低プロファイルの可撓性ケーブル照明アセンブリ及びその製造方法

专利摘要:
可撓性電気ケーブル（１４、４７）とＬＥＤ（４３）とを備えるケーブル照明アセンブリ（１０）。電気ケーブルの電気絶縁体は、可撓性電気ケーブル（４７）の導電体（４５）の表面上の少なくとも１つの表面実装エリアを露出させるために除去された部分を有する。導電体（５９、６１）の２つの長さ範囲は、互いに電気的に絶縁された少なくとも２つの電気的に絶縁された表面実装エリアを形成するように電気的に絶縁された。ＬＥＤ（４３）は導電体（４５）に表面実装される。半田接合部（６７）は、発光ダイオードの陽極リード（５５）と、電気的に絶縁された表面実装エリア（６１）の一方と、の間に形成される。発光ダイオードの陰極リード（５７）と他方の電気的に絶縁された表面実装エリア（５９）との間に別の半田接合部（６９）が形成される。１５個のＬＥＤ（４３）、及び少なくともＬＥＤが表面実装された可撓性電気ケーブル（４７）の長さ範囲は、ポリマー成形材料（４９）によって封入される。
公开号:JP2011508941A
申请号:JP2010539841
申请日:2008-12-19
公开日:2011-03-17
发明作者:ジェイ． ピューター，ジェンス；ジェイ． ヘイズ，アール
申请人:スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー；
IPC主号:F21S2-00

专利说明:

[0001] 本発明はケーブル照明アセンブリに関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する可撓性電気ケーブル照明アセンブリに関し、より詳細には、ポリマー成形材料に封入されたＬＥＤを備えるフラット可撓性ケーブル照明アセンブリ、及びその製造方法に関する。]
背景技術

[0002] 発光ダイオード（ＬＥＤ）は照明アセンブリで使用される。例えば、１つ以上のＬＥＤがプリント基板に取り付けられてきた。米国特許出願第２００７／０１２１３２６号に開示されているこのような照明アセンブリの１つは、ＬＥＤの光出力開口を覆い隠さずに高熱伝導性材料でオーバーモールドされた（例えば、インサート成形によって）プリント基板に電気的に取り付けられた複数のＬＥＤを含む。複数のこれら回路基板の照明アセンブリは、絶縁可撓性電気ケーブルの１つ以上の伝導体に電気的に接続されてライティングチェーンを形成する。これらＬＥＤ回路基板の照明アセンブリのそれぞれは、電気絶縁体を除去して、電気ケーブルの下に位置する導電体と電気的に結合するように、一対の絶縁除去コネクタを使用して接続される。]
発明が解決しようとする課題

[0003] 本発明は、従来技術の照明アセンブリ、及びその製造方法の改良である。]
課題を解決するための手段

[0004] 本発明の一態様によると、ケーブル照明アセンブリの製造方法が提供される。該方法は、可撓性電気ケーブル、及び、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の比較的もろい電子デバイスを提供することを含む。この可撓性電気ケーブルは、電気絶縁体によって絶縁された導電体を含む。比較的もろい電子デバイスが発光ダイオード（ＬＥＤ）である場合、このＬＥＤは、ヒートスラグに実装され、かつ陽極リード及び陰極リードに電気的に接続された、発光ダイを含む。該方法は、可撓性電気ケーブルの導電体の表面上に少なくとも１つの表面実装エリアを露出させるために、電気絶縁体の一部分を除去することと、互いに電気的に絶縁された少なくとも２つの電気的に絶縁された表面実装エリアを形成するように、導電体の２つの長さ範囲を電気的に絶縁することと、を更に含む。発光ダイオードの陽極リードと電気的に絶縁された表面実装エリアの一方との間に半田接合部を形成し、発光ダイオードの陰極リードと他方の電気的に絶縁された表面実装エリアとの間に別の半田接合部を形成することによって、ＬＥＤを導電体に表面実装させる。ポリマー成形材料は、ＬＥＤ及び少なくとも発光ダイオードが表面実装された可撓性電気ケーブルの長さ範囲を封入するように、射出成形（例えば、インサート射出成形）される。ＬＥＤが移動して両方の半田接合部に損傷（例えば、破壊又は亀裂）を与えないために、ポリマー成形材料は十分低い射出圧力下で射出される。更に、ＬＥＤから出射された光が照明用の可視光線になるように、発光ダイオードの発光ダイの少なくとも一部分が露出されたままとなる（即ち、ポリマー成形材料によって覆われない）。]
