CN1124922C - 在基片上直接进行电子器件的注射封铸 - Google Patents

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Abstract

一种方法和设备，用于在邻近器件的基片(30)上设置一个主体构形，并注射一种热塑性封铸材料以盖住该器件并遍布基片(30)上的主体构形来封铸一个或多个电子器件，该电子器件直接安装在基片(30)上，其中，该封铸材料机械式结合到立体构形上。一个浇口板(20)用于将热塑性封铸材料注射到小电子器件上，该电子器件直接安装在基片(30)上，该基片(30)包括一个模腔，利用一个底座板(40)和盖板(10)形成该模腔以封闭器件，该上盖板构成模具(100)的一部分。基片(30)通过安放在底座板(40)上定位在模具(100)内，以便各定位孔(33)装配在各定位销(42)上。

Description

在基片上直接进行电子器件的注射封铸
                      发明背景
本发明涉及各种电子器件的塑料封铸，更具体地说，涉及将一种电子器件用的封铸料直接注射到一块基片如印刷电路板上。
众所周知，各种电子器件对周围环境很敏感，并且它们暴露在正常的大气状态下可降低性能或完全损坏。因而，目前的做法是通过将这些器件密封在一个保护罩内使它们不暴露于周围环境/大气中，该保护罩通常由一种非导电性材料如塑料树脂制成，它具有一种接口装置如插脚，以便能将这些器件连接到一个较大的电子电路或其它器件上。一些简单的器件如电阻器、电容器、二极管和类似物，以及更复杂的半导体器件或芯片通常都以这种方式封装。
通常的做法是：通过例如将一个封铸好的器件的接口插脚插入一个相应的安装在基片上的相应插孔中，将该封铸好的器件与安装在一支承在基片上的其它器件对接。这些其它器件用导线或是在基片是印刷电路板情况下用该板上的迹线类似地安装和相互连接。
这种封铸法有许多缺点。一般，为完成封铸所需要的设备和材料必须安放在制造该器件本身的洁净室环境的外面，因此，封铸必须作为一个分开的制备步骤完成。封铸过程也是成本很高的。另外，塑料封壳自身由于需要接口装置而大大增加了器件的尺寸，因而需要一个较大的面积或更多的占用空间，用于将它们装入另一器件或电路。
另外，众所周知，某些电子器件可以典型地用金色引线(goldwire)连接安装在一块基片如印刷电路板上，并且可以用一种液体树脂封铸，该液体树脂是手工浇注在基片上的器件上。这种操作手续不是最好的，因为它成本高、耗费时间，难以准确地将浇注材料安放在器件上，并且浇注材料与基片的粘附力不佳。此外，与器件的金色引线连接很纤弱，并且在铸造过程中容易断开。
另一种用于封铸各器件的现有技术方法是所谓的“传递模塑法”，这些器件是用金色引线安装到基片上。传递模塑法是一种通过它使热固性材料流入模腔的过程，该模腔由一个模具和一个模腔板协同形成。该热固性材料经过所谓的“侧”浇口进入模腔，各“侧”浇口也由模腔板和模具之间的空间形成。此方法是一种对手工浇注封铸方法的改进，因为它能在一个生产周期中同时封铸多个器件，并且它能考虑所产生的封铸好的封壳稍微更准确的位置和尺寸。
然而，传递模塑法本身有许多明显的缺点，这些缺点用本发明能够消除。起初，封铸电子器件的传递模塑技术限于使用具有低粘度的热固性材料。这种材料必须防止在模塑过程中损坏该器件与基片的纤弱连接。这同一危险要求在低压下迫使封铸材料进入模具。使用一种低粘度的热固性材料导致需要一种造价高的模具设备，该模具设备必须用很高精度的公差制造，以防止封铸材料漏泄。然而，即使最昂贵的模具在浇口和器件连接区都显示出某种漏泄，该漏泄物必须在模塑后通过附加的工序除去，因而增加了生产周期时间。
