するために成形材料を分配する場合に直面するいくつかの不都合さを回避するために、トランスファー成形のプラス面を利用することが望ましい。

したがって、本発明の目的は、電子デバイスの光学素子を成形するために液体の成形材料を使用する成形システムを提供することであり、これは、前述の従来技術による成形システムに見られるいくつかの不都合さを克服する。

本発明の第一の態様によると、表面に複数の突出部材を有する基板の成形システムが提供され、成形システムは、成形する基板に対し協同して型締力を与える第一および第二金型と、成形中に基板が中間プレートおよび第一金型の間に締め付けられるように、第一および第二金型の間に位置する中間プレートと、第二金型上に位置する複数の成形用キャビティと、成形用キャビティの位置に対応して中間プレートに形成されたスルーホールとを備え、各スルーホールは、基板の突出部材を挿入することにより、各突出部材が第二金型の成形用キャビティと連通するように大きさが決められて構成され、成形材料は成形中に成形用キャビティによって突出部材の上に成形される。

本発明の第二の態様によると、複数の突出部材を表面に有する基板の成形の方法が提供され、この方法は、第一金型と、第二金型と、第一および第二金型の間に位置する中間プレートとを提供するステップと、突出部材が中間プレートに形成されたスルーホールへ挿入することにより突出部材が第二金型に形成された成形用キャビティと連通することができるように、中間プレートおよび第一金型の間に基板を配置するステップと、基板に型締力を与えるステップと、成形中に突出部材の上に成形材料を形成するステップとを備える。

添付図面を参照することにより本発明をより詳細に以下に示すことが好都合であろう。図面および関連する説明の特殊性により、特許請求の範囲により定められた本発明の広い認定の一般性が失われると理解されるべきではない。

本発明の好ましい実施形態による成形システムの例を、添付図面を参照にして説明する。

密閉型ＬＥＤデバイスの側面図である。 リードフレーム基板上に取り付けられた複数のＬＥＤデバイスの平面図である。 密閉型ＬＥＤデバイス用の本発明の好ましい実施形態によるトランスファー成形システムの概略断面図である。 図３の成形システムの底部金型の平面図である。 密閉されるＬＥＤチップを支える予備成形されたキャップに加えられるバネの力を示した横断面図である。 封入後に成形システムの中間プレートと一緒に持ち上げられた成形されたＬＥＤデバイスを示す。

図１は、密閉型ＬＥＤデバイス１０の側面図である。ＬＥＤデバイス１０は、デバイスを支える基板１２と、ＬＥＤチップ（図示せず）が取り付けられている基板表面上の予備成形されたキャップ１４のような突出部材と、ＬＥＤチップを封入するために、予備成形されたキャップ１４の上部に成形されているシリコーンのような透明材料から形成されたドーム状レンズ１６とを備えている。

図２は、リードフレーム基板１２に取り付けられた複数のＬＥＤデバイス１０の平面図である。複数のＬＥＤデバイス１０は、二列に配置されている。予備成形されたキャップ１４およびドーム状レンズ１６を備える各ＬＥＤデバイス１０は、リードフレーム基板１２の残部にタイバー１８によって接続されている。各ＬＥＤデバイス１０を取り外すには、ＬＥＤデバイス１０をタイバー１８から切り離す。

図３は、密閉型ＬＥＤデバイス１０の本発明の好ましい実施形態によるトランスファー成形システム２０の概略断面図である。成形システム２０は、第一または上部金型２２、および第二または底部金型２４を含む。成形するため、基板１２に型締力を与えるために、上部金型２２は、底部金型２４に対して移動可能に構成されることが可能である。成形中に基板１２が中間プレート２６および上部金型２２の間に締め付けられるように、中間プレート２６は、上部金型２２および底部金型２４の間に位置する。中間プレート２６は、いくつかのスルーホール２５を備え、ＬＥＤデバイス１０の予備成形されたキャップがスルーホールへぴったりと挿入されるように、各スルーホールは、大きさが決められ、構成されている。この特徴は、予備成形されたキャップ１４の側面に成形材料が入り込むのを防ぐことに役立つ。

さらに上部金型２２は、トラックプレート２８を支持し、トラックプレートは、上部金型２２から支持棒３０手段によって延在し、基板１２の端を把持している。トラックプレート２８は、上部金型２２および中間プレート２６の間を基板１２が垂直に上、または下に動くように作用する。トラックプレート２８の片側のみが示されているが、類似したトラックプレートが基板１２の逆の端にあり、したがって基板１２両側は同時に保持される。トラックプレート２８を上げる、または下げるための作動力３２は、上部金型２２上方のモーターにより提供することができる。予備成形されたキャップ１４のみが露出した状態にて、トラックプレート２８は基板１２を保持し、中間プレート２６が実質的に基板１２全体を覆う。

