(57)【要約】  発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュール（６８）を形成する方法は、連結されたリードフレーム（４４）のアレイの上にレンズ支持フレーム（４２）のアレイを成形する。ＬＥＤ（２０、３０）は支持フレーム内でリードフレーム接点（１２、１４）に接合される。成形されたレンズ（４８）が次にそれぞれの支持フレームの上に貼り付けられ、リードフレームは個々のＬＥＤモジュール（６８）を作るために、さいの目状に切断される。他の実施形態では、レンズ（８０）は、単一のピースを作るよう支持フレーム（８２）と共に成形され、支持フレームは連結されたリードフレームのアレイ内のリードフレーム（７２）に貼り付けられる。他の実施形態では、レンズが使用されず、カップ（１５）がリードフレーム（１６）と共に成形されるので、ＬＥＤモジュール（３８）は単一のリードフレーム／カップおよびＬＥＤのみで形成される。それぞれのＬＥＤ同封物は、ただ１つまたは２つの別個のピースで形成され、モジュールはアレイスケールで製造されるので、モジュールを大変小さく簡単に作ることができる。
2012518291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを形成する方法であって：
連結されたリードフレームのアレイを供給することであって、前記リードフレームは、上面と底面とを有し、ＬＥＤとの電気的接続のための上部金属接点を有することと；
レンズを支持するための支持フレームを成形することと；
前記レンズを成形することと；
前記リードフレームの前記上部金属接点に前記ＬＥＤを取り付けることと；
前記レンズが前記ＬＥＤの上に前記支持フレームにより支持されるよう前記ＬＥＤの上に前記レンズを貼り付けることと；
個々のＬＥＤモジュールを作るために前記リードフレームをダイシングすることであって、それぞれの前記ＬＥＤモジュールは単一の前記リードフレーム、単一の前記レンズ、および単一の前記支持フレームを含み、前記支持フレームはそれぞれの前記ＬＥＤモジュールの外壁を形成し、前記リードフレームはそれぞれの前記ＬＥＤモジュールの底面を形成し、前記底面は底部金属接点を有することと；を含む、
方法。
【請求項２】
連結された前記リードフレームの前記アレイの周囲を第１の材料で成形することと、同時に、連結された前記リードフレームの成形されたアレイと前記支持フレームの成形されたアレイとを有する単一の部品を形成するために、前記リードフレーム上に前記支持フレームを形成するよう前記第１の材料で成形することであって、それぞれの前記支持フレームが異なる前記リードフレームと結び付けられることとを含み；
前記レンズを成形することは、前記支持フレームと別に前記レンズを成形することを含み、前記レンズは前記第１の材料とは異なる第２の材料で成形され；
前記レンズを前記ＬＥＤの上に貼り付けることは、前記レンズを前記支持フレームの上に貼り付けることを含む；
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の材料は、透明シリコーンを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記支持フレームは、３ｍｍの高さより小さい、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
それぞれの前記レンズはフランジを有し、前記レンズを前記ＬＥＤの上に貼り付けることは、それぞれの前記レンズの前記フランジを前記支持フレームの上部に貼り付けることを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項６】
それぞれの前記リードフレームの底面が、ダイシングの後、それぞれの前記ＬＥＤモジュールの設置面積を画定する、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
それぞれの前記レンズは凹所を有し、前記レンズを前記ＬＥＤの上に貼り付けることは、前記レンズをＬＥＤからの光が前記凹所に入射するよう貼り付けることを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記レンズの出口面を通じて光を上方に反射する前記レンズの外面の一部に反射コーティングを被覆することをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記レンズを支持するための前記支持フレームを成形することおよび前記レンズを成形することは、それぞれの前記支持フレームとそれに対応する前記レンズとがダイシング後に単一の部品となるよう前記支持フレームおよび前記レンズを一緒に同じ材料で成形することを含み、
