(57)【要約】【課題】耐高温で、他電子部品との高温における接合製造工程の歩留りを向上させ、高熱により膨脹し間隙を生じることがない発光ダイオード封入構造及び、その製造方法を提供する。【解決手段】ベース、発光ダイオードダイス、封入プラスチックケース及び封入基材からなり、封入プラスチックケースは椀型を呈し、封入プラスチックケース上には注入孔を設置し、発光ダイオードダイスをベースに設置後、封入プラスチックケースをベース上に封蓋し、ダイスを完全に密封する。その後該封入基材を該注入孔から注入し、プラスチックケース内部を完全に充填し、しかも封入カバー体を形成し、最後に該封入プラスチックケースを取り外しす発光ダイオード封入構造、及び製造方法である。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主にベース、発光ダイオードダイス、カバー体からなり、
該発光ダイオードダイスは該ベース上に設置し、
該カバー体は該ベース上に設置し、該発光ダイオードダイスを完全に密封し包覆することを特徴とする発光ダイオード封入構造。
【請求項２】
前記ベース底面にはさらに凹槽を開設することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード封入構造。
【請求項３】
前記ベースは発光ダイオードの半成品であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード封入構造。
【請求項４】
前記発光ダイオードはサポートフレーム型発光ダイオードであることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード封入構造。
【請求項５】
前記発光ダイオードは回路板型発光ダイオードであることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード封入構造。
【請求項６】
前記カバー体はシリコン材質により製造することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード封入構造。
【請求項７】
前記シリコン材質の硬度はショア(shore)Ａ４０〜ショア(shore)Ｄ７０の間であることを特徴とする請求項６記載の発光ダイオード封入構造。
【請求項８】
主に発光ダイオード封入構造の製造方法は以下のステップを含み、
ａ．ダイスを設置した発光ダイオード半成品を載置し、
ｂ．封入プラスチックケースでベース上を覆蓋し、
ｃ．封入基材をプラスチックケース内に注入し成型し、
ｄ．封入プラスチックケースを取り外し封入構造を完成することを特徴とする  請求項１記載の発光ダイオード封入構造の製造方法。
【請求項９】
前記封入プラスチックケースはさらに注入孔を設置することを特徴とする請求項８記載の発光ダイオード封入構造の製造方法。
【請求項１０】
前記封入基材はシリコン材質であることを特徴とする請求項８記載の発光ダイオード封入構造の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン材質の硬度はショア(shore)Ａ４０〜ショア(shore)Ｄ７０の間であることを特徴とする請求項１０記載の発光ダイオード封入構造の製造方法。
【請求項１２】
前記発光ダイオード半成品はサポートフレーム型発光ダイオードであることを特徴とする請求項８記載の発光ダイオード封入構造の製造方法。
【請求項１３】
前記発光ダイオード半成品は回路板型発光ダイオードであることを特徴とする請求項８記載の発光ダイオード封入構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種の発光ダイオード封入構造、及び発光ダイオード封入構造の製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは固態の半導体部品で、電流がダイオード内を通過し発生する２個のキャリアの相互結合を利用し、エネルギーを光の形式で発散するものである。該発光ダイオードはコンパクトで反応速度が速く、汚染の心配がない等の長所を備えるため、その応用領域は徐々に各産業界に及んでいる。開発当初は、輝度の不足と発光効率の低さが問題となったが、出力の高い発光ダイオードが続いて開発され、上記輝度不足の問題を解決した。そのため、発光ダイオードは高効率照明光源市場に広がって来ており、公知のタングステンフィラメントランプに取って代わるばかりの勢いを示している。このように公知の照明の代用となる潜在力を備えた製品であると言える。
発光ダイオード製造技術の進歩及び新型材料の開発に加え、各種形態のニーズに対応するため発光ダイオードの技術と構造はますます成熟している。これにより、出力の高い発光ダイオードが開発され、そのエネルギー及び輝度は共に向上し、各種領域中への応用が広がっている。
【０００３】