使用一种热固性材料也导致生产周期时间延长，因为该热固性材料用一种化学方法处理，生产周期时间延长到5～15min，所以增加了生产成本。热固性材料本身是成本很高的，部分是由于该材料经处理后，由模塑过程所产生的过量封铸材料不能再利用。
在低的插入压力下使用一种低粘度热固性材料还导致需要大的侧面进入的浇口用于封铸材料。该大的侧面浇口使传递模塑法不适用于小的器件，因为浇口的尺寸限制了模腔的尺寸。在传递模塑技术中使用的浇口进一步增加了对被封铸器件的位置和尺寸的限制，因为它要求各器件靠近与其结合的基片的边缘。因此，典型的传递模塑法应用包括一些成直线排列安装在一块基片上的器件，该基片利用一些条状载体或“引线框”供各器件用。用热固性材料的传递模塑法也不能和小的器件一起使用，因为该热固性材料要求有相当大的表面积与基片接触，以便充分粘合来固定该器件并用一种化学或粘结结合封铸到基片上。
另一方面，在传递模塑法中使用粘度较高的热塑性材料也是不切实际的，因为它要求较高的压力，该较高压力可以损坏各器件的连接，并且可以导致额外的封铸材料的漏泄。此外，在传递模塑设备中，它难以保持为让一种热塑性材料合适流动所要求的高温。
已经对解决现有技术利用注射的封铸方法存在的问题做了尝试。然而，现有技术的注射方法有同样的一些缺点。尽管注射法可以用较高的压力并因此能使用各种热塑性材料，但注射过程会损坏纤弱的器件连接。此外，现有技术的注射方法和器件不能用于一些小的器件，因为较小模腔所必需的较小浇口具有易被热塑性材料阻塞的倾向，并且这种材料显示了不良的粘合，而导致各器件与基片分离。
                        概述
一般地说，一方面，本发明的特征在于一种封铸小电子器件的方法，该小电子器件通过在靠近该器件的基片上设置一个立体构形和注射一种热塑性的封铸材料以盖住该器件并遍布基片上的立体构形，直接安装在基片上，其中封铸材料机械式结合到该立体构形上。另一方面，本发明以一种封铸发光二极管(LED)的方法为特征，该发光二极管通过贯穿靠近该LED的基片设置一个孔，和注射一种透光的热塑性封铸材料以便盖住LED并充满该孔直接安装到基片上。又一方面，本发明以一种封铸一组LED的方法为特征，该组LED通过贯穿靠近每个LED的印刷电路板(PCB)设置一个孔，和围绕靠近每个LED的印刷电路板注射一种透光的热塑性材料，直接将该组LED安装到PCB上并排列成形成一种字符显示，并且其中每个LED都单独地封铸在一个封壳中，该封壳被加工成一定形状以聚焦和反射从LED发出的光，并机械式结合到PCB上。再一方面，本发明以一种封铸许多个小电子器件的方法为特征，这些小电子器件相互靠得很近直接安装在基片上，其中包括在靠近每个器件的基片上设置一个立体构形，注射一种热塑性封铸材料以便单独盖住每个器件，其中封铸材料机械式结合到基片上的立体结构上。
另一方面，本发明以一种模具为特征，该模具用于将一种热塑性封铸材料注射在直接安装于基片上的一个小电子器件上，该模具包括一个底件、一个盖件，和一个浇口板，该盖件包括一个入口，该浇口板包括一个短的浇口，该短浇口具有一个与入口连通的输入口和一个与模腔连通的输出口，并且其中浇口完全在浇口板内形成。又一方面，本发明以一个浇口板和一个短浇口为特征，该浇口板供注射一种热塑性封铸材料到一个小的电子器件上，该电子器件直接安装在一块基片上，该基片包括一个为封闭器件而形成的模腔，而短浇口具有一个用于接收封铸材料的输入口和一个与该模腔连通的输出口，其中浇口完全在浇口板内形成。再一方面，本发明以一种浇口板为特征，该浇口板供注射一种透光的热塑性封铸材料到一组LED上用，该组LED直接安装在基片上，该基片包括一组模腔和一组短的圆锥形浇口，该组模腔以一种字符显示的形式排列，形成每个模腔以封闭一个LED并遍及它的邻近孔上，而每个短的锥形浇口都具有一个用于接收封铸材料的输入口和一个与一个模腔连通的输出口，其中各浇口完全在浇口板内形成。
