JP5780044B2

JP5780044B2 - リフレクタ付基板の製造方法

Info

Publication number: JP5780044B2
Application number: JP2011172333A
Authority: JP
Inventors: 文彦上畑
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2031-08-05
Also published as: JP2013038190A

Description

本発明は、リフレクタ付基板の製造方法に関する。

従来より、表面実装型ＬＥＤとしては、セラミックスをパッケージ材料としたものが一般的に知られている。図８に、従来のセラミックスパッケージにＬＥＤチップを実装した状態の構造を示す模式断面図を示す。２０１は基板、２０２は基板に巻きかけられた外部接続用配線である。ＬＥＤチップ２０３は、外部接続用配線２０２ｂの上に固着されるとともに、外部接続用配線２０２ａと金線等のワイヤ２０４で接続されている。ＬＥＤを搭載すべきキャビティーは、セラミックスケース２０５ａ、２０５ｂの側面部で包囲されている。このセラミックスケースによって、ＬＥＤからの発光を前方へ効率的に出光させている。

近時、放熱性、材料コスト、小型化に対する要求から、セラミックスをパッケージ材料としたＬＥＤにかわり、例えば、例えば銅などの金属からなるリードフレーム基板上に、熱可塑性樹脂、或いは熱硬化性樹脂からなるリフレクタが設けられたＬＥＤが知られている。特許文献１には、射出成型されたキャビティー枠を有する樹脂製のリフレクタ部を備えた反射体が開示されている。

特開２０１０−２８０７４７号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示がされているように、樹脂製のリフレクタは、射出成型やトランスファー成型により一体的に成型されるのが一般的であり、このような、方法で成型されたリフレクタは、リードフレームと、リフレクタの樹脂との線膨脹係数の違いによってリードフレームに反りが生じてしまう。また、リフレクタの形状や寸法を変更するたびに金型を製作し直す必要があり、金型の製造コストがかかることとなる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、リードフレームに反りが生ずることがなく、且つリフレクタの形状や寸法を変更した場合であっても、金型を製作する必要がなく製造コストに優れたリフレクタ付基板の製造方法を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決するための本発明の方法は、リードフレームと、該リードフレーム上に設けられたリフレクタとから構成され、リードフレームとリフレクタとによって発光素子を収容するキャビティーが形成されたリフレクタ付基板の製造方法であって、リフレクタの前駆体であるシート状樹脂を打ち抜いて、前記キャビティーを形成するための１又は複数の貫通孔を形成する打ち抜き工程と、前記打ち抜き工程で打ち抜かれた貫通孔に、テーパー面をもつ加熱部材を挿入し、該貫通孔の内壁面を溶融させながら押し広げることで、該貫通孔の内壁面に発光素子の出光側に向かって広がるテーパー面を形成するテーパー形成工程と、前記テーパー形成工程後、リードフレーム上に、内壁面にテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を接着する接着工程と、を有することを特徴とする。

また、前記加熱部材が、超音波振動によって貫通孔の内壁面を溶融させる加熱部材であってもよい。

本発明によれば、リードフレームに反りが生じないリフレクタ付基板を製造することができる。さらに、リフレクタの成型に金型を必要とせず、設計変更に低コストで容易に対応することが可能となる。

本発明の製造方法に用いられる製造装置の一例である。打ち抜き工程を説明するための図であり、（ａ）は、貫通孔が形成されたシート状樹脂の概略断面図であり、（ｂ）は、貫通孔が形成されたシート状樹脂の概略上面図である。テーパー形成工程を説明するための概略断面図である。加熱部材の形状の一例を示す図である。接着工程を説明するための概略断面図である。表面実装型ＬＥＤの一例を示す概略断面図である。表面実装型ＬＥＤの製造方法の一例を示す概略断面図である。従来の表面実装型ＬＥＤの一例を示す概略断面図である。

本発明は、リードフレームと、該リードフレーム上に設けられたリフレクタとから構成され、リードフレームとリフレクタとによって発光素子を収容するキャビティーが形成されたリフレクタ付基板の製造方法であって、リフレクタの前駆体であるシート状樹脂を打ち抜いて、キャビティーを形成するための１又は複数の貫通孔を形成する打ち抜き工程と、打ち抜き工程で打ち抜かれた貫通孔に、挿入方向と反対方向に広がるテーパー面を有する加熱部材を挿入し、該貫通孔の内壁面を溶融させながら押し広げることで、該貫通孔の内壁面に発光素子の出光側に向かって広がるテーパー面を形成するテーパー形成工程と、テーパー形成工程後、リードフレーム上に、内壁面にテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を接着する接着工程と、を有することを特徴とする。以下、本発明の製造方法の各工程について添付の図面を参照して具体的に説明する。

