CN104508845B - 经强化的led封装及为此的方法 - Google Patents

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Abstract

将LED引线框架压接到子组件可能使引线框架受应力。平坦引线框架不能调节这些应力。应变释放区段被添加到平坦引线框架以调节引线框架上的压接或其它应力。应变释放区段以开口、凹槽或隆起的形式创建于引线框架中。应变释放区段可以是对称的或非对称的。

Description

经强化的LED封装及为此的方法
技术领域
本公开涉及强化发光二极管（LED）封装的过程。
背景技术
典型地将LED安装到引线框架。引线框架可以附接到照明器或模块。典型地引线框架提供到LED的电气连接性。引线框架还可以提供用于LED的机械支撑或者可以用于将若干LED布置在阵列中。在替换方案中，不同的引线框架布置在电路板上以创建LED的阵列。
典型的引线框架增加经封装的LED的总体高度。平坦引线框架降低所安装的LED的高度，这对于诸如机动车组件（例如尾灯）之类的许多应用而言是合期望的。同样合期望的是使用诸如铆合之类的低成本方法来将各个LED紧固到组件。铆合是如本领域中已知的将薄金属表面电气和机械连接到彼此的机械过程。铆合的更完整描述可以在通过引用合并的美国专利5,404,282和5,519,596中找到。然而，铆合可能使平坦引线框架受应力。受应力的引线框架可能造成不可靠的组件。因此，将会合期望的是创建使得能够实现平坦引线框架的可靠铆合的LED封装。
发明内容
LED可以附接到平坦引线框架。平坦引线框架可以经由被置于LED的侧面或底部上的垫而附接到LED。引线框架可以包含一个或多个应变释放区。应变释放区可以采取切口、凹口或褶皱区的形式。
附图说明
在各图中：
图1a是在铆合到子组件板之前的弯曲引线框架的顶视图；
图1b是在铆合到子组件板之前的弯曲引线框架的侧视图；
图1c是在铆合到子组件板的过程中的弯曲引线框架的侧视图；
图1d是在铆合到子组件板的结束时的弯曲引线框架的侧视图；
图2a是具有轴线A-A'和轴线B-B'的附接到平坦引线框架的LED的顶视图；
图2b是沿轴线A-A'的附接到平坦引线框架的LED的侧视图；
图2c是沿LED的晶片的轴线B-B'部分的附接到平坦引线框架的LED的侧视图；
图2d是附接到替换平坦引线框架的LED的顶视图；
图3示出具有应变释放切口的平坦引线框架的顶视图；
图4示出在引线框架的下侧上具有蚀刻凹槽的平坦引线框架的侧视图；
图5a示出具有褶皱应变释放区的平坦引线框架的侧视图；以及
图5b示出具有褶皱应变释放区段的平坦引线框架的顶视图；
在不同图中使用相同参考标号指示类似或相同的元件。
具体实施方式
尽管任何类型的半导体或电子器件可以利用本发明，但是描述的其余部分将使用具有透镜的经封装的LED以便简化描述。尽管描述的其余部分仅参考LED，但是任何器件可以使用本发明，包括激光器、太阳能电池、检测器、DRAM、SRAM、ROM、闪速存储器、MEMS器件、微处理器、逻辑门、FPGA或任何其它合适的器件。同样地，尽管描述了方形管芯形状，但是设想到任何一个或多个合适的管芯形状并且其包括在本发明的范围内。
尽管在所有示例中两个构件或引线包括引线框架，但是设想到单个引线或多于两个引线并且其包括在本发明的范围内。尽管所示引线处于器件的相对侧上，但是设想到诸如彼此成直角的引线或处于封装的相同侧上的两个引线或任何其它合适组合之类的其它配置并且其包括在本发明的范围内。
尽管引线被示为一个尺寸长于其它尺寸的矩形，但是设想到诸如方形、三角形或任意形状之类的其它形状并且其包括在本发明的范围内。引线的典型形状可以取决于利用LED的模块或子组件的机械要求。
尽管针对引线示出矩形均匀截面，但是设想到包括磨圆截面、收拢或更多维度(rounding in or more dimensions)、圆角或任何合适截面的其它截面并且其包括在本发明的范围内。
尽管示出经封装的LED，但是设想到裸LED块、具有或不具有基座的LED、具有或不具有透镜的LED、或任何组合并且其包括在本发明的范围内。尽管示出附接到LED封装的侧面的平坦引线框架，但是设想到诸如将平坦引线框架安装到LED封装的底部或者使用弯曲引线框架之类的其它配置并且其包括在本发明的范围内。