另一方面，本发明以一种封铸好的电子器件为特征，该电子器件直接安装在基片上，其中该器件完全被一种封铸材料封铸，该封铸材料被注射到基片上并与该基片机械式结合。再一方面，本发明以一种字符显示为特征，该字符显示包括一组直接安装到一块PCB上并排列以形成一种显示，该PCB具有一些靠近每个LED贯穿PCB的孔，其中每个LED单独封铸在一个透光材料制成的封壳中，该透光材料已经模塑到或机械式结合到PCB上。
本发明的优选实施例包括下述特点中的一个或多个特点。一种在靠近被封铸的器件的基片上的立体特点，此外，该立体特点可任意地是一个孔、一个在基片表面的上方延伸的凸起件，或一个在该基片表面的下方延伸的沟槽。基片包括印刷电路板。封铸材料包括从成组聚碳酸酯类和聚丙烯酸类树脂中选出的一种热塑性树脂。一种方法，其中在注射之后，封铸材料位于比整个基片表面小的表面上。将一个发光二极管封铸在一种透光的封铸材料中。利用一个靠近LED的菱形孔将一个发光二极管封铸在一块PCB上，其中在封铸之后，在与发光二极管相对的PCB边上的封铸材料大体上是平的并且与该印刷电路板的表面齐平。以一种字符形式在一PCB上封铸许多个LED包括例如一个七段显示。在基片上封铸许多个以非均匀排列形式排列的器件，其中一个或多个器件远离基片的边缘安装。一个浇口板具有一个大体上是圆锥形的浇口。一个浇口具有从输入口到输出口缩减的截面积，以便形成一个在硬化封铸材料时强度相对减小的区域，因而当模具打开时，造成该材料在浇口的输出口附近折断。一个浇口具有一些侧壁，它们在浇口从输入口到输出口的长度范围内倾斜约15°。一个浇口板厚约0.250英寸。浇口板包括一个连接到浇口上的分配流道。一个浇口长约0.065英寸。
一组模腔以字符显示形式排列。一组模腔以七段显示形式排列。一个模腔被加工成一定形状，以形成封铸材料的封壳，该封壳聚焦从发光二极管发出的光并反射到基片中邻近孔的外面。一个模腔具有一个与浇口输出口相对的底座，该底座大体上是带圆角的三角形，而模腔在底座上方大体上是圆形。封铸好的电子器件直接安装在基片上，其中该器件完全被一种封铸材料封铸。一种字符显示包括一个发光二极管阵列，各发光二极管单独地封铸在一个透光的热塑性材料封壳中。
本发明的优点是下面优点中的一个或多个。本发明不需要分开的、造价高而耗时间的电子器件的封铸。本发明不需要插脚对接在电路板上。本发明缩小了电路板上用于一给定电子器件所需的空间。一方面，本发明提供一种注射方法，此处封铸材料通过散热迅速硬化而不漏泄材料，因而增加了生产速度和生产能力。本发明因不需要在模塑后磨去过量的封铸材料而增加了生产速度。本发明可供一种热塑性封铸材料节约成本地再使用和再循环用。另一方面，本发明提供用于注射的设备，该设备是高效而低成本的。另一方面，本发明提供一种有一薄浇口板的注射模具，该浇口板与模具较大的盖板和底板分开，并且可以设计成用比较便宜的材料制造，因而当磨损时可以低成本地更换。本发明还提供一种注射设备，该设备能在一块基片上任何地点和以任何构形放置封铸材料。另一方面，本发明提供一种模塑设备，该设备能将许多小的器件彼此靠得很近单独封铸。本发明减少了导线或印刷电路板上迹线与器件拆开或断开可能存在的问题，并通过利用可以不用导线而直接安装在基片上的小型器件并通过将封铸材料机械式结合到基片上，来防止该器件与基片分开。另一方面，本发明利用最小的占用空间快速而低成本地将一个发光二极管封铸在基片上。本发明还提供一个低成本地在印刷电路板上制造的字符显示，这是通过围绕一个LED阵列中的每个LED注射封铸一个单独的封壳实现的，该LED直接安装在印刷电路板上。从下面的说明和权利要求书，本发明的其它特点和优点将变得很明显。