（打ち抜き工程）
打ち抜き工程は、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにリフレクタの前駆体であるシート状樹脂５０を打ち抜いて、キャビティーを形成するための１又は複数の貫通孔５１を形成する工程である。なお、図２（ａ）は、貫通孔５１が形成されたシート状樹脂の概略断面図であり、図中の符号（Ａ）は打ち抜かれた部分である。図２（ｂ）は、貫通孔５１が形成されたシート状樹脂の上面図である。

当該工程でシート状樹脂５０に形成される貫通孔５１の内壁面は、発光素子からの光を反射するリフレクタとしての機能を奏する。したがって、本願明細書では、貫通孔５１が形成されたシート状樹脂５０をリフレクタと定義する。つまり、当該工程においてシート状樹脂５０に貫通孔５１を形成することで、テーパー面形成前のリフレクタ８０が得られる。

貫通孔５１の形成方法について特に限定はなく、プレス装置や、パンチング金型等を用いて形成することができる。また、当該工程で形成される貫通孔５１は１つであってもよく、複数であってもよい。

貫通孔５１の形状についても特に限定はなく、図示するような略四角柱の形状であってもよく、略円柱状の形状であってもよく、或いはこれ以外の形状であってもよい。なお、この貫通孔５１の内壁面には、後述するテーパー形成工程によって、テーパー面が形成される。また、貫通孔５１の大きさについてもいかなる限定もされず、リードフレームとリフレクタによって形成されるキャビティーの大きさに応じて適宜設定することができる。

貫通孔５１を形成するためのシート状樹脂５０は、後述する加熱部材によって加熱をした際に溶融する樹脂からなるものであればよくその材料について特に限定はない。例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が使用可能である。これらの樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いることもできる。

また、シート状樹脂には、樹脂のほか、鉄、ニッケル、チタン等の金属、或いはこれらの金属酸化物等も併せて使用可能である。特に、酸化チタンは、シート状樹脂を白色化、すなわちリフレクタを白色化させることができ反射率を向上させることができる点で、上記樹脂とともに、好ましく使用することができる。

シート状樹脂５０の厚みについても特に限定はなく、リフレクタ付基板におけるキャビティーの深さに応じて適宜設定することができ、通常５００μｍ〜１５００μｍ程度である。

（テーパー形成工程）
テーパー形成工程は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように上述した打ち抜き工程で打ち抜かれた貫通孔５１に、テーパー面５２ａを有する加熱部材５２を加熱させながら挿入し、該貫通孔５１の内壁面を溶融させながら押し広げることで、図３（ｄ）に示すように該貫通孔５１の内壁面に発光素子の出光側に向かって広がるテーパー面５３を形成する工程である。換言すれば、テーパー面を有するリフレクタ８５を形成する工程である。

加熱部材５２は、挿入方向と反対方向に広がるテーパー面５２ａを有するものであればよく、例えば、図４（ａ）に示す略四角錐形状、図４（ｂ）に示す略円錐台形状、図４（ｃ）に示す略円錐形状、図４（ｄ）に示す略円錐台形状等の対称形状のものを好適に使用可能である。なお、図４の矢印方向は挿入方向である。

また、加熱部材５２のテーパー角度は１０°〜４５°の範囲内であることが好ましい。加熱部材５２のテーパー角度をこの範囲に設定することで、貫通孔５１のテーパー角度もこの範囲内となり、テーパー面５３を有する貫通孔５１（キャビティー）内に収容される発光素子が発光する光を効果的に外部に放出することが可能となる。なお、貫通孔５１のテーパー角度とは、リードフレームの底面に対する法線と、貫通孔の内壁面とでなされる角である。

