CN109983591B - 制造引线框的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种制造引线框(1)的方法，包括以下步骤:准备冲压布置(4)以冲压引线框(1)，引线框(1)包括多个电极接触区域(2)和多个连接条(10)，其中互补接触区域(2)由初始间隙宽度(GS)分开，连接条(10)在引线框(1)的区域之间延伸；使用冲压布置(4)冲压引线框(1)；以及使已冲压引线框(1)的至少一个连接条(10)变形，以将互补接触区域(2)之间的间隙宽度减小到最终间隙宽度(GD)。本发明还描述了使用这种方法制造的引线框(1)，其包括多个LED电极接触区域(2)，在变形步骤之后，互补接触区域(2)之间的间隙宽度(GD)至多为250微米。本发明还描述了一种LED照明装置，包括这样的引线框(1)和安装在引线框(1)的互补电极接触区域(2)上的至少一个LED管芯封装(6)。

Description

制造引线框的方法
技术领域
本发明描述了一种制造引线框的方法。
背景技术
在发光二极管（LED）照明装置的制造中，一种方案是将LED管芯或晶片级封装安装到引线框或金属载体上。引线框包括与LED管芯的阳极和阴极进行电接触的接触区域，并且电压源可以通过电极接触区域跨LED连接。引线框还充当主要散热器，因为它直接连接到LED封装。LED芯片技术的进步已经导致伴随有有利的高光输出的非常小的管芯尺寸。小管芯尺寸需要引线框或载体的阳极与阴极接触区域之间的小间隙。在LED的操作期间，阳极和阴极变热，因此芯片安装到的任何接触区都会经受热变形。US 4,797,726描述了一种保护半导体芯片免受这种热应力的方法。
引线框实际上是将多个引线保持在适当位置的框架。引线是电气部件稍后将钎焊到的接触区域。在电气部件安装到引线上后，可以通过切除任何不必要的区域来完全或部分丢弃“框架”本身。引线框通常是使用带有适当形状的冲压工具和相应模具的冲压机来由一块金属板或金属板条带冲压或冲制而成的。制造用于非常小的LED管芯封装的引线框是有挑战性的，因为阳极与阴极之间的间隙可能只有几分之一毫米。例如，目前正在制造阳极-阴极空隙仅为150微米至250微米的LED管芯封装，并且随着技术的进步，可以预期此空隙会进一步减小。然而，常规冲压工具能够实现的最小空隙是有限制的，特别是因为引线框可以具有毫米范围的厚度，以便能够有效地传输由LED散发的热量。例如，为了使已冲压引线框令人满意地用作散热器，可行的金属板厚度可以在0.5-3.0毫米的范围内。通常，常规的冲压工具被设计成冲穿金属板，使得相邻区域之间的空间不小于金属板的厚度。换句话说，板材厚度与最小可实现间隙的比率是1:1，因此对于上述的LED管芯封装来说，通过常规的冲压机可实现的间隙宽度太宽。这种约束是由于需要确保冲压程序可以不间断地执行基本上无限的次数。
这个问题可以通过开发一种能够在电极接触区域之间实现期望的窄空隙的冲压机来解决。然而，冲压机的重新设计与大量的费用相关联，特别是因为电极接触区域之间的间隙必须非常精确和均一。因此，为实现小间隙宽度而进行的特殊工具作业修改通常仅限于引线框原型的生产。处理该问题的另一种方式可以是冲压具有大区域的引线框，该大区域稍后将通过切割或铣削而被细分成两个、四个或更多个个别的电极接触区域。切割或铣削步骤可以使用更精密的工具，这些工具能够切割或形成期望的窄狭缝或间隙，小型LED管芯稍后可以安装在这些狭缝或间隙上。然而，由于在接触区域之间形成间隙或狭缝所需的精度水平，这种额外的工具和额外的工具作业步骤显著增加了LED装置的总成本。
因此，本发明的目的是提供一种制造引线框的更经济的方法。
发明内容
本发明的目的通过以下所述的制造引线框的方法和引线框来实现：
该制造引线框的方法包括以下步骤：
A) 准备冲压布置以冲压引线框，所述引线框包括：