附图的简要说明
图1是一个模具的部件分解图，该模具用于将一个电子器件的封铸材料封壳注射到一块基片上。
图2是分阶段图示说明将一个封铸材料封壳注射到承载LED的基片上。
图2-1是图1的模具与一个处于注射位置的基片的部件分解图。
图2-2a是图2-1中基板的详图。
图2-2b是安装到图2-2基片上的单个LED的更详细的视图。
图2-3是图2-2中基片包括模塑好的封壳的详图。
图2-4a是图2-3中基片的剖面图。
图2-4b是图2-3中基片的另一实施例视图，该基片上有一代替孔的凸起件。
图2-5是图2-1中模具的剖面图。
图2-6是图2-5中的模具浇口和模腔的放大图。
图2-7是图2-1中模具浇口板的顶视图。
图2-8是图2-1中模具浇口板的底视图。
图2-9是图2-7中浇口板的各模腔和浇口的详图。
图2-10图示出除去过量的封铸材料。
图2-11是在注射并除去过量封铸材料后，在图2-3的基片上方适当位置示出的图2-5中模具浇口和模腔的放大图。
图2-12是图2-1中模具带有模塑在基片上的封壳的部件分解图。
图3是图1中的模具处于注射设备中适当位置的示图。
详细说明
参看图1，模具100包括盖板10、浇口板20和底座板40。盖板10包括入口11，该入口11提供一条将封铸材料注入模具100的路线。浇口板20包括浇口21、分配流道25和注射孔26。各浇口21通过任选的分配流道25与入口11连通。另外，各浇口21可以直接与入口11连通。然而，使用分配流道25改善了封铸材料到各浇口21的流动，并且便于形成更短的浇口。底座板40包括顶销41和定位销42。
参看图2-1，基片30通过安放在底座板40上定位于模具100内，以便定位孔33装配在定位销42上。浇口板20安放在基片30的顶部上，而盖板10安放在浇口板20的顶部上(基片30不是模具的一部分)。
参看图2-2a，基片30是一块如众所周知的印刷电路板，而各发光二极管(LEDs)32直接安装在基片30上。一些小型电子器件如LEDs32可以直接安装在各基片上而无需纤弱的金色引线连接。这些连接可以制成垫片间的连接，亦即在基片上表面和该器件本身的底表面二者的导电表面之间形成连接。不用纤弱的金色引线而将器件直接安装在基片上消除了现有技术的损坏这些连接的问题，这些问题是在封铸(molding of an encapsulation)期间发生的。
基片30，另外包括一个邻近每个LED32的立体构形。如图所示，此立体构形包括一些贯穿基片30的孔31。除了印刷电路板之外，基片30也可以是任何合适的电绝缘材料，并且可以是例如一块模拟板、一块塑料板、一片玻璃、镀金属板或其它安装表面。在所示的特定LED应用中，各孔31是菱形，它们被加工并排列以形成常见的七段数字显示的排列。每个LED32其附近都有一个相应的孔31。各孔和LED的其它排列也可以考虑，它们可以用来形成更普遍化的字符显示。例如，可以用一个简单的矩形LEDs阵列或格栅来产生各种各样的字母，并且这些字符显示的实施是众所周知的。
参看图2-2b，LED32连接到印刷电路板的迹线38上，该迹线导电连接LED32，因此LED32可以用作一个完整电路的一部分。同样将每个LED32连接到它自己在基片30中形成的迹线38上，该基片30是一块印刷电路板。
参看图2-3，在实施封铸过程后，一个硬化的封铸材料34的封壳完全封闭了LED32。封铸材料34的封壳还充满孔31。各孔31促进封壳34结合(bond)到基片30上。当封铸材料硬化时，它收缩并在孔31处与基片形成一种机械结合。这种机械结合可用于封铸很小的器件，并将它们牢固地固定在基片上。尽管示出了形成一种七段显示的形状和尺寸，但当封铸LEDs之外的器件时，各孔31只需有足够的数目、尺寸和位置，以保证封铸材料的充分结合。同样，特定的数目、尺寸和位置将由被封铸的器件的尺寸和形状决定。