また、加熱部材５２は、（ｉ）それ自体が発熱する発熱体として機能し貫通孔の内壁面の樹脂を溶融させることができるものや、（ｉｉ）それ自体が発熱体として機能しなくとも結果として貫通孔の内壁面の樹脂を溶融させることができるものを挙げることができる。（ｉ）の加熱部材５２としては、従来公知の発熱体を挙げることができ、（ｉｉ）の加熱部材５２としては、超音波振動が可能なホーン等を挙げることができる。また、発熱体の温度や、超音波振動の振動条件については、シート状樹脂の材料等に応じて適宜設定することができる。

貫通孔５１への加熱部材５２の挿入速度についても特に限定はなく、加熱部材５２の形状に応じた、テーパー面５３を貫通孔５１の内壁面に形成することができる範囲内で適宜設定可能である。

（接着工程）
接着工程は、図５に示すように、テーパー形成工程後、リードフレーム６０上に、内壁面にテーパー面５３が形成された貫通孔５１を有するシート状樹脂を接着する工程である。換言すれば、リードフレーム６０上に、テーパー面を有するリフレクタ８５を接着する工程である。

リードフレーム６０としては、従来公知のリードフレーム、例えば、金属の平板をプレス金型でプレス抜きし、これを立体的に所定形状に成型してなる金属リードフレーム等を使用することができる。また、図示する形態では、リードフレーム６０は、バックテープ７０上に所定の間隔をあけて配されている。

接着方法としては、例えば、貫通孔５１を形成する前、或いは貫通孔５１を形成した後のシート状樹脂５０の、リードフレームとの接着面に粘着シートを張り合わせ、リードフレーム６０と、内壁面にテーパー面５３が形成された貫通孔５１を有するシート状樹脂とを重ね合わせた後に加熱する方法を挙げることができる。また、粘着シートにかえて、従来公知の粘着剤を塗布することとしてもよい。

以上説明した、リフレクタ付基板の製造方法によれば、リフレクタを形成した後にリードフレームと接着することから、リフレクタ付基板の製造時にリードフレームにかかる負荷を低減させることができ、リードフレームと、リフレクタの材料とで線膨脹係数が大きく異なる場合であっても、リードフレームの反りを防止することができる。また、本発明の製造方法によれば、簡便な方法でリフレクタの内壁面にテーパー面を形成することができ、反射効率を向上させることができる。

また、上記では、内壁面にテーパー面５３を有する複数の貫通孔５１（複数のキャビティー）が設けられたリフレクタ付基板を中心に説明を行ったが、複数の貫通孔５１を有するリフレクタ付基板をダイシングすることで、１つの貫通孔５１（１つのキャビティー）を有するリフレクタ付基板とすることができる。また、ダイシングは発光素子等の搭載後に行ってもよく、発光素子等の搭載前に行ってもよい。

次に、図１を参照しながら、本発明のリフレクタ付基板の製造方法の一実施形態を説明する。なお、本発明は、この実施形態によって限定されるものではない。

図１は、本発明のリフレクタ付基板の製造方法に用いられる装置図であり、樹脂貯留部１０１、熱ロール１０２、オーブン１０３、粘着シート１０４、切断機１０５、プレス装置１０６、超音波ホーン１０７、アーム１０８を備える。

図示する装置では、樹脂貯留部１０１に貯留された樹脂を、熱ロール１０２で引き延ばしロール状の樹脂板に成形する。次いで、ロール状の樹脂板をロール送りしオーブン１０３内で加熱することで、ロール状の樹脂板を硬化する。

次いで、硬化したロール状の樹脂板と、粘着シート１０４とを張り合わせる。粘着剤が張り合わされたロール状の樹脂板を、切断機１０５によってシート状に切断する。これにより、リフレクタの前駆体であるシート状樹脂が準備される。なお、シート状樹脂は、図示しないグリッパーでシート固定されている。

シート状樹脂を図示しないグリッパーによって間欠送りし、プレス装置１０６に搬送する。プレス装置１０６は、図２に示すような所定形状でシート状樹脂に貫通孔を打ち抜く。

打ち抜かれた貫通孔に、テーパー面を有する超音波ホーン１０７を超音波振動させながら挿入し、貫通孔の内壁面にテーパー面を形成する。

テーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂をアーム１０８でピックアップし、該シート状樹脂をバックテープ７０上に所定の間隔をあけて配されたリードフレーム６０上に搭載する。リードフレーム６０上にテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を搭載後、加熱処理を行い、リードフレーム６０とテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を接着する。これによりリフレクタ付基板が製造される。