在以下讨论中，LED将为所安装的具有透镜的经封装矩形LED。LED将具有直线平行六面体的形状。具有透镜的发光侧将是LED的“顶部”。LED的“底部”将是与透镜相对的平行六面体的侧面。LED的“侧面”将与LED的顶部和底部二者成直角。
诸如发光二极管（LED）之类的半导体发光器件是当前可用的最高效的光源之一。LED典型地安装在基座上。所安装的LED可以进一步“封装”有透镜。基板可以连接到引线框架。典型地，引线框架连接到与透镜相对的LED的底部。然而，平坦引线框架可以连接到所安装的LED的侧面。整个LED可以包封在环氧化物或任何其它合适的材料中。特别地，硬耐温材料可以用于机动车应用。
典型的引线框架被弯曲，其调节(accommodate)在LED连接子组件或电路板时可能发生的机械应力。将引线框架连接到LED的底部或LED的侧面降低LED的总体高度，其中高度是LED的透镜与在其上安装LED的子组件之间的距离。平坦引线框架不具有调节安装应力的弯曲区域。为了调节连接到平坦引线框架的LED的安装应力，平坦引线框架可以并有应变释放区。
图1a示出具有弯曲引线框架的示例性LED 100的顶视图。LED 100包括连接到引线125A和125B的经封装的LED 111。在该示例中，引线125A和125B是整体弯曲引线框架。在替换方案中，弯曲引线框架可以更加复杂并且包括机械特征、多个连接点、电路系统或任何其它合适构造。
LED 100的引线125B在铆合之前定位于子组件板160的一部分之上。子组件板160可以是铜合金衬底。典型地，子组件板160将同时铆合到引线125A和125B。然而，仅示出连接到单个引线125B的子组件板160的部分使得可以清楚地图示铆合过程。子组件板160可以是复杂的并且接纳一个或多于一个LED 100。子组件板160还可以包括机械突起以适应于在器件（例如汽车尾灯模块）中的放置。子组件板160可以接纳电路板或任何合适的器件。
在铆合的示例性方法中，砧座150定位在引线125B之上并且冲头170（虚线）定位在子组件板160以下。砧座150可以由内砧座151以及两个外板152A和152B构造而成。冲头170的窄部171可以定位在内砧座151的下方。尽管砧座150和冲头170被示为小于引线125B，但是或者砧座150或者冲头170可以大于引线125B。典型地，砧座150和冲头170将同时铆合引线125A和125B或者同时铆合许多LED 100。然而，出于图示的目的，所有图示出用于单个引线125B的铆合装置。
图1b示出在铆合之前沿图1a中的轴线A-A'的LED 100的侧视图。引线125A具有弯曲部分190A。引线125B具有弯曲部分190B。砧座150的外板152A和152B可以延伸超出内砧座151，从而留下在冲头170的窄部171之上的砧座150的部分的下方的空隙153。
图1c示出在铆合过程期间沿图1a中的轴线A-A'的LED 100的侧视图。冲头170的窄部171现在突起通过子组件板160和引线125B二者。引线125B的部分126和子组件板160的部分161已经被冲头170迫使到砧座150的内砧座151与外板152A和152B之间的空隙153（现在被占据或部分占据）中。部分126可以至少部分地连接到引线125B并且部分161可以至少部分地连接到子组件板160。典型地，部分126和部分161形成金属“凹座”。凹座的一个或所有侧面可以在整个铆合过程期间保持连接。
图1d示出在铆合过程完成时沿图1a中的轴线A-A'的LED 100的侧视图。冲头170的窄部171现在迫使部分126和部分161的凹座大于引线125B中的开口。当侧板125A和125B移位成远离内砧座151时，准许凹座的这种扩张。经扩张的凹座可以将引线125b机械和/或电气连接到子组件板160。
铆合过程沿力方向180将引线125B拉离经封装的LED 111。典型地，两个引线125A和125B同时被铆合，因而在相反方向上施加力，从而将引线125A和125B拉离经封装的LED111。典型地，弯曲部分190A、190B调节拉力。在替换方案中，引线125A和125B上的朝向经封装的LED 111的压缩力可以由铆合过程施加。