- 多个电极接触区域，其中互补接触区域包括被初始间隙宽度分开的阳极接触区域和阴极接触区域；和
- 多个连接条，其中连接条在所述引线框的区域之间延伸；
B) 使用所述冲压布置冲压所述引线框；和
C) 使已冲压引线框的至少一个连接条变形，以将互补接触区域之间的间隙宽度减小到最终间隙宽度，以及
D) 将至少一个半导体装置安装在所述引线框的互补电极接触区域上，
其中所述至少一个半导体装置为LED管芯封装，并且
使连接条变形的步骤包括使连接条的一部分弯曲到所述引线框的平面外，以缩短所述连接条(10)的长度。
使用以上所述的方法制造的引线框包括多个LED电极接触区域，在变形步骤之后，互补接触区域之间的间隙宽度至多为250微米。
根据本发明，引线框制造方法包括以下步骤:准备冲压工具以从金属板冲压引线框，使得引线框包括多个LED电极接触区域或瓦片，其中互补的阳极/阴极接触区域由初始间隙宽度分开；以及还有多个窄的连接条、桥或圆角，其中连接条在引线框的两个区域之间延伸。该方法还包括使用冲压工具冲压引线框的步骤；并且随后使已冲压引线框的至少一个连接条变形，以将互补接触区域之间的间隙宽度减小到最终间隙宽度。
当然，工具准备步骤只需要执行一次。在准备好常规冲压机的工具来冲压期望的引线框形状之后，该工具可以反复使用来从金属板冲压引线框，例如从以适当的速率从卷馈送到冲压机的连续金属板带冲压引线框。这种冲压机可以准备从板材冲压或冲制一个或多个引线框。同样，冲压机可以在连续的金属板条带中冲压一系列引线框。
在冲压期间，冲出金属板的部分，留下互连区域的期望布置，其中大部分在最终装置中用于特定目的。具体而言，已冲压引线框将包括几个电极接触区域或“瓦片”以及任何数量的连接条。最初，电极接触区域被间隙宽度分开，该间隙宽度可通过常规的冲压机容易地实现。如上所述，这种间隙宽度对于用于只需要几百微米或更小的空隙的非常小的LED管芯封装来说太大。在已冲压引线框上执行本发明方法的变形步骤，以使已冲压引线框的至少一个连接条变形，结果互补接触区域或瓦片之间的间隙宽度减小到期望的空隙宽度。本发明方法的优点在于，即使初始冲压间隙宽度与金属板厚度相同，甚至对于相对厚的金属板，也可以容易地实现仅250微米或更小的最终间隙宽度或空隙。本发明方法的另一个优点是，引线框可以用相对少的工作并以低成本生产。
根据本发明，通过本发明的制造方法实现的引线框包括多个LED电极接触区域，其中，在变形步骤之后，互补接触区域被最多250微米的间隙宽度分开。本发明的引线框制造起来是便宜的，并且可以用作非常小的LED管芯封装的载体。
因此，包括根据本发明的引线框的LED照明装置可以包括安装在引线框的互补阳极和阴极接触区域上的一个或多个LED管芯封装，并且LED管芯封装可以具有仅250微米或更小的电极空隙。因此，可以使用本发明的引线框实现的LED照明装置制造起来可以是有利地经济的，因为在为所需的窄电极空隙准备引线框时不需要昂贵的工具作业解决方案。
以下描述公开了本发明的特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以适当地组合。在一个实施例类别的上下文中描述的特征可以同样适用于另一个实施例类别。
已冲压引线框通常包括稍后将被丢弃的各种区域。这样做的原因是为了简化冲压过程，以及更重要地也是为了简化部件安装过程。例如，可以在钎焊步骤中将LED管芯封装安装到连续系列引线框的电极区域。通过这种方式，可以以高效且具有成本效益的方式制备数百个装置。在钎焊步骤之后，可以从引线框条带或板上切割个别装置。为此原因，冲压工具通常被准备来在已冲压引线框中包括这种“多余的”或“浪费的”区域，并且有用区域(例如电极接触区域)最初通过连接条保持在适当位置，该连接条也可以稍后从引线框切割并丢弃或再循环。连接条可以围绕瓦片形成外部框架，或者可以在外部框架与瓦片之间延伸。