前記レンズを前記ＬＥＤの上に貼り付けることは、それぞれの前記支持フレームを前記連結されたリードフレームのアレイ内の前記リードフレームに貼り付けることを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールであって：
上面と底面とを有し、ＬＥＤとの電気的接続のための上部金属接点を有する成形されたリードフレームと；
レンズを支持する成形された支持フレームと；
成形されたレンズであって、
前記支持フレームは同じ材料で成形された単一のピースを形成するよう前記リードフレームと共に成形される、または前記支持フレームは同じ材料で成形された単一のピースを形成するよう前記レンズと共に成形され；
前記リードフレームの前記上部金属接点に取り付けられたＬＥＤと；を有し、
前記レンズは、前記レンズが前記ＬＥＤの上に前記支持フレームにより支持されるよう前記ＬＥＤの上に貼り付けられ、前記ＬＥＤモジュール全体が前記ＬＥＤを除いて２つの成形されたピースにより形成される、
ＬＥＤモジュール。
【請求項１１】
前記ＬＥＤはサブマウントに取り付けられるＬＥＤダイを有し、前記サブマウントの接点は前記リードフレームの前記金属接点に電気的に接続される、
請求項１０に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１２】
前記支持フレームは、同じ材料で成形された単一のピースを形成するよう前記支持フレームと共に成形される、
請求項１０に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１３】
前記支持フレームは、同じ材料の単一のピースを形成するよう前記レンズと共に成形される、
請求項１０に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１４】
前記レンズは凹所を有し、前記ＬＥＤからの光が前記凹所に入射するよう前記レンズが前記ＬＥＤの上に貼り付けられ、前記レンズは前記レンズの外面に反射層を有する、
請求項１０に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１５】
発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを形成する方法であって：
連結されたリードフレームのアレイを供給することであって、前記リードフレームは、上面と底面とを有し、ＬＥＤとの電気的接続のための上部金属接点を有することと；
連結された前記リードフレームのアレイの周囲を第１の材料で成形することと、同時にそれぞれの前記ＬＥＤを囲むよう前記リードフレーム上に前記第１の材料でカップを成形することであって、それぞれの前記カップが異なる前記リードフレームと結び付けられることと；
前記ＬＥＤをそれぞれの前記カップ内で前記リードフレームの前記上部金属接点に取り付けることと；
個々のＬＥＤモジュールを作るために前記リードフレームをダイシングすることであって、それぞれの前記ＬＥＤモジュールは前記カップとともに成形された単一の前記リードフレームと前記レンズの無い単一のＬＥＤとを有し、前記リードフレームはそれぞれの前記ＬＥＤモジュールの底面を形成し、前記底面は底部金属接点を有することと；を含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小なモジュールを形成するための発光ダイオード（ＬＥＤ）をパッケージする方法に関し、特にごく僅かの部品を用いるＬＥＤモジュール用の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯電話に組み込まれたものなど、いくつかのデジタルカメラは、フラッシュモジュールの小さいサイズと低電圧のＬＥＤ電源により、ＬＥＤフラッシュを使用する。このようなモジュールは、一般に、約５×５ｍｍと３ｍｍの高さの寸法の略長方形である。このような寸法は、現在のモジュール設計を用いて実用的に達成可能な最小値である。
【０００３】