尽管在图中将砧座的长轴示为垂直于图1a中的作为引线125B的长轴的轴线A-A'，但是设想到其它取向并且其包括在本发明的范围内，例如，砧座的长轴可以与图1a中的轴线A-A'成直角或者与图1a中的轴线A-A'成任何其它角度。
图2a是具有平坦引线框架的示例性LED 200的顶视图。LED 200可以包括连接到引线220A和220B的经封装的LED 210。在该示例中，引线220A和220B是整体平坦引线框架。在替换方案中，平坦引线框架可以如以上描述的那样更加复杂。引线220A和220B可以连接到经封装的LED 210的侧面或者与透镜相对的LED 210的底部。
力280A和280B可以是将引线220A和220B铆合到子组件板（未示出）的结果。因为引线220A和220B不具有弯曲部，所以引线220A和220B或其到经封装的LED 210的连接可能被置于过度应力之下。应力的一部分可以沿引线220A和220B的长轴C-C'。过度应力可以造成引线220A和220B或其到经封装的LED 210的破裂。平坦引线框架和经封装的LED 210可以被覆盖在模制的环氧化物或任何其它合适的材料中。特别地，硬耐温材料可以用于机动车应用。
图2b示出沿图2a中的轴线C-C'的LED 200的侧视图。LED 200包括附接到经封装的LED 210的侧面的引线220A和220B。
图2c示出沿图2a中的轴线D-D'的LED 200的侧视图。仅引线220a在该视图中可见。
图2d示出沿轴线的LED 201的侧视图。LED 201包括附接到经封装的LED 211的底部的引线220A和220B。
图3是具有平坦引线框架和应变释放区段的LED 300的一个实施例的顶视图。LED300包括连接到引线322A和322B的经封装的LED 310。在该示例中，引线322A和322B是整体平坦引线框架。在替换方案中，平坦引线框架可以如以上讨论的那样更加复杂。引线322A和322B可以连接到经封装的LED 310的侧面或与透镜相对的LED 310的底部。
可以在引线322A中创建应变释放开口330A和330B。可以在引线322B中创建应变释放开口330C和330D。如果力沿引线322A和322B的长轴拉动或推动，则应变释放开口330A-330D可以调节应力，从而防止或降低对引线322A、322B和/或引线322A、322B到经封装的LED310的连接的破坏。
尽管引线322A、322B被示为矩形，但是如以上描述的其它形状是可能的。尽管开口330A-330D被示为三角形开口，但是设想到诸如矩形或任何其它合适形状之类的其它形状并且其包括在本发明的范围内。特别地，诸如具有一个或多个圆点的三角形之类的磨圆形状包括在本发明的范围内。开口330A-330D可以通过冲孔、蚀刻、锻造或任何其它合适方法形成。
图4是具有平坦引线框架和应变释放区段的LED 400的另一实施例的顶视图。LED400包括连接到引线423A和423B的经封装的LED 410。在该示例中，423A和423B是整体平坦引线框架。在替换方案中，平坦引线框架可以如以上描述的那样更加复杂。引线423A和423B可以连接到经封装的LED 410的侧面或者与透镜相对的LED 410的底部。
可以在引线423A和423B中创建应变释放凹槽440A和440B。如果力沿引线440A和440B的长轴拉动或推动，则凹槽440A和44B可以调节应力，从而防止或降低对引线423A、423B和/或引线423A、423B到经封装的LED 410的连接的破坏。
尽管引线440A和440B被示为矩形，但是如以上描述的其它形状是可能的。尽管凹槽440A和440B被示为半圆形，但是设想到诸如三角形或任何合适形状之类的其它截面并且其包括在本发明的范围内。尽管凹槽看似通过引线厚度穿透到半途（50%），但是设想到诸如25%或90%或任何合适穿透之类的其它穿透并且其包括在本发明的范围内。凹槽可以通过机械加工、蚀刻、压印或任何合适方法形成。