图2-3示出，一组七个LED已封铸好了。然而，在基片30上封铸单个、几个或所有器件都可以在一个注射周期中完成。实际上，将在一个注射周期中于多个基片上封铸许多组LED32。
基片30可以包含有任何种类的要封铸的电子器件。LED32只是作为例子示出，并且所公开的方法和设备可以围绕任何种类的器件快速而低成本地注射任何形状的封壳，此种器件可以直接连接到一块基片上。例如，一些简单的器件如电阻类或电容器类及一些更复杂的器件如随机存取存储器(“RAM”)、微处理器、或任何其它的电子器件都可以用类似的方式封铸。所公开的方法和设备在封铸许多很小的电子器件(直径约相当于12/1000英寸或稍大)时特别有用，这些器件彼此非常靠近地安放在同一基片上(彼此间相距在约12/1000英寸之内及更远)。
器件的封铸有利地通过将封铸材料直接机械式结合到基片上来完成。在图2所示的一个例子中，这种结合是利用基片30中的各孔31完成，当封铸材料在硬化期间收缩时，这些孔31留住封铸材料并促进机械结合的形成。各孔31可以是任何形状，并且可以通过任何方法形成，例如用一个冲孔机、一个激光器、或通过蚀刻、研磨或靠模铣切该基片来形成。与下面所讨论的其它立体构形相比，在基片30中利用孔31来帮助封铸LED32的一个附加优点是。各LED所发出的光可以从安装在基片30背侧上的LED32透过各孔31。
这种将封铸材料机械结合到基片上也可以通过该基片上的其它立体构形，例如象在基片表面上方延伸的凸起件或在该基片表面下方延伸的凹槽来促进，当封铸材料在硬化期间收缩时，该凸起件“抓住”封铸材料，而凹槽则以与各孔31相同的方式保持封铸材料。机械结合用于在小封壳中封铸很小的器件，其中在封铸材料和基片之间只有一个小的接触面。换句话说，这种小的接触面妨碍形成粘合或化学结合，该化学结合仅有足够将一个器件和封壳固定到基片上的强度。
参看图2-4a，由该图可以更容易看到硬化了的封铸材料34的封壳完全封闭LED32。硬化了的封铸材料34的封壳也充满了孔31中并形成与基片30的底表面36齐平的表面。封壳的形状将由浇口板20模腔的形状决定。这些模腔的构形下面将更详细讨论。如图2-3所示，封壳34在基片30的表面处是大体上带圆角的三角形，而当它在该表面上方凸起以形成一个近似半球形时，是圆形的。硬化了的封铸材料的封壳34的形状和组成还起到聚焦和反射光的作用，该光从LED32透射到孔31的外面。在一种使用一个LED的应用中，这种构形能使基片30的底表面36成为器件的“平面”，并提供一种所希望的平面显示。
参看图2-4b，立体构形可以具体体现为靠近LED32的基片30上的一个凸起件39。硬化了的封铸材料34的封壳与基片30和凸起件39按与上述设置孔31时相同的方式形成机械结合。
参看图2-5，它是模具100的剖面图，在闭合模具100内，基片30定位在底座板40的上面。浇口板20包括浇口21和模腔24。浇口21经过分配流道25与入口11连通。模腔24与浇口21连通。将浇口板20如此定位，以便各顶出孔26位于底座板40的顶销41的上方。各顶销41是弹簧加载式的，并且当它延伸时，完全贯穿顶出孔26并在浇口板20的上方延伸。当模具100闭合时，借助盖板10的重量向下压缩各顶销41。