このモジュールは、一般に、樹脂ハウジングを成形し、次に金属リード線をハウジング上に留め、次に成形されたレンズをハウジングの上部に留め、次に各ハウジングに対して特大のセラミックサブマウント上に取付けられるＬＥＤダイを供給し、次にハウジングをＬＥＤダイおよびサブマウントの中心に置き、ハウジングのリード線をサブマウントの上部パッドにはんだ付けすることにより形成され、はんだ付けはまたモジュールを完成するためにＬＥＤ／サブマウントをハウジングに固定する。この工程は個々のユニットに対して行われるので、多くのハンドリングと多くの工程ステップがいる。このようなモジュールは大変厳しい公差を有し、個々の部品の数に起因して、モジュールは生産が比較的高価である。
【０００４】
必要とされることは、より小さく、より少ない部品とするＬＥＤモジュールの新しいデザインである。必要とされることはまた、従来技術のモジュールより安価で早く製造できることはもちろん、より緩和された公差で製造できることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来技術を改良するＬＥＤモジュールおよびその製造方法を提供することである。様々な実施形態が開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの実施形態では、連結されたリードフレームの金属シートが、ＬＥＤ電極とＬＥＤモジュールが最終的に取付けられるプリント回路基板との間の電気的インターフェースとして使用される。平坦なリードフレームのアレイは型（ｍｏｌｄ）内に置かれる。この型はまた各リードフレーム上に形成される反射桶部（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｔｕｂｓ）を画定する。次に、樹脂がリードフレームのアレイ内の空隙を埋めるとともに桶部を単一の部品として形成するように、型により成形される。次に、封止されたＬＥＤがリードフレームの上面かつ反射桶部内に露出したリードフレームパッドに直接接合される。シートは一般的にＬＥＤ用の数百のリードフレームを含んでいる。このようなアレイスケールの加工は、個別のリードフレームおよび別々に成形された桶部をハンドリングすることより、はるかに簡単で高速である。次に、シートは、個別のＬＥＤモジュールを分離するために、例えばけがき線（ｓｃｒｉｂｅ  ｌｉｎｅ）に沿って切断することになどにより、さいの目状に切断される。数百または数千のＬＥＤモジュールをこの方法を用いて同時に形成することができる。
【０００７】
他の実施形態では、リードフレームおよびレンズ支持フレームのシートが単一の部品として成形される。次に、プリフォームされた集光レンズがそれぞれの支持フレーム上に貼り付けられ、次に、シートはＬＥＤモジュールを取り出すためにさいの目状に切断される。
【０００８】
他の実施形態では、ＬＥＤは成形されたリードフレームのシートに接合される。成形された集光レンズは、一体支持フレーム（ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｆｒａｍｅ）とともに、シート状のそれぞれのＬＥＤの上に貼り付けられ、その後シートはＬＥＤモジュールを分離するためにさいの目状に切断される。
【０００９】
様々な構造および製造の詳細もまた記載されている。製造がアレイスケールであるため、ハンドリング、位置決め、および他の処理がより速くかつより正確に実行される。与えられた実施例では、モジュールは、ＬＥＤを除いて、1つまたは２つの部品である。如何なる精密な適合するはめ合いも必要ないため、製造公差が緩和される。さらに、ＬＥＤモジュールは従来技術のモジュールより、例えば、２．５×３ｍｍ以下の設置面積と２．５ｍｍ以下の高さを有するなど、小さく作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、反射桶部を有する成形されたリードフレームのシートの一部の断面図である。
【図２】図２は、図１の桶部内でリードフレーム上のパッドに接合されたサブマウントを有するＬＥＤの断面図である。
【図３】図３は、図２の構造を形成するために使用されるステップを記述するフローチャートである。
【図４】図４は、レンズ支持フレームを有する成形されたリードフレームのシートの一部の断面図である。
【図５】図５は、図４の支持フレームに貼り付けられる予定の集光レンズの断面図である。
【図６】図６は、図５のレンズのより詳細な図である。
