CN102971870A - 具有引线框和陶瓷材料的固态发光二极管封装以及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

可提供包括陶瓷材料以及在陶瓷材料上的引线框结构的固态发光二极管封装，所述引线框结构包括其将所述引线框结构与所述陶瓷材料整合的部分。

Description

具有引线框和陶瓷材料的固态发光二极管封装以及其形成方法
技术领域
本发明涉及固态发光二极管，并且更明确地说，涉及用于固态发光二极管的封装以及形成用于固态发光二极管的封装的方法。
背景技术
已知将固态光源（例如半导体发光二极管（LED））安装在封装中，所述封装可为由发光二极管发出的光提供保护、色彩选择、聚焦等。例如，固态发光二极管可以是有机或无机发光二极管。用于发光二极管的一些封装描述于第2004/0079957号、第2004/0126913号、第2005/0269587号以及第2008/0012036号美国授权前的公开中，所述各案被让与本发明的受让人，并且以引用方式并入本文中，如同全文在本文中陈述一般。
根据图1A和图1B，典型的基于引线框的LED封装160包括用于将LED封装电连接到外部电路的电引线、触点或迹线。封装160可包括引线框102以及环绕引线框102的模制封装本体130以及安装在引线框102的中央区上面的透镜140。电引线104、106从封装本体130的侧面延伸。代替透镜140或除了透镜140之外，还可提供其他光学特征，例如反射器、散射器等。
封装本体130可通过转移或注射模制绕着引线框102由（例如）热固塑料和/或热塑性材料形成。热塑性材料可包括液晶聚合物，例如可购自泰科纳工程塑料公司（Ticona Engineering Polymers）的Vectra?系列聚合物A130和/或S135。其他合适的液晶聚合物可购自苏威高性能塑料有限公司（Solvay Advanced Polymers）。购自通用塑料公司（GE Polymers）的聚碳酸酯Lexan?和/或购自苏威高性能塑料有限公司的PPA（聚邻苯二甲酰胺）也可用作用于封装本体130的热塑性材料。
封装本体130可暴露引线框102的中央区的底面并且可至少部分地在引线104、106的下表面104b、106b与引线框100的中央区的下表面102b之间延伸，同时暴露中央区的下表面102b的至少一部分。另外，封装本体130可具有与引线框102的中央区的底面102b共面的底面130b。当安装封装160时，引线框102的暴露表面102b可被放置成与（例如）外部散热器（未图示）热接触。
如图2所示，其他封装可包括引线框102，所述引线框支撑在其上面具有LED 103的陶瓷底座（submount）101。玻璃透镜140可安装在LED 103上面，并且反射器可提供作为封装的一部分。LED 103可通过导线150而电连接到引线104、106。再其他封装可包括在底座101上注射模制的硅透镜。
发明内容
根据本发明的实施例可提供具有引线框和低温共烧陶瓷材料的固态发光二极管封装以及其形成方法。依照这些实施例，一种用于将电子器件安装在其上的结构可包括陶瓷材料以及在陶瓷材料上的引线框结构，所述引线框结构包括其将引线框结构与陶瓷材料整合的部分。
在根据本发明的一些实施例中，引线框结构中将引线框结构与陶瓷材料整合的部分包含在引线框结构中延伸到陶瓷材料中的导电通孔。
在根据本发明的一些实施例中，所述陶瓷材料包含共烧陶瓷材料，并且其中引线框结构中将引线框结构与陶瓷材料整合的部分是与陶瓷材料共烧。
在根据本发明的一些实施例中，引线框结构中将引线框结构与陶瓷材料整合的部分包含引线框结构的引线，所述引线在陶瓷材料的上表面和相对的下表面上连续地延伸。
在根据本发明的一些实施例中，陶瓷材料包含低温共烧陶瓷（LTCC）材料，并且其中引线框结构中将引线框结构与LTCC材料整合的部分是与LTCC材料共烧。
在根据本发明的一些实施例中，一种用于将LED安装在其上的结构包括陶瓷材料以及在陶瓷材料上的引线框结构。导电通孔在引线框结构中延伸到陶瓷材料中以将引线框结构与陶瓷材料整合。
在根据本发明的一些实施例中，引线框结构包含在陶瓷材料的第一表面上的第一引线框结构，其中所述结构可进一步包括在第一引线框结构上的LED以及在陶瓷材料的与第一表面相对的第二表面上的第二引线框结构。
在根据本发明的一些实施例中，所述导电通孔进一步延伸穿过陶瓷材料而至第二引线框结构。
在根据本发明的一些实施例中，引线框结构是在陶瓷材料的第一表面上，其中所述结构可进一步包括在陶瓷材料的与第一表面相对的第二表面上的LED。
在根据本发明的一些实施例中，陶瓷材料包含在引线框结构的第一表面上的第一陶瓷材料，其中所述结构可进一步包括在第一陶瓷材料上的LED以及在引线框结构的与第一表面相对的第二表面上的第二陶瓷材料。
在根据本发明的一些实施例中，导电通孔进一步在第一陶瓷材料中延伸穿过引线框结构进入第二陶瓷材料中。
在根据本发明的一些实施例中，一种用于将LED安装在其上的结构包括陶瓷材料以及在陶瓷材料上的引线框结构，所述引线框结构包括引线框结构的引线，所述引线在陶瓷材料的第一和第二相对的表面上连续地延伸。
在根据本发明的一些实施例中，低温共烧陶瓷材料可以是绿色状态陶瓷材料。在根据本发明的一些实施例中，引线框结构可以是金属。在根据本发明的一些实施例中，与低温共烧陶瓷材料共烧的引线框结构在引线框结构的金属与低温共烧陶瓷材料的接合处可以是引线框结构的金属与低温共烧陶瓷材料的混合物。
在根据本发明的一些实施例中，所述混合物可以是在接合处的在引线框结构的金属与低温共烧陶瓷材料的成分之间的化学键合。在根据本发明的一些实施例中，引线框结构可进一步包括引线框结构中凹入到低温共烧陶瓷材料中的穿透部分。
在根据本发明的一些实施例中，所述穿透部分彼此隔开的距离足以补偿低温共烧陶瓷材料和引线框结构的温度系数的差异。在根据本发明的一些实施例中，穿透部分相对于彼此定位以补偿温度系数的差异。在根据本发明的一些实施例中，所述结构可进一步包括传导墨水，所述传导墨水是在引线框的隔开的穿透部分之间的低温共烧陶瓷材料的表面上并且电连接所述引线框的隔开的穿透部分。
