CN102084730A - 用于固态光源的支撑模块、包括这样的模块的照明器件和用于制造这样的照明器件的方法 - Google Patents

用于固态光源的支撑模块、包括这样的模块的照明器件和用于制造这样的照明器件的方法 Download PDF

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Abstract

一种支撑模块(1)包括传导层(2)，该传导层具有通孔(5)和接收表面，接收表面适合于接收具有电接触焊盘(4)的固态光源(3)，而电接触焊盘(4)与通孔(5)对准。支撑模块(1)还包括电绝缘元件(8)和延伸经过电绝缘元件(8)并且突出经过通孔(5)的至少一个接触销(9)。另外，电绝缘元件(8)包括通道(10)，该通道允许接近接触销(9)的末端和传导层(2)的表面接收的固态光源(3)的电接触焊盘(4)。这样的通道使得有可能用焊接工具经过绝缘元件到达接触销的末端和接触焊盘。因此，有可能通过将接触销焊接到接触焊盘在金属表面上附接固态光源。在金属表面上装配固态照明器件在需要良好散热的应用中是有利的，因为金属表面的散热性质比印刷电路板的散热性质更佳。

Description

用于固态光源的支撑模块、包括这样的模块的照明器件和用于制造这样的照明器件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于固态光源的支撑模块，该支撑模块适合于接收具有面向传导层的电接触焊盘的固态光源。
背景技术
表面装配型固态光源如发光二极管具有用于传热和电连接的接触焊盘。一般设计用于在印刷电路板上附接固态光源的接触焊盘通常位于固态光源的将附接到印刷电路板的非发光侧上。
表面型固态光源通常通过焊接来附接到印刷电路板。例如，在大规模应用中可以使用回流焊接。
然而，在一些应用内可能希望在除了印刷电路板之外的其它物体如金属表面上附接表面装配的固态光源。这引起问题，因为不可能使用回流焊接，因为焊料可能在整个金属表面之上流动，因而使表面装配的固态光源短路。另外，由于物体覆盖固态光源的接触焊盘，所以无法用常规焊接工具如烙铁或者焊枪接近它们。因此，在物体上焊接固态光源成问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服上述问题的用于固态光源的支撑模块。
上述目的由一种具有在所附权利要求书中限定的特征的支撑模块实现。
根据本发明的一种支撑模块包括具有通孔和接收表面的传导层，该接收表面适合于接收具有电接触焊盘面的固态光源，而电接触焊盘面向该表面并且与通孔对准。支撑模块还包括：电绝缘元件，布置于传导层的相对于将接收固态光源的接收表面而言的反面上；以及至少一个接触销，延伸经过电绝缘元件并且具有突出经过通孔的一个末端，该末端适合于与固态光源上的电接触焊盘接触。电绝缘元件包括通道，该通道允许接近接触销的末端和由传导层的表面接收的固态光源的电接触焊盘。
这样的通道使得有可能用焊接工具(比如激光器、烙铁、焊枪或者焊炬或者热空气笔)经过绝缘元件接近接触销的末端和电接触焊盘。因此，有可能通过将接触销焊接到接触焊盘来在金属表面上附接固态光源。传导层的通孔防止电接触焊盘因与周围传导层的机械接触而短路。另外，电绝缘元件充当接触销的载体。在金属表面上装配固态照明器件在需要良好散热的应用中是有利的，因为金属表面的散热性质比印刷电路板的散热性质更佳。
优选地，支撑模块还包括圆柱形元件，该元件连接到传导层或者形成传导层的组成部分，从而与传导层一起形成杯形插座。这样的杯形插座出于制造原因是适合的；由于它使得有可能通过嵌件模制或者协同模制容易将电绝缘元件附接到传导表面。适当地，绝缘元件通过这样的模制技术形成于杯形插座以内。
在一个优选实施例中，绝缘元件适合于机械地固着接触销。机械固着的接触销减少在接触销与固态光源上的接触焊盘之间的焊接接头上的应力。
另外，可以有利地在固态照明器件中包括根据本发明的支撑模块，该照明器件还包括布置于传导层的表面上的固态光源，比如发光二极管，从而电接触焊盘连接到接触销的末端。这样的固态照明器件是有利的，因为它与固态光源对照易于更换。该照明器件可以并入于发光体中。