在本发明的方法中，电极接触区域或瓦片最初被冲压，使得它们被相对大的间隙分开，并且通过连接条保持在框架内的适当位置。在本发明的一个优选实施例中，冲压工具被准备来冲压从瓦片延伸到引线框的侧条的一个或多个连接条。优选地，这种连接条从瓦片对角延伸到引线框的侧条。连接条优选地是窄的，使得可以用相对小的力气使它变形。为此，冲压工具优选地被准备来冲压具有基本上对应于金属板厚度的宽度的连接条。毫米范围内的连接条宽度可以很容易通过处理该厚度金属板的大多数常规冲压机布置来实现。
在本发明的一个优选实施例中，使连接条变形的步骤包括在引线框的平面内使连接条弯曲或移位，这具有调整连接条角度的效果。这样，该连接条端部的瓦片将朝向其他（一个或多个）瓦片移位，从而有效地减小那些瓦片之间的间隙或空隙。
在本发明的另一个优选实施例中，使连接条变形的步骤包括将短长度的连接条迫使到引线框的平面外。这导致由该连接条的一部段形成小“拱形”。该变形仅涉及几何变化，但不涉及拉伸，因此延伸到引线框平面外的拱形有效地缩短了连接条的长度。这样，由该连接条链接的任何电极接触区域将朝向彼此移位，有效地减小它们之间的间隙或空隙。
本发明的方法提供了在电极接触区域之间实现非常窄的空隙的简单且直接的方法。然而，必须小心确保电极接触区域之间的间隙在其整个长度上是均一的。此外，要实现的最终间隙宽度或空隙还取决于要安装在引线框的互补接触区域上的LED管芯类型的热要求的基础。因此，最终间隙宽度不应过窄。大约50微米的最小间隙宽度可以足以避免焊料“桥接”间隙并导致短路。为此，在本发明的优选实施例中，该方法包括在互补接触区域之间的空间中插入量规以限制连接条变形程度的步骤。该量规优选具有与期望空隙相同的宽度，并且可以实现为垫片或类似装置。在执行变形步骤时，可以将量规保持在适当位置。这些技术确保间隙窄，并且相对瓦片的竖直面在间隙的整个长度上平行。
变形步骤在冲压之后和钎焊之前执行。在这些阶段之间，瓦片优选地不应偏离它们的新位置。因此，在本发明的另一优选实施例中，变形步骤之后是稳定步骤，其中在变形步骤期间产生的应力减小和/或其中电极接触区域的位置在空间上固定。例如，可以执行退火程序，其中引线框被加热和冷却。退火可以在变形步骤期间和/或变形步骤之后执行。替代地或附加地，连接条的竖直变形(在引线框的平面外)可以跟随它们的水平变形(在引线框的平面内)，以固定电极接触区域的位置。将电极接触区域固定在适当位置的另一种方式可以是通过应用包覆模制技术，其中在变形步骤之后，引线框在模制工具中对准，并且通过塑料包覆模制在空间上固定。例如，施加于引线框的任一侧的塑料包覆模制可以将电极接触区域保持在适当位置。模制工具优选成形为在施加包覆模制塑料材料时将至少瓦片保持在适当位置。塑料材料应该是电隔离的，并且应该具有有利的热特性，因为接下来将进行钎焊步骤。通过上述步骤中的一个或多个稳定电极接触区域将减少连接条或桥中的应力，并确保引线区域在空间上固定就位，并且将不会改变位置。
在稍后的制造步骤中，一个或多个LED管芯(例如表面安装的LED管芯)可以在回流钎焊过程中跨电极接触区域之间的窄狭缝而附连。在此步骤之后，可以从引线框上切掉任何浪费或多余的材料，以移除短路连接部。然后可以根据需要封装该装置。
从下面结合附图考虑的详细描述中，本发明的其他目的和特征将变得显而易见。然而，应当理解，附图仅仅是为了说明的目的而设计的，而不是作为对本发明的限制的定义。
附图说明
图1 示出了通过本发明方法获得的已冲压引线框的第一实施例；
图2示出了变形步骤之后的图1的引线框；
图3示出了通过本发明方法获得的已冲压引线框的第二实施例；
图4示出了变形步骤之后的图3的引线框；
图5示出了图3和图4的引线框的透视图；
图6示出了由本发明方法使用的冲压机的简化示意图；
图7示出了本发明方法的多个阶段；
图8示出了包括通过本发明方法获得的引线框的LED发光布置的一部分；