在根据本发明的一些实施例中，低温共烧陶瓷材料可以是相对软态的低温共烧陶瓷材料，其中引线框结构被按压到相对软态的低温共烧陶瓷材料的表面中，使得引线框结构的一部分凹入到所述表面下方而剩余部分突出在所述表面上方。
在根据本发明的一些实施例中，低温共烧陶瓷材料可以是相对软态的低温共烧陶瓷材料，其中引线框结构被按压到相对软态的低温共烧陶瓷材料的表面中，使得引线框结构的一部分凹入到所述表面下方而剩余部分突出在所述表面上方。在根据本发明的一些实施例中，引线框结构可进一步包括引线框结构中被按压到低温共烧陶瓷材料的表面中的受压未穿孔部分。
在根据本发明的一些实施例中，在至少约摄氏850度的低温下共烧引线框结构和低温共烧陶瓷材料。在根据本发明的一些实施例中，在至少约摄氏1000度的高温下共烧引线框结构和低温共烧陶瓷材料。在根据本发明的一些实施例中，引线框结构与低温共烧陶瓷材料共烧以促进跨引线框结构与低温共烧陶瓷材料的接合处并且横向地在引线框结构内进行的热传递。
在根据本发明的一些实施例中，引线框结构包括被按压到低温共烧陶瓷材料的表面上的粗糙表面。在根据本发明的一些实施例中，引线框结构进一步包括引线框结构中凹入到分离紧邻的引线框结构的低温共烧陶瓷材料中的穿透边缘部分。
在根据本发明的一些实施例中，引线框结构可包括连接到低温共烧陶瓷的第一表面的第一引线框结构，其中所述结构可进一步包括第二引线框结构，所述第二引线框结构连接到低温共烧陶瓷的与第一表面相对的第二表面。在根据本发明的一些实施例中，所述结构可进一步包括多个通孔，具有沉积在其中的导电材料并且延伸穿过低温共烧陶瓷以连接第一和第二引线框结构。
在根据本发明的一些实施例中，引线框结构连接到低温共烧陶瓷的第一表面，其中所述结构可进一步包括多个通孔，具有沉积在其中的导电材料并且从第一表面延伸穿过低温共烧陶瓷而至其相对的第二表面。另外，多个导电触点可连接到所述多个通孔。
在根据本发明的一些实施例中，电子器件包含发光二极管（LED）。在根据本发明的一些实施例中，引线框结构的部分进一步包括与低温共烧陶瓷的表面中的凹口共同定位的反射器凹口。
在根据本发明的一些实施例中，发光二极管（LED）可包括低温共烧陶瓷材料以及与低温共烧陶瓷材料共烧的引线框结构。LED芯片是在引线框结构上并且包括结合到引线框的导线。
在根据本发明的一些实施例中，LED芯片连接到引线框结构，其间没有底座结构。在根据本发明的一些实施例中，LED芯片容纳在密封体（encapsulate）中，不包括连接到引线框结构的塑料封装本体。
在根据本发明的一些实施例中，一种形成用于电子器件的安装结构的方法可通过将引线框结构施加到低温共烧陶瓷材料的表面并且将低温共烧陶瓷材料和引线框一起共烧来提供。
在根据本发明的一些实施例中，施加引线框结构可通过将引线框结构按压到低温共烧陶瓷材料的表面中来提供。在根据本发明的一些实施例中，将引线框结构按压到所述表面中可进一步通过将引线框结构穿透以使引线框的部分凹入到低温共烧陶瓷材料中来提供，所述引线框的部分彼此隔开的距离足以补偿低温共烧陶瓷材料和引线框结构的温度系数的差异。
在根据本发明的一些实施例中，所述凹入部分是相对于彼此定位以补偿温度系数的差异。在根据本发明的一些实施例中，所述结构可进一步通过将传导墨水涂覆到在引线框的隔开部分之间的低温共烧陶瓷材料的表面并且将传导墨水电连接到所述引线框的隔开部分来提供。
在根据本发明的一些实施例中，低温共烧陶瓷材料可以是相对软态的低温共烧陶瓷材料，其中将引线框结构按压到所述表面中可进一步通过将引线框结构按压到相对软态的低温共烧陶瓷材料的表面中使得引线框结构的一部分凹入到所述表面下方而剩余部分突出在所述表面上方来提供。
在根据本发明的一些实施例中，将引线框结构按压到所述表面中可进一步通过将引线框结构的未穿孔部分按压到低温共烧陶瓷材料的表面中来提供。在根据本发明的一些实施例中，共烧可进一步通过将引线框结构和低温共烧陶瓷材料在至少约摄氏850度的低温下共烧来提供。
在根据本发明的一些实施例中，共烧可进一步通过将引线框结构和低温共烧陶瓷材料在约摄氏1000度的高温下共烧来提供。在根据本发明的一些实施例中，共烧可进一步通过将引线框结构和低温共烧陶瓷材料在低于约摄氏850度的温度下共烧来提供。
在根据本发明的一些实施例中，共烧可进一步通过将引线框结构和低温共烧陶瓷材料在高于约摄氏1000度的温度下共烧来提供。在根据本发明的一些实施例中，低温共烧陶瓷材料包含陶瓷浆。在根据本发明的一些实施例中，低温共烧陶瓷材料可以是陶瓷湿膏。
在根据本发明的一些实施例中，一种形成用于电子器件的安装结构的方法可通过将引线框结构施加到低温共烧陶瓷材料的表面并且将低温共烧陶瓷材料和引线框一起共烧来提供。在根据本发明的一些实施例中，一种形成发光二极管（LED）的方法可通过将LED安装在包含与LED引线框结构共烧的低温共烧陶瓷材料的结构上并且将来自LED引线框结构的导线结合到LED的端子来提供。可在LED上面形成密封体。
附图说明
图1A和图1B是常规LED封装的截面图。
图2是包括陶瓷底座的常规LED封装的截面图。
图3到图6是可用根据本发明的实施例实践的各种LED布置的图示。
图7是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括与引线框结构整合的陶瓷材料。
图8是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括与夹在其间的陶瓷材料整合的第一和第二引线框结构。
图9是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括与陶瓷材料整合的引线框结构。
图10是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括与夹在其间的引线框结构整合的第一和第二陶瓷材料。
图11是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括与引线框结构整合的陶瓷材料。