現在の高出力発光ダイオードの形態において、表面粘着型発光ダイオード（SMD LED）はしばしば見られる発光ダイオードの形態である。一般の表面粘着型発光ダイオードは主にサポートフレーム型と回路板型に分けられる。
該サポートフレーム型は金属サポートフレームと耐温プラスチック材料を利用し槽台を射出成型し、発光ダイオードダイス固定のベースとするもので、該回路板型は複合材料回路板を基板とするものである。この２種の型式は共にダイス固定、ボンディング及び封入固定等ステップを経て該発光ダイオードの構造を完成する。
一般の封入固定製造工程においては、図１に示すように、最もよく利用されるエポキシ樹脂などの絶縁性高温プラスチックにより構成するプラスチックケース101を利用し、発光ダイオードダイス102上を包覆し、該プラスチックケース101内部に軟性シリコンなどの封入ジェル体103を注入する。この方法は、過去の封入過程における非密封式封入製造工程で発生していた水分、或いは空気が封入ジェル体に滲入する状況の発生を回避可能で、しかも該プラスチックケース101の既に成型された外ケースを利用し、注入された封入ジェル体103は該プラスチックケース101により固定形状を形成する。こうして、該発光ダイオードダイス102は該封入ジェル体103及び該プラスチックケース101を通して最適なスペクトル効果を発揮することができる。
【０００４】
しかし、上記の封入製造工程では、一つ非常に重大な欠点が存在する。すなわち、該封入構造及び材質は高温に耐えられず、特に発光ダイオードとその他回路板の接合時は高温スズ炉（約250℃〜300℃）を使用する必要があるが、該封入プラスチックケース101及び該軟性ジェル体103は通常は上記高温スズ炉の高温に耐えられず、該発光ダイオード構造には断裂が生じ、或いは該プラスチックケース101が軟化変形する状況が発生する。
該プラスチックケース101と該軟性ジェル体103が上記高温に耐えられるとしても、該プラスチックケース101と該軟性ジェル体103の熱膨脹係数は異なるため、該プラスチックケース101と該軟性ジェル体103間に間隙を生じ、発光ダイオードそのものに不良品が出現する。このため、後続の製造工程中において不良品発生を減少させるため、人手による溶接方式を採用することになり、製造工程上の困難と時間を拡大させている。
【特許文献１】特開平０５−１４５１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知構造には以下の欠点があった。
すなわち、公知の封入構造及び材質は耐高温性質が劣るため、発光ダイオード構造に断裂が生じ、或いはプラスチックケースが軟化変形する状況が発生する。また、耐熱性質や高温性質が向上してもプラスチックケースと軟性ジェル体の熱膨脹係数が異なるため、両者間に間隙を生じ、発光ダイオードそのものに不良品が出現する。これに対応し不良品発生を抑えるため、人手による溶接方式を採用しており、製造工程上の困難と作業時間の拡大を招いている。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、発光ダイオード封入構造において、断裂や軟化変形が発生じることが少なく、不良品発生を抑える発光ダイオード封入構造、及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は下記の発光ダイオード封入構造及び製造方法を提供する。
それは、主に耐熱カバー体を備えた発光ダイオード封入構造及びその製造方法を提供し、耐高温で、しかも空気と直接接触可能な封入基材を採用し封入カバー体材質とすることで、その他電子部品との高温における接合製造工程の歩留りを向上させ、しかも公知の封入外ケースと封入基材が高熱により膨脹し間隙を生じる問題を解決し、すなわちそれは発光ダイオード封入構造及びその製造方法を提供し、主にベース、発光ダイオードダイス、封入プラスチックケース、封入基材を含み、該封入プラスチックケースは椀型を呈し、該プラスチックケース上には注入孔を設置し、該発光ダイオードダイスを該ベースに設置後、該封入プラスチックケースを該ベース上に封蓋し、該ダイスを完全に密封し、その後該封入基材を該注入孔から注入し、該プラスチックケース内部を完全に充填し、しかも封入カバー体を形成し、最後に該封入プラスチックケースを取り出し、該発光ダイオード封入構造を完成することを特徴とする発光ダイオード封入構造、及び、製造方法である。
【０００７】
すなわち、請求項１の発明は、主にベース、発光ダイオードダイス、カバー体からなり、該発光ダイオードダイスは該ベース上に設置し、該カバー体は該ベース上に設置し、該発光ダイオードダイスを完全に密封し包覆することを特徴とする発光ダイオード封入構造である。
請求項２の発明は、前記ベース底面にはさらに凹槽を開設することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード封入構造である。
