JP5370232B2

JP5370232B2 - Ｌｅｄパッケージの製造方法

Info

Publication number: JP5370232B2
Application number: JP2010069528A
Authority: JP
Inventors: 鋼司深川
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: JP2011204830A

Description

本発明は、ＬＥＤパッケージの製造方法に関するものである。

トップビュータイプや、サイドビュータイプ等のＬＥＤパッケージは、樹脂を有底筒状に成形したケースが用いられている。そして、このケースは、一対の金属製のリードの一端がそれぞれ底部上にあるようにインサートされている。また、ＬＥＤパッケージは、熱硬化性の封止樹脂（エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等）を硬化させた封止材がケースの内空間に充填されている。

しかし、図５に示すように、封止樹脂９１を加熱硬化させるときのケース９２とリード９３との熱膨張の違いや、パッケージを成形するときのバラツキ等により、ケース９２とリード９３とが剥離し、この間に隙間９４が生じることがあった。なお、図５において、隙間９４については、誇張して図示している。一方、ケース９２内に充填された封止樹脂９１は、硬化するまでの間に粘度が低下していた。そのため、ケース９２とリード９３との間に生じた隙間９４から封止樹脂９１が染み出すことがあった。そして、この封止樹脂の染み出しは、実装時の接点不良による不点灯や、ケース内の封止樹脂量の減少により明るさや色度にバラツキが生じること等の原因となっていた。

その対策として、特許文献１には、リードの表面を粗面化することで筐体とリードとの密着力を高めるとともに、毛細管現象によりリード表面の凹部に沿って封止樹脂がアウターリード部へ流出することを防止するため、筐体の外周とリードとの境界近傍における部位のリードの上に平滑部材を設けたり、その部位のリードの表面を平滑面にする技術が記載されている。

しかし、この技術では、製造時のバラツキにより、筐体とリードとの密着力が所望の値に達しない場合もあった。また、充填された封止樹脂が硬化するまでの間に粘度が低下するという根本の解決には至っていなかった。

また、筐体とリードとの間から封止樹脂が流出することを防止する対策ではないものの、特許文献２には、ＬＥＤを表面実装した配線基板を予め加熱しておき、ＬＥＤ表面にシリコーン樹脂を直接塗布することで、ＬＥＤの周囲のみを封止して小型化を図る技術が記載されている。

しかし、有底筒状のケースを有するＬＥＤパッケージにこの技術を適用した場合、予めパッケージ全体を加熱することとなり、パッケージ表面からの温度勾配により、パッケージ表面付近の封止樹脂から硬化し、ケースとリードとの間や、ＬＥＤ素子の周囲の封止樹脂は硬化しにくく、粘度低下した封止樹脂は依然としてケースとリードとの間等に存在することとなる。そのため、ケースとリードとの間に生じた隙間から封止樹脂が染み出すことを防止することはできないものと思われる。

特開２００７−２３４６２９号公報特許第４１９８９２８号公報

そこで、本発明は、ケースとリードとの隙間からの封止樹脂の染み出しをなくし又はその量を少なくしたＬＥＤパッケージの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を搭載するＬＥＤ搭載部の周囲からリフレクタが突出している樹脂製のケースを、前記ＬＥＤ搭載部上に複数のリードのそれぞれの一端が露出するようインサート成形する成形ステップと、前記ＬＥＤ搭載部にＬＥＤを搭載した後、前記ＬＥＤ搭載部とリフレクタとで囲まれた空間に熱硬化性の封止樹脂を充填する充填ステップと、前記充填ステップの後、前記リフレクタを貫通して前記ケースの外へと延出している前記リードの延出部を加熱する加熱ステップとを有し、前記加熱ステップにより、前記封止樹脂の前記リードと接する部位を他部位より先に硬化させることを特徴とする。

また、前記リフレクタを貫通している前記リードの貫通部と前記リフレクタとの隙間に前記封止樹脂が浸入している場合には、前記加熱ステップにより、前記隙間に浸入している封止樹脂を硬化させることが好ましい。