[0005] 可撓性電気ケーブルはフラット可撓性電気ケーブル又はＦＦＣであることができ、このケーブルは、例えば、電気絶縁体（例えば、電気絶縁ポリマー材料）で覆われ、かつこの電気絶縁体によって分離されるなどによって互いに絶縁された複数の離間した導電体を含むことができる。好ましくは、導電体は比較的平坦であり、断面は概ね矩形である。所望の量の電気絶縁体を、例えば、レーザ切断を含む任意の好適なプロセスによって除去することができる。いくつの電子デバイスがケーブル上に表面実装されるのか、及びそれらの電子デバイスがどのように操作されるのか（即ち、所望の電気回路設計及び最終用途）に応じて、電気絶縁体の一部分を除去して、可撓性電気ケーブルの導電体の１つ以上の表面上の複数の表面実装エリアを露出させることが望ましくあり得る。１つ以上の導電体は、それぞれ、２つ以上の電気的に絶縁された表面実装エリアに分離されることができ、このエリアは、影響を受ける導体の区域を除去する（例えば、機械的ダイ、レーザ等を使用して切断する又は穿孔する）ことによって互いに電気的に絶縁された。半田ペーストを使用して半田接合部を形成することにより、発光ダイオード又は任意のその他の電子デバイスを導電体に表面実装するのが好ましい。半田ペーストを使用することは、半田接合部を、迅速に、かつ比較的低い半田流動温度で形成することを可能にする。電子デバイス及び所望の長さの可撓性電気ケーブルを封入する（即ち、オーバーモールドする）ために、熱可塑性ポリマー成形材料をインサート射出成形するのが望ましい。好ましくは、封入されたケーブルのこの長さ範囲は、任意の露出した実装エリアと、任意の半田接合部とを含む。]
[0006] 本方法は、発光ダイオードのヒートスラグを、陽極リード又は陰極リードのいずれかが半田付けされる導電体の実装エリアに半田付けすること更に含む。更に、除去工程は、露出させる導電体の実装エリアが、ヒートスラグを半田付けするのに十分であるように、十分な電気絶縁体を除去することを含み、本方法は、発光ダイオードのヒートスラグを、陽極リード又は陰極リードのいずれかが半田付けされる導電体の実装エリアに半田付けすることを更に含む。このようにして、導体は、そのヒートスラグを介してＬＥＤのヒート・シンクとして機能することができる。]
[0007] 可撓性電気ケーブルの封入された長さ範囲は、可撓性電気ケーブルが、発光ダイオードを導電体に結合しているあらゆる半田接合部に損傷（例えば、破壊又は亀裂）を与えるのに十分なほどに屈曲又は曲がることを防止するために、十分に硬くかつ非可撓性であるのが好ましい。可撓性電気ケーブルの封入された長さ範囲が、発光ダイオードの発光ダイの露出部分の周囲に形成された隆起した保護隆起部（例えば、ポリマー成形材料の連続した又は不連続の隆起部）を備え、隆起した保護隆起部が発光ダイオードの最上表面と少なくとも同じ高さであるか最上表面の上方に延びる上縁部を有するのが望ましくあり得る。]
[0008] 本発明の別の態様により、本発明による任意の方法に従って製造されたケーブル照明アセンブリが提供される。]
[0009] 本発明の更なる態様により、可撓性電気ケーブルと、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの比較的もろい電子デバイスとを備えるケーブル照明アセンブリが提供される。可撓性電気ケーブルは、電気絶縁体によって絶縁された導電体を含む。比較的もろい電子デバイスが発光ダイオード（ＬＥＤ）である場合、このＬＥＤは、ヒートスラグに実装され、かつ陽極リード及び陰極リードに電気的に接続された発光ダイを含む。電気絶縁体は、可撓性電気ケーブルの導電体の表面上に少なくとも１つの表面実装エリアを露出させるために除去された部分を有する。導電体の２つの長さ範囲は、互いに電気的に絶縁された少なくとも２つの電気的に絶縁された表面実装エリアを形成するように、電気的に絶縁された。ＬＥＤは導電体に表面実装される。発光ダイオードの陽極リードと、電気的に絶縁された表面実装エリアの一方との間に、半田接合部が形成される。発光ダイオードの陰極リードと、他方の電気的に絶縁された表面実装エリアとの間に、別の半田接合部が形成される。ＬＥＤ及び、少なくともＬＥＤが表面実装された可撓性電気ケーブルの長さ範囲は、射出成形されたポリマー成形材料によって封入される。好ましくは、各半田接合部は半田ペーストを使用して形成される。加えて、ＬＥＤから出射された光が照明用の可視光線であるように、ＬＥＤの発光ダイの十分な量が露出させられる（即ち、ポリマー成形材料によって覆われない）。]
図面の簡単な説明

[0010] 本発明は添付の図面を参照することにより更に理解されることができ、ここでいくつかの図を通じて同様の参照番号は類似の部分を表すために使用される。
本発明の一実施形態による低プロファイルの可撓性ケーブル照明アセンブリの斜視図。
本発明の原理による、ＦＦＣ上に表面実装されたＬＥＤをインサート射出成形するための、ダイの上半分及びダイの下半分の一実施形態の平面図。
本発明の原理による、ＦＦＣ上に表面実装されたＬＥＤをインサート射出成形するための、ダイの上半分及びダイの下半分の一実施形態の平面図。
本発明の原理による、ＦＦＣ上に表面実装された電気スイッチをインサート射出成形するための、ダイの上半分及びダイの下半分の一実施形態の平面図。