請求項３の発明は、前記ベースは発光ダイオードの半成品であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード封入構造である。
請求項４の発明は、前記発光ダイオードはサポートフレーム型発光ダイオードであることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード封入構造である。
請求項５の発明は、前記発光ダイオードは回路板型発光ダイオードであることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード封入構造である。
請求項６の発明は、前記カバー体はシリコン材質により製造することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード封入構造である。
請求項７の発明は、前記シリコン材質の硬度はショア(shore)Ａ４０〜ショア(shore)Ｄ７０の間であることを特徴とする請求項６記載の発光ダイオード封入構造である。
【０００８】
請求項８の発明は、主に発光ダイオード封入構造の製造方法は以下のステップを含み、
ａ．ダイスを設置した発光ダイオード半成品を載置し、
ｂ．封入プラスチックケースでベース上を覆蓋し、
ｃ．封入基材をプラスチックケース内に注入し成型し、
ｄ．封入プラスチックケースを取り外し封入構造を完成することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード封入構造の製造方法である。
請求項９の方法は、前記封入プラスチックケースはさらに注入孔を設置することを特徴とする請求項８記載の発光ダイオード封入構造の製造方法である。
請求項１０の発明は、前記封入基材はシリコン材質であることを特徴とする請求項８記載の発光ダイオード封入構造の製造方法である。
請求項１１の発明は、前記シリコン材質の硬度はショア(shore)Ａ４０〜ショア(shore)Ｄ７０の間であることを特徴とする請求項１０記載の発光ダイオード封入構造の製造方法である。
請求項１２の発明は、前記発光ダイオード半成品はサポートフレーム型発光ダイオードであることを特徴とする請求項８記載の発光ダイオード封入構造の製造方法である。
請求項１３の発明は、前記発光ダイオード半成品は回路板型発光ダイオードであることを特徴とする請求項８記載の発光ダイオード封入構造の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように、本発明の発光ダイオード封入構造及びその製造方法によれば、耐高温であって、しかも空気と直接接触可能な封入基材を採用し封入カバー体材質とすることで、その他電子部品との高温における接合製造工程の歩留りを向上させ、しかも、公知の封入外ケースと封入基材のように、高熱により膨脹し間隙を生じることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好適な発光ダイオード封入構造及びその製造方法の実施例を図面に沿って説明する。
図２〜４は、本発明の最適実施例の発光ダイオード封入構造及び製造工程の断面プロセス指示図である。先ず、図２に示すように、本実施例の第一のプロセスの発光ダイオード封入製造工程の構造は主に発光ダイオードベース1、発光ダイオードダイス2、封入プラスチックケース3、封入基材4（図３参照）から構成される。
本実施例中において、発光ダイオードベース1はサポートフレーム型発光ダイオードの半成品で、該ベース1はさらに導電通路とするサポートフレーム11及び散熱体12を含み、さらに、耐熱プラスチック射出により包覆、成型する。該ベース1内の散熱体12は該発光ダイオードダイス2を予め設置する平面121を備え、該平面121上には該発光ダイオードダイス2を載置し固設する。該封入プラスチックケース3は半円球形外観を備え、該ベース1上を封鎖し、該発光ダイオードダイス2を該プラスチックケース3内部に封鎖する。該封入プラスチックケース3上の片側には注入孔31を開設する。
【００１１】
次に、図３に示すように、第二のプロセスでは、前記封入プラスチックケース3を該ベース1上に設置し、しかも該ベース1上の該発光ダイオードダイス2周縁の予め設置する空間を完全に密封し、該封入プラスチックケース3に開設する注入孔31から封入基材4を注入する。本実施例中の封入基材4はシリコン材質を採用し、該シリコン材質の硬度は、歩留まり向上させるためにショア(shore)Ａ４０〜ショア(shore) Ｄ７０の間が好ましい。
ここで、シリコン材質の硬度の測定は、ISOやJISにも対応しているデュロメータ(Shore durometer)を使用する測定方法で、押し針が計器の加圧面から下方に突き出たデュロメータ(Shore durometer)を使用し、一般的なゴム(中硬さ)にはタイプＡのデュロメータ、高硬さにはタイプＤのデュロメータを使用し、単位は相対比較値であるので無単位であり、前記ショア(shore)Ａ４０は中硬さ、ショア(shore) Ｄ７０は高硬さの範囲である。
