JP2000503131A - 表面取り付け式発光ダイオード英数字表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 透明なエポキシ樹脂で形成された封入容器（７０）を備えた発光ダイオード英数字表示装置（１０）の耐熱性が、内部回路基板の熱膨張率とエポキシ樹脂の高い熱膨張率が一致することにより改善されている。回路素子を基板上に固定する際に熱が加えられた場合、構成部材はほぼ等しい比率で膨張し、亀裂や故障の発生が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】 表面取り付け式発光ダイオード英数字表示装置 発明の分野 本発明は発光ダイオード英数字表示装置に一般的に関する。本発明は特に表面 取り付け式の発光ダイオード英数字表示装置に関する。 発明の背景 表面取り付け式の装置の封入のために好ましい材料はエポキシ樹脂である。エ ポキシ樹脂は鋳型成形による大量生産を行ううえで適当である。エポキシ樹脂に よる封入は構造的に安定しており、かつ構成要素を気密的に密閉する。表面取り 付け式の装置はハンダ付けにより所定の位置に設置されるが、約２００℃の熱が 使用されるため表示部の構成要素が膨張する。封入容器、回路基板及び他の構成 要素の熱膨張率（ＣＴＥ）が大きく異なる場合、それぞれの要素が異なる比率で 膨張するために応力や緊張が生じ、装置に亀裂が生じたりすることにより故障に つながる。 表面取り付け式の装置における熱による問題は幾つかの方法により対処するこ とが可能である。まず第一に、装置内の回路基板上の銅線の熱膨張率に一致した 低い熱膨張率を有する基板材料を選択することにより実施される、一般的に受け 容れられている技法がある。この技法により基板の膨張が最小に抑えられ、銅線 に亀裂が生じたり、他の損傷が生じたりすることを防止することが可能である。 第２の方法として、封入された構成要素の熱膨張率とほぼ同じ熱膨張率を有する 不透明なエポキシ樹脂を使用することにより、封入容器の膨張を最小に抑えるこ とが可能である。不純物を混入することによりエポキシ樹脂の熱膨張率を更に低 下させることが可能である。従って、熱が加えられた場合、封入容器と容器の内 部の構成要素はほぼ同じ比率で膨張する。 適用範囲を広くするために、発光ダイオード英数字表示装置は表面に取り付け られるような取り付け形態を備えることが望ましい。論理回路に接続した表示部 と接続リード線は、プリント基板やフレキシブル回路のような基板上に配設され 、機構全体は透明な封入容器内に封入される。表示装置の封入容器は透明である ことが重要なので不透明なエポキシ樹脂や不純物を使用することはできないが、 装置はエポキシ樹脂で封入されることがやはり望ましい。しかし、必要とされる 透明なエポキシ樹脂の熱膨張率は一般的な表示装置において使用される回路基板 、構成要素、及び接続リード線の熱膨張率よりもかなり大きい。透明なエポキシ 樹脂の高い熱膨張率に対して何らの対策も講じられなければ、ハンダ付けに伴う 熱により装置が故障する可能性は高くなる。 それぞれの構成要素と透明なエポキシ樹脂製封入容器の不均一な熱膨張に起因 する故障を防止するうえで、構成要素と封入容器の材質は、構成要素の熱膨張率 が等しいか、大体等しくなるように選択されなければならない。 発明の概要 本発明は、一般的に受けいれられている、エポキシ樹脂の熱膨張率を封入容器 内の構成要素の熱膨張率と等しくする技法に対して、回路基板の熱膨張率を透明 エポキシ樹脂の熱膨張率に等しく、あるいは大体等しくなるように選択すること で上述の課題を解決している。装置に熱が加えられた場合に、内部の構成要素が 透明エポキシ樹脂製封入容器と同じ比率で膨張する点において有利である。リー ドフレームは低い熱膨張率を有するが、封入容器との接触が非常に小さいため、 基本的に封入部内に浮遊したような状態となっており、装置に応力や緊張が生じ る原因となることはない。 図面の簡単な説明 本発明の理解を容易にするうえで、本発明を実施態様と付属の図面に基づき以 下に説明する。 図１は、フレキシブル回路基板を有する表面取り付け式発光ダイオード英数字 表示装置の断面図。 図２は、プラスチック製のプリント回路基板を有する表面取り付け式発光ダイ オード英数字表示装置の断面図。 図３は、プラスチック製のプリント回路基板を有する、垂直に設置された表面 取り付け式発光ダイオード英数字表示装置の断面図。 図４は、封入される前の段階の表面取り付け式発光ダイオード英数字表示装置 とリードフレームの平面図。 詳細な説明 図１には、柔軟性を有する２層構造のフレキシブル回路２０を備えた表面取り 付け式発光ダイオード英数字ディスプレイ１０が示されている。フレキシブル回 路２０はオルテム製補強材３０に接着されている。オルテム（Ｕｌｔｅｍ）はゼ ネラルエレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）社の商標であり、 約６０×１０^-6ｐｐｍの熱膨張率を有する。オルテムが選択されたのはオルテム の熱膨張率が透明エポキシ樹脂の熱膨張率にほぼ等しいことによるが、熱膨張率 が大体等しければ、別の材料を使用することも可能である。 装置１０は電力供給と制御のためのリード線４０を備え、図１ではこの内の２ 本が示されている。リード線４０はＪ字形湾曲部４２を備え、装置１０の垂直方 向への正確な積み重ね、あるいは正確な設置を可能にしている。表示素子５０が フレキシブル回路２０の上面２２上に配置され、ＣＭＯＳ論理素子６０が下面２ ４上に配置されている。 