图12是可用在根据本发明的任一实施例中的引线框结构的平面图。
图13A是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的平面图，所述LED封装包括与共烧陶瓷材料共烧的引线框。
图13B是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括与图13A中所示的共烧陶瓷材料共烧的引线框。
图14是在根据本发明的一些实施例中的引线框坯件（blank）的阵列的平面图。
图15A和图15B是在根据本发明的一些实施例中图示引线框施加到与引线框共烧的共烧陶瓷材料的截面图。
图16是图示在根据本发明的一些实施例中的引线框的平面图，所述引线框在将引线框施加到与引线框共烧的共烧陶瓷材料期间已被穿透。
图17是在根据本发明的一些实施例中的引线框部分的截面图，所述引线框部分凹入到如图16所示的具有共烧陶瓷材料的共烧内。
图18是在根据本发明的一些实施例中的引线框的截面图，所述引线框包括延伸到共烧陶瓷材料的上表面中的突起。
图19是在根据本发明的一些实施例中包括其受压部分的引线框的平面图。
图20是在根据本发明的一些实施例中的包括受压部分的引线框的截面图，所述受压部分未经穿孔并且在与引线框共烧的共烧陶瓷材料的上表面之下延伸。
具体实施方式
现在将在下文参看附图来更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可体现为许多不同形式并且不应被理解为限于本文所述的实施例。而是，提供这些实施例，以使得本公开将为详尽且完整的，并且将本发明的范围充分传达给本领域的技术人员。在图式中，可为了清晰起见而夸大了层和区的大小和相对大小。相同的数字始终指代相同的元件。
应理解，当一个元件（例如层、区或衬底）被提到为“在”或延伸“到”另一个元件“上”时，它可直接在或直接延伸到另一个元件上，或也可存在居间元件。相反地，当一个元件被提到为“直接在”或“直接”延伸“到”另一个元件“上”时，不存在居间元件。还将理解，当一个元件被提到为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可直接连接或耦合到另一个元件，或可存在居间元件。相反地，当一个元件被提到为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，不存在居间元件。
相对术语，例如“在……下方”或“在……上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“横向”或“垂直”，在本文中可用来描述如图所示的一个元件、层或区与另一个元件、层或区的关系。应理解，这些术语意在涵盖除了图中所描绘的定向之外的器件的不同定向。
应理解，尽管术语第一、第二等在本文中可用来描述各种元件、组件、区、层和/或区段，但是这些元件、组件、区、层和/或区段不应受这些术语所限制。这些术语仅用以区分一个元件、组件、区、层或区段与另一个区、层或区段。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下文论述的第一元件、组件、区、层或区段可被称作第二元件、组件、区、层或区段。
除非另有定义，否则本文所使用的所有术语（包括科技术语）具有与本发明所属领域的一般技术人员通常所理解的意义相同的意义。应进一步理解，本文所使用的术语应被解释为具有与其在本说明书的上下文和相关领域中的意义一致的意义，并且不以理想化或过度正式的意义来进行解释，除非本文如此明确地定义。
本文中参看截面图来描述本发明的实施例，所述截面图是本发明的理想化实施例（和中间结构）的示意图。可为了清晰起见而夸大了诸图中层和区的厚度。另外，将预料到由于（例如）制造技术和/或容差而导致的与诸图的形状的偏差。因此，本发明的实施例不应被理解为限于本文所说明的区的特定形状，而是包括（例如）由制造导致的形状偏离。
如本文所使用，术语半导体发光二极管可包括发光二极管、激光二极管和/或其他半导体器件，所述半导体器件包括：一个或多个半导体层，其可包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其他半导体材料；衬底，其可包括蓝宝石、硅、碳化硅和/或其他微电子衬底；以及一个或多个接触层，其可包括金属和/或其他传导层。在一些实施例中，可提供紫外光、蓝色和/或绿色发光二极管（“LED”）。也可提供红色和/或琥珀色LED。半导体发光二极管的设计和制作为本领域的技术人员所熟知，因此在本文中不需要进行详细描述。
根据本发明的实施例封装的半导体发光二极管可以是制作在碳化硅衬底上的基于氮化镓的LED或激光器，例如由北卡罗来纳州达勒姆的Cree公司（Gree,Inc.）制造并销售的那些器件。根据本发明的实施例封装的半导体发光二极管可（例如）如图3到图6中所示地来被配置。
明确地说，图3图示之物有时被称作双顶面触点水平或横向LED 400，包括处于形成在有源区415上的P型区410上的第一触点405。有源区415位于N型区420上，N型区420在其上包括与第一触点405横向隔开的第二触点430。N型区420可位于蓝宝石材料425上。在一些实施例中，如图4所示，图3中的布置可倒置，使得触点面向下。
图5图示之物有时被称作单顶面触点垂直LED 600，包括处于形成在有源区615上的P型区610上的第一触点605。有源区615位于N型区620上，这些全都是在碳化硅衬底625上，碳化硅衬底625可安装在器件中的腔中。
图6图示之物有时被称作倒装芯片LED 700配置，其中P区710面向下。下部触点730位于P型区710下方，而有源区715形成于上方。N型区720是在有源区715上，有源区715上面具有上部触点705。
如本文所使用，术语“陶瓷”包括无机晶体氧化物材料，例如包括氧化铝、氧化锆等的氧化物、包括碳化物、硼化物、氮化物、硅化物等的非氧化物，以及氧化物和非氧化物的复合物。例如，陶瓷材料可以是Al2O3、AlN、ZnO等。这个列表提供了可用在根据本发明的一些实施例中的材料的示例，并且不是此类陶瓷材料的详尽列表。术语“陶瓷”不意在包括塑料或热固性材料。