本发明的又一目的在于提供一种用于制造固态照明器件的方法，该方法包括步骤：提供支撑模块，该支撑模块包括具有通孔和接收表面的传导层、在传导层的相对于将接收固态光源的表面而言的反面上布置的电绝缘元件、延伸经过电绝缘元件并且具有突出经过通孔的一个末端的至少一个接触销以及经过电绝缘元件的通道；在传导层的表面上布置固态光源，从而接触焊盘面向接收表面并且与通孔和接触销的末端对准；用工具经过通道接近接触销的末端和接触焊盘；并且使用工具将接触销的末端电连接到接触焊盘。
适当地，接触销的末端通过焊接来电连接到接触焊盘。优选地，该方法还包括用适当材料填充通道的步骤。这可以有利于防止来自绝缘元件的气体到达固态光源。
注意本发明涉及权利要求书中记载的特征的所有可能组合。
附图说明
参照附图通过对本发明优选实施例的下文示例性而非限制性的具体描述来更好地理解本发明的上述以及附加目的、特征和优点，在附图中相同参考标号将用于类似单元。
图1a是支撑模块和固态光源的示意横截面侧视图。
图1b是具有附接的固态光源的支撑模块的示意横截面侧视图，该侧视图示出了用于将固态光源焊接到支撑模块的激光器。
图2是根据本发明的支撑模块的一个实施例的透视图。
图3a是图2中的实施例的横截面图。
图3b是本发明一个替代实施例的横截面图。
具体实施方式
下文将参照出于示例目的而示出当前优选实施例的所附示意图具体描述本发明。
在图1a中图示的支撑模块1包括可以由适当传导材料如金属(例如铝)构成的传导层2。传导层2可以具有任何适当或者所需尺度和形式(比如四边形、圆形、椭圆形等)以及任何适当厚度。传导层2具有接收表面，该接收表面适合于接收在一侧上具有至少一个电接触焊盘4的固态光源3。在一个优选实施例中，有两个接触焊盘4，但是接触焊盘4的其它数目也是可能的。传导层2包括横截面积比容纳固态光源3上的接触焊盘4的总面积更大的通孔5。取而代之，传导层2可以包括用于固态光源3上的各接触焊盘的一个通孔5。在该情况下，各通孔5的横截面积大于固态光源3上的各接触焊盘4的面积。在又一实施例中，在固态光源3的接触焊盘4按照两个或者若干接触焊盘4为一组来布置的情况下，传导层2可以包括适当数目的通孔5。例如，如果有两组接触焊盘4(各组包括两个接触焊盘4)，则通孔5的适当数目可以是两个。通孔5在这一情况下的尺度对应于通孔5在上述情况下的尺度。
另外，支撑模块1包括在传导层2的相对于适合于接收固态光源3的表面而言的反面上布置的电绝缘元件8。可以如希望那样厚的电绝缘元件8可以布置于传导层2的整个反面或者它的仅一部分之上。绝缘元件8可以具有任何适当或者所需尺度和形式。绝缘元件8由适当绝缘材料如一些聚合物(比如聚乙烯、交联聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯或者改型乙烯四氟乙烯)构成。其它可能材料例如是橡胶。
优选地，通过在注模之前将传导层2放入模制模具中来将电绝缘元件8嵌件模制到传导层2。注入的塑料在传导层周围流动并且将它持久地锁定到最终模制中。一种替代模制技术为协同模制。当使用模制作为生产技术时，绝缘元件8由适当聚合物构成。
另外，电绝缘元件8适合于充当用于一个或者若干(优选两个)接触销9的载体。在一个优选实施例中，绝缘元件8适合于机械地固着接触销9。在模制过程期间例如通过向模制模具提供用于保持接触销9就位的装置可以向电绝缘元件8附接各接触销9。取而代之，可以推动各接触销9经过绝缘元件8、如果必要或者希望则经过预钻孔。在预钻孔的情况下，各预钻孔的横截面可以略小于关联接触销9的横截面积以便固着接触销9。取而代之，可以用适当粘合剂如热融粘合剂通过再融化周围绝缘材料或者用适当类型的机械紧固装置固着接触销9。
具有适合于与固态光源3上的相应接触焊盘4接触的一个末端16的各接触销9突出经过传导层2的通孔5并且经过电绝缘元件8(见图1)。在一个优选实施例中，接触销9垂直地直线延伸经过绝缘元件8并且在绝缘元件8的反面上在电绝缘元件8以外适当地突出。本发明并不限于具有上述延伸和方向的接触销9，其它方向和延伸根据应用也可以是适合的。