本発明の原理による、ＦＦＣ上に表面実装された電気スイッチをインサート射出成形するための、ダイの上半分及びダイの下半分の一実施形態の平面図。
本発明の実施形態による、フラット可撓性電気ケーブルの導体の上に表面実装され、かつオーバーモールドされているＬＥＤの断面図。
本発明の実施形態による、フラット可撓性電気ケーブルの導体の上に表面実装され、かつオーバーモールドされている、保護レンズを備える、異なるＬＥＤの断面図。]
実施例

[0011] 図１を参照すると、本発明の低プロファイルの可撓性ケーブル照明アセンブリ１０の一実施形態は、フラット可撓性電気ケーブル（ＦＦＣ）１４の上に電気的に取り付けられた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）アセンブリ１２を備える。各ＬＥＤアセンブリ１２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）４３と、好ましくは半田付けによって（例えば、半田ペーストを使用して）、ＦＦＣ １４の１つ以上の導電体１６に直列に電気的に接続され、かつ、成形ポリマー材料１８を介してＦＦＣ １４の対応した長さ範囲の上に共に封入された任意の抵抗器（図示せず）と、を含む。導電体１６は、例えば、電源スイッチ（図示せず）を介して電源（図示せず）と電気的に導通する。] 図１
[0012] 本発明によるケーブル照明アセンブリの製造方法の一実施形態は一連のステーションを採用し、製造プロセスにおける作業又は工程がこの各ステーションで行われる。最初のトリムステーションでは、ＦＦＣのスプールから所望の長さのＦＦＣが切断される。ＦＦＣの長さ範囲は、ＦＦＣの上に実装される各ＬＥＤアセンブリのＬＥＤ及び任意の抵抗器（図示せず）を表面実装するのに必要な領域を提供するのに十分な、下に位置する導体表面を露出させるために、レーザステーションでレーザ切断によってケーブル絶縁が除去された部分を有する。次に、例えば、穿孔ステーションでダイを機械的に穿孔して、所与の電気回路設計に従って、ＦＦＣの所望の伝導体を介して１つ以上の開口部が形成される。任意に、穿孔ステーションの作業はレーザステーションの作業の前に実施され得る。次に、半田分配ステーションにおいて、所望量の半田ペーストが各表面実装エリア上に分配される。ＬＥＤのそれぞれ及び半田付けされた任意のその他の電子デバイスは、部品配置ステーションにおいて、半田ペーストがコーティングされた対応する表面実装エリア上に半田付けされる。半田リフローステーションは、所望の半田リフロー時間及び温度プロフィールに従って操作されて、各電子デバイスとその対応する表面実装エリアとの間に半田接合部を形成するように、半田ペーストの各堆積が流れるようにする。ＬＥＤ及び任意の抵抗器は、従来のインサート成形装置を使用して、第１の覆い成形ステーションでポリマー成形材料に封入される。この成形作業に関する更なる詳細は、以下に詳細に説明がなされる。任意のその他の電子デバイス（例えば、コネクタ、スイッチ等）を、同じ又は同様の覆い成形ステーションにおいて同じように封入することができる。製造された特定のケーブル照明アセンブリの設計に応じて、前述の方法を、追加の又はより少ない製造ステーションを含むように変更することが可能であることが想到される。]
[0013] 図２ａ及び図２ｂを参照すると、ＦＦＣに表面実装されたＬＥＤをインサート射出成形するための、ダイの上半分２１及びダイの下半分２３の一実施形態が示されている。ダイ半分２１及び２３両方で、所望のポリマー成形材料を射出するための入口２２を形成し、各ダイ半分２１及び２３は、それぞれ、成形過程の間及びその後にダイ半分２１及び２３を所望の温度まで冷却するための、冷却剤循環ポート２４ａ、ｂ、ｃ、ｄと２６ａ、ｂ、ｃ、ｄとを備える。ダイ半分２１及び２３のそれぞれは、対応する空洞半分２８及び３０を備え、これらは全体として、ＬＥＤアセンブリ１２を封入する成形ポリマー材料１８の寸法を画定する（図１参照）。上部のダイ２１は、インサート成形過程の間にＬＥＤ発光ダイを密封しかつ保護するために、例えば、ダイ半分２１の中に形成された対応するダイ空洞２７に配置された、シリコーン又はその他のゴム系材料で製造されたもののようなエラストマーシール２５を備える。] 図１ 図２ａ 図２ｂ
[0014] シール２５及び空洞２７は、溶融したポリマー成形材料が、封入されたＬＥＤの発光部分を封入するのを防止すると当時に、ＬＥＤの発光部分の周りに成形材料の保護隆起部又はその他の防御構造体が形成されるのを防止するように設計される。図４の実装されたＬＥＤ ４３を密封するために、例えば、シール２５は、通常、ＬＥＤ ４３の面５１を密封するように接触する平坦面を有し、外径が空洞２７の内径よりも小さい、円盤形である。更に、シール２５の外周縁部は、空洞２７の対応する輪郭と組み合わされると、ＬＥＤ ４３の露出面５１の周囲に環状隆起部７１を形成するように設計されかつ寸法設定された輪郭を有する（図４参照）。例えば、ダイ半分２１及び２３の片側でＦＦＣ １４（幻影で示される）の周囲に成形材料がしぼり出るのを防止するために、シリコーン又は他のゴム系材料で製造されたもののような追加のエラストマーシール２９及び３１を、ダイ半分２１の中の対応する空洞の中に配置して密封することができる。] 図４