支柱３４は、ＬＥＤデバイス１０の位置に対応する上部金型２２の表面上に形成された止まり穴３５の内部に配置される。予備成形されたキャップ１４は、止まり穴３５にその上側が挿入される。各支柱３４は、例えばバネ３６のような弾性手段によってバネ押しされている。成形材料が予備成形されたキャップ１４上に成形されている際に、予備成形されたキャップ１４をきっちりと中間プレート２６にキャビティ３８方向へ押し付けるために、支柱３４は、予備成形されたキャップ１４に圧縮力を与える。これは、成形材料の漏れを防ぐ。

底部金型２４は、その上に配置された複数の成形用キャビティを有する。成形用キャビティは、基板１２にある二列のＬＥＤデバイス１０に対応した二列のキャビティ３８を備えていることが好ましい。中間プレート２６に形成されたスルーホール２５の位置は、キャビティ３８の位置に一致し、スルーホールに挿入されＬＥＤチップを支えている予備成形されたキャップ１４のそれぞれ１つは、成形中にキャビティ３８と連通するように、キャビティ３８の１つの上に位置する。二列のキャビティ３８の中央に位置するプランジャポット４２およびプランジャ４０は、好ましい実施形態においては液体シリコーン４４である成形材料を受け入れ、かつキャビティ３８に移動させるように作用する。それにより、成形材料は、予備成形されたキャップ１４の上に成形中キャビティ３８によって成形される。

Ｘ−Ｙ位置決めテーブルに取り付けられた静的ミキサーを有する二成分分配器は、混合液体シリコーン４４のラインをプランジャポット４２に分配するために、底部金型２４上を移動することができる。底部金型２４は、キャビティ３８およびプランジャポット４２にわたって延在する剥離フィルム４５により覆われている。これは、成形後に成形されたＬＥＤデバイス１０を底部金型２４から分離するのに役立つ。

図４は、図３の成形システム２０の底部金型２４の平面図である。成形用キャビティ３８は、ＬＥＤデバイス１０がリードフレーム基板１２上に配置されているのと同じ配列に二列に配置されている。細長い溝の形のプランジャポット４２は、二列のキャビティ３８の間の中央に配置され、プランジャポット４２をキャビティ３８に連結するランナー４６がある。プランジャ４０は、液体シリコーン４４をプランジャポット４２内に圧縮するために、プランジャポット４２の片側、または中央に配置することができる。成形中にプランジャ４０が液体シリコーン４４をプランジャポット４２に圧縮する場合、液体シリコーン４４は、プランジャポット４２からランナー４６へ追い出され、したがってランナー４６を通じてプランジャポット４２からキャビティ３８へ分配される。キャビティ３８を外気に連結する空気孔４８は、キャビティ３８から空気を排出し、キャビティ３８内に気泡が形成されることを防いでいる。さらに、底部金型２４の表面には真空孔５０が配置され、底部金型の表面外形にぴったり一致することを保証するために剥離フィルム４５を引き込み、固定する。

図５は、ＬＥＤチップを支える予備成形されたキャップ１４に加えられたバネの力を示した横断面図である。中間プレート２６は、底部金型２４の上に移動させられ、リードフレーム基板１２は、中間プレート２６の上に配置されている。この図において、予備成形されたキャップ１４は、中間プレート２６に形成された中間プレートインサート２７に形成されたスルーホール２５に挿入され、基板１２の残部は、中間プレート２６上にある。したがって、中間プレート２６は実質的に、予備成形されたキャップ１４の位置以外の基板１２表面全体を覆う。上部金型２２は、中間プレート２６上にある基板１２の上に閉じられる。

またこの図は、底部金型２４のキャビティ３８が、金型インサート５２のドーム形状のくぼみによって形成されることを示し、金型インサートは、底部金型２４に取り外せるように挿入可能である。これにより、予備成形されたキャップ１４上に異なる大きさのドームを成形をするために、金型インサート５２を交換し、かつ置き換えることができる。予備成形されたキャップ１４の反対側においては、支柱３４が、予備成形されたキャップ１４を押すようにバネ３６によって付勢され、それによってキャビティ３８に封止効果を作りだしている。ブッシュ５４は、バネ３６の収縮範囲を制御する。この点において、プランジャ４０は、液体シリコーン４４がランナー４６および次いでキャビティ３８内に入り込むようにプランジャポット４２内に押し上げ、それによりＬＥＤデバイス１０を封入する。