【図７】図７は、図４の支持フレーム内でリードフレーム上のパッドに接合されたサブマウントを有するＬＥＤの断面図である。
【図８】図８は、図７の支持フレームに貼り付けられた図５の集光レンズの断面図である。
【図９】図９は、図８の構造を形成するために使用されるステップを記述するフローチャートである。
【図１０】図１０は、成形されたリードフレームのシートの一部の断面図である。
【図１１】図１１は、図１０のリードフレーム上のパッドに接合されたサブマウントを有するＬＥＤの断面図である。
【図１２】図１２は、図１１のリードフレームに貼り付けられる予定の、集光レンズおよびレンズ支持フレームの断面図であり、それぞれの集光レンズおよびレンズ支持フレームが単一構造である。
【図１３】図１３は、図１２のレンズおよび支持フレームのより詳細な図である。
【図１４】図１４は、それぞれのＬＥＤ用に図１１のリードフレームに貼り付けられた図１２の単一の集光レンズおよび支持フレームの断面図である。
【図１５】図１５は、図１４の構造を形成するために使用されるステップを記述するフローチャートである。
【図１６】図１６は、いずれかのモジュールの上から見下ろした図の例であり、中央にＬＥＤ、ＬＥＤの周りに集光レンズまたは反射桶部、およびモジュールの外側の境界線を示す。レンズまたは桶部は、光のパターンの必要条件に応じて、円、長方形、六角形、または他の適切な形状にすることができる。
【図１７】図１７は、プリント回路基板に接続されるリードフレームのパッドを示すいずれかのモジュールの底面図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
別々の図中の同一または均等な要素は同じ数字で特定される。
【００１２】
コンパクトなＬＥＤモジュールの第１実施形態を形成するためのプロセスが図１および図２に示されるとともに図３のフローチャートに要約される。
【００１３】
例えばプレスまたはエッチングされた銅で作られた、連結されたリードフレームの薄い金属シート（例えば、０．５ｍｍ）を受け入れるために型が作られる。リードフレームは、ＬＥＤサブマウントの対応するパッドと合う位置に金属パッドを有することによりＬＥＤモジュール用にカスタマイズされる。他の実施形態では、サブマウントは必要とされず、ＬＥＤダイ電極がリードフレームのパッドに接合される。1つのＬＥＤ用のそれぞれのリードフレームは、少なくともアノードパッドとカソードパッドを必要とする。金属パッドは銅リードフレーム内の位置で、後にダイシングプロセス中に切断される周辺部により保持される。そのため、パッドは最終的に電気的に互いに絶縁される。モジュールに使われるリードフレームにおいて、プリント回路基板へのモジュールの接続用の全てのパッドはモジュールの底面にある。
【００１４】
金属リードフレームは周知であり、本発明のモジュールの要件に適合するようリードフレームを形成することは当業者の技能の範囲内である。
【００１５】
型は図１の桶部１０を画定する凹所を有する。ＬＥＤは大変小さく薄いので、桶部は約２ｍｍの高さにしてもよい。ＬＥＤは1ｍｍより小さい側面を有してもよい。軟化または液体成形材料を用いる成形プロセスは周知である。
【００１６】
図３のステップ１１では、金属リードフレームシートは型の中に配置され、軟化または液体樹脂が桶部１０を形成するために型内を満たすとともにリードフレームシート内の空間を満たす。樹脂はデュポンによるザイテル（商標）、または成形に適した任意の高温樹脂でもよい。高温樹脂は、ここでは、ＬＥＤモジュールの動作に必要な機械的および光学的な完全性を損なうのに十分重大な変形および損傷のない標準の鉛フリーの工業用はんだリフロー組み立てプロセスに耐えることができる任意の材料として定義される。型内にリードフレームシートを配置する前に型が最初に軟化樹脂で満たされてもよく、また型内にシートが置かれた後に樹脂が射出成形されてもよい。樹脂はその後硬化し構造物が型から取り出される。成形された構造物の全体の高さは３ｍｍより小さくできる。図１は対応するリードフレーム上の２つの桶部しか示していないが、シートは桶部およびリードフレームの２次元のアレイを含み、ハイスループットでは一般的に桶部およびリードフレームが千を超える。
【００１７】
リードフレームパッド１２および１４が、成形されたリードフレーム１６の上面と底面との間を延びていることが示される。図１の成形されたリードフレームと桶部は単一の部品を形成するので、従来の自動位置決め装置により一体として容易に扱うことができる。