图5是具有平坦引线框架和应变释放区段的LED 500的另一实施例的顶视图。LED500包括连接到引线524A和524B的经封装的LED 510。在该示例中，524A和524B是整体平坦引线框架。在替换方案中，平坦引线框架可以如以上描述的那样更加复杂。引线524A和524B可以连接到经封装的LED 510的侧面或者与透镜相对的LED 510的底部。
可以在引线524A和524B中创建应变释放隆起550A和550B。如果力沿引线524A和524B的长轴拉动或推动，则隆起550A和550B可以调节应力，从而防止或降低对引线523A、523B和/或引线523A、523B到经封装的LED 510的连接的破坏。
尽管引线524A和524B被示为矩形，但是如以上描述的其它形状是可能的。尽管隆起550A和550B被示为半圆形，但是设想到诸如三角形或任何合适形状之类的其它截面并且其包括在本发明的范围内。尽管隆起看似在引线厚度以上穿透到半途（50%），但是设想到诸如25%或90%或任何合适穿透之类的其它穿透并且其包括在本发明的范围内。隆起可以通过机械加工、压接、压印或任何合适方法形成。
尽管每一个实施例示出两个应变释放区段，每一个引线中一个，但是设想到仅单个应变释放区段或多于两个应变释放区段并且其包括在本发明的范围内。在替换方案中，两个或更多应变释放区段可以被置于单个引线中而其它引线不具有任何应变释放区段。尽管在每一个实施例中应变释放区段对称地放置，但是设想到其它非对称配置并且其包括在本发明的范围内。尽管在每一个实施例中应变释放区段被示为相对靠近经封装的LED，但是设想到具有更远离经封装的LED的一个或多个应变释放区段的其它配置并且其包括在本发明的范围内。
虽然已经在各图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要被视为是说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。权利要求中的任何参考标记不应当解释为限制范围。

Claims (19)

1.一种装置，包括：
具有顶表面、与顶表面相对的底表面和连接顶表面和底表面的至少一个侧表面的电子部件；以及
连接到电子部件的至少一个引线框架构件，所述引线框架构件具有连接到电子部件的近端和远离电子部件定位的远端，
所述引线框架构件包括用于调节安装应力的应变释放区，所述应变释放区定位为朝向所述引线框架的近端。
2.权利要求1的装置，其中电子部件是LED。
3.权利要求1的装置，其中所述至少一个引线框架构件连接到电子部件的底表面。
4.权利要求1的装置，其中所述至少一个引线框架构件连接到电子部件的至少一个侧表面。
5.权利要求1的装置，其中电子部件具有至少四个侧表面。
6.权利要求5的装置，其中两个引线框架构件连接到电子部件的两个不同的侧表面。
7.权利要求1的装置，其中应变释放区包括至少一个开口。
8.权利要求7的装置，其中所述至少一个开口是三角形的。
9.权利要求1的装置，其中应变释放区包括至少一个凹槽。
10.权利要求9的装置，其中所述至少一个凹槽平行于至少一个侧表面。
11.权利要求1的装置，其中应变释放区包括至少一个隆起。
12.权利要求11的装置，其中所述至少一个隆起平行于至少一个侧表面。
13.一种用于在子组件板上铆合LED装置的方法，所述方法包括：
在子组件板上定位LED装置的引线框架构件，引线框架构件包括应变释放区，相比于远离LED装置的经封装的LED的引线框架构件的远端，所述应变释放区定位为更接近连接到经封装的LED的引线框架构件的近端；以及
将引线框架构件铆合到子组件板，其中应变释放区调节来自所述铆合的应力。
14.权利要求13的方法，其中应变释放区包括至少一个开口。
15.权利要求14的方法，其中所述至少一个开口是三角形的。
16.权利要求13的方法，其中应变释放区包括至少一个凹槽。
17.权利要求16的方法，其中所述至少一个凹槽平行于经封装的LED的至少一个侧表面。
18.权利要求13的方法，其中应变释放区包括至少一个隆起。
19.权利要求18的方法，其中所述至少一个隆起平行于经封装的LED的至少一个侧表面。
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