(57)【要約】      （修正有）【課題】リードフレームに反りが生じず、低コストで成型することができるリフレクタの成型方法を提供すること。【解決手段】リフレクタの三次元データを、Ｚ軸と垂直な面に所定ピッチでスライスして、リフレクタの断面形状のスライスデータを作成し、Ｚステージを所定ピッチ分Ｚ軸方向に下降させ、該Ｚステージ上に設けられたリードフレーム上に、レーザを照射することで焼結する粉体を供給し、スライスデータに基づいて、レーザを粉体上に照射して焼結層を形成し、スライスデータに応じた焼結層を順次積層することでリードフレーム上にリフレクタを成型する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤリフレクタの成型方法であって、
リフレクタの三次元データを、Ｚ軸と垂直な面に所定ピッチでスライスして、リフレクタの断面形状のスライスデータを作成するスライスデータ作成工程と、
Ｚステージを前記所定ピッチ分Ｚ軸方向に下降させ、該Ｚステージ上に設けられたリードフレーム上に、レーザを照射することで焼結する粉体を供給する供給工程と、
前記スライスデータに基づいて、レーザを前記粉体上に照射して焼結層を形成する焼結工程と、を有し
前記供給工程と前記焼結工程を順次繰り返し、焼結層を積層することで前記リードフレーム上にリフレクタを成型することを特徴とするＬＥＤリフレクタの成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤリフレクタの成型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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９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、２０２ａ、２０２ｂ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。
【０００３】
一方で、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、ある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提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１にも提案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ている。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ずることとなる。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。
【０００６】
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ＬＥＤリフレクタの成型方法を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の方法は、ＬＥＤリフレクタの成型方法であって、リフレクタの三次元データを、Ｚ軸と垂直な面に所定ピッチでスライスして、リフレクタの断面形状のスライスデータを作成するスライスデータ作成工程と、Ｚステージを前記所定ピッチ分Ｚ軸方向に下降させ、該Ｚステージ上に設けられたリードフレーム上に、レーザを照射することで焼結する粉体を供給する供給工程と、前記スライスデータに基づいて、レーザを前記粉体上に照射して焼結層を形成する焼結工程と、を有し、前記供給工程と前記焼結工程を順次繰り返し焼結層を積層することで、前記リードフレーム上にリフレクタを成型することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
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を成型することができる。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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のＬＥＤリフレクタの成型方法を示すフロー図である。
【図２】スライスデータ作成工程を説明するための図であり、図２（ａ）はリフレクタの三次元データであり、図２（ｂ）は二次元断面形状のスライスデータである。
【図３】供給工程を説明するための図である。
【図４】焼結工程を説明するための図である。
【図５】積層工程を説明するための図である。
【図６】本発明のリフレクタの成型工程によって成型されたリフレクタを示す概略断面図である。
【図７】表面実装型ＬＥＤの一例を示す概略断面図である。
【図８】図７の表面実装型ＬＥＤの製造方法の一例を示す図である。