电绝缘元件8包括通道10，该通道允许接近接触销9的末端16。通道10的宽度使得能够用适当焊接工具接近接触销4。通道10的横截面优选为圆形、但是可以具有诸如椭圆形、四边形等的任何其它适当形式。通道相对于接触销倾斜从而保证接触销在通道10以外延伸以便由绝缘元件8固着。此外，该方向使得允许从外部接近接触销9的末端16。通道10可以向绝缘元件8的与传导层2背向的一侧或者向绝缘元件8的与传导层2基本上垂直的一侧延伸。
当在模块上装配固态光源3时，固态光源3以接触焊盘4与传导层2的通孔5对准而不与传导层2接触这样的方式定位于传导层2上(见图1b)。在若干通孔5的情况下，固态光源3定位于传导层2上而各接触焊盘4或者各组接触焊盘4相对于相应通孔5以类似方式来定位。由于传导层2的通孔5的横截面积大于容纳固态光源3上的接触焊盘4的总面积，所以横截面积大到足以容纳固态光源3的所有接触焊盘4，并且在固态光源3与传导层2接触时防止固态光源3的接触焊盘4与传导层2有物理接触。因此，通孔5防止因与传导层2接触而使接触焊盘4短路。在若干通孔5的情况下，通孔5的尺度防止接触焊盘4因与传导层2接触而短路。当将固态光源3定位于传导层2上时，可以通过使用适当热传导粘合剂将固态光源3的热焊盘固着到传导层2。
随后，使用适当焊接工具如激光器11、烙铁或者焊枪通过焊接经过通道10将包括焊膏12的接触焊盘4连接到接触销9(见图1b)。取而代之，焊膏可以在支撑模块1的制造过程期间布置于接触销上。因此，如图2所示，提供如下固态照明器件15，该器件包括支撑模块1和布置于所述传导层2上的固态光源3，其中所述接触焊盘4连接到所述接触销9。
在一个替代实施例中，在将固态照明器件3装配到传导层2之后，传导层2的通孔5和通道10由诸如聚合物、某类填充物、环氧树脂等适当材料填充。这可以有利于防止来自绝缘元件8的气体到达固态光源3。由于固态光源3布置于金属表面上，所以固态照明器件15拥有良好散热性质。固态照明器件15在生成照明光线以及在汽车照明应用中有用。
在一个优选实施例中，支撑模块1还包括圆柱形元件6，该元件连接到传导层2或者形成传导层2的组成部分(见图2、图3a和图3b)。优选地，圆柱形元件6为圆柱形并且由与传导层2相同的材料构成。圆柱形元件从制造观点来看有利。取而代之，圆柱形元件6可以由某一其它金属或者具有良好导热性质的另一材料构成。在单独圆柱形元件6的情况下，圆柱形元件6的一个末端面向传导层2的与用来接收固态光源3的表面相反的一面。以该方式，圆柱形元件6与所述传导层2一起形成杯形插座7(见图2、图3a和图3b)。然而，本发明并不限于直圆柱形元件6，其它形式可以在本发明的范围内也是适合的，比如弯圆柱形元件6。圆柱形元件6可以沿圆周位于传导层2周围，或者传导层2可以覆盖圆柱形元件6的末端。圆柱形元件6和传导层2可以熔接在一起或者以某一其它适当方式相互附接。如果圆柱形元件6沿圆周位于传导层2周围，则传导层2的直径可以略大于圆柱形元件6的内径，以便将两个部分相互固着在一起。在圆柱形元件6形成传导层2的组成部分的情况下，传导层2和圆柱形元件6可以铸成一体。
在支撑模块1包括杯形插座7的情况下，绝缘元件8的形式对应于杯形插座7包围的形式。优选地，电绝缘元件8嵌件模制到杯形插座7。另外，接触销9在这样的实施例中优选地不在圆柱形元件6以外延伸。
在包括圆柱形元件6的一个优选实施例中，通道10优选地向绝缘元件8的相反侧延伸，而倾角使得可通过圆柱形元件6的相反端13接近通道10的开口(见图3a)。取而代之，如果无法通过圆柱形元件6的末端13接近通道10，则圆柱形元件6可以具有与通道10对准的通孔14，以便提供向通道10的开口的接近。通孔14可以在圆柱形元件6的末端13附近或者在圆柱形元件6上的任何适当位置，只要提供向通道10的开口的接近。另外取而代之，通道10可以向绝缘元件8的外围表面延伸并且穿过圆柱形元件6中的通孔14(参见图3b)。圆柱形元件6的这样的通孔14可以在面向传导层2的末端附近或者在圆柱形元件6上的任何其它适当位置，只要提供向通道10的开口的接近。
包括圆柱形元件6的固态照明器件15将作为插头装配于固态照明器件15将装配到的结构上的适当插座(未示出)中。因此，与常规固态光源对照，固态照明器件15易于以类似于灯的方式更换。
虽然上文已经结合本发明的优选实施例描述本发明，但是本领域技术人员将清楚可设想若干修改而不脱离如所附权利要求书限定的本发明。