[0015] インサート成形作業のために、ダイ半分２１及び２３がＬＥＤを実装したＦＦＣの周囲で組み立てられると、シール２５、２９、及び３１のそれぞれは、シール２５、２９、及び３１が圧縮してＬＥＤ及びＦＦＣそれぞれに対して十分に高い圧縮力を与えて、密封エリアから溶融した成形材料の通過を遮断する結果となる、厚さを有する。シール２５、２９、及び３１にはエラストマー材を使用するので、成形材料がシール２５、２９、及び３１を超えて漏れるのを防止するために、半分２８及び３０で形成されたダイ空洞２８、３０には、比較的低圧力下でポリマー成形材料が充填される。同時に、シール２５、２９、及び３１（特にシール２５）の弾性性質に起因して、成形過程の間にＬＥＤ及びＦＦＣが損傷を受ける可能性は低い。加えて、シール２５、２９、及び３１により硬質な材料（例えば、金型材料）を使用した場合、ポリマー成形材料の漏れを防止するために、より高い圧縮力を用いる必要がある。より硬質な材料とより高い圧縮力の組み合わせは、ＬＥＤ及び、それほどではないにせよＦＦＣが、射出成形作業中に損傷を受ける可能性を増加させる。ダイ半分２１及び２３のそれぞれは、射出成形作業中にダイの中に気泡が入り込むのを避けるための複数の空気排出チャネル３２を含む。通常の射出成形圧下でポリマー成形材料が型穴に射出されると、シール２５、２９、及び３１は成形材料がダイ空洞２８、３０から漏れるのを防ぐことができない。]
[0016] 図３ａ及び図３ｂを参照すると、ＬＥＤ ４３に関して上述したのと同様のやり方でＦＦＣ １４（幻影で示される）の上に表面実装された電気スイッチ（図示せず）のインサート射出成形に関する、ダイの上半分３３及びダイの下半分３５の一実施形態が示されている。ダイ半分３３及び３５のそれぞれは、対応する空洞半分３８及び４０を有し、これら両方で、電気スイッチを封入する成形ポリマー材料の寸法を画定する。ダイ半分３３及び３５両方で、所望のポリマー成形材料を射出するための入口２２を形成し、各ダイ半分３３及び３５は、それぞれ、成形過程の間及びその後にダイ半分３３及び３５を所望の温度まで冷却するための、冷却剤循環ポート２４ａ、ｂ、ｃ、ｄと２６ａ、ｂ、ｃ、ｄとを備える。上部のダイ３３は、例えば、対応するダイ空洞に配置された、シリコーン又はその他のゴム系材料で製造されたもののようなエラストマーシール３７を備える。シール３７は、ドーナッツ形状又はＯリング形状とされ、電気スイッチの、シール３７の穴の内部に配置されたアクティベータ（例えば、押しボタン）を密封しかつ保護するような寸法に設定される。ダイ半分３３及び３５のそれぞれはまた、ダイ半分３３及び３５の一端でＦＦＣ １４を密封するために、例えば、シリコーン又は他のゴム系材料で製造されたもののような対応するエラストマーシール３９及び４１を含む。] 図３ａ 図３ｂ
[0017] 例示の実施形態では、ダイ半分２１及び２３と同様に、インサート成形作業のために、ダイ半分３３及び３５がスイッチを実装したＦＦＣの周囲で組み立てられると、シール３７、３９、及び４１のそれぞれは、シール３７、３９、及び４１が圧縮してスイッチ及びＦＦＣそれぞれに対して十分に高い圧縮力を与えて、密封エリアからの溶融した成形材料の通過を遮断する結果となる、厚さを有する。シール３７、３９、及び４１にはエラストマー材を使用するので、成形材料がシール３７、３９、及び４１を超えて漏れるのを防止するために、半分３８及び４０で形成されたダイ空洞３８、４０には、比較的低圧力下でポリマー成形材料が充填される。同時に、シール３７、３９、及び４１の弾性性質に起因して、成形過程の間にスイッチ及びＦＦＣが損傷を受ける可能性は低い。加えて、シール３７、３９、及び４１により硬質な材料（例えば、金型材料）を使用した場合、ポリマー成形材料の漏れを防止するために、より高い圧縮力を用いる必要がある。より硬質な材料とより高い圧縮力の組み合わせは、スイッチ及び、それほどではないにせよＦＦＣが、射出成形作業中に損傷を受ける可能性を増加させる。ダイ半分３３及び３５のそれぞれは、射出成形作業中にダイの中に気泡が入り込むのを避けるための複数の空気排出チャネル３２を備える。通常の射出成形圧下でポリマー成形材料が型穴に射出されると、シール３７、３９、及び４１は成形材料がダイ空洞２８、３０から漏れるのを防ぐことができない。]