上記課題を解決するため、本発明の別のＬＥＤパッケージの製造方法は、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）と、前記ＬＥＤを搭載するＬＥＤ搭載部の周囲からリフレクタが突出するように成形された樹脂製のケースと、前記ＬＥＤ搭載部上から前記ケースの外へと前記リフレクタを貫通して延出している複数のリードと、前記ＬＥＤ搭載部とリフレクタとで囲まれた空間に充填された熱硬化性の封止樹脂を硬化させた封止材とを備えたＬＥＤパッケージの製造方法であって、前記空間に前記封止樹脂を充填した後、前記ケースから延出している前記リードの延出部を加熱して、前記封止樹脂の前記リードと接する部位を他部位より先に硬化させることを特徴とする。

また、前記リフレクタを貫通している前記リードの貫通部と前記リフレクタとの隙間に前記封止樹脂が浸入している場合には、前記延出部を加熱することにより、前記隙間に浸入している封止樹脂を硬化させることが好ましい。

また、全てのリードの延出部への封止樹脂の染み出しを防止することができることから、全てのリードの延出部を加熱することが好ましい。

また、延出部を加熱するときの温度としては、特に限定はされないが、ケースへの影響を少なくでき、且つ封止樹脂の染み出しをよりよく防止することができることから、貫通部の温度が、ケースの樹脂が融解する温度及び分解する温度のいずれか低い方の温度より低くなり、且つ封止樹脂が硬化する温度以上となるようにする温度であることが好ましい。さらに、ＬＥＤの周囲の封止樹脂についてもより速く硬化させることができることから、ＬＥＤ搭載部の上にあるリードの露出部の温度が封止樹脂が硬化する温度以上となるようにする温度であることがより好ましい。

また、延出部の加熱方法としては、特に限定はされないが、熱源を接触させてリードを加熱する方法や、電磁加熱によりリードを加熱する方法等が例示できる。

また、ケースを成形する方法としては、特に限定はされず、射出成形等の樹脂の成形に用いられる方法を用いることができ、ケースとリードとの隙間を小さくでき、ケースとリードとを一体的に成形できることから、インサート成形であることが好ましい。

本発明によれば、ケースとリードとの隙間からの封止樹脂の染み出しをなくし又はその量を少なくしたＬＥＤパッケージを製造することができる。

本発明により製造されたＬＥＤパッケージの平面図及び断面図である。同ＬＥＤパッケージの製造方法を示す模式図である。同ＬＥＤパッケージのリードの加熱時の温度勾配を示すグラフである。サイドビュータイプのＬＥＤパッケージの側面図である。従来の方法により製造されたＬＥＤパッケージの断面図である。

図１に示すように、ＬＥＤパッケージ１０は、有底筒状のケース２０と、ケース２０からそれぞれ延出している一対のリード１６と、ケース２０の底部２１に搭載されたＬＥＤ１１と、ケース２０の内空間２２に充填された封止樹脂１３を硬化させた封止材１４とを備えるトップビュータイプのＬＥＤパッケージである。

ケース２０は、融解温度が約３００℃のポリアミド系樹脂からなり、予め一対のリード１６がセットされた型枠を用いたインサート成形により成形されている。ＬＥＤ１１が搭載されるＬＥＤ搭載部である底部２１の周囲からは、底部２１の全周を取り囲むように立壁状のリフレクタ２３が突出している。リフレクタ２３の内側面２４は、基端から先端に向け外側へと傾いた反射面となっている。また、底部２１とリフレクタ２３とで囲まれた空間が内空間２２となっている。

リード１６は、銅の合金からなり、インサート成形によりケース２０と一体になっている。一対のリード１６はそれぞれの一端が底部２１上にある。底部２１上にあるリード１６の露出部１７は、短絡しないよう互いに離間している。それぞれのリード１６は、リフレクタ２３を貫通してケース２０の外へと延出している。リフレクタ２３を貫通しているリード１６の貫通部１９とリフレクタ２３との間には、ケース２０を成形するときの加工精度等や、封止樹脂１３を硬化させて封止材１４にするときの加熱等の影響により生じた隙間２５がある。ケース２０から延出している一対のリード１６の延出部１８はそれぞれケース２０の側方へと延びている。なお、隙間２５は意図して設けられるものではないため、隙間２５がない場合もある。また、隙間２５は、図１〜３において、誇張して図示されている。