Claims (9)

1.一种支撑模块(1)，用于在一侧上具有至少一个电接触焊盘(4)的固态光源(3)，包括：
-具有通孔(5)的传导层(2)，所述传导层具有适合于接收具有所述电接触焊盘(4)的所述固态光源(3)的接收表面，而所述电接触焊盘(4)面向所述表面并且与所述通孔(5)对准；
-电绝缘元件(8)，布置于所述传导层(2)的相对于所述接收表面的反面上；以及
-至少一个接触销(9)，延伸经过所述电绝缘元件(8)，并且具有突出经过所述通孔(5)并且适合于与由所述传导层(2)的表面接收的固态光源(3)的所述电接触焊盘(4)接触的一个末端(16)，
其特征在于：
所述电绝缘元件(8)包括通道(10)，所述通道允许接近所述接触销(9)的末端(16)和由所述传导层(2)的表面接收的固态光源(3)的所述电接触焊盘(4)。
2.根据权利要求1所述的支撑模块(1)，还包括：圆柱形元件(6)，连接到所述传导层(2)，与所述传导层(2)一起形成杯形插座(7)。
3.根据权利要求2所述的支撑模块(1)，其中所述绝缘元件(8)通过嵌件模制或者协同模制来形成于所述杯形插座(7)以内。
4.根据任一前述权利要求所述的支撑模块(1)，其中所述绝缘元件(8)适合于机械地固着所述接触销(9)。
5.一种照明器件(15)，包括根据任一前述权利要求所述的支撑模块(1)和在所述传导层(2)的表面上布置的固态光源(3)，从而所述电接触焊盘(4)电连接到所述接触销(9)的末端(16)。
6.一种发光体，包括根据权利要求5所述的发光器件。
7.一种用于制造固态照明器件(15)的方法，包括步骤：
-提供支撑模块，所述支撑模块包括：
-传导层(2)，具有通孔(5)和接收表面；
-电绝缘元件(8)，布置于所述传导层(2)的相对于所述接收表面的反面上；以及
-至少一个接触销(9)，延伸经过所述电绝缘元件(8)，并且具有突出经过所述通孔(5)的一个末端(16)；以及
-通道(10)，经过所述电绝缘元件(8)，允许接近所述接触销(9)的末端(16)；
-在所述传导层(2)的接收表面上布置固态光源(3)，从而所述固态光源(3)的电接触焊盘(4)面向所述接收表面并且与所述通孔(5)对准；
-用工具经过所述通道(10)接近所述接触销(9)的末端(16)和所述电接触焊盘(4)；并且
-使用所述工具将所述接触销(9)的末端电连接到所述电接触焊盘(4)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述接触销(9)的末端通过焊接电连接到所述电接触焊盘(4)。
9.根据权利要求7或者8所述的方法，其中所述方法还包括用密封材料填充所述通道(10)的步骤。
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