[0018] 図４を参照すると、フラット可撓性電気ケーブル４７の平坦な（即ち、矩形断面）導体４５の上に表面実装されて、ポリマー成形材料４９によって封入されているＬＥＤ ４３が示されている。ＬＥＤ ４３は、表面５１を介して発光する発光ダイ（図示せず）と、ヒートスラグ５３と、陽極リード５５と、陰極リード５７と、を含む。導体４５は、穿孔開口部６３によって２つの電気的に絶縁された長さ範囲５９及び６１に分離される。ヒートスラグ５３及び陽極リード５５は、それぞれの半田接合６５及び６７によって、導体長さ６１に電気的に個々に結合される。陰極リード５７は、半田接合部６９によって導体長さ範囲５９に電気的に結合される。成形材料４９は、表面５１の周囲に環状の保護隆起部７１を含むのが好ましい。保護隆起部７１は、発光表面５１と少なくとも同じ高さである又は発光表面５１の上方に延びる上縁部を有して隆起している。] 図４
[0019] 図５を参照すると、フラット可撓性電気ケーブル４７の平坦な（即ち、矩形断面）導体４５の上に表面実装されて、ポリマー成形材料４９によって封入されている別のＬＥＤ ７３が示されている。ＬＥＤ ７３は、保護レンズ７５を介して発光する発光ダイ（図示せず）と、ヒートスラグ５３と、陽極リード５５と、陰極リード５７とを備える。導体４５は、穿孔開口部６３によって２つの電気的に絶縁された長さ範囲５９及び６１に分離される。ヒートスラグ５３及び陽極リード５５は、それぞれの半田接合６５及び６７によって、導体長さ範囲６１に電気的に個々に結合される。陰極リード５７は、半田接合部６９によって導体長さ範囲５９に電気的に結合される。成形材料４９は、保護レンズ７５の周囲に環状の保護隆起部７１を含むのが好ましい。保護隆起部７１は、発光レンズ７５と少なくとも同じ高さである又は発光レンズ７５の上方に延びる上縁部を有して隆起している。] 図５
[0020] 本発明に従って使用することができる例示の発光ダイオード（ＬＥＤ）には、オスラム・オプト・セミコンダクターズ社（OSRAM Opto Semiconductors GmbH）（Ｗｅｒｎｅｒｗｅｒｋｓｔｒａｓｓｅ ２，Ｄ−９３０４９ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ（ｗｗｗ．ｏｓｒａｍ−ｏｓ．ｃｏｍ））によってそれぞれ製造された、チップレベル変換素子（Chip Level Conversion）を備えるＬＷＭ５ＳＭゴールデンドラゴン（Golden DRAGON）（登録商標）ＬＥＤ；チップレベル変換を備えるＬＷ Ｍ５ＫＭゴールデンドラゴン（登録商標）アーガス（ARGUS）（登録商標）ＬＥＤ；及びＬＤ Ｗ５ＡＰ、ＬＢ Ｗ５ＡＰ、又はＬＴＷ５ＡＰダイヤモンドドラゴン（Diamond DRAGON）（登録商標）ＬＥＤが挙げられるが、これらに限定されない。]
[0021] 本発明に従って使用することができる例示のフラット可撓性電気ケーブル（ＦＦＣ）には、レオーニ・ケーブル社（LEONI Kabel GmbH）（Ｓｔｉｅｂｅｒｓｔｒａβｅ ５，９１１５４ Ｒｏｔｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ（ｗｗｗ．ｌｅｏｎｉ−ｃａｂｌｅ．ｃｏｍ））が販売するフラット可撓性電気ケーブルが挙げられるが、これに限定されない。このＦＦＣは、電気絶縁ポリマー材料ＰＢＴで覆われ、かつ電気絶縁ポリマー材料で分離された、３つの離間した銅導電体を含む。このようなＦＦＣの絶縁に対する熱に関連する損傷を避けるために、比較的低温の半田ペースト（例えば、同等の固体半田よりも低い温度で半田接合部を形成する半田ペースト）を使用して、構成要素をＦＦＣの上に半田付けするのが望ましいことが見い出された。]
[0022] 本発明に従って使用することができる半田ペーストの例示の種類には、ＥＦＤ社（EFD Inc.）（１４ Ｂｌａｃｋｓｔｏｎｅ Ｖａｌｌｅｙ Ｐｌａｃｅ，Ｌｉｎｃｏｌｎ，ＲＩ０２８６５ Ｕ．Ｓ．Ａ．（ｗｗｗ．ｅｆｄｓｏｌｄｅｒ．ｃｏｍ））製の無洗浄タイプの分配可能な半田ペーストのソルダープラス（SolderPlus）（登録商標）ＮＣＬＲシリーズが挙げられるが、これに限定されない。これら半田ペーストの特徴である低フラックス残渣及び優れた湿潤により、これら半田ペーストを室温で比較的迅速かつ容易に分配することができ、わずか約３分という比較的短時間、及び約１３８℃から最高約１５３〜１７８℃の比較的低温で、半田接合部を形成することができる。このような分配可能な半田ペーストは、回路基板の上に半田接合部を形成するのに使用されることが知られているが、可撓性（即ち、硬くない）電気ケーブル上で使用するには望ましくないことが見い出された。半田ペーストの使用の結果生じる半田接合部は、比較的脆性であり、かつ、例えば、ＦＦＣ等の可撓性ケーブルの導体の上にＬＥＤを実装する際に形成された半田接合部が受ける種類の曲げ応力などの曲げ応力にさらされると、亀裂が入りやすいことが見い出された。半田ペーストの使用、したがってその利点と、可撓性電気ケーブルとを組み合わせるために、半田付けされたＬＥＤ、及び、その両側にＬＥＤが半田付けされた可撓性ケーブルの長さ範囲の上で成形することによって、半田ペーストのこの発見された欠点を克服することができることが見い出された。]