如本文所描述，根据本发明的各种实施例可提供一种用于将LED安装在其上的结构，所述结构可包括在陶瓷材料上的引线框，其中引线框结构包括允许陶瓷材料和引线框结构彼此整合的部分。例如，在根据本发明的一些实施例中，在引线框结构中的导电通孔延伸到陶瓷材料中以提供所述整合。
在根据本发明的一些实施例中，引线框结构在陶瓷材料的上表面和相对的下表面上延伸以提供所述整合。在根据本发明的再其他实施例中，所述整合可通过使用共烧陶瓷作为陶瓷材料来提供，所述共烧陶瓷与引线框结构共烧以使得，例如，共烧陶瓷和引线框结构的构成材料可彼此混合。在根据本发明的一些实施例中，陶瓷材料可以是低温共烧陶瓷（LTCC）材料。
图7是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装在其上包括具有引线框结构100的陶瓷材料200。具体而言，LED 190位于引线框结构100的上表面上并且包括结合到引线框结构100的一部分的导线193。所述LED封装进一步包括特征215，特征215可促进引线框结构100与下面的陶瓷材料200之间的黏着。
陶瓷材料200的相对侧包括形成在其上的多个传导触点210并且电连接到延伸穿过陶瓷材料200的通孔205以电接触引线框结构100。应理解，通孔205填充有导电材料以在引线框结构100与触点210之间提供导电性。再另外地，通孔205中的传导材料和触点210可通过例如电镀工艺来形成。应理解，除了由特征215提供的黏着之外，通孔205还可将引线框结构100与下面的陶瓷材料200整合以促进它们之间的黏着。
应理解，引线框结构100可以是金属结构，所述金属结构提供框架使导线193可连接到所述框架上以使得可将信号提供到LED 190，并且连接到延伸到陶瓷材料200中的通孔205。引线框结构100可在LED封装的组装期间向LED 190提供机械支撑。应理解，引线框结构100可由例如金、银等金属制成。陶瓷材料200与引线框结构100的整合可促进热从LED 190离开进入引线框100中到达陶瓷材料200并且横向地在所述结构和材料自身内传递，如图7中由箭头所示。
图8是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括第一和第二引线框结构100、300以及夹在其间的陶瓷材料200。具体而言，如上文参看图7所描述，第一引线框结构100形成在陶瓷材料200的上表面上。第二引线框结构300形成在陶瓷材料200的与第一引线框结构100相对的相对表面上。
第二引线框结构300包括特征310，特征310促进第二引线框结构300黏着到陶瓷材料200的下表面以便能够接纳导电通孔305，导电通孔305填充有传导材料。应理解，LED封装进一步包括特征215，特征215也可促进引线框结构100与下面的陶瓷材料200之间的黏着。
如图8所示，通孔305从第一引线框结构100延伸穿过陶瓷材料200而至第二引线框结构300，使得所述两个引线框结构可电连接到彼此以及电连接到陶瓷材料200。
应理解，通孔305可提供引线框结构100、300与所夹的陶瓷材料200之间的整合，并且除了特征215所提供的黏着之外，还促进引线框结构100、300与所夹的陶瓷材料200之间的黏着。陶瓷材料200与引线框结构100、300的整合可促进热从LED 190离开进入引线框100中到达陶瓷材料200和引线框结构300并且横向地在所述结构和材料自身内传递，如图8中由箭头所示。
图9是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括在引线框结构100上的陶瓷材料200。具体而言，引线框结构100安装到陶瓷材料200的下表面，而LED 190安装到陶瓷材料200的上表面，陶瓷材料200的上表面与陶瓷材料200的下表面相对。另外，导电通孔205在引线框结构205中延伸到陶瓷材料200中，这可提供陶瓷材料200与引线框结构100之间的整合并且促进陶瓷材料200与引线框结构100之间的黏着。另外，引线框结构100中的特征215也可促进陶瓷材料200与引线框结构100之间的黏着。引线框结构100包括横向地从引线框结构100延伸的引线107，引线框结构100的一部分可被陶瓷材料200覆盖。陶瓷材料200与引线框结构100的整合可促进热从LED 190离开进入陶瓷材料200到达引线框结构100并且横向地在所述结构和材料自身内传递，如图9中由箭头所示。
图10是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括上部和下部陶瓷材料200、201以及夹在其间的引线框结构100。具体而言，上部陶瓷材料200是安装在引线框结构100的上表面上并且在其中央区处包括腔。如图10所示，LED 190可位于上部陶瓷材料200的中央部分处。下部陶瓷材料201安装在引线框结构100的与上表面相对的下表面上。导电通孔205在上部和下部陶瓷材料200、201中的每一者中延伸并且延伸到引线框结构100中，这可提供陶瓷材料200、201与夹在其间的引线框结构100之间的整合并且促进陶瓷材料200、201与夹在其间的引线框结构100之间的黏着。陶瓷材料200、201与引线框结构100的整合可促进热从LED 190离开进入陶瓷材料200到达引线框结构100和陶瓷材料201并且横向地在所述结构和材料自身内传递，如图10中由箭头所示。
图11是在根据本发明的一些实施例中的LED封装的截面图，所述LED封装包括在陶瓷材料200的上表面和相对的下表面上延伸的引线框结构100。根据图11，引线框结构100在陶瓷材料200的中央部分和其上表面的外部部分上延伸以在陶瓷材料200的侧面以及陶瓷材料200的与其上表面相对的下表面上连续地延伸。此外，LED 190安装在引线框结构100的中央部分上并且包括将LED 190连接到引线框结构100的部分的导线193。因此，陶瓷材料200和引线框结构通过引线框结构100在陶瓷材料200的相对的上和下表面上连续地延伸而彼此整合并且黏着。陶瓷材料200与引线框结构100的整合可促进热从LED 190离开进入引线框100到达陶瓷材料200并且横向地在所述结构和材料自身内传递，如图11中由箭头所示。图12是可用在本文所描述的任一实施例中的引线框结构100的替代实施例的平面图。