参看图2-6，如图所示，浇口21是圆锥形，并包括一个输入口22和一个输出口23。输入口22经过分配流道25与盖板10的入口11连通。输出口23与模腔24连通。浇口21的截面积从输入口22到输出口23逐渐缩小。这种截面积的缩小造成在输出口23附近硬化了的封铸材料中一个强度减小的区域。在一个实施例中，浇口21具有一个大体上是圆形的输入口22和一个大体上是圆形的输出口23，并且长约0.065英寸，输入口22的截面积约为0.000615平方英寸，而输出口23的截面积约为0.000113平方英寸，该浇口21提供输出口23附近一种热塑性封铸材料如LexanTM(一种购自通用电气公司的聚碳酸酯)中预定的强度减小的区域。换句话说，一个浇口具有一些侧壁28，这些侧壁28在其从入口到出口的长度上倾斜约15°，这样的浇口将提供理想的形状。
再参看图2-5，在操作中，模具100用设置在内部的基片30封闭。基片30放置在刚性底座板40上。经过盖板10中的入口11，将一种封铸材料(未示出)注入模具100。该封铸材料可以是任何热塑性树脂，例如聚碳酸酯或丙烯酸树脂。采用热塑性树脂是有利的，因为它们通过散热一般在几秒钟内硬化，因此提供了很短的生产周期时间。还有，未形成封铸封壳部分的过量热塑性材料可以简单地通过再加热来循环和再使用。除此之外，一种热塑性材料在冷却时收缩可供形成如上所述的与基片的牢固机械结合。
当特别围绕一种发光器件如LED或接收光的器件如光敏二极管注射一个封壳时，封铸材料必须足够透明。各种透明的和半透明的塑料树脂都可以用，它们满足所要求的特性。一种聚碳酸酯例如购自通用电气公司的LexanTM适合封装LED。
再参看图2-5和2-6，注射的封铸材料通过入口11进入分配流道25，并从该分配流道25经过输入口22进入浇口21，和经过输出口23进入模腔24。注入足够的封铸材料，以便完全充满模腔24、浇口21、分配流道25和一部分入口11。每个模腔如此形成，以便封铸材料流入并包围基片30中一个相应的孔31。热塑性封铸材料的高粘度使它不致漏泄到由模腔24和孔31所形成的边界外面。除此之外，模具的压力足以在基片30和底座板40及模腔24和基片30之间形成密封，以便装入注进的热塑性材料。一旦注满，该热塑性材料就能硬化。当选定合适的热塑性树脂作为封铸材料时，通过散热几秒钟就可以完成这种硬化。
参看图2-7，浇口板20的顶部包括各浇口21、分配流道25和顶出孔26。参看图2-8，浇口板20的底部另外包括模腔24和定位器孔27。当模具100定位时，定位器孔27装配在底座板40的定位器销42上。
为了封铸小的器件，人们要求一种小的模腔24和小的浇口21。若用一些很小的浇口，则该浇口易于阻塞并凝固，同时妨碍封铸材料的流动。这种趋势可通过使浇口21的长度缩短和使浇口21位于模腔24的附近加以克服。为了方便短的浇口21，浇口板20是比模具100整个高度薄的结构。已发现，厚约0.25英寸的浇口板20适合在围绕LED注射封壳的方法和设备中使用。在浇口板20的顶部加流道25能使浇口21的长度进一步缩减。从输入口到输出口长度约为0.065英寸的浇口21完全适合在封铸LEDs中使用。较短的浇口提供一个附加的优点。亦即封铸材料可以保持在较高温度下，因为从加热元件到模腔之间距离短，从而防止了显著的变冷。较高温度导致一种热塑性材料具有较低的粘度，这就进一步改善了注射过程，并导致对纤弱的器件和连接的损坏更少。
小尺寸的浇口21和模腔24及它们彼此靠近，还导致一个浇口板可能因重复使用而明显磨损，最后在模腔各段之间产生漏泄。然而，使用与模具100较大的盖板和底座板(10和40)分开的薄浇口板20，允许设计一种可更换的浇口板，该浇口板可以用比模具100其它部件相对便宜的材料制造。