图9示出了通过本发明方法获得的已冲压引线框的第三实施例；
图10 和11示出了处于进一步制造阶段的图9的引线框；
图12示出了本发明的LED照明装置的实施例。
在附图中，相同的附图标记始终指代相同的物体。图中的物体不一定按比例绘制。
具体实施方式
图1示出了引线框1的第一实施例，该引线框1通过使用已经被准备来冲压图中所示的引线框形状的工具进行冲压或冲制而获得。该工具可用于从馈送通过工具的金属板条带上反复冲压引线框。在冲压期间，冲出金属板条带的部分，留下区域的期望布置，其中的每个区域通常在以后用于特定目的。在该图中，引线框1是已冲压引线框的较长条带的一部分，并且示出了具有四个瓦片2或LED电极接触区域2的相关部分，一个或多个LED管芯封装的电极稍后将钎焊到该区域2。为了在操作期间从LED高效传热，引线框1通常需要在大约3.0毫米范围内的厚度。如上所述，已冲压引线框的多个部分之间的最小可实现间隙尺寸受到常规或标准冲压工具的约束。已冲压引线框1的瓦片2之间的间隙宽度GS因此不利地是宽的。为了克服这个约束，使用本发明的方法准备冲压工具，使得连接条10设置在瓦片2与引线框1的其余部分之间。该图显示了四个瓦片2，其中三个瓦片通过这种连接条10连接到引线框1的其余部分。这些连接条2薄且相对长，使得它们可以在引线框1的平面内(即在页面的平面内)用很小力气就能弯曲。连接条10可被视为直角三角形的斜边，如放大图所示，放大图示出了左下瓦片2左侧的连接条10最初对着与引线框1的侧条成的角，使得较长的“虚拟”腿具有长度XS。使该连接条10在引线框1的平面内侧向弯曲将缩短一条腿并延长“虚拟”腿，同时斜边(连接条10)的长度保持固定。
这种变形步骤的结果如图2所示。冲压后的初始“虚拟腿”长度XS已经通过变形而增加到更长的长度XD。这使得该连接条10端部的瓦片2更靠近其相邻瓦片2。在图2中，通过连接条10连接到引线框1的其余部分的所有瓦片2已经通过使连接条10变形而移动。图中的短箭头指示连接条10的变形方向。图中的右上瓦片2不需要任何连接条，因为在右上瓦片2的方向上使其他三个瓦片2移动或移位就足够了。以这种方式使瓦片2在引线框1的平面内移位的结果是减小瓦片2之间的间隙宽度。变形后，间隙宽度GD显著小于初始间隙宽度GS。本发明的方法可以实现小至150微米的间隙宽度GD，即使对于3.0毫米范围内的引线框厚度也是如此。这开放了能跨引线框1的互补瓦片2放置非常小的表面安装的LED封装的可能性，同时能够使用标准冲压工具非常经济地制造引线框1。
图3示出了从金属板条带冲压的引线框1的替代实施例。该图显示了引线框1的平面图和端面图(在图的顶部)。最初，已冲压引线框1具有宽度WS和长度LS，并且已经被冲压以形成四个细长瓦片2和在矩形引线框1的四个角之间延伸的连接条10。瓦片2稍后将接收LED封装的阳极和阴极。与上面图1和图2中描述的实施例类似，不需要特别的力气来冲压在互补瓦片2之间具有小间隙宽度的引线框1。最初，已冲压引线框1在互补瓦片2之间具有初始间隙宽度GS。已冲压引线框1然后经受变形步骤。在该实施例中，如图4所示，引线框1的薄直部段10或连接条10弯曲到引线框1的平面外。每个弯曲部段都显示为一个倒置的“拱形”，如端面图(在图的顶部)所示。图4中的平面图显示了引线框1的上部区域的三个这样的部段，以及下部区域的三个这样的部段。例如，可以使用合适的工具同时形成所有六个“拱形”。变形步骤的结果是缩短引线框1的总宽度WD和长度LD，有效地将四个瓦片2移得更靠近在一起，使得所得间隙宽度GD相应地缩短。间隙宽度缩短的量可以通过使用合适的工具来形成合适尺寸的“拱形”来确定。图5示出了图3和图4中描述的引线框1的透视图，并且清楚地示出了为实现有利的小间隙宽度GD而形成的六个倒置的“拱形”。该图还示出了从引线框的上方和下方附连到瓦片2和引线框侧条的包覆模制塑料元件8，以便在切割引线框1以移除瓦片2之间的短路连接部之后将它们保持在一起。图中示出了示例性切割线C。引线框1外端处的多余材料被移除，并且可以被再循环。