（表面実装型ＬＥＤ）
次に本発明の製造方法で製造されたリフレクタ付基板を用いて製造される表面実装型ＬＥＤ、及び表面実装型ＬＥＤの製造方法について図６、図７を用いて説明する。なお、図６は、本発明の製造方法で製造されたリフレクタ付基板を用いて製造される表面実装型ＬＥＤの概略断面図であり、図７は、表面実装型ＬＥＤの製造方法の一例を示す概略断面図である。

図６に示すように、一実施形態の表面実装型ＬＥＤ１００は、バックテープ７０上に所定の間隔をあけて配されたリードフレーム６０ａ、６０ｂと、該リードフレーム上にそれぞれ設けられたリフレクタ８５ａ、８５ｂと、リードフレーム６０ｂ上に、該リードフレーム６０ｂと電気的に接続するように搭載されたＬＥＤ５５（発光素子５５）とからなる。また、ＬＥＤ５５は、リードフレーム６０ａと配線用ワイヤ６５等によって接続されており、リードフレーム６０ａ、６０ｂと、リフレクタ８５ａ、８５ｂとで形成されるキャビティー９０は、透明樹脂７５によって埋められている。

上記実施形態の表面実装型ＬＥＤ１００の製造方法の一例について説明する。まずはじめにリフレクタ付基板を準備する。リフレクタ付基板は、上記本発明のリフレクタ付基板の製造方法に従って製造することができ、ここでの説明は省略する。

次いで、図７（ａ）に示すように、リードフレーム６０上にダイアタッチ等により、あらかじめ準備されたＬＥＤ５５を電気的に接続するように搭載し、ワイヤボンディング等によって、このＬＥＤ５５を隣接するリードフレーム６０と配線用ワイヤ６５等により接続する。

次いで、図７（ｂ）に示すように、バックテープ７０上に所定の間隔をあけて配されたリードフレーム６０とリフレクタ８５によって形成されるキャビティー９０を透明樹脂７５で充填させる。透明樹脂７５としては、エポキシ樹脂や、シリコーン樹脂等を使用することができる。次いで、図７（ｂ）の破線部をダイシングすることで、図６に示す表面実装型ＬＥＤが製造される。

以上説明した一実施形態の表面実装型ＬＥＤの製造方法によれば、リフレクタ付基板が、本発明の製造方法にしたがって形成されていることから、リードフレームに反りが生じない表面実装型ＬＥＤを提供することができる。さらに、リフレクタの成型に金型を必要とせず、表面実装型ＬＥＤの設計変更に低コストで容易に対応することが可能となる。

５０シート状樹脂
５１貫通孔
５２加熱部材
５２ａ加熱部材のテーパー面
５３貫通孔の内壁面に形成されたテーパー面
５５ＬＥＤ（発光素子）
６０、６０ａ、６０ｂリードフレーム
６５配線用ワイヤ
７０バックテープ
７５透明樹脂
８０テーパー面形成前のリフレクタ
８５、８５ａ、８５ｂテーパー面形成後のリフレクタ
９０キャビティー
１００表面実装型ＬＥＤ
１０１樹脂貯留部
１０２熱ロール
１０３オーブン
１０４粘着シート
１０５切断機
１０６プレス装置
１０７超音波ホーン
１０８アーム

Claims

リードフレームと、該リードフレーム上に設けられたリフレクタとから構成され、リードフレームとリフレクタとによって発光素子を収容するキャビティーが形成されたリフレクタ付基板の製造方法であって、
リフレクタの前駆体であるシート状樹脂を打ち抜いて、前記キャビティーを形成するための１又は複数の貫通孔を形成する打ち抜き工程と、
前記打ち抜き工程で打ち抜かれた貫通孔に、テーパー面をもつ加熱部材を挿入し、該貫通孔の内壁面を溶融させながら押し広げることで、該貫通孔の内壁面に発光素子の出光側に向かって広がるテーパー面を形成するテーパー形成工程と、
前記テーパー形成工程後、リードフレーム上に、内壁面にテーパー面が形成された貫通孔を有するシート状樹脂を接着する接着工程と、
を有するリフレクタ付基板の製造方法。
前記加熱部材が、超音波振動によって貫通孔の内壁面を溶融させる加熱部材であることを特徴とする請求項１に記載のリフレクタ付基板の製造方法。