液体シリコーン４４に接触する中間プレート２６の下表面は、選択した範囲を光学金属コーティングにて被覆することが好ましく、これは、液体シリコーン４４が中間プレート２６の金属表面に付着することを防ぐ。底部金型２４の表面は、剥離フィルム４５にて覆われており、液体シリコーン４４が付着するという同じ問題に直面することはない。

図６は、封入後に成形システム２０の中間プレート２６と共に持ち上げられた成形されたＬＥＤデバイス１０を示す。この図において、プランジャ４０は、ロッキングインサート５６が液体シリコーン４４に接触する場所にロッキング機構５８を有するロッキングインサート５６と結合している。ロッキング機構５８は、１つまたは２つの角のフック状のくぼみを備えることができ、かつ成形材料がプランジャ４０に付着するよう作用する。成形中、液体シリコーン４４のいくらかはロッキング機構５８内に入る。成形後、中間プレート２６が底部金型２４から離れて持ち上げられる場合、ロッキング機構５８は、ランナー４６およびプランジャポット４２に残った液体シリコーン４４を備えるカルが、中間プレート２６から分離し、剥離フィルム４５上に残ることを保証する。一方、キャビティ３８内に成形された液体シリコーン４４は、共に予備成形されたキャップ１４の移動と共に取り除かれる。さらに、底部金型２４上の吸引機構すなわち真空孔５０は、中間プレート２６が分離された場合に剥離フィルム４５が底部金型２４上に残ることを保証する。液体シリコーン４４が剥離フィルム４５にくっつくため、使用された剥離フィルム４５と共に液体シリコーンを取り除くことができる。

成形されたドーム状レンズ１６を有する基板１２は、今トラックプレート２８により持ち上げられ中間プレート２６から離れる。次いで基板１２は、例えば基板１２から個々のＬＥＤデバイスそれぞれを切り離すような次の処理のために成形システム２０から取り除かれる。

本発明の好ましい実施形態が、発光素子形状の電子デバイスの封入を行うための分配およびトランスファー成形の組合せを導入していると理解されるべきである。説明された手法により、ＬＥＤデバイス１０の最終形状の正確な制御が可能となる。結果として、発光の質が向上したＬＥＤデバイス１０の製造が可能となる。

ここに記述された本発明は、特に説明された以外の変化、改良、および／または追加を許容し、本発明は、上述した精神と技術範囲内においてなされたこのような全ての変化、改良および／または追加を含むものであると理解されるべきである。

10 LEDデバイス
12 基板
14 予備成形されたキャップ
16 ドーム状レンズ
18 タイバー
20 トランスファー成形システム
22 上部金型
24 底部金型
25 スルーホール
26 中間プレート
28 トラックプレート
30 支持棒
32 作動力
34 支柱
35 止まり穴
36 バネ
38 キャビティ
40 プランジャ
42 プランジャポット
44 液体シリコーン
45 剥離フィルム
46 ランナー
48 空気孔
50 真空孔
52 金型インサート
54 ブッシュ
56 ロッキングインサート
58 ロッキング機構

Claims (19)