フレキシブル回路２０、オルテム補強材３０、表示素子５０及びＣＭＯＳ論理 素子６０は透明エポキシ樹脂製封入容器７０内に封入されているのに対し、リー ド線４０は封入容器７０より突出している。 図２に示されるように、柔軟性を有するフレキシブル回路に換えてプラスチッ ク製のプリント基板を基板として使用することも可能である。図２において、表 面取り付け式発光ダイオード英数字ディスプレイ装置１００は、約６０×１０^-6 ｐｐｍの熱膨張率を有するプラスチック製プリント回路基板（ＰＣＢ）１２０を 備えている。プラスチック製プリント回路基板１２０はこれに等しい熱膨張率を 有するオルテム材料か、これに大体等しい熱膨張率を有する別の材料で形成する ことが可能である。 装置１００は更にＪ字形湾曲部１４２を備えたリード線１４０と、プラスチッ ク製プリント回路基板１２０の上面１２２に配置された表示素子１５０と、下面 １２４上に配置されたＣＭＯＳ論理素子１６０を有する。図１に示された装置と 同様に、プラスチック製プリント回路基板１２０はエポキシ樹脂製封入容器１７ ０内に封入され、封入容器１７０からリード線１４０が突出している。 図２に示された装置１００は、図３に示されるように垂直に設置することも可 能である。 図４にはリードフレーム２００を備えた、封入の前の段階の装置１０が示され ている。フレキシブル回路２０の一方の側には垂直安定化部材１８０が示されて いる。 本装置は、１９９５年１２月ｘ日に出願された同時係属中の閉鎖金型発光ダイ オード英数字表示装置を開示する米国特許出願第０８／ｘｘｘ，ｘｘｘ号に開示 された閉鎖金型を使用して封入することが可能である。参考のためここに引用し た米国特許出願第０８／ｘｘｘ，ｘｘｘ号と本出願の出願人は同一である。 ここに示された実施態様はあくまで本発明の原理を説明する目的のものであり 、当業者によって本発明の範囲あるいはその精神から逸脱することなく、異なる 改良が実施されうる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年２月２４日（１９９８．２．２４） 【補正内容】 請求の範囲 １．特定の熱膨張率を有するエポキシ樹脂で形成された透明エポキシ樹脂製封入 容器（７０，１７０）と、特定の熱膨張率を有し、少なくとも１個の表示素子（ ５０，１５０）を備えた回路基板（２０，１２０）とからなる発光ダイオード英 数字表示装置において、 回路基板の熱膨張率が透明エポキシ樹脂製封入容器（７０，１７０）の熱膨張 率にほぼ等しいことを特徴とする発光ダイオード英数字ディスプレイ装置。 ２．回路基板（７０，１７０）が、補強材（３０）に固定された柔軟性を有する 基板（７０）よりなることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．補強材（３０）がオルテム材料（オルテム（Ｕｌｔｅｍ）はゼネラルエレク トリックマテリアル（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ）社 の商標）で形成されることを特徴とする請求項２に記載の装置。 ４．回路基板（７０，１７０）がプラスチック製基板（１７０）よりなることを 特徴とする請求項１に記載の装置。 ５．プラスチック製基板（１７０）がオルテム材料（オルテム（Ｕｌｔｅｍ）は ゼネラルエレクトリックマテリアル（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｔ ｅｒｉａｌ）社の商標）より形成されることを特徴とする請求項４に記載の装置 。 ６．少なくとも１つの外部電源から装置（１０，１００）に電力を供給し、装置 （１０，１００）の制御を行うために、回路基板（７０，１７０）にリード線（ ４０，１４０）が接続されていることを更なる特徴とする請求項１乃至５のいず れか１項に記載の装置。 ７．論理回路（６０，１６０）が少なくとも１個の表示素子に接続されているこ とを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特定の熱膨張率を有するエポキシ樹脂で形成された透明エポキシ樹脂製封入 容器と、少なくとも１個の表示素子を備え、透明エポキシ樹脂の熱膨張率にほぼ 等しい熱膨張率を有する回路基板とからなる発光ダイオード英数字表示装置。 ２．回路基板が、補強材に固定された柔軟性を有する基板よりなることを特徴と する請求項１に記載の装置。 ３．補強材がオルテム材料にて形成されることを特徴とする請求項２に記載の装 置。 ４．回路基板がプラスチック製基板よりなることを特徴とする請求項１に記載の 装置。 ５．プラスチック製基板がオルテム材料より形成されることを特徴とする請求項 ４に記載の装置。 ６．少なくとも１つの外部電源から装置に電力を供給し、装置の制御を行うため の、回路基板に接続されたリード線を有することを特徴とする請求項１に記載の 装置。 ７．特定の熱膨張率を有するエポキシ樹脂で形成された透明エポキシ樹脂製封入 容器と、少なくとも１個の表示素子と論理回路を備え、透明エポキシ樹脂の熱膨 張率にほぼ等しい熱膨張率を有するオルテム補強材に固定された柔軟性を有する 回路基板からなる回路基板と、少なくとも１つの外部電源から装置に電力を供給 し、装置の制御を行うために回路基板に接続されたリード線とからなる密封され た発光ダイオード英数字表示装置。 ８．特定の熱膨張率を有するエポキシ樹脂で形成された透明エポキシ樹脂製封入 容器と、少なくとも１個の表示素子と論理回路を備え、透明エポキシ樹脂の熱膨 張率にほぼ等しい熱膨張率を有するプリント回路基板と、少なくとも１つの外部 電源から装置に電力を供給し、装置の制御を行うために回路基板に接続されたリ ード線とからなる密封された発光ダイオード英数字表示装置。