[0023] 本発明に従って使用することが可能な例示のインサート成形可能な材料には、ボスティック社（Bostik, Inc.）（マサチューセッツ州ミドルトン（Middleton, MA））から市販されているホットメルト樹脂が挙げられるが、これに限定されない。このような樹脂には、ボスティック（BOSTIK）（登録商標）ＬＰＭ ２４５接着剤、ボスティック（登録商標）ＬＰＭ ９１５接着剤、ボスティック（登録商標）ＬＰＭ ９１７接着剤等が挙げられる。その他の好適な樹脂又は材料には、例えば、ヘンケル（HENKEL）（登録商標）／ロックタイト（LOCTITE）マクロメルト（Macromelt）材料、例えば、ヘンケル（HENKEL）（登録商標）ＯＭ６７３、６７８、６８２及び／又は６８７ Ｍａｃｒｏｍｅｌｔ マクロメルト等が挙げられる。]
[0024] 従来のインサート成形技術は、典型的には、６８９５ｋＰａ（１平方インチ当たり（ｐｓｉ）１０００ポンド）を超える射出圧力下で、重ね合わされた一対の成形ダイ半分の中に熱可塑性ポリマー成形材料を射出することを含む。このような成形作業は、熱可塑性ポリマー成形材料を成形型の中に射出するために、２０６８４ＭＰａ（３０００ｐｓｉ）〜４８２６３ｋＰａ（７０００ｐｓｉ）もの範囲の圧力を使用することが知られている。従来の成形型のダイ半分の間から成形材料が勢いよく流れ出るのを防止するために、ダイ半分は、成形材料の射出圧力を有意に超える可能性がある型締め圧下で共に加圧される。このような従来の射出成形技術は、例えば、半田接合部で可撓性ケーブルの導体に表面実装されたＬＥＤ等の比較的繊細な電子デバイス上に成形するのに使用する場合に、望ましくない結果を持ち得ることが判明した。これは、半田ペーストで形成されたこのような半田接合部に特に当てはまる。]
[0025] このような高圧下で型穴の中に射出されると、射出された成形材料によって表面実装されたＬＥＤに対して加えられた力は、半田接合部の一部分又は全部を破壊させる可能性があり、これによって、ＬＥＤの対応する部分又は全部を部分的に又は完全にその元の表面実装位置から移動させて、可撓性ケーブルとの電気的接続の一部又は全てを損なわせる可能性がある。この問題に対する解決策は、６８９５キロパスカルつまりｋＰａ（１平方インチ当たり（つまりｐｓｉ）１０００ポンド）未満、望ましくは約５５１６ｋＰａ（８００ｐｓｉ）未満、約４１３７ｋＰａ（６００ｐｓｉ）未満、約２７５８ｋＰａ（４００ｐｓｉ）以下、及び好ましくは約８２７．４ｋＰａ（１２０ｐｓｉ）から最大７５８ｋＰａ（４００ｐｓｉ）以下の比較的低い射出成形圧を使用して、このような表面実装されたＬＥＤ及び可撓性ケーブルを成形することを含むことが判明した。このような低い射出成形圧は、ダイ半分の間から成形材料が勢いよく流れ出ることなしに、２つの成形ダイ半分の間に、低い射出成形圧に応じた低い型締め圧を使用することを可能にする。デバイスがインサート成形された後に特定表面を露出させたままにする必要があるインサート成形された電子デバイス（例えば、ＬＥＤの発光表面、又は電気スイッチの電源スイッチ）に関しては、このような低い射出成形圧、及び対応するダイ半分型締め圧は、勢いよく流れ出る成形材料に対してこのような露出表面を封じ込めるために、弾性のある成形ダイ要素（例えば、シリコーンゴム等のエラストマーポリマー材料で製造された）の使用を可能とする。射出成形ダイは、典型的には、例えば、工具鋼等の金属で作製される。成形材料を弾性的に密封して、成形材料が勢いよく流れ出るのを防止する弾性のある成形ダイ要素は、例えば、ＬＥＤ等の比較的繊細な電子デバイスの露出表面を保護するために使用された場合、非常に重要であり得る。典型的なダイ成形用金属材料を使用して露出させたままとなるこのような表面を封じ込めると、勢いよく流れ出るのを防止するのに必要な型締め圧が、流出から封じ込められる電子デバイスの表面に損傷を与える可能性がある。]
[0026] 露出させたままにする必要があるＬＥＤの発光部分は、そのダイである。ＬＥＤダイは比較的もろいので、高圧は言うまでもないが、金属製の成形ダイ要素によって加えられる同じ型締め圧に比べて、弾性のある成形ダイ要素（例えば、シリコーンゴム）によって加えられる型締め圧に耐える傾向にある。弾性のある成形ダイ要素をこのように使用することにより、成形ダイは、電子デバイスの寸法公差のより大きな変化量を補正することができる。金属又は別の剛性で硬質な材料で作製された成形ダイ要素を使用して、露出したままとされた電子デバイスの表面を封じ込める場合、収容するように設計された型よりも寸法的に大きな電子デバイスに損傷を与える可能性、又は収容するように設計された型よりも寸法的に小さな電子デバイスの露出表面を十分に封じ込めない可能性、が高い。]