在根据本发明的一些实施例中，本文所描述的陶瓷材料200，包括参看图7到图11所描述的陶瓷材料，可以是低温共烧陶瓷（LTCC）材料。LTCC材料可被提供在有时被称为绿色状态陶瓷带的物中，所述绿色状态陶瓷带由本文所描述的陶瓷材料（例如Al2O3、AlN、ZnO等）形成。在绿色状态中，LTCC材料是可锻造的，以便按压模制成各种形状。引线框结构100可被，例如按压到LTCC材料200的上表面中，并且随后一起共烧。引线框结构100和LTCC材料200的共烧可使包含引线框结构100和LTCC材料200的构成元件例如在其接合处彼此混合，使得引线框结构100和LTCC材料200变成整合的。在一些实施例中，共烧促进其中的材料化学的或共价的键合到彼此。
在此类实施例中，LTCC材料和引线框结构100可彼此共烧。例如，在根据本发明的一些实施例中，LTCC材料200和引线框结构100被按压到一起并且一起加热，使得LTCC材料200和引线框结构100的构成元件通过彼此混合而变成整合的。
在根据本发明的一些实施例中，在低于1000℃的温度下共烧LTCC材料200和引线框结构100。在根据本发明的再其他实施例中，在高于850℃但低于1000℃的温度下共烧LTCC材料200和引线框结构100。应理解，在一些实施例中，LTCC材料200和引线框结构100在低于850℃的温度下被共烧但可加热较多时间以便于进行适当共烧。在一些实施例中，LTCC材料200和引线框结构100在高于1000℃的温度下被共烧，但可加热较少时间以便于进行适当共烧。应理解，本文中参看图3到图20描述的任一实施例可被加热以便在上述温度下进行共烧。
在根据本发明的其他实施例中，当在特定温度下共烧LTCC材料200和引线框结构100时，可提供一个或多个额外能量源以促进LTCC材料200和引线框结构的充分共烧，使得构成材料变成彼此整合。例如，可在压力下执行LTCC材料200和引线框结构的共烧。在一些实施例中，可使用超声波能量来提供额外能量以促进LTCC材料200和引线框结构的充分共烧。因此，在一些实施例中，如果例如在低于850℃下共烧LTCC材料200和引线框结构100，那么可提供一个或多个额外能量源以促进LTCC材料200和引线框结构100的充分共烧，使得构成材料变成彼此整合。应理解，本文中参看图3到图20描述的任一实施例可被加热以便结合如上所述的一个或多个额外能量源在上述温度下进行共烧。
在引线框结构100和LTCC材料200共烧之后，可在共烧过的引线框结构100和LTCC材料200内提供多条路径，以促进热从LED 190传递走。例如，如图2所示，可促进热从LED器件190离开，朝向并且跨过引线框结构100与LTCC材料200的接合处以及横向地在引线框结构100自身内的传导。应理解，虽然图2示出用于热传导的离散路径，但可提供许多路径。
LTCC材料200也可被穿孔、切割和/或钻孔以在其中形成导电通孔或其他特征。LTCC材料200可在LED封装的组装期间向LED 190和引线框结构100提供机械支撑，并且可包括提供诸如小片附接垫、电迹线的电连接的特征、以及促进热能耗散的特征，以及促进光学功能性（例如反射器和/或透镜）和/或其他功能性的特征。
通孔可被电镀和/或填充有传导材料，并且LTCC材料200、引线框结构（以及通孔）可被共烧以将LTCC材料200转变成硬化状态。如上文所描述，触点210电连接到通孔205，其例如可通过对金属迹线进行电镀和图案化来形成。
图13A和图13B图示引线框结构100的平面图以及沿着图13A的线A-A’截取的截面图，分别突出显示在一些实施例中LTCC材料作为陶瓷材料200的用途。引线框结构100包括中央区102以及从中央部102延伸离开的多个引线104、106。电引线104、106可彼此电隔离和/或与引线框结构100的中央区102电隔离。所述引线可布置成使得相反极性类型的引线（例如，阳极或阴极）提供在引线框结构100的相对侧上。在根据本发明的一些实施例中，电引线104、106可具有相同厚度。在根据本发明的一些实施例中，电引线104、106可具有不同厚度。
如图13A所示，引线框结构100进一步具有上表面100a。引线框结构100的中央区102具有大体上平坦的下表面102b，所述下表面102b通过侧壁102c与引线104、106的下表面104b、104c隔开。中央区102具有第一厚度（即，引线框结构100的上表面100a与中央区102的下表面102b之间的距离），并且电引线104、106具有小于第一厚度的第二厚度（即，引线框结构100的上表面100a与相应的引线104、106的下表面104b、106b之间的距离）。
腔120形成于中央区102中。在根据本发明的一些实施例中，腔124包括倾斜侧壁，所述倾斜侧壁从引线框结构100的上表面100a延伸到位于中央区102内的基座124b。腔124可具有任意周边形状。然而，在图13A和图13B所示的实施例中，腔124具有大体上圆形的周边形状。因此，腔124的倾斜侧壁可形成大体上圆形的上部唇缘124a，其中腔124与引线框结构100的上表面100a相交。图13A到图13B中所示的腔124的侧壁具有锥截面（例如，平截头体）的形状。然而，腔124的侧壁可形成其他形状，例如实心抛物线截面。在根据本发明的一些实施例中，腔120的侧壁大体上垂直而非如图13B所示般倾斜。在根据本发明的一些实施例中，腔124包括至少一个反射表面。
腔124的基座124b的直径小于中央区102的宽度（即，中央区102的侧壁102c之间的距离）。此外，腔124的上部唇缘124a的直径可小于或等于中央区102的宽度。此外，腔124的基座124b与中央区102的下表面102b之间的中央区102的厚度可比电引线104、106厚。LED 190位于中央区102中在腔基座124b上，并且包括结合到引线框结构100的引线的端接导线。
