2026/05/07 21:39
『LED の製造方法』（2014 年）
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要約▶
日本語訳:
まとめ：
スパークファンは、2014年に潤深（YunSun）の深圳工場を訪問し、LED製造への非標準的なアプローチを探求しました。高価な自動化されたクリーンルームがあるといった予想とは対照的に、ここでは驚くほど手作業による方法で、屋外環境において高品質なLEDが製造されています。工程では、作業者が顕微鏡下でダイ部品を手動で配置し、分間80個を超える速度で作業を行います。接着剤の硬化には30分かかりますが、密閉された環境での処理は行われません。リード取り付けには複雑な配置システムではなく、シンプルな金線ボンディングマシンが使用されており、全体を通じてクリーンルーム内での稼働ではありません。潤深は台湾のサプライヤーから約80人民元/シート（米ドル換算でおよそ12.50ドル）の高品质なダイを仕入れており、「村工場」的な性質ゆえにカスタム形状の製造には課題を抱えていますが、直接注文はメリー・シャオ氏への連絡を通じて可能です。この訪問では、7セグメントディスプレイがダイをPCBに直接取り付けたり、ポゴピンを用いた厳格なテストを実施したりといった具体的なニュアンスも浮き彫りになりました。メーカーやエンジニアにとって、これは標準的な産業制約を回避する実用的なニッチを示しており、スパークファンはこれに基づいて特定のエレクトロニクス製品をリスト化し、コミュニティ向けにチュートリアルを作成しました。
本文
ユンサン（YunSun）LED 工場見学レポート
2014 年の中国訪問の際、弊社のサプライヤーであるユンサン社に快く Shenzhen で迎えていただいたほか、同社の工場で見学会を招いてくれました。スパークファンでは LED を使用・販売する歴史が 10 年以上に及びますが、私自身はこれまで LED の製造プロセスを実際に見たことがなく、その仕組みについても十分に理解しておらず、大きな好奇心を抱いていました。私たちが学びたいとの意向をユンサン社との主要連絡先である merry xiao（メリー シャオ）氏にお伝えしたところ、「土曜日は工場が通常通り閉鎖時間になりますが、是非見学に伺いたい」とのご配慮で特別にご案内くださいました。心より感謝申し上げます。
写真左は YunSun の創業者であり、お茶目な性格を併せ持つシー先生です。その手中に持たれているのは、妻のアリシア・ギブ氏が開発中のプロジェクトです。見学にはメリー氏も同行され、通訳のお手伝いをしてくださいました。
基本部品の紹介
まずは LED ディオード（チップ）の一連です。ユンサン社は高品質な台湾企業からこれらのダイを仕入れております。写真に映っているのは私の親指とならんで計 4,000 のダイが入ったシートで、一枚の購入価格は約 80 リン元（米国ドル換算では約 12.5 ドル）です。シートの隅にはバッチごとの特性が記載されています。今回のシートにあるダイは波長が約 519nm で、緑色とシアンブルー（水色）の境目に位置するものです。このようにして 3 枚にわたって計 12,000 の LED が準備されました！
製造プロセスの第一工程では、パンチング加工された金属製のリードフレームを使用します。各フレームには 20 個分ずつの LED が配置される基本構造になっています。写真には約 15 つのフレーム（合計 300 個の LED）が並んでいます。
製造機械による工程
最初に使用される機械は、鉛フレーム上のカソード端子上部にある各カップに接着剤を少量滴下させます。
出荷時に紙製シート上で搬送されている LED ダイの間隔は狭く、手作業での把持には困難を極めます。そのため、ダイを広げ弱粘性のフィルム上に貼り付ける機械装置が使用されます（写真には映っていません）。このフィルムはリードフレームの上方に保持され、マイクロスコープを用いて作業者がダイを正確に配置し、ピンセットでダイをリードフレーム内へと押し込みます。リードフレーム内の接着剤の方がより粘性が高く、ダイを留めます。作業者は迅速に次のダイへ進みます。同社によると、1 分間あたり 80 個以上（一日あたり約 40,000 個）の精度で配置可能とのことです。
続いて表示されているのは LED ワイヤボンディング機です。この装置では、極細の金線を LED ダイの上端からアノードリードに接続します。
今回の見学会で私を驚かせたことに、全工程が屋内開放環境下で行われている点が挙げられます。シリコンダイの取り扱いはクリーンルーム技術を必要とするはずだと考えていたため、その想定とは大きく異なり、意外でした（自宅で実験可能です！）。【注：「ReplaceMeOpen」「ReplaceMeClose」というメディアプレースホルダーは実際の画像が存在しないため削除しました】
ワイヤボンディング機も当初は多くの調整・試作を要しましたが、稼働後はコンピュータによる位置合わせなしで自動的に動作する様子は実に印象的でした。シリコンダイに接続されるリードはカソード側のみであり、その接着剤が導電性であると考えられます。この接着剤は約 30 分ほどで硬化し、次の工程へと進みます。