图6示出了冲压机4的简化示意图，其中冲压工具40被准备来冲压如图3中所描述的引线框。一件金属板3被插入冲压工具40与冲压模具41之间，并且冲压机4被致动以执行冲制或冲压动作。然后，将得到的已冲压引线框1从压机4中移除。当然，金属板3的连续条带可以被馈送入压机，并且所得到的引线框也可以是连续条带的形式，这将是技术人员已知的。可以使用单独的工具来执行变形步骤，并且这可以在相同的位置执行，或者在适当的不同位置执行。
图7示出了变形步骤，并且示出了插入在厚度为H的已冲压引线框1的互补瓦片2之间的量规5。量规5可以具有在100-250微米范围内的宽度GD，对应于LED管芯封装的电极接触区域之间的期望间隙宽度GD。间隙的宽度GS最初相当宽，例如比率GS:H可以是1:1，以允许低成本冲压程序。在变形步骤期间，例如通过在引线框1的平面P内弯曲图1和2的连接条10，间隙减小到量规5的宽度GD。变形可以涉及在引线框1的平面P内弯曲图1和2的连接条10。当连接条10被认为是直角三角形的斜边时，如以上图1和2所解释的，冲压后的初始“虚拟腿”长度XS通过变形而增加到更长的长度XD。这使得连接条10端部处的瓦片2更靠近其相邻的（一个或多个）瓦片，如图的下部所示。
尽管在该图中未示出，变形步骤可以涉及在引线框1的平面P外形成如图3-5所示的“拱形”。在任一种情况下，最初的宽间隙被减小到有利的窄间隙，该窄间隙具有与量规5相同的宽度GD。使用量规5来控制间隙宽度可以确保间隙宽度不太窄。该图还指示切割线C，指示引线框1将被丢弃的部分，例如在包覆模制和钎焊之后将被丢弃的部分。
图8示出了LED发光布置的一部分。这里，SMD LED管芯封装6的阳极61和阴极62被钎焊到本发明引线框1的互补瓦片2上。互补瓦片2之间有利的窄间隙宽度GD允许使用有利的小SMD LED管芯封装6。该图还示出了用于将瓦片2保持就位的包覆模制塑料元件8。
图9示出了引线框1的另一实施例，其以与图1的引线框相似的方式获得。该图示出了具有四个瓦片2或LED电极接触区域2的引线框，三个LED管芯封装的电极稍后将被钎焊到区域2。用于形成引线框1的冲压工具在瓦片2中的三个与引线框1的其余部分之间留有连接条10。这些连接条2可以在引线框1的平面内(即，在页面的平面内)用很小的力气来弯曲。这允许瓦片2之间非常窄的间隙宽度，窄至150微米，即使对于3.0毫米范围内的引线框厚度也是如此。在以这种方式制备引线框之后，表面安装LED封装6可以跨引线框1的互补瓦片2安装。
图10示出了包覆模制元件8，该包覆模制元件8被布置成将引线框的各个部分保持在一起、为LED 6提供窗口、覆盖安装在引线框1上的其他电子部件以及当引线框1被结合到照明装置中时还充当间隔件。
图11示出了照明装置的制造的另一阶段。这里，引线框1已经被切割或修整以移除多余的材料，并且剩余部分已经在某些预定位置被弯曲以实现特定的形状。连接器70已经焊接到引线框1的正极接片和负极接片上。如果需要，然后可以执行最后的包覆模制步骤。图12示出了制造LED照明装置7的最后阶段，其中引线框嵌入于包括壳体71和散热器72两者的单元中。壳体和/或散热器可以由导热塑料制成。连接器被包围在插座部分73中，该插座部分73可以与相应的插头连接器配合。
图12所示的LED照明装置7的实施例可以特别适用于汽车LED前照明应用，并且可以特别为原始设备制造商(OEM)市场开发。本发明的概念提供了包围在灯单元中的紧凑的LED光源，该灯单元可以以类似于用于这种前照明应用的常规灯的方式工作，使得照明装置7可以容易地安装。LED照明装置的这个实施例不需要主动冷却系统，或者需要驱动器盒。由于LED的精确放置和包覆模制的塑料保护，本发明的照明装置表现出长寿命和有利的高机械强度。