【図９】従来の表面実装型ＬＥＤの模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のＬＥＤリフレクタの成型方法について図１を用いて具体的に説明する。なお、図１は、本発明のＬＥＤリフレクタの成型方法を示すフロー図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明のＬＥＤリフレクタの成型方法（以下、単に本発明の方法という場合がある。）は、リフレクタの三次元データを、Ｚ軸と垂直な面に所定ピッチでスライスして、リフレクタの断面形状のスライスデータを作成するスライスデータ作成工程と（Ｓ１）、Ｚステージを所定ピッチ分Ｚ軸方向に下降させ、該Ｚステージ上に設けられたリードフレーム上に、レーザを照射することで焼結する粉体を供給する供給工程と（Ｓ２、Ｓ３）、スライスデータに基づいて、レーザを粉体上に照射して焼結層を形成する焼結工程と（Ｓ４）、全てのスライスデータに応じた焼結層が形成するまで、Ｓ２〜Ｓ４の処理を、換言すれば供給工程と焼結工程を順次繰り返すことでリードフレーム上にリフレクタを成型する（Ｓ５）ことを特徴とする。本発明の成型方法は、この条件を充足するものであれば、他の要件についていかなる限定もされることはなく、リフレクタの形状、寸法等についても任意に設定することができる。
【００１２】
以下、本発明の成型方法の各工程について更に具体的に説明する。
（スライスデータ作成工程）
スライスデータ作成工程は、リフレクタの三次元データを、Ｚ軸と垂直な面に所定ピッチでスライスし、リフレクタの断面形状のスライスデータを作成する工程である。リフレクタの三次元データからリフレクタの断面形状のスライスデータを作成する方法について特に限定はなく、例えば、三次元ＣＡＤ、ＣＴあるいはＭＲＩ等を用いることにより、所定ピッチで切断されたリフレクタの二次元断面形状のスライスデータを作成することができる。以下、所定ピッチをスライスピッチという。
【００１３】
以下、図２を用いてスライスデータ作成工程で形成されるスライスデータの一例を示す。なお、図２（ａ）は、リフレクタの三次元データであり、図２（ｂ）は二次元断面形状のスライスデータである。図２（ａ）に示されるリフレクタの三次元データから、図２（ｂ）に示されるＺ軸と垂直な面に所定スライスピッチでスライスされたスライスデータが作成される。具体的には、Ｚ軸に垂直な面である二次元断面形状で１０1層、１０2層、１０3層・・・１０n-1層、１０n層とｎ層にスライスされたスライスデータが形成される。なお、ｎは任意の層数であり、リフレクタの形状及びスライスピッチに応じて異なる。スライスピッチについて特に限定はないが、後述する焼結工程では、スライスピッチに応じた焼結層が順次形成される。このとき、スライスピッチが長い場合には、焼結工程において１度に層厚の厚い焼結層が形成されることとなり、リードフレームにかかる負荷が大きくなる。
【００１４】
本発明の成型方法は、リードフレームの材料とリフレクタの材料との線膨脹係数が異なる場合であっても、リードフレーム上に段階的に焼結層を積層してリフレクタを形成することで、リフレクタの成型中にリードフレームにかかる負荷を分散させ、これにより、リードフレームの反りを防止せしめたものである。したがって、リードフレームに近い位置にあるリフレクタのスライスデータは、そのスライスピッチが短くなるように形成されていることが好ましい。特に、リードフレームの反りに最も影響を与える層は、リードフレームと接する１層目の焼結層であることから１０1層に対応するスライスデータは、スライスピッチが短くなるように設定することが好ましく、本発明により形成されるリフレクタのＺ軸方向の長さの１/１０以下であることが好ましい。また、同様の観点から１０1層のスライスピッチは、リードフレームのＺ軸方向の長さの１/１０以下であることが好ましい。
【００１５】
（供給工程）
供給工程は、スライスデータに応じたスライスピッチ分、ＺステージをＺ軸方向に下降させるとともに、レーザの照射方向に移動可能なＺステージ上に設けられたリードフレーム上に、レーザを照射することで焼結する粉体を供給する工程である。
【００１６】
本発明の成型方法で用いられる粉体は、レーザを照射することで焼結する粉体であればよく、例えば、このような粉体としてはナイロン、ポリカーボネート等の樹脂系材料を挙げることができる。また、樹脂材料以外に加えて、鉄、ニッケル、チタン等の金属、あるいはこれらの金属酸化物等も使用可能である。特に、酸化チタンは、粉体が焼結された焼結体を白色化することができ、これにより反射率を向上させることができる点で、上記樹脂系材料とともに、好ましく使用することができる。また、粉体は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。
【００１７】
リードフレームとしては、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。
【００１８】
粉体を供給させる方法についても特に限定はなく、従来公知の供給手段を適宜選択して用いることができる。なお、Ｚステージはスライスデータに応じたスライスピッチ分Ｚ軸方向に下降することから、粉体は、スライスピッチに対応する厚さとなるように供給され、リードフレーム上に敷き詰められる。例えば、図２（ｂ）のスライスデータに基づいて粉体を供給する場合において、図３に示すように、１０1層の焼結層を形成する場合にあっては、１０1層のスライスピッチ分Ｚステージを降下させたのちに、１０1層のスライスピッチの厚さ分Ｚステージ上に粉体が敷き詰められる。なお、１０1層の焼結層を形成する場合にあっては、リードフレーム上に粉体が敷き詰められる。