如图13B所示，引线框结构100位于LTCC材料200上并且与LTCC材料200共烧，其在共烧之后从相对较软的状态改变到硬化状态。组合后的引线框结构100和LTCC材料200促进热从LED 190离开，经由路径194（朝向引线框结构100与LTCC材料200的接合处）并且朝向引线框结构100的外边缘传递走。引线框结构100和LTCC材料200的共烧可使包含引线框结构100和LTCC材料200的构成元件彼此混合，例如在其接合处彼此混合，使得引线框结构100和LTCC材料200变成整合的。
图14是图示在根据本发明的一些实施例中的经由突出部510附接的引线框结构505的阵列的示意平面图。应理解，引线框结构505的阵列可由单块金属片（例如铜）形成，所述金属片经冲压以产生所示图案。应进一步理解，当引线框结构505被施加到下面的LTCC材料200时，可移除突出部510以及各引线框结构505内的其他特征，使得仅引线框结构505的部分被施加到LTCC材料200。
图15A和图16B是图示在根据本发明的一些实施例中的引线框结构与LTCC材料的形成的截面图。根据图15A，引线框结构605可放置到LTCC材料200上。应理解，引线框结构605可放置在LTCC材料200上，同时仍连接到引线框结构500的阵列（即，同时仍通过突出部510连接到其他引线框结构505）。
如图15A中进一步示出，可使包括突起615的压件600与引线框结构605接触。因此，可通过压件600将引线框结构605施加到下面的LTCC材料200。如本文所述，LTCC材料200可呈可锻造形式，使得当突起615与引线框结构605接触时，将引线框结构605从图5所示的框架卸下并且进一步成型，例如以提供LED 190可位于其中的基座。另外，使下面的LTCC材料200变形以容纳突起615以及引线框结构605中被突起615接触到的部分。在根据本发明的再其他实施例中，引线框结构100的面向LTCC材料200的上表面的表面可为粗糙的，以促进引线框结构100与下面的LTCC材料200之间的在其施加期间的黏着。
根据图15B，图15A所示的引线框结构605已按压到呈腔124的形状的LTCC材料200的上表面中。另外，LTCC材料200和引线框结构100彼此共烧，使得其中的构成元件在引线框结构100与LTCC材料200之间的接合处混合以变成彼此整合的，使得可促进热从LED经由引线框结构100传递走并且进入LTCC材料200中。应理解，图15A和图15B提供对可用于将引线框结构施加到下面的LTCC材料的工艺的一般描述。
图16到图20图示其中引线框结构可施加到下面的LTCC材料的一些替代实施例。具体而言，根据图16，引线框结构705包括已通过对引线框结构705进行穿孔而产生的穿透部分715。如图17所示，引线框结构705的穿透部分800已凹入到LTCC材料200中。
引线框结构705和LTCC材料200的共烧可使包含引线框结构100和LTCC材料200的构成元件彼此混合，例如在其接合处彼此混合，使得引线框结构100和LTCC材料200变成整合的。穿透部分800可促进从引线框结构进入LTCC材料200中的额外的热传递，假定这些穿透部分800是凹入到LTCC材料200的上表面之下。
如图17进一步示出，穿透部分800可彼此隔开足以补偿LTCC材料200和引线框结构705的温度系数的差异的距离。具体而言，LTCC材料和引线框结构705由不同材料形成，使得所述材料中的每一者将具有各自的温度系数，所述温度系数将描述在加热期间的不同膨胀程度。因此，穿透部分800之间的间隔可补偿与LTCC材料200相对较低的热系数相比的用于形成引线框结构705的金属较高的热系数。因此，隔开的穿透部分800之间的距离可在其间提供膨胀节，使得当在加热期间引线框结构膨胀程度大于LTCC材料200时，所述两种材料可保持为一体并且较不可能分离。此外，穿透部分800之间的间隔可填充有传导墨水815，传导墨水815可在引线框结构705的穿透部分800之间提供导电性以及仍补偿穿透部分800的较大膨胀。应理解，LED 190可因此位于引线框结构705的穿透部分上以保证LED封装。
在根据本发明的再其他实施例中，穿透部分715的图案可被配置成进一步补偿温度系数的差异。例如，穿透部分715可不同地位于引线框结构705内。
图18是包括突起900的引线框结构905的截面图，突起900被按压到处于相对软化状态的LTCC材料200中。具体而言，引线框结构905可被形成为包括在其面向LTCC材料200的表面上的突起900。引线框结构905随后施加到LTCC材料的上表面，使得突起部分900在LTCC材料200的上表面之下延伸并且凹入到LTCC材料200内。因此，突起部分900可进一步促进热从LED 190传递走。
引线框结构905和LTCC材料200的共烧可使包含引线框结构905和LTCC材料200的构成元件彼此混合，例如在其接合处彼此混合，使得引线框结构905和LTCC材料200变成整合的。
图19是图示在根据本发明的一些实施例中的引线框结构1000的示意性表示的平面图，引线框结构1000可以是通过突出部1005连接的结构的阵列的一部分。如图19进一步示出，受压未穿孔部分1010形成于引线框结构1000中。例如，可形成受压未穿孔部分1010，同时将引线框结构1000与图5所示的阵列分离并且同时还将引线框结构1000施加到LTCC材料200的上表面。引线框结构1000和LTCC材料200的共烧可使包含引线框结构1000和LTCC材料200的构成元件彼此混合，例如在其接合处彼此混合，使得引线框结构1000和LTCC材料200变成整合的。