ＬＥＤ１１は、それぞれ底部２１上にある一対のリード１６の一方の露出部１７の上に載っている。そして、二本のワイヤー１２により、それぞれの露出部１７と導通可能に接続されている。

封止材１４には、蛍光体１５が含まれている。封止樹脂１３には、約７０℃〜１００℃で硬化する熱硬化性のシリコーン樹脂が用いられている。また、封止樹脂の一部１３ａは隙間２５に浸入している。なお、封止樹脂１３には、エポキシ樹脂を用いてもよい。

次に、このＬＥＤパッケージ１０の製造方法（手順）について図２を用いて説明する。なお、隙間２５は意図して設けられるものではないし、隙間２５への封止樹脂１３の浸入も意図して行われるものではないことから、隙間２５がない場合や、隙間２５への封止樹脂１３の浸入がない場合には、隙間２５へ浸入している封止樹脂１３ａがない。一方、隙間２５へ浸入している封止樹脂１３ａがあるときには、その一部はリード１６と接していることから、隙間２５へ浸入している封止樹脂１３ａの一部は、リード１６と接している封止樹脂１３ｂとなっている。

先ず、一対のリード１６のそれぞれの露出部１７が底部２１の上面に露出するよう、ケース２０をインサート成形により成形する。

次に、図２のａに示すように、一方の露出部１７上にＬＥＤ１１を搭載し、二本のワイヤー１２によりＬＥＤ１１とそれぞれのリード１６とを導通可能に接続する。

その後、ケース２０の内空間２２に、蛍光体１５が分散している封止樹脂１３を充填する。充填したときから、隙間２５への封止樹脂１３の一部１３ａの浸入が進んでいる。

所定量の封止樹脂１３を内空間２２に充填した後、図２のｂに示すように、このケース２０から延出している一対のリード１６のそれぞれの延出部１８を加熱装置の高温部３１で把持する。このときには、隙間２５へ浸入した封止樹脂１３ａは、隙間２５を外部へ向かって進んでいる。

その後、高温部３１に内蔵されているヒーターへの通電を行うことで、図２のｃに示すように、高温部３１の温度を約１５０℃にして、延出部１８を加熱するとともに、ＬＥＤパッケージ１０の全体を約８０℃から１５０℃まで徐々に昇温する雰囲気中において加熱する。

上記加熱により、封止樹脂１３の全体を硬化させた後、上記加熱を止め、図２のｄに示すように、高温部３１から延出部１８を外す。

なお、上記手順のうち、内空間２２に封止樹脂１３を充填する手順と延出部１８を高温部３１で把持する手順とは先後を入れ替え、延出部１８を高温部３１で把持した後、内空間２２に封止樹脂１３を充填してもよい。また、内空間２２に封止樹脂１３を充填したケース２０の延出部１８を、予めヒーターへの通電を行うことで１５０℃になっている高温部３１で把持してもよい。また、延出部１８の加熱を内空間２２に封止樹脂１３を充填している途中（内空間２２に封止樹脂１３を充填し始めてから所定量になるまでの間）から行ってもよい。

このように延出部１８を加熱することで、高温部３１からの熱を、図２のｃに示す矢印３２の向きに、良熱伝導のリード１６中を伝え、リード１６と接している封止樹脂１３ｂを他部位の封止樹脂より速く昇温することで、他部位の封止樹脂より先に硬化させることができた。
また、隙間２５へ浸入している封止樹脂１３ａについても、他部位の封止樹脂より速く昇温することで、他部位の封止樹脂より先に硬化させることができた。
そして、他部位の封止樹脂が硬化する前に、リード１６と接している硬化した封止樹脂１３ｂにより隙間２５の開口等が塞がれ、隙間２５へ浸入している硬化した封止樹脂１３ａにより隙間２５が塞がれることで、隙間２５から延出部１８への封止樹脂１３の染み出しをなくすことができた。
ケース２０に比べ良熱伝導のリード１６が、図３に示すように、封止樹脂の硬化温度よりは全ての位置で高く、且つ高温部３１に把持された両端から中間方向に向かって徐々に低くなる温度勾配をとることから、露出部１７等の温度を低くすることができ、加熱によるケース２０への影響を少なくすることができた。
図３に示すような温度勾配をリード１６がとることから、露出部１７の温度を低くすることができ、加熱によるＬＥＤへの影響を少なくすることができた。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。例えば、図４に示すような、サイドビュータイプのＬＥＤパッケージ５０の製造にも用いることができる。また一対のリードの一方の延出部のみを加熱して封止樹脂を硬化させることができる。また、高温部による加熱をヒーターから電磁コイル等を用いる電磁加熱に替えて行うことができる。