【００１９】
Ｚステージは、スライスピッチ分だけ、具体的には、レーザの照射方向であるＺ軸方向に、スライスデータ毎にスライスピッチに相当する距離だけ駆動可能な機能を有しているものであればよい。本発明の方法においては、この機能を備える三次元プリンタ等を使用可能である。
【００２０】
（焼結工程）
焼結工程は、作成されたスライスデータに基づいて、レーザを前記粉体上に照射して粉体をスライスデータに応じた形状で焼結させ焼結層を形成する工程である。
【００２１】
例えば、図２に示す１０1層のスライスデータに対応する焼結層を形成する場合にあっては、図４に示すように、１０1層のスライスデータに対応する形状でレーザが照射される。これによりリードフレーム上に敷き詰められた粉体は、１０1層のスライスデータに対応する形状で溶融・固化して焼結し、１０1層のスライスデータに対応する焼結層が形成される。なお、レーザが照射されていない粉体は焼結していないことから、この時点で未焼結の粉体を除去することとしてもよい。
【００２２】
照射されるレーザについても特に限定はなく、例えば、ＣＯ2レーザや、ＹＡＧレーザ等を挙げることができる。
【００２３】
（積層工程）
積層工程は、次に形成されるべき焼結層に対応するスライスピッチ分、Ｚステージを駆動させるとともに、上記で説明した、供給工程と焼結工程を順次繰り返して、焼結層を積層する工程である。
【００２４】
以下、１０1層に対応する焼結層形成後の積層工程を、図５を用いて具体的に説明する。１０1層に対応する焼結層形成後、図５（ａ）に示すように該焼結層の次に形成されるべき層、すなわち１０2層のスライスピッチに応じた厚み分、Ｚステージを下降させる。次いで、図５（ｂ）に示すように１０2層のスライスピッチの厚さ分、ステージ上に粉体を敷き詰める。次いで、図５（ｃ）に示すように１０2層のスライスデータにしたがって、レーザが照射され、これにより、１０1層のスライスデータに対応する焼結層上に、１０2層に対応する焼結層が積層される。
【００２５】
１０2層に対応する焼結層形成後、次いで、１０3層、・・・１０n-1層、１０n層と全てのスライスデータに応じた焼結層が形成されるまでこの工程を繰り返すことで、図６に示すように全てのスライスデータに応じた焼結層が積層されてなる本発明のリフレクタが成型される。
【００２６】
以上、本発明のリフレクタの成型方法について、１つのリフレクタを成型する例を中心に説明を行ったが、リードフレーム上に複数のリフレクタを同時に成型することもできる。また、本発明の方法は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各種の変更を加えてもよい。
【００２７】
以上説明した、本発明のリフレクタの成型方法によれば、リードフレーム上に焼結層を段階的に積層することでリフレクタが成型されることから、リフレクタ成型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。
【００２８】
（表面実装型ＬＥＤ）
以下、本発明の方法でリフレクタが形成されてなる表面実装型ＬＥＤの一例について、図７を用いて説明する。
【００２９】
図７に示すように、一実施形態の表面実装型ＬＥＤ１は、所定の間隔をあけて配されたリードフレーム２０ａ、２０ｂ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１０ａ、１０ｂと、リードフレーム２０ｂ上に、該リードフレーム２０ｂと電気的に接続するように搭載されたＬＥＤ１００とからなる。また、ＬＥＤ１００は、リードフレーム２０ａと配線用ワイヤ４０等によって接続されており、リードフレーム２０ａ、２０ｂと、リフレクタ１０ａ、１０ｂとで形成される凹部は、透明樹脂３０によって埋められている。
【００３０】
（表面実装型ＬＥＤの製造方法）
以下、図８を用いて、この表面実装型ＬＥＤの製造方法について説明する。図８（ａ）に示すように、上記で説明した本発明のリフレクタの成型方法にしたがって、ダイシング前のリフレクタ１０をリードフレーム２０上に複数成型する。
【００３１】
次いで、図８（ｂ）に示すように、リードフレーム２０上にダイアタッチ等により、あらかじめ準備されたＬＥＤ１００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ＬＥＤを隣接するリードフレームと金属ワイヤ４０等により接続する。
【００３２】
次いで、図８（ｃ）に示すように、リードフレームとリフレクタによって形成される凹部を透明樹脂３０で充填させる。そして、図８（ｄ）に示すように、ダイシングすることで、図７に示す表面実装型ＬＥＤが製造される。
【符号の説明】
【００３３】
１  表面実装型ＬＥＤ
１０ａ、１０ｂ  リフレクタ
２０ａ、２０ｂ  リードフレーム
３０  透明樹脂
４０  ワイヤ
１００  ＬＥＤ
【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】
2012162025.tif 000009
【図８】
2012162025.tif 000010
【図９】
2012162025.tif 000011