【００１８】
桶部１０を形成する成形された樹脂が、例えば白色拡散など、十分反射する場合、桶部の壁に対する反射コーティングは必要ない。反射コーティングが必要な場合、リードフレームパッドはマスクされることが可能であり、反射コーティング１５は桶部の壁に被覆されることが可能である。スプレー式のおよび真空蒸着した反射コーティングは周知である。
【００１９】
ステップ１８では、従来のＬＥＤが形成されるとともにサブマウントに取付けられる。図２に示されるＬＥＤダイ２０は、ＹＡＧ蛍光体（黄緑を放つ）でコートされたまたは赤および緑の蛍光体でコートされたＧａＮ青色発光ダイにすることができる。蛍光体から放出される光と組み合わされた蛍光体から漏出する青色光は白色光を作り出す。このような白色光ＬＥＤは周知である。ＬＥＤダイ２０は底部に両電極を有するフリップチップとして形成される。ＬＥＤダイ２０は、同じサブマウントウエハーの対応するパッドに接合される他の多くのＬＥＤダイとともにサブマウントウエハーの対応するパッドに接合される。ウエハーは、サブマウントウエハーの上面と底面との間を延びる電極２４を有するセラミックであってもよい。ＬＥＤ用のサブマウントは周知である。静電気放電保護チップ２６が各ＬＥＤダイ２０の静電気保護のためにサブマウントウエハー上に取付けられてもよい。ＬＥＤダイおよび静電気保護チップは、例えばシリコーン２８により封止される。その後、ウエハーは、ＬＥＤ／サブマウントに分離するためにさいの目状に切断される。単一のサブマウントがサブマウント３０として図２中に識別される。
【００２０】
ＬＥＤダイ２０およびサブマウント２０の全体の厚さは約１ｍｍ以下にすることができる。
【００２１】
ステップ３２では、サブマウントパッドが各桶部１０内でリードフレーム１６の対応するパッドに超音波溶接される。必要に応じて、リードフレームパッドは、金、ニッケル、または溶接若しくははんだ付けを促進するほかの適切な材料の層を有することができる。このようなコーティングおよび溶接の技術は周知である。
【００２２】
ステップ３４では、リードフレームシートが、個別のＬＥＤモジュール３８を分離するために、例えば図２の線３６に沿って、さいの目状に切断される。リードフレームシートは、グリッドを画定する予め成形された切欠きまたは微小穿孔を有してもよく、それに沿ってリードフレームは分離される。さいの目状の切断（ダイシング）は、切欠きまたは微小穿孔に沿ったリードフレームの単純な切断により実行されてもよい。
【００２３】
ＬＥＤモジュール３８を形成するためのプロセスはアレイスケールで実行されるため、プロセスは比較的単純で、速く、安価で、効率的である。封止材がＬＥＤダイを保護するためレンズは必要なく、放出されたビームは桶部１０の形状により成形されることが可能である。円形の桶部は略円形のビームを形成する。長方形の桶部は略長方形のビームを形成する。一つの実施形態では、桶部は六角形である。モジュール３８は、ＬＥＤを除いて、ただの一つの成形されたピースである。
【００２４】
一つの実施形態では、各モジュール３８の設置面積は約２．５×３ｍｍ、高さは３ｍｍより小さい。
【００２５】
図４−８は他の実施形態を説明し、図９のフローチャートは製造プロセスを要約している。
【００２６】
図９のステップ４０では、図１で説明したリードフレームシートに類似する、銅リードフレームシートが、図４に示すレンズサポートフレーム４２を画定する型の中に配置される。成形プロセスおよび樹脂は、図１に関して説明したものと同じでもよい。全体の高さは２−３ｍｍの間にすることができる。成形プロセスは、成形されたリードフレーム４４および支持フレーム４２を、その後のアレイスケールのプロセスのために単一の部品として形成する。
【００２７】
ステップ４６では、光閉じ込め（ｌｉｇｈｔ−ｃｏｎｆｉｎｆｉｎｇ）レンズ４８が、例えば、高屈折率シリコーンで成形される。高い光の強さ並びにＬＥＤモジュールの製造プロセスおよびその顧客製品への組み付けからの熱にもかかわらず、材料は略透明のままでいなければならないため、レンズ４８の成形材料は限定される。しかし、リードフレーム４４および支持フレーム４２のための成形材料は、幅広い種類の高価でなく、機械的により硬く、必ずしも透明ではなく、高温材料（例えば、Ｚｙｔｅｌ（商標））にすることができ、したがって一般的に比較的高価なシリコーンではない。レンズ４８は、成形後互いに接続されて形成されるとともにレンズ４８を分離するために所定の切断線に沿って切断されてもよい。これは、ハンドリングを単純にするために、レンズ４８を支持フレーム４２に貼り付ける直前に、位置決め機械により実行されてもよい。