[0027] ＬＥＤを可撓性電気ケーブルの導体に電気的に表面実装するために、ソルダープラス（SolderPlus）（登録商標）４２ＮＣＬＲ分配可能な半田ペーストを使用することで、望ましい結果を得た。ショットあたりのサイクル時間約１．５秒及び室温（即ち、約２０℃）で、一定量の半田ペーストを、予め露出された導体表面の各所望の半田接合部位置に分配した。半田ペーストが分配され、ＬＥＤが表面実装位置に設置された後、ＬＥＤを可撓性ケーブルの導体に結合しかつ電気的に接続させる半田接合部を形成するように、半田ペーストを、半田ペーストを融解し、流動させ、反応させるリフロー時間−温度プロフィールに露出させた。リフロー時間−温度プロフィールは、約６０以内に約３０℃〜約１００℃まで直線的に増加した予備加熱と共に開始し、その後、約１００℃から開始して約７５秒以内に約１３０℃まで直線的に増加したヒートソークが続き、約１３０℃から開始して約２０秒以内に約１３８℃まで直線的に増加した活性化工程が続き、その後、約１３８℃から開始して約４５秒以内に約１７８℃の最高温度まで直線的に増加したリフロー工程が続き、その後、約１７８℃から開始して約１３８℃に直線的に下降する初期冷却工程が続き、その後、約１３８℃から開始して約３０℃に直線的に下降する最終冷却工程が続いた。全冷却過程（即ち、２つの工程）は約４０秒かかった。]
[0028] ボスティック社（Bostik, Inc.）（マサチューセッツ州ミドルトン（Middleton, MA））から製品名ボスティック（BOSTIK）（登録商標）ＬＰＭ ９１７接着剤で市販されているホットメルト樹脂を使用して、このような表面実装されたＬＥＤをインサート成形することによって、更に望ましい結果を得た。温度約２２５℃、射出圧力約１５１６〜１９３０ｋＰａ（２２０〜２８０ｐｓｉ）、及び各ＬＥＤ上に成形するサイクル時間約１２〜１５秒で、この熱可塑性樹脂材料を射出した。このような低い射出成形圧は、２つの成形ダイ半分の間で、約５５１６ＭＰａ（８００ｐｓｉ）以下の型締め圧の使用を可能にした。]
[0029] レオーニ・ケーブル社（LEONI Kabel GmbH）から部品番号６７４０３０００Ａで販売されたフラット可撓性電気ケーブルを使用するのが望ましいことが見い出された。このＦＦＣは、３つの導電体を有し、全幅は１３．５０ｍｍ±０．１５ｍｍである。導電体のそれぞれは、比較的平坦であり、断面は概ね矩形である。伝導体のそれぞれは、約０．１ｍｍの厚さを有する。中心導体は約６．６２ｍｍの幅を有し、２つの外部導体のそれぞれは約１．５４ｍｍの幅を有する。ＬＥＤを表面実装するのに中心導体を使用した。ＬＥＤを表面実装するためにこの幅広の中心導体を使用するのが好ましい。ＬＥＤへの十分な電気的接続を提供するために（即ち、ＬＥＤの現在のニーズに対処するために）、中心導体の追加幅は必要ないが、追加幅は、中心導体を、その操作によって生成された熱をＬＥＤから遠くに導くヒート・シンクとして良好に機能させることができる。幅広の中心導体はまた、半田接合部を形成することができるより大きな標的表面積を提供する。このＦＦＣの最小曲げ半径は約０．４５ｍｍであり、動作温度は１２５℃で３０００時間を定格とする。]
[0030] 陽極リードに電気的に接続されたヒートスラグを有する、オスラム・オプト・セミコンダクターズ社（OSRAM Opto Semiconductors GmbH）製の上記ドラゴン（DRAGON）（登録商標）のようなＬＥＤでは、ヒートスラグを直接ＦＦＣ導体に半田付けすることができる。このことは、導体のヒート・シンク機能を促進し、製造プロセスを簡略化する。ヒートスラグを陽極及び陰極リードの両方から電気的に絶縁したＬＥＤに関しては、熱伝導性であるが電気絶縁体である接着剤を使用して、ＬＥＤヒートスラグをＦＦＣ導体に取り付けることができる。このような中間接着剤の例は、スリーエム・カンパニー（3M Company）（ミネソタ州セントポール（St. Paul, MN））が製品番号８８００で製造している高接着性熱伝導性接着剤転写テープである。スリーエム・カンパニー（3M Company）の転写テープ８８１０を使用して、所望の結果を得た。]

权利要求:

請求項1
ケーブル照明アセンブリの製造方法であって、電気絶縁体によって絶縁された導電体を含む可撓性電気ケーブルを提供することと、ヒートスラグ上に実装され、かつ陽極リード及び陰極リードに電気的に接続された発光ダイを含む発光ダイオードを提供することと、電気絶縁体の一部分を除去して、可撓性電気ケーブルの導電体の表面上の少なくとも１つの表面実装エリアを露出させることと、互いに電気的に絶縁された少なくとも２つの電気的に絶縁された表面実装エリアを形成するように、該導電体の２つの長さ範囲を電気的に絶縁することと、発光ダイオードの陽極リードと、電気的に絶縁された表面実装エリアの一方との間に半田接合部を形成し、発光ダイオードの陰極リードと、他方の電気的に絶縁された表面実装エリアとの間に別の半田接合部を形成することによって、発光ダイオードを導電体に表面実装させることと、発光ダイオードが表面実装される可撓性電気ケーブルの長さ範囲を封入するように、ポリマー成形材料を射出成形することと、を含み、両方の半田接合部に損傷を与えないように、ポリマー成形材料は十分低い射出圧力下で射出成形され、発光ダイオードの発光ダイの少なくとも一部分を、照明光を放射するのに十分なだけ露出させたままにする、方法。
