(57)【要約】【課題】  作製される殆ど全てのルミネセンスダイオードが同一の光学特性を有すると共に、個々のLEDエレクトロニクスの損傷による不良廃棄を回避するために、導光式LEDモジュールを製造する方法の改善を提案する。【解決手段】  完全に凝固する前の可融材料からモールド内で導光式LEDモジュールを製造する方法において、個々のLEDモジュールは少なくとも１個の発光チップと該チップに結合した少なくとも２個の電気接続部とを備える。少なくとも１個の可融材料は、少なくとも２個の異なる個所を通じて時間をずらしてモールド内に投入される。可融材料の最初の投入は、チップと接続部とを環流するために、そこの領域に実行される。１個又は複数個の可融材料の更なる投入は、チップ領域及び接続領域の外側に位置する領域内で実行される。本発明による導光式LEDモジュールの製造方法において、作製した殆ど全てのルミネセンスダイオードは同じ光学特性を有すると共に、個々のLEDエレクトロニクスの損傷による不良廃棄が回避される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
完全に凝固する前の可融材料（３３，５３）からモールド内で導光式LEDモジュール（１０，７０）を製造する方法であって、個々のLEDモジュール（１０，７０）は少なくとも1個の発光チップ（６）と該チップ（６）に結合した少なくとも２個の電気接続部（１，４）とを備えるものにおいて、
少なくとも１個の可融材料（３３，５３）を少なくとも２個の異なる個所（３１，３２，５１）を通じて互いに時間をずらしてモールド内に投入する工程を備え、
前記工程において、
前記可融材料（５３）の最初の投入はチップ（６）と接続部（１，４）とを環流するために領域（４２，４３）内で実行されること、及び
１個又は複数個の可融材料（３３，５３）の更なる投入はチップ領域及び接続領域（４２，４３）の外側に位置する領域内で実行されることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
第１の可融材料（５３）の投入と第２の可融材料（３３）の投入との時間的なずれは、最初に投入した材料（５３）の凝固相よりも短いことを特徴とする、請求項１記載の導光式LEDモジュールの製造方法。
【請求項３】
前記LEDモジュール（１０）は少なくとも０．３ｍｌの体積を有することを特徴とする、請求項１記載の導光式LEDモジュールの製造方法。
【請求項４】
前記可融材料（５３）の最初の投入に際し、次に投入される可融材料（３３）までの最短距離が少なくとも０．５ｍｍとなるまで前記チップ（６）及び／又は前記接続部（１，４）を埋め込むことを特徴とする、請求項１記載の導光式LEDモジュールの製造方法。
【請求項５】
前記可融材料（５３）の最初の投入は、前記チップ下側の前記接続部（１，４）間で実行されることを特徴とする、請求項１記載の導光式LEDモジュールの製造方法。
【請求項６】
第２の可融材料（３３）の投入方向は、最初に投入された材料（５３）の投入方向とは異なることを特徴とする、請求項１記載の導光式LEDモジュールの製造方法。
【請求項７】
少なくとも１個の追加投入される材料（３３）の量は、最初に投入した材料の量より少なくとも５倍だけ大きくすることを特徴とする、請求項１記載の導光式LEDモジュールの製造方法。
【請求項８】
相前後して投入される材料（３３，５３）は同一のものとすることを特徴とする、請求項１記載の導光式LEDモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、完全に凝固する前の可融材料からモールド内で導光式LEDモジュールを製造する方法に関し、特に、個々のLEDモジュールは少なくとも１個の発光チップと該チップに結合した少なくとも２個の電気接続部とを備える製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ１‐６９０２０Ａに記載されたLEDを射出成形する方法が公知である。第１工程では先ずブランクモールドで電子部品に射出される。その際、ブランクモールドは光を放つ導光体の前方輪郭まで延在する。第２工程では、ブランクモールドから取り出して冷却されたLEDをフィニッシュモールドに装入し、LEDの後方底部を射出成形技術によって成形する。
【０００３】
更に、ＥＰ０６３５７４４Ａ２に記載された発光ダイオードが公知である。このLEDモジュールの容積は、通常の標準LEDの容積を著しく上回る。一実施形態において、LEDモジュールを複数個の部分から合成する。光の放射を目的とした付加的な大きく透明の導光体に標準LEDを貼り付けて組み立てる。標準LEDの容積は、導光体の容積の極く一部にしか相当しない。接合グルーブは、一方において接合したLED部品と接着剤との比重差、他方ではブローホール及び異なる接合グルーブ強度によって光の放射に悪影響を及ぼす。
【０００４】
別の実施形態において、LEDモジュール及び分離した導光体は一部分から構成される。これらのLEDの場合、射出工程では冷却相及び硬化相の間に収縮が制御不能となる恐れがある。単体を射出成形する場合、大きな射出量及び高い射出速度により、作製されたルミネセンスダイオードの大部分でチップ配線の断裂が殆ど回避不能となる。