1. 複数の突出部材を表面に有する基板の成形システムにおいて、前記成形システムは、
   成形するために協同して前記基板に型締力を与える第一金型および第二金型であって、前記第一金型が、成形中に複数の突出部材の上に押し付ける複数の支柱を備える、第一金型および第二金型と、
   成形中に中間プレートおよび前記第一金型の間に前記基板が締め付けられるように前記第一金型および前記第二金型の間に位置する中間プレートと、
   前記第二金型上に位置する複数の成形用キャビティと、
   前記成形用キャビティ位置に対応して前記中間プレートに形成されたスルーホールであって、前記基板の複数の突出部材のそれぞれの挿入により各突出部材が前記第二金型の複数の成形用キャビティのそれぞれに連通できるようにそれぞれの大きさが決められかつ構成されたスルーホールと、
   を備え、
   前記第二金型は、成形のために成形材料を受け入れる働きをする細長い溝の形のプランジャポットと、前記プランジャポットを前記成形用キャビティに接続するランナーと、前記ランナーを介して前記プランジャポットから複数の成形用キャビティに成形材料を追い出して、複数の突出部材のそれぞれの一部を密閉するためのプランジャとを備え、
   前記複数の突出部材が、成形中に前記第二金型の上に複数の支柱により押し付けられるように働いて複数の成形用キャビティを密閉し、それにより前記複数の突出部材および前記第二金型により密閉されたエリアの外部に成形材料が漏れるのを防ぐ成形システム。
2. 前記成形用キャビティが分離した列に配置され、かつ前記プランジャポットが前記成形用キャビティの分離した列の間の中央に配置されている請求項１に記載の成形システム。
3. 前記プランジャポット内に成形材料を分配する働きをする、移動可能な前記プランジャポット上方の分配器をさらに備える請求項１に記載の成形システム。
4. 前記プランジャが、成形後に前記成形材料が前記プランジャに付着するよう働くロッキング機構を備え、それにより前記成形用キャビティの成形材料がカルから容易に分離する請求項１に記載の成形システム。
5. 前記ロッキング機構が１つ以上の角のフック状のくぼみを前記プランジャ表面に備える請求項４に記載の成形システム。
6. 前記基板の端を把持するために支持棒によって案内されたトラックプレートをさらに備え、該トラックプレートは前記第一金型および前記中間プレートの間を前記基板が垂直に移動するように働く請求項１に記載の成形システム。
7. 前記中間プレートが前記突出部材の位置以外の前記基板の全表面を実質的に覆う請求項１に記載の成形システム。
8. 前記基板の前記突出部材を挿入し、かつ受け入れるために前記第一金型上に配置された止まり穴をさらに備える請求項１に記載の成形システム。
9. 前記複数の支柱は前記止まり穴内部に配置され、かつ該複数の支柱は前記突出部材を前記第二金型の前記成形用キャビティに向かって押すように弾性装置によって付勢されている請求項８に記載の成形システム。
10. 前記成形材料がシリコーンであり、かつ成形後に前記成形材料が前記各突出部材の上にレンズを形成する請求項１に記載の成形システム。
11. 前記第二金型に挿入できる取り外し可能なインサートに前記成形用キャビティが形成さている請求項１に記載の成形システム。
12. 前記成形材料に接触する前記中間プレートの表面が、前記成形材料の前記中間プレートへの付着を防ぐよう働くコーティングにより覆われている請求項１に記載の成形システム。
13. 成形システムにおいて、複数突出部材を表面に有する基板を成形する方法であって、該方法が、
    第一金型と、第二金型と、前記第一金型および前記第二金型の間に位置する中間プレートとを提供するステップであって、前記第一金型が、複数の突出部材の上に押し付ける複数の支柱を備え、かつ前記第二金型が、成形のために成形材料を有する細長い形のプランジャポットと、前記プランジャポットを前記複数の成形用キャビティに接続するランナーと、プランジャとを備える、ステップと、
    前記中間プレートに形成されたスルーホールに複数の突出部材を挿入することにより前記複数の突出部材が前記第二金型に形成された成形用キャビティに連通可能となるように、前記基板を前記中間プレートおよび前記第一金型の間に配置するステップと、
    前記基板に型締力を加えるステップと、
    成形中に成形材料を有する前記複数の突出部材のそれぞれの一部を密閉するステップと、
    を備え、
    前記複数の突出部材のそれぞれの一部をそれぞれ密閉するステップが、プランジャをプランジャポットに押して、成形材料をランナーおよび続いて前記複数の成形用キャビティに追い出すステップを含み、
    前記方法が、成形中に複数の支柱により前記複数の突出部材を第二金型の上に押し付けて前記複数の成形用キャビティを密閉するステップをさらに備え、それにより前記複数の突出部材及び第二金型により密閉されたエリアの外部に成形材料が漏れるのを防ぐ、複数突出部材を表面に有する基板を成形する方法。
14. 前記基板に型締力を加えるステップより前に、前記プランジャポット内に成形材料を分配するステップをさらに備え、前記プランジャポットは、ランナーにより前記成形用キャビティに接続されている請求項１３に記載の基板成形方法。
15. 支持棒に案内されたトラックプレートにて前記基板の端を把持するステップと、把持のために前記基板を配置するために、前記第一金型および前記中間プレートの間に直線的に前記基板を移動させるステップとをさらに備える請求項１３に記載の基板成形方法。
16. 前記中間プレートが前記突出部材以外の前記基板表面全体を実質的に覆っている請求項１３に記載の基板成形方法。
17. 前記第一金型に位置した止まり穴に、前記基板の前記突出部材を挿入および収容させるステップをさらに備える請求項１３に記載の基板成形方法。
18. 前記複数の支柱が、前記止まり穴内部に弾性装置によって付勢されて配置される請求項１７に記載の基板成形方法。
19. 前記成形材料がシリコーンであり、かつ成形後に前記成形材料が前記各突出部材の上にレンズを形成する請求項１３に記載の基板成形方法。