請求項2
前記方法が、発光ダイオードのヒートスラグを、陽極リード又は陰極リードのいずれかが半田付けされる導電体の実装エリアに半田付けすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
請求項3
前記除去工程が、露出させる導電体の実装エリアが、その上にヒートスラグを半田付けするのに十分であるように、十分な電気絶縁体を除去することを含み、前記方法が、発光ダイオードのヒートスラグを、陽極リード又は陰極リードのいずれかが半田付けされる導電体の実装エリアに半田付けすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
請求項4
前記半田付けが半田ペーストを使用して行われる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
請求項5
可撓性電気ケーブルの封入された長さ範囲が、可撓性電気ケーブルが、発光ダイオードを導電体に結合している半田接合部に損傷を与えるのに十分なほど屈曲するのを防止するために、十分に硬くかつ非可撓性である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
請求項6
可撓性電気ケーブルの封入された長さ範囲が、発光ダイオードの発光ダイの露出部分の周囲に形成された隆起した保護隆起部を備え、隆起した保護隆起部が発光ダイオードの最上表面と少なくとも同じ高さである上縁部を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
請求項7
前記射出成形が６８９５ｋＰａ未満の射出成形圧で行われる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
請求項8
前記射出成形が約４１３７ｋＰａ未満の射出成形圧で行われる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
請求項9
前記射出成形が、約８２７．４ｋＰａから最高で約２７５８ｋＰａ以下の範囲内の射出成形圧で行われる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
請求項10
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法に従って製造されるケーブル照明アセンブリ。
請求項11
ケーブル照明アセンブリであって、電気絶縁体によって絶縁された導電体を含む可撓性電気ケーブルであって、該電気絶縁体は該導電体の表面上の少なくとも１つの表面実装エリアを露出させる除去部分を有し、互いに電気的に絶縁された少なくとも２つの電気的に絶縁された表面実装エリアを形成するように該導電体の２つの長さ範囲が電気的に絶縁されている、可撓性電気ケーブルと、ヒートスラグに実装され、かつ陽極リード及び陰極リードに電気的に接続された発光ダイを含む発光ダイオードであって、該陽極リードと、該電気的に絶縁された表面実装エリアの一方との間に形成された半田接合部、及び該陰極リードと、他方の該電気的に絶縁された表面実装エリアとの間に形成された別の半田接合部によって、該導電体に表面実装されている発光ダイオードと、を含み、該発光ダイオードと、該発光ダイオードが表面実装された該可撓性電気ケーブルの少なくともひとつの長さ範囲とがポリマー成形材料によって封入されており、該発光ダイオードから出射される光が照明用の可視光線であるように該発光ダイオードの該発光ダイの少なくとも一部分が露出している、アセンブリ。
請求項12
前記発光ダイオードの前記ヒートスラグが、前記陽極リード又は前記陰極リードのいずれかが半田付けされた前記導電体の前記実装エリアに半田付けされている、請求項１１に記載のアセンブリ。
請求項13
前記半田接合部が半田ペーストを使用して形成されている、請求項１１又は１２に記載のアセンブリ。
請求項14
可撓性電気ケーブルの封入された長さ範囲が、可撓性電気ケーブルが、発光ダイオードを導電体に結合している半田接合部に損傷を与えるのに十分なほど屈曲するのを防止するために、十分に硬くかつ非可撓性である、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
請求項15
可撓性電気ケーブルの封入された長さ範囲が、発光ダイオードの発光ダイの露出部分の周囲に形成された隆起した保護隆起部を備え、隆起した保護隆起部が発光ダイオードの最上表面と少なくとも同じ高さである上縁部を有する、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のアセンブリ。