【特許文献１】ＪＰ１‐６９０２０Ａ
【特許文献２】ＥＰ０６３５７４４Ａ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、作製される殆ど全てのルミネセンスダイオードが同一の光学特性を有すると共に、個々のLEDエレクトロニクスの損傷による不良廃棄を回避するために、導光式LEDモジュールを製造する方法の改善を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するため、本発明による製造方法は、少なくとも１個の可融材料を少なくとも２個の異なる個所を通じて互いに時間をずらしてモールド内に投入する工程において、可融材料の最初の投入はチップと接続部とを環流するためにこの領域内で実行されること、及び、１個又は複数個の可融材料の更なる投入はチップ領域及び接続領域の外側に位置する領域内で実行されることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明による方法において、ルミネセンスダイオードは射出成形技術等によるモールド内の連続する２工程で作製される。第１工程では、電子部品を挿入した後、作製すべきLEDの背面からダイカスト工具等に少量のプラスチックを投入する。その量は、電子部品が完全に鋳込又は射出されるだけの量に相当する。この少量は迅速に硬化し、電子部品の良好な保護を形成する。特に、陽極を発光チップに結合する繊細で，細く解放したボンドワイヤは、その位置で永続的に固定され、保護される。
【０００８】
投入直後の材料が可塑化する間に、第２工程では別の射出個所からモールドの大きな残余容積に新たに投入すべき材料を射出することができる。電子部品は損傷する恐れが無いため、射出成形工程は大きな容積フロー及び高い射出速度で実行可能となる。必要とあらば後続される射出鋳造工程によってもボンドワイヤが損傷することはない。時間的に相前後して投入された材料が結合して均質な光学モジュールを形成するため、最小の減衰で算出可能な精確な光放射が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の詳細は従属請求項に記載したとおりである。以下，本発明を図示の実施形態について更に具体的に説明する。
図１及び図２は、射出成形技術による少なくとも２噴射工程で導光体（２１，４１）を作製した大容量LED（１０）を示している。
【００１０】
図１に示したLED（１０）は理論的に２分割されたモジュールを有する。モジュールの下方部分はエレクトロニクスプロテクタ（４１）であり、上方部分は導光体（２１）と称する。
【００１１】
図１でLED（１０）の下方領域とするエレクトロニクスプロテクタ（４１）は、通常、電気接続部（１，４）、発光チップ（６）、ボンドワイヤ（２）及び反射トラフ（５）を包囲する。後者は、例えば、陰極（４）の部分とする。反射トラフ（５）にはチップ（６）を配置する。チップ（６）は、ボンドワイヤ（２）を介して陽極（１）に接触する。エレクトロニクスプロテクタ（４１）の材料は、変異したポリメチルメタクリルイミド（PMMI）等の噴射可能な透明の染色したサーモプラスチック（５３）とする。
【００１２】
エレクトロニクスプロテクタ（４１）の上側に導光体（２１）を配置する。両方のモジュール（２１，４１）の間に、図１及び図３に波線で示した仮設的な分離グルーブ（６１）が位置する。導光体（２１）は切頭錐体等の形状を有する。チップ（６）に対置する端面（２２）とする一次光出射面は、図２に示すように、片側だけのフレネルレンズ（２３）及びインブリケーション構造の散乱面（２４）として形成される。一次光出射面（２２）は、光学的な目的に応じて単純なジオメトリ曲率を有し、凹面又は凸面形状とするか、あるいは任意の自由形状立体面とすることができる。この面は、円錐、角錐、半球、トーラス部分等とする個々の規則的な幾何表面素子を集合したものから構成することも可能である。
【００１３】
図１に示した切頭錐体の側壁は二次光出射面（２６）と称する。ここでは外周面として例示する。この面（２６）は平滑又はプロファイル付きで成形することができる。この面においてもまた、完全又は部分的に透明又は不透光のコーティングを施すことができる。例えば、付加的な反射面として電気式溶射が可能である。殆んど全ての任意の自由形状面が実施可能となる。パラボロイド内面等の平滑な立体面では、分離したミラーコーティングが無くとも完全反射が実現する。
【００１４】
LED（１０）を作製するために、例えば、下方からLED電子部品（１〜６）が突入するインジェクションモールドには、先ず第１の低粘性材料（５３）を射出する。射出個所（５１）としてインジェクションモールド内の開口がある。この開口は、図１に円形（５１）として示す１箇所に位置する。プラスチック（５３）等を反射トラフ（５）の直下に射出する。これらの射出個所（５１）は、理論的にはエレクトロニクスプロテクタ（４１）の外周輪郭における任意の個所とすることができる。外周輪郭は、特に、底面（４２）と領域的に円筒形状とする外面（４３）とを包囲する。
【００１５】