【００１２】
そして、前記封入基材4が該注入孔31から注入され、該封入プラスチックケース3内部を完全に充填すると、半円球形のカバー体を形成する。こうして該発光ダイオードダイス2を完全に包覆する。
図４に合わせて示すように、その後、第三のプロセスでは該封入基材4が完全に凝結成形すると、該封入基材4外部を封鎖する封入プラスチックケース3を取り外し、該発光ダイオードの封入構造を完成する。これにより、該発光ダイオード構造はその他回路板と共に、高温炉接合製造工程を経る時にも、高温に耐えることができ、順調に接合を完成することができる。
【００１３】
この他、図５に示す（a）〜（c）のように、上記の製造プロセスはまた回路板型の発光ダイオード封入構造上にも応用可能である。なお、封入構造は前実施例と同じであるので、説明は省略する。
また、図６に示すように、同時に複数の注入孔31を備える封入プラスチックケース3を複数の既に設置が完成した発光ダイオードダイス2を備える半成品ベース上に覆蓋し、該封入基材4を注入し、最後に封入した型の封入プラスチックケース3を取り外し、封入構造を完成する。この場合も、封入構造は前実施例と同じであるので、説明は省略する。
【００１４】
前記発光ダイオード封入製造工程のプロセス図は、図７に示すように、先ず該発光ダイオードベース1と既に設置が完成した該発光ダイオードダイス2の半成品を載置固設(提供)し(ステップ(S1））、該封入プラスチックケース3を該ベース1上に封鎖し、該発光ダイオードダイス2を完全に密封する(ステップ(S2))。その後、該封入プラスチックケース3上の注入孔31から該封入基材4を注入し、充満するまで完全に充填し成形する(ステップ(S3))。該封入基材4が該封入カバー体を形成後、最後に該封入プラスチックケース3を取り外し（S4）、該発光ダイオード構造を完成する。
【００１５】
図８に示すように、本発明のさらに別種の実施方式では、該ベース1の予め設置する発光ダイオードダイス2の周縁底部上において、周囲を一回りする逆T形凹槽13を開設する。該封入プラスチックケース3により該ベース1上を完全に封鎖後、該プラスチックケース3上に開設する注入孔31から該封入基材4を注入すると、該封入基材4は同時に該ベース1周縁の凹槽13内にも注入される。該封入プラスチックケース3が完全に充満するまで充填し、凝結封入カバー体を形成する。該凹槽13に充填する封入基材4は連結端を凝結形成し、形成された封入カバー体は該ベース1上において安定する。
【００１６】
上述したように、上記各実施例の発光ダイオード封入構造、及びその製造方法によれば、ベース、発光ダイオードダイス、封入プラスチックケース及び封入基材からなり、封入プラスチックケースは椀型を呈し、封入プラスチックケース上には注入孔を設置し、発光ダイオードダイスをベースに設置後、封入プラスチックケースをベース上に封蓋し、ダイスを完全に密封する。その後該封入基材を封入プラスチックケースの注入孔から注入し、プラスチックケース内部を完全に充填し、しかも封入カバー体を形成し、最後に封入プラスチックケースを取り外すので、他電子部品と膨張率の差の影響もなく、高温における接合製造工程の歩留りを向上させ、高熱により膨脹し間隙を生じることがない。
なお、上記は本発明の実施例に過ぎず本発明に限定するものではない。当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の製品と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の均等の範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】公知の発光ダイオードの断面図である。
【図２】本発明の実施例の発光ダイオード封入製造工程の第一のプロセスの断面図である。
【図３】本発明の実施例の発光ダイオード封入製造工程の第二のプロセスの断面図である。
【図４】本発明の実施例の発光ダイオード封入製造工程の第三のプロセスの断面図である。
【図５】（a）〜（c）は本発明の別の実施例におけるプロセスの断面指示図である。
【図６】本発明のさらに別の実施例の断面指示図である。
【図７】（S1）〜（S4）は本発明の実施例の製作方法のブロックチャートである。
【図８】本発明のまたさらに別の実施例の断面指示図である。
【符号の説明】
【００１８】
101  プラスチックケース
102  発光ダイオードダイス
103  軟性ジェル体
1  ベース
11  サポートフレーム
12  散熱体
121  平面
13  凹槽
2  発光ダイオードダイス
3  封入プラスチックケース
31  注入孔
4  封入基材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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