参看图2-9，从该图可以详细看到模腔24和浇口21的形状。选择模腔24的形状，以提供一种硬化的封铸材料封壳(见图2-3中的34)，该封铸材料完全封闭LED32并充满孔31。然而，模腔24可以是任何形状，并且该形状将取决于特定的欲封闭的器件。例如，模腔在其底座处可以是大体上为矩形，或圆形，或梯形，并且向其相应浇口的输出口逐渐变细，该浇口本身可以是例如圆形、方形、三角形、矩形、或椭圆形。如图所示，浇口21的形状是具有大体上圆形输入口和大体上圆形输出口的圆锥形。然而，浇口21也可以是任何形状，并且可以例如是截面大体上是矩形的棱锥形，或类似形状。
使用浇口板20的另一个优点是各浇口21和模腔24的灵活配置。由于它们完全在浇口板20中形成，所以，各浇口21和模腔24可以位于浇口板20中任何地方。此外，所有浇口都可以由同一分配流道供料，该分配流道可以位于浇口板20中或盖板10中。因而，各个欲封铸的器件可以任何构形设置于基片30上。因此，不需要用引线框来固定各器件。这些器件甚至可以位于其它器件的附近或围绕它们设置，这些器件事先已经通过在浇口板20中设置切口来封铸或安装到基片30上，以适应这些其它器件。小尺寸的浇口21和模腔24及可更换的浇口板20的多变性可用于很准确地放置封铸材料，因此，可用于大量的小器件，这些小器件在基片上以彼此靠得很近的方式及以任何配置或排列的方式单独封铸。
参看图2-10，一旦封铸材料已经硬化，就从浇口板20上移开盖板10。顶销41由于卸去盖板10的重量和弹簧向上作用而自动松开，同时将过量硬化的封铸材料50顶出浇口板20。在来自顶销41的压力下，过量硬化的封铸材料50在输出口23附近(见图2-6)折断。因此，当模具打开时，模腔24外面基本上所有过量的硬化的封铸材料都自动除去，同时不需要任何额外的研磨或抛光步骤。过量硬化的封铸材料50可以通过重新加热来再循环，然后用来封铸另一些器件。
参看图2-11，模腔24封闭LED32及其邻近的孔31。如图2-11所示及如上所述，在注射之后，封铸材料充满模腔24和孔31并完全封闭LED32。同样，如图2-11所示及如上所述，当模具100打开时，硬化的封铸材料在浇口21的输出口23附近折断。
参看图2-12，通过移开浇口板20进一步打开模具100，此后从模具100中取出基片30。如图2-3所示及如上所述，基片30上面的各器件被硬化了的封铸材料封铸。
参看图3，模具100装在注射设备200内。注射设备是本领域中众所周知的一类，例如，该设备是从位于康涅狄格州纽因顿的阿尔堡有限公司购得的商品。注射设备200一般包括料斗201、螺杆203、辊筒205、注嘴207和夹具209。一个模具例如模具100在夹具209中的压力下被固定。在正常操作时，将欲注射的封铸原材料(未示出)放入料斗201中，并且一部分这种材料进入辊筒205的螺杆203，在辊筒205内部转动。这种转动通过摩擦和加热将封铸材料加工成合适的熔融状态。螺杆203的转动使封铸材料通过辊筒向注嘴207移动。一旦封铸材料处于适合状态，螺杆203就沿着辊筒205移动，同时将压力施加到封铸材料上，并迫使该封铸材料经过注嘴207进入模具100。
本发明已经用一些特定的实施例加以说明。然而，本发明不限于这些特定的实施例。更确切地说，本发明的范围由下列权利要求限定，而其它实施例都在各权利要求的范围之内。

Claims (22)

1.一种封铸小电子器件的方法，该小电子器件直接安装在一印刷电路板上，该方法包括：
在邻近该器件的印刷电路板上设置一种立体构形；和