１０ＬＥＤパッケージ
１１ＬＥＤ
１３封止樹脂
１３ａ隙間に浸入している封止樹脂
１３ｂリードと接している封止樹脂
１４封止材
１６リード
１７露出部
１８延出部
１９貫通部
２０ケース
２１底部（ＬＥＤ搭載部）
２２内空間
２３リフレクタ
２５隙間
５０ＬＥＤパッケージ

Claims

ＬＥＤ（１１）を搭載するＬＥＤ搭載部（２１）の周囲からリフレクタ（２３）が突出している樹脂製のケース（２０）を、前記ＬＥＤ搭載部（２１）上に複数のリード（１６）のそれぞれの一端が露出するようインサート成形する成形ステップと、
前記ＬＥＤ搭載部（２１）にＬＥＤ（１１）を搭載した後、前記ＬＥＤ搭載部（２１）とリフレクタ（２３）とで囲まれた空間（２２）に熱硬化性の封止樹脂（１３）を充填する充填ステップと、
前記充填ステップの後、前記リフレクタ（２３）を貫通して前記ケース（２０）の外へと延出している前記リード（１６）の延出部（１８）を加熱する加熱ステップとを有し、
前記加熱ステップにより、前記封止樹脂（１３）の前記リード（１６）と接する部位（１３ｂ）を他部位より先に硬化させることを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
前記リフレクタ（２３）を貫通している前記リード（１６）の貫通部（１９）と前記リフレクタ（２３）との隙間（２５）に前記封止樹脂（１３）が浸入している場合には、前記加熱ステップにより、前記隙間（２５）に浸入している封止樹脂（１３ａ）を硬化させる請求項１記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
ＬＥＤ（１１）と、前記ＬＥＤ（１１）を搭載するＬＥＤ搭載部（２１）の周囲からリフレクタ（２３）が突出するように成形された樹脂製のケース（２０）と、前記ＬＥＤ搭載部（２１）上から前記ケース（２０）の外へと前記リフレクタ（２３）を貫通して延出している複数のリード（１６）と、前記ＬＥＤ搭載部（２１）とリフレクタ（２３）とで囲まれた空間（２２）に充填された熱硬化性の封止樹脂（１３）を硬化させた封止材（１４）とを備えたＬＥＤパッケージ（１０）の製造方法であって、
前記空間（２２）に前記封止樹脂（１３）を充填した後、前記ケース（２０）から延出している前記リード（１６）の延出部（１８）を加熱して、前記封止樹脂（１３）の前記リード（１６）と接する部位（１３ｂ）を他部位より先に硬化させることを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
前記リフレクタ（２３）を貫通している前記リード（１６）の貫通部（１９）と前記リフレクタ（２３）との隙間（２５）に前記封止樹脂（１３）が浸入している場合には、前記延出部（１８）を加熱することにより、前記隙間（２５）に浸入している封止樹脂（１３ａ）を硬化させる請求項３記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
全てのリード（１６）の前記延出部（１８）を加熱する請求項１〜４のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
前記貫通部（１９）の温度が、前記ケース（２０）の樹脂が融解する温度及び分解する温度のいずれか低い方の温度より低い温度であり、且つ前記封止樹脂（１３）が硬化する温度以上の温度となるように前記延出部（１８）を加熱する請求項２又は４記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
前記ＬＥＤ搭載部（２１）上にある前記リード（１６）の露出部（１７）の温度が前記封止樹脂（１３）が硬化する温度以上の温度となるように前記延出部（１８）を加熱する請求項６記載のＬＥＤパッケージの製造方法。