【００２８】
図６はレンズ４８のより詳細な図である。レンズ４８の発光側は、光を成形するおよび／または光出力結合を向上させる（全内部反射を減少させる）光学的特性を持つように成形されて示される。レンズ４８は光のパターンを成形するフレネルレンズを作るよう小さい同心円のプリズム５０のパターンを有するように示される。例えば全般照明用など、他の設計では、発光面は広範囲に均一なビームを出力するためにランダムに粗くされてもよい。レンズ４８は、例えば接着により、支持フレーム４２の上部に貼り付けるためのフランジ５２を有する。一つの実施形態では、支持フレーム４２およびレンズ４８は、部品を互いに留めることができる相互接続タブ（ｔａｂ）、切欠き、またはクリップを有するように形成されてもよい。
【００２９】
ＬＥＤから光を集めるとともにレンズ４８の外に光を向けるため、反射コーティング５４がレンズ４８に被覆されてもよい。これは、ハンドリングを単純にするためにレンズ４８が互いに接続されている間に実行されてもよい。一つの実施形態では、コーティングは反射性であるので、光はレンズ４８の出力表面に向かって反射される。矢印５５は、光入射面以外のレンズ４８の出力表面上に被覆される反射材料を示す。他の実施形態では、充分な反射が全内部反射（ＴＩＲ）により達成される場合、反射コーティングは必要無い。
【００３０】
図９のステップ６０では、図２で説明したように、ＬＥＤダイ２０がサブマウントウエハーに取り付けられ、ウエハーはＬＥＤを分離するためにさいの目状に切断される。
【００３１】
ステップ６２では、図７に示すように、サブマウント３０の底部パッドが、リードフレーム４４の対応するパッドに、例えば超音波溶接等によって接合される。このような接合はより効率的なプロセスのためにアレイスケール上で行われる。
【００３２】
ステップ６４では、図８に示すように、レンズ４８が支持フレーム４２に、例えば接着あるいは他の手段により貼り付けられる。一つの実施形態では、レンズ４８は個別に扱われて位置決めされる。他の実施形態では、レンズ４８は互いに接続されて支持フレーム４２の上に一緒に配置され、レンズ４８は、例えばのこぎりで切るまたは切断する等、リードフレーム４４が分離されると同時に分離される。
【００３３】
ＬＥＤダイ２０上のレンズ４８の垂直高さは型により決定され、横方向の位置決めは重要ではないので、位置決め公差が緩和される。ＬＥＤダイ封止材とレンズ４８との間の空隙はわずか０．１ｍｍにすることができる。レンズ４８の入射面はＬＥＤダイ２０の上面に平行かつ近接し、１８０度にわたって光を捕捉するためにＬＥＤダイ２０はレンズ４８の凹所６５内に位置決めされるので、実質的にＬＥＤダイ２０から発光される全ての光は反射のほとんどないレンズ４８に結合される。レンズ４８の外側部分はレンズがＬＥＤに接触することなくＬＥＤダイ２０の表面の下に存在することができるので、凹所６５はモジュールがとても浅くなること可能にする。
【００３４】
ステップ６６では、リードフレーム４４は個別のＬＥＤモジュール６８を形成するようさいの目状に切断される。
【００３５】
一つの実施形態では、各モジュール６８の設置面積は約２．５×３ｍｍ、高さは３ｍｍより小さい。
【００３６】
図１０−１４は他の実施形態を説明し、図１５のフローチャートは製造プロセスを要約している。
【００３７】
図１５のステップ７０では、図１で説明したリードフレームシートに類似する銅リードフレームシートが、リードフレームの空隙を樹脂で埋めるよう型の中に配置されるまたはその他の方法で処理される。これは、他の実施形態のように、リードフレーム７２（図１０）に剛性を付加するとともにモジュールの底部を密閉する。支持フレームも桶部もリードフレーム７２とともに成形されない。
【００３８】
ステップ７４では、図３のステップ１８のように、ＬＥＤダイ２０がサブマウント３０に取付けられる。
【００３９】
ステップ７６では、図１１に示すように、サブマウント３０のパッドがリードフレームのパッド１２および１４に超音波溶接される。
【００４０】