图20是这样的截面图：其图示了受压未穿孔部分1010被施加到LTCC材料200，使得引线框结构1000的受压未穿孔部分被按压到LTCC材料的表面中，但引线框结构在施加到LTCC材料200之后保持为连续材料。在根据本发明的一些实施例中，陶瓷材料的浆或湿膏可提供LTCC材料200。因此，陶瓷材料的浆或湿膏可提供给夹具、模具或其他结构，以允许与引线框结构100的共烧以提供所述材料彼此的改善的整合。
如本文所描述，根据本发明的各种实施例可提供一种用于将LED安装在其上的结构，所述结构可包括在陶瓷材料上的引线框，其中引线框结构包括允许陶瓷材料和引线框结构彼此整合的部分。例如，在根据本发明的一些实施例中，在引线框结构中的导电通孔延伸到陶瓷材料中以提供整合。
在根据本发明的一些实施例中，引线框结构在陶瓷材料的上表面和相对的下表面上延伸以提供整合。在根据本发明的再其他实施例中，可通过使用共烧陶瓷作为陶瓷材料来提供整合，所述共烧陶瓷与引线框结构共烧使得，例如引线框结构和共烧陶瓷的构成材料可彼此混合。在根据本发明的一些实施例中，陶瓷材料可以是低温共烧陶瓷（LTCC）材料。
在图式和说明书中，已揭示了本发明的实施例，并且虽然使用了特定术语，但是所述术语只是以一般描述性意义来使用并且不用于限制的目的，本发明的范围是在所附权利要求书中陈述。

Claims (56)

1.一种用于将LED安装在其上的结构，包含：
陶瓷材料；以及
在所述陶瓷材料上的引线框结构，所述引线框结构包括将所述引线框结构与所述陶瓷材料整合的部分。
2.根据权利要求1所述的结构，其中所述引线框结构中将所述引线框结构与所述陶瓷材料整合的所述部分包含在所述引线框结构中延伸到所述陶瓷材料中的导电通孔。
3.根据权利要求1所述的结构，其中所述陶瓷材料包含共烧陶瓷材料，并且其中所述引线框结构中将所述引线框结构与所述陶瓷材料整合的所述部分与所述陶瓷材料共烧。
4.根据权利要求1所述的结构，其中所述引线框结构中将所述引线框结构与所述陶瓷材料整合的所述部分包含所述引线框结构的引线，所述引线在所述陶瓷材料的上表面和相对的下表面上连续地延伸。
5.根据权利要求1所述的结构，其中所述陶瓷材料包含低温共烧陶瓷（LTCC）材料，并且其中所述引线框结构中将所述引线框结构与所述LTCC材料整合的所述部分与所述LTCC材料共烧。
6.一种用于将LED安装在其上的结构，包含：
陶瓷材料；以及
在所述陶瓷材料上的引线框结构；以及
导电通孔，所述导电通孔在所述引线框结构中延伸到所述陶瓷材料中以将所述引线框结构与所述陶瓷材料整合。
7.根据权利要求6所述的结构，其中所述引线框结构包含在所述陶瓷材料的第一表面上的第一引线框结构，所述结构进一步包含：
在所述第一引线框结构上的LED；以及
在所述陶瓷材料的与所述第一表面相对的第二表面上的第二引线框结构。
8.根据权利要求7所述的结构，其中所述导电通孔进一步延伸穿过所述陶瓷材料而至所述第二引线框结构。
9.根据权利要求6所述的结构，其中所述引线框结构是在所述陶瓷材料的第一表面上，所述结构进一步包含：
在所述陶瓷材料的与所述第一表面相对的第二表面上的LED。
10.根据权利要求6所述的结构，其中所述陶瓷材料包含在所述引线框结构的第一表面上的第一陶瓷材料，所述结构进一步包含：
在所述第一陶瓷材料上的LED；以及
在所述引线框结构的与所述第一表面相对的第二表面上的第二陶瓷材料。
11.根据权利要求10所述的结构，其中所述导电通孔进一步在所述第一陶瓷材料中延伸穿过所述引线框结构进入所述第二陶瓷材料中。
12.一种用于将LED安装在其上的结构，包含：
陶瓷材料；以及
在所述陶瓷材料上的引线框结构，所述引线框结构包括所述引线框结构的引线，所述引线在所述陶瓷材料的第一和第二相对的表面上连续地延伸。
13.根据权利要求12所述的结构，进一步包含：
在所述引线框结构的第一侧的中央部分上的LED。
14.一种用于将电子器件安装在其上的结构，包含：
低温共烧陶瓷材料；以及
引线框结构，所述引线框结构与所述低温共烧陶瓷材料共烧。
15.根据权利要求14所述的结构，其中所述低温共烧陶瓷材料包含绿色状态陶瓷材料。
16. 根据权利要求14所述的结构，其中所述引线框结构包含金属。
17.根据权利要求16所述的结构，其中与所述低温共烧陶瓷材料共烧的所述引线框结构在所述引线框结构的所述金属与所述低温共烧陶瓷材料的接合处包含所述引线框结构的所述金属与所述低温共烧陶瓷材料的混合物。
18.根据权利要求17所述的结构，其中所述混合物包含在所述接合处的在所述引线框结构的所述金属与所述低温共烧陶瓷材料的成分之间的化学键合。
19.根据权利要求17所述的结构，其中所述引线框结构进一步包含：
所述引线框结构中凹入所述低温共烧陶瓷材料中的穿透部分。
20.根据权利要求19所述的结构，其中所述穿透部分彼此隔开的距离足以补偿所述低温共烧陶瓷材料和所述引线框结构的温度系数的差异。
21.根据权利要求19所述的结构，其中所述穿透部分是相对于彼此定位以补偿温度系数的差异。
22.根据权利要求19所述的结构，进一步包含：
传导墨水，所述传导墨水是在所述引线框的隔开的穿透部分之间的所述低温共烧陶瓷材料的表面上并且电连接所述引线框的隔开的穿透部分。
23.根据权利要求14所述的结构，其中所述低温共烧陶瓷材料包含相对软态的低温共烧陶瓷材料，其中引线框结构被按压到所述相对软态的低温共烧陶瓷材料的表面中，使得所述引线框结构的一部分凹入到所述表面下方而剩余部分突出在所述表面上方。
24.根据权利要求14所述的结构，其中所述低温共烧陶瓷材料包含相对软态的低温共烧陶瓷材料，其中引线框结构被按压到所述相对软态的低温共烧陶瓷材料的表面中，使得所述引线框结构的一部分凹入到所述表面下方而剩余部分突出在所述表面上方。
25.根据权利要求14所述的结构，其中所述引线框结构进一步包含：
所述引线框结构中被按压到所述低温共烧陶瓷材料的表面中的受压未穿孔部分。
26.根据权利要求14所述的结构，其中所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料是在至少约摄氏850度的低温下共烧。
27.根据权利要求26所述的结构，其中所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料是在至少约摄氏1000度的高温下共烧。