この第１噴射工程において、露出した構造部材とするボンドワイヤ（２）を完全に環流し、ボンドワイヤ（２）から分離グルーブ（６１）までの最短距離を少なくとも０．５ｍｍとするだけのプラスチック（３３）をモールド内に投入する。必要とあらば、分離グルーブ（６１）を明確に規定するために、ラムをモールド内に挿入することができる。このラムは、第２の射出又は成形技術による製造工程の前に、再び外方又は側方へ移動又は旋回する。電子部品に対して指向したラムの形状面は、特定の光学的作用を実現するためにプロファイルを付けることができる。
【００１６】
エレクトロニクスプロテクタ（４１）を形成するプラスチック（５３）が射出から僅か数秒後にペースト相に達すると、直ちに分離グルーブ（６１）の上方でモールドの残余容積にプラスチック（５３）等が射出される。この射出は、図１に示すように、端面（２２）内の射出個所（３１）又は二次光出射面（２６）内の射出個所（３２）を通じて実行される。流入するプラスチック（３３）はエレクトロニクスプロテクタ（４１）の未だペースト状のプラスチック（５３）と結合し、場合によっては既に硬化した表面に食刻する。分離グルーブ（６１）における網状化又は融合は完全であるため、両方のプラスチック（３３，５３）は均質のモジュールを形成する。消失した分離グルーブ（６１）の領域における光の屈折は回避される。
【００１７】
特殊な用途については、代替的に異なる密度のプラスチック等の使用によって光の屈折を的確に生起することができる。必要とあらば、各種プラスチックの複数層が射出可能となる。
【００１８】
図３及び図４は、複合LED（７０）を示す縦断面図及び平面図である。図示の実施形態において、３個のエレクトロニクスプロテクタ（８６〜８８）は其々に電子部品（１〜６）及び１個の導光体（７６）を備える。エレクトロニクスプロテクタ（８６〜８８）及び導光体（７６）は、既述の方法によりインジェクションモールド等で作製される。両者は、噴射工程の後に解除不能として一体化する。
【００１９】
図１に示すように、導光体（７６）はチップ（６）に対向して配置した一次光出射開口（７２）を有する。一次光出射面（７２）には４個の二次光出射面（８２〜８５）が連接する。
【００２０】
図示の複合LED（７０）は、自動車の後部信号灯等として車体側方エッジ（９１）の領域に統合される。複合LED（７０）の内部では、エレクトロニクスプロテクタ（８６）の前に位置する領域が走行方向指示器を、エレクトロニクスプロテクタ（８７）の前に位置する領域がブレーキランプを、エレクトロニクスプロテクタ（８８）の前に位置する領域が尾灯を示す。図３及び図４に示した二次光出射面（８２）は、並置した一次光出射開口の機能を有し、側方へ向けて光を放射する。高い形状の忠実度と輪郭精度を実現するために、射出鋳造技術を応用することができる。例えば、レンズ面及び／又は散乱面を備える一次光出射面（２２，７２）を別個に作製し、予めインジェクションモールドに装入することも可能である。二次光出射面（２６，８２〜８５）についても同様である。
【００２１】
別の実施形態において、分離した導光体（２９）を電子部品（１〜６）の上方のモールドに装入する。その際、導光体（２９）は未完成の二次光出射面等を備え、その時点の側面はモールドに接触しない。次に、エレクトロニクスプロテクタ（４１）を鋳込又は射出する。続く工程では、エレクトロニクスプロテクタ（４１）と導光体（２９）との間及び導光体（２９）とモールドとの間で未だ空いた中間スペース（２８）が充填される。最後に投入されたプラスチック（３３）は、高い形状精度を実現し、大きな冷却速度でエレクトロニクスプロテクタ（４１）を備える導光体（２９）を融合する。冷却した大容量の導光体（２９）を予め装入することにより冷却速度は高まる。導光体（２９）は、比較的薄い縁部ゾーンでのみ新たに投入された液体プラスチック（３３）に接触する。
【００２２】
ここでもまた、更に射出鋳造工程を付け加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるLEDモジュールを示す縦断面図である。
【図２】図１に示したLEDモジュールを示す平面図である。
【図３】組み合わせたLEDモジュールを示す縦断面図である。
【図４】図３に示したLEDモジュールを示す平面図である。
【図５】分離した導光体を備えるLEDモジュールを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  接続、陽極、電極
２  ボンドワイヤ、アルミワイヤ
４  接続、陰極、電極
５  反射トラフ
６  チップ
１０  LED
２１  導光体
２２  端面、一次光出射面
２３  フレネルレンズ
２４  散乱面
２６  外面、二次光出射面、反射面
２８  中間スペース
２９  導光体、分離した
３１，３２  射出個所
３３  導光体の材料
４１  エレクトロニクスプロテクタ
４２  底面、領域
４３  領域的に円筒形状とする外面
５１  射出個所
５３  エレクトロニクスプロテクタの材料
６１  分離グルーブ
７０  LED‐複合
７２  一次光出射面
７６  導光体
８２〜８５  二次光出射面
８６〜８８  エレクトロニクスプロテクタ
９１  車両端及び複合LED‐エッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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