尽管本发明已经以优选实施例及其变型的形式被公开，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多附加的修改和变型。例如，本发明的方法可以用于提供引线框以用来承载需要引线之间非常窄的空隙的任何电气装置。
为了清楚起见，应当理解，在整个申请中使用“一”或“一个”并不排除多个，并且“包括”并不排除其他步骤或元件。

Claims (13)

1.一种制造引线框(1)的方法，包括以下步骤
A) 准备冲压机(4)以冲压引线框(1)，所述引线框（1）包括
- 多个电极接触区域(2)，其中互补接触区域(2)包括被初始间隙宽度(GS)分开的阳极接触区域和阴极接触区域；和
- 多个连接条(10)，其中连接条(10)在所述引线框(1)的区域之间延伸；
B) 使用所述冲压机(4)冲压所述引线框(1)；和
C) 使已冲压引线框(1)的至少一个连接条(10)变形，以将互补接触区域(2)之间的间隙宽度减小到最终间隙宽度(GD)，以及
D) 将至少一个半导体装置安装在所述引线框(1)的互补电极接触区域(2)上，
其特征在于：
所述至少一个半导体装置为LED管芯封装(6)，并且
使连接条(10)变形的步骤包括使连接条(10)的一部分弯曲到所述引线框(1)的平面(P)外，以缩短所述连接条(10)的长度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述冲压机(4)被准备来冲压从所述引线框(1)的电极接触区域(2)延伸到侧条(11)的一个或多个连接条(10)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中连接条(10)从所述引线框(1)的电极接触区域(2)对角延伸到侧条(11)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中使连接条(10)变形的步骤还包括使所述连接条(10)在所述引线框的平面(P)内弯曲。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中冲压机(4)被准备来冲压至少一个连接条(10)，所述连接条(10)的宽度对应于所述引线框(1)的厚度(H)。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，包括在互补接触区域(2)之间的间隙中插入量规(5)以限制连接条(10)的变形程度的步骤。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中变形步骤之后是退火步骤，以固定所述接触区域(2)的最终位置。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中变形步骤之后是包覆模制步骤，以固定所述接触区域(2)的最终位置。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述冲压机被准备来实现对应于所述已冲压引线框(1)的厚度(H)的初始间隙宽度(GS)。
10.一种使用根据权利要求1至9中任一项所述的方法制造的引线框(1)，包括多个LED电极接触区域(2)，在变形步骤之后，互补接触区域(2)之间的间隙宽度(GD)至多为250微米。
11.根据权利要求10所述的引线框，在所述变形步骤之后，互补接触区域(2)之间的间隙宽度(GD)至多为150微米。
12.一种LED照明装置(7)，包括根据权利要求10或11所述的引线框(1)。
13.根据权利要求12所述的LED照明装置，其中所述LED管芯封装(6)包括表面安装的LED管芯封装(6)。
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