28.根据权利要求14所述的结构，其中所述引线框结构与所述低温共烧陶瓷材料共烧以促进跨所述引线框结构与所述低温共烧陶瓷材料的接合处并且横向地在所述引线框结构内进行的热传递。
29.根据权利要求28所述的结构，其中所述引线框结构包括被按压到所述低温共烧陶瓷材料的表面上的粗糙表面。
30.根据权利要求14所述的结构，其中所述引线框结构进一步包含所述引线框结构中凹入到分离紧邻的引线框结构的所述低温共烧陶瓷材料中的穿透边缘部分。
31.根据权利要求14所述的结构，其中所述引线框结构包含连接到所述低温共烧陶瓷的第一表面的第一引线框结构，所述结构进一步包含：
第二引线框结构，所述第二引线框结构连接到所述低温共烧陶瓷的与所述第一表面相对的第二表面。
32.根据权利要求31所述的结构，进一步包含：
多个通孔，具有沉积在其中的导电材料并且延伸穿过所述低温共烧陶瓷以连接所述第一引线框结构和所述第二引线框结构。
33.根据权利要求14所述的结构，其中所述引线框结构连接到所述低温共烧陶瓷的第一表面，所述结构进一步包含：
多个通孔，具有沉积在其中的导电材料并且从所述第一表面延伸穿过所述低温共烧陶瓷而至其相对的第二表面；以及
多个导电触点，所述导电触点连接到所述多个通孔。
34.根据权利要求14所述的结构，其中所述电子器件包含发光二极管（LED）。
35.根据权利要求34所述的结构，其中所述引线框结构的部分进一步包含与所述低温共烧陶瓷的表面中的凹口共同定位的反射器凹口。
36.一种发光二极管（LED），包含：
低温共烧陶瓷材料；
引线框结构，所述引线框结构与所述低温共烧陶瓷材料共烧；以及
在所述引线框结构上的LED芯片，所述LED芯片包括结合到所述引线框的导线。
37.根据权利要求36所述的LED，其中所述LED芯片连接到所述引线框结构，其间没有底座结构。
38.根据权利要求37所述的LED，其中所述LED芯片容纳在密封体中，不包括连接到所述引线框结构的塑料封装本体。
39.一种形成用于电子器件的安装结构的方法，包含：
将引线框结构施加到低温共烧陶瓷材料的表面；以及
共烧所述低温共烧陶瓷材料和所述引线框。
40.根据权利要求39所述的方法，其中施加引线框结构包含：
将所述引线框结构按压到所述低温共烧陶瓷材料的所述表面中。
41.根据权利要求40所述的方法，其中将所述引线框结构按压到所述表面中进一步包含：
将所述引线框结构穿透以使所述引线框的部分凹入到所述低温共烧陶瓷材料中，所述引线框的所述部分彼此隔开的距离足以补偿所述低温共烧陶瓷材料和所述引线框结构的温度系数的差异。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述凹入部分是相对于彼此定位以补偿温度系数的差异。
43.根据权利要求42所述的方法，进一步包含：
将传导墨水涂覆到在所述引线框的所述隔开部分之间的所述低温共烧陶瓷材料的所述表面并且将传导墨水电连接到所述引线框的所述隔开部分。
44.根据权利要求42所述的方法，其中所述低温共烧陶瓷材料包含相对软态的低温共烧陶瓷材料，其中将所述引线框结构按压到所述表面中进一步包含：
将所述引线框结构按压到所述相对软态的低温共烧陶瓷材料的所述表面中，使得所述引线框结构的一部分凹入到所述表面下方而剩余部分突出在所述表面上方。
45.根据权利要求39所述的方法，其中将所述引线框结构按压到所述表面中进一步包含：
将所述引线框结构的未穿透部分按压到所述低温共烧陶瓷材料的所述表面中。
46.根据权利要求39所述的方法，其中共烧进一步包含将所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料在低温下共烧，同时将不同的能量源施加到所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料。
47.根据权利要求46所述的方法，其中共烧进一步包含将所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料在至少约摄氏850度的低温下共烧，同时将不同的能量源施加到所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料。
48.根据权利要求39所述的方法，其中共烧进一步包含将所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料在至少约摄氏850度的低温下共烧。
49.根据权利要求39所述的方法，其中共烧进一步包含将所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料在至少约摄氏850度的低温下共烧。
50.根据权利要求49所述的方法，其中共烧进一步包含将所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料在约摄氏1000度的高温下共烧。
51.根据权利要求39所述的方法，其中共烧进一步包含将所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料在低于约摄氏850度的温度下共烧。
52.根据权利要求39所述的方法，其中共烧进一步包含将所述引线框结构和所述低温共烧陶瓷材料在高于约摄氏1000度的温度下共烧。
53.根据权利要求39所述的方法，其中所述低温共烧陶瓷材料包含陶瓷浆。
54.根据权利要求39所述的方法，其中所述低温共烧陶瓷材料包含陶瓷湿膏。
55.一种形成用于电子器件的安装结构的方法，包含：
将引线框结构施加到低温共烧陶瓷材料的表面；以及
共烧所述低温共烧陶瓷材料和所述引线框。
56.一种形成发光二极管（LED）的方法，包含：
将LED安装在包含与LED引线框结构共烧的低温共烧陶瓷材料的结构上；
将来自所述LED引线框结构的导线结合到所述LED的端子；以及
在所述LED上面形成密封体。
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