また、別の驚きが待っていました。これはセグメント表示器です。私が以前から思い込んでいたのは、各セグメントの背後に実サイズの LED が埋め込まれているはずだと考えていましたが、振り返れば明らかに間違いでした。しかし、7 セグメント基板にダイを直接取り付けた PCB を見せるまで、「ああ、それか！」と納得したのは後日でした。
より大きな画像としての 7 セグメントボンディング機です。
モールド成形と検査工程
PTH（プリント基板用）LED の製造プロセスに戻ります：ワイヤボンディングが完了し接着剤が硬化した後、リードフレームを LED モールド内に配置し、エポキシレジン（樹脂）を充填します。このモールド成形によって LED の形状が決定されます。これもまた「なるほど！」という瞬間の一つでした。多様な形状の LED を目にしてきましたが、いずれも特定の寸法基準に基づいたデザインであったと気づいていました。しかし、「5mm タイプで星型のヘッドを持つ LED はほとんど見かけない」のはなぜでしょうか。その理由として考えられる点は以下の通りです：
- 成型金型は射出成形と同様によりリリースさせる構造を持たねばなりません。オーバーハング（突出部）のある形状では金型内部に固まってしまい、脱型が不可能になります。
- さらに複雑なのは二分割型の金型を検討する場合ですが、LED 産業全体は専門性の高い小規模サプライヤーによって支えられています。つまり、シリコン製造、リードフレーム製造、金型製造などそれぞれに特化した企業しか存在しておらず、単一の企業が供給チェーンの全工程をカバーすることは極めて稀です。このため、Yuansun も利用可能なサプライヤーの中から選択肢を選ばなければなりません。当社ではカスタムメイドの非常に特別な LED をご作成していただきたく申し入れたのですが、それは現実的にはほぼ不可能です。なぜなら、リードフレーム形状のカスタマイズ、金型サイズの変更、マシンの調整（リーダピッチ対応）、そして新しいテスト治具と作業手順の開発など、5 つ以上のサプライヤーとの調整が必要となるからです。決して不可能ではありませんが、想定より遥かに困難なのです。
こちらは金型サプライヤーの一つのカタログです。多数の形状やサイズが用意されています。カスタム形状は可能ですが、カタログに掲載されていない場合は入手までに時間がかかることがあります。
エポキシ樹脂充填後、LED は 45 分間加熱焼き付けられます。その後、金型から取り出すことができます。さらに、エポキシを完全硬化させるために 8～12 時間加熱されます。完全に硬化した LED は大規模なロットに分けられて包装されます。
製造プロセス中にリードフレーム同士のアノードとカソードを電気的に結合させるために、金属製の支持片が設置されています。検査の前段階で上記の機械により余分な金属部分が切断され、カソード側は分離し、アノード同士はバス（導通）されて一体化されます。LED の一方の引脚が短く設計されているのは、主に製造自動化や点検を容易にするためです。なぜカソードを短く設定したのかについては考えられませんが、おそらくテスト時に低側（カソード）制御の方が扱いやすいからではないかと推測されます。
次の工程では、各 LED が適切な電流値で使用されているかを検証します。電流が不足している場合（断線）、または過多の場合（ショート）は廃棄され、合格品のみが次工程へ進みます。ポゴピン配列を備えた検査装置を用いて個々の LED を迅速にテストし、結果をコンピュータ上に表示します。この方式は、当社の SparkFun 製品用にも設計したポゴピン治具の原理と非常に類似しています。
QC（品質管理）を合格した LED は、その後もう一度カット工程を経て、アノード側をリードフレームから分離します。
これだけ多くの赤色 5mm LED がスパークファン専用に製造されました！このプロセスは様々な形状・色・サイズの LED の製造にも応用可能です。
工場全体概要
全体として工場はコンパクトでありながら、非常に合理的にレイアウトされていました。必要な形状や種別に応じて、当日必要となるラインが 4 つ用意されている状態でした。
写真左から右：メリー氏、アリシア氏、私、シー先生。ユンサン社にご休みの日に特別に見学を受け入れてくださったことに心から感謝申し上げます！もし LED や LED ライトバルブのご購入をお考えの際には、ぜひメリー氏（merry@100led.com）へお問い合わせください。YunSun は優れたパートナー企業です。
リソースとさらに学習を深める
本レポートがお気に召していただけましたら幸いです。これらのチュートリアルは多大な努力を要しますが、何か学びを得ていただければ何よりの喜びです。気に入っていただけましたら、コメントを残して感想をお聞かせください。
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