ステップ７８では、レンズ支持フレーム８２とともにシリコーンレンズ８０（図１２）が単一の部品として成形される。全てのレンズ／フレームは、成形プロセス後に互いに（フランジ８４において）接続されることが可能であるので、単一の動作でリードフレーム７２に貼り付けることができ、あるいはレンズ／フレームは個別に扱うことができる。
【００４１】
図１３は、レンズ８０および支持フレーム８２をより詳細に説明する。レンズ８０は図６に示されるレンズ４８と同じであってもよい。
【００４２】
ステップ８６では、図１４に示すように、支持フレーム８２は、レンズ８０が各ＬＥＤダイ２０を覆うようにリードフレーム７２に貼り付けられる。接着または他の手段を使うことができる。
【００４３】
ステップ８８では、リードフレーム７２は個別のＬＥＤモジュール９２を形成するようさいの目状に切断される。
【００４４】
一つの実施形態では、各モジュール９２の設置面積は約２．５×３ｍｍ、高さは３ｍｍより小さい。
【００４５】
図１６は、上述のいずれかのモジュールの上から見下ろした図の例であり、中央にＬＥＤ／サブマウント９６、ＬＥＤ／サブマウント９６の周りに集光レンズまたは反射桶部９８、およびダイシング後の形成されたリードフレームの外側の境界線により画定されるモジュールの外側の境界線１００を示す。レンズおよび／または桶部は、光のパターンの必要条件に応じて、長方形、楕円、六角形、または他の適切な形状にすることができる。
【００４６】
全ての実施形態において、フリップチップＬＥＤダイ電極をリードフレームの上部パッドに直接接着することができるのでサブマウントは必要ない。銅リードフレームの接触領域は、ＬＥＤ電極のリードフレームへの超音波溶接を可能とするため金層でコートされ得る。ＬＥＤダイは２５０ミクロンより薄くすることができるので、得られるモジュールは有意に３ｍｍより小さく、例えば実に１．５−２．５ｍｍにすることができる。全ての実施形態において、ＬＥＤダイまたはサブマウントはリードフレームに超音波溶接ではなくはんだ付けされてもよい。ここで使われているように、ＬＥＤの語は剥き出しのＬＥＤダイまたはサブマウントに取り付けられたＬＥＤダイの両方を含む。
【００４７】
図１７は、プリント回路基板に接続されるリードフレームのアノードパッド１０２およびカソードパッド１０４を示すいずれかのモジュールの底面図である。任意のパターンのパッドを使用することができる。パッド１０２および１０４は、様々な図に示された上部パッド１２および１４のちょうど反対側の面である。
【００４８】
ＬＥＤモジュールは、カメラのフラッシュ、小さいサイズが求められる全般照明、または他の用途に使うことができる。如何なるタイプのＬＥＤも任意のパターンおよび色の光を作るために使うことができる。
【００４９】
ここに記載されたモジュールはごくわずかの部品で形成され、機能要素はアレイスケールプロセスのために単一の部品を形成するよう一体に成形される。このため、プロセス速度を向上させる、コストを低減する、ハンドリングを容易にする、一貫性を向上させる、および他の利点を達成するために、いくつかまたは全てのプロセスは数百のＬＥＤモジュール上に同時に形成される。記載された様々なモジュールでは、厳しい性能仕様を達成するよう義務付けられる精密な位置決めステップは無い。
【００５０】
本発明を詳細に説明したが、当業者は、本開示を与えられることで、ここに記載された発明概念の精神から離れることなく、本発明の変更を行えることを理解するであろう。したがって、発明の範囲が説明および記載された特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月22日(2011.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを形成する方法であって：
連結されたリードフレームのアレイを供給することであって、前記リードフレームは、上面と底面とを有し、ＬＥＤとの電気的接続のための上部金属接点を有することと；
レンズを支持するための支持フレームを成形することと；
前記レンズを成形することと；
前記リードフレームの前記上部金属接点に前記ＬＥＤを取り付けることと；
前記レンズが前記ＬＥＤの上に前記支持フレームにより支持されるよう前記ＬＥＤの上に前記レンズを貼り付けることと；
個々のＬＥＤモジュールを作るために前記リードフレームをダイシングすることであって、それぞれの前記ＬＥＤモジュールは単一の前記リードフレーム、単一の前記レンズ、および単一の前記支持フレームを含み、前記支持フレームはそれぞれの前記ＬＥＤモジュールの外壁を形成し、前記リードフレームはそれぞれの前記ＬＥＤモジュールの底面を形成し、前記底面は底部金属接点を有することと；を含み、
前記レンズを支持するための前記支持フレームを成形することおよび前記レンズを成形することは、それぞれの前記支持フレームとそれに対応する前記レンズとがダイシング後に単一の部品となるよう前記支持フレームおよび前記レンズを一緒に同じ材料で成形することを含み、
前記レンズを前記ＬＥＤの上に貼り付けることは、それぞれの前記支持フレームを前記連結されたリードフレームのアレイ内の前記リードフレームに貼り付けることを含む、
方法。
【請求項２】
第２の材料は、透明シリコーンを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記支持フレームは、３ｍｍの高さより小さい、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
それぞれの前記リードフレームの底面が、ダイシングの後、それぞれの前記ＬＥＤモジュールの設置面積を画定する、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
それぞれの前記レンズは凹所を有し、前記レンズを前記ＬＥＤの上に貼り付けることは、前記レンズをＬＥＤからの光が前記凹所に入射するよう貼り付けることを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記レンズの出口面を通じて光を上方に反射する前記レンズの外面の一部に反射コーティングを被覆することをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールであって：
上面と底面とを有し、ＬＥＤとの電気的接続のための上部金属接点を有する成形されたリードフレームと；
レンズを支持する成形された支持フレームと；
成形されたレンズであって、
前記支持フレームは同じ材料で成形された単一のピースを形成するよう前記リードフレームと共に成形される、または前記支持フレームは同じ材料で成形された単一のピースを形成するよう前記レンズと共に成形され；
前記リードフレームの前記上部金属接点に取り付けられたＬＥＤと；を有し、
前記レンズは、前記レンズが前記ＬＥＤの上に前記支持フレームにより支持されるよう前記ＬＥＤの上に貼り付けられ、前記ＬＥＤモジュール全体が前記ＬＥＤを除いて２つの成形されたピースにより形成され、
前記支持フレームは、同じ材料の単一のピースを形成するよう前記レンズと共に成形される、
ＬＥＤモジュール。
【請求項８】
前記ＬＥＤはサブマウントに取り付けられるＬＥＤダイを有し、前記サブマウントの接点は前記リードフレームの前記金属接点に電気的に接続される、
請求項７に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項９】
前記レンズは凹所を有し、前記ＬＥＤからの光が前記凹所に入射するよう前記レンズが前記ＬＥＤの上に貼り付けられ、前記レンズは前記レンズの外面に反射層を有する、
請求項７に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１０】
発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを形成する方法であって：
連結されたリードフレームのアレイを供給することであって、前記リードフレームは、上面と底面とを有し、ＬＥＤとの電気的接続のための上部金属接点を有することと；
連結された前記リードフレームのアレイの周囲を第１の材料で成形することと、同時にそれぞれの前記ＬＥＤを囲むよう前記リードフレーム上に前記第１の材料でカップを成形することであって、それぞれの前記カップが異なる前記リードフレームと結び付けられることと；
前記ＬＥＤをそれぞれの前記カップ内で前記リードフレームの前記上部金属接点に取り付けることと；
個々のＬＥＤモジュールを作るために前記リードフレームをダイシングすることであって、それぞれの前記ＬＥＤモジュールは前記カップとともに成形された単一の前記リードフレームと前記レンズの無い単一のＬＥＤとを有し、前記リードフレームはそれぞれの前記ＬＥＤモジュールの底面を形成し、前記底面は底部金属接点を有することと；を含む、
方法。
【国際調査報告】
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