注射一种热塑性封铸材料，以盖住该器件并遍布印刷电路板上的立体构形；其中，封铸材料机械式结合到印刷电路板的立体构形上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：器件附近的立体构形包括一个孔、一个凹槽、或一个凸起件，该孔贯穿印刷电路板，该凹槽在印刷电路板表面的下方延伸，而该凸起件在印刷电路板表面的上方延伸。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：封铸材料是一种热塑性树脂，该热塑性树脂是从一组聚碳酸酯和丙烯酸类树脂中选出的。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：封铸材料安放在比印刷电路板整个表面小的表面上。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：封铸材料完全封闭该器件。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：该器件包括一个发光二极管；封铸材料是透光的。
7.如权利要求5所述的方法，包括：
设置一个孔，该孔贯穿发光二极管附近的基片；和
注射一种透光的热塑性封铸材料，以便封铸该发光二极管并充满孔，其中，在封铸之后，在发光二极管对面的基片侧边上的封铸材料大体上是平的，并与发光二极管对面侧边上基片的表面齐平。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：该孔用一个冲孔机、一个激光器形成，或是通过蚀刻、研磨或铣切基片形成。
9.如权利要求1所述的封铸许多个小电子器件的方法，这些小电子器件彼此靠得很近直接安装在一印刷电路板上，该方法包括：
在每个器件附近的印刷电路板上设置一个立体构形；和
注射一种热塑性封铸材料，以分别盖住每个器件并遍布它相邻的立体构形，其中，封铸材料机械式结合到印刷电路板上相邻的立体构形上。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：这些器件被排列成一种非均匀的配置；一个或多个器件远离印刷电路板的边缘安放。
11.如权利要求4所述的方法，其特征在于：该器件不用导线直接安装在印刷电路板上。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于：该器件不用导线直接安装在基片上。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于：该器件不用导线直接安装在基片上。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于：在器件和基片之间的电连接是印刷电路板上的各导电表面和器件上的各导电表面之间的垫片间的连接。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于：在器件和基片之间的电连接是基片上的各导电表面和器件上的各导电表面之间的垫片间的连接。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于：在器件和基片之间的电连接是基片上的各导电表面和器件上的各导电表面之间的垫片间的连接。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于：该器件连接到印刷电路板中形成的迹线上。
18.一种直接安装在基片上的封铸好的电器件，其特征在于：该器件完全被封铸材料封铸，该封铸材料被模塑在器件所在的局部基片区域；该封铸材料盖住的表面比基片整个表面小；该封铸材料机械式结合在该基片上；
该器件是发光二极管，基片是印刷电路板，而封铸材料是透光的热塑性树脂；
具有字符显示器，该器件是发光二极管，该显示器包括：
一组发光二极管，该组发光二极管直接安装在印刷电路板上；和
一个孔，该孔在每个发光二极管附近贯穿印刷电路板，并排列以形成一个显示器；
其中，每个发光二极管都单独封铸在一个透光的热塑性材料封壳中，该热塑性材料已经模塑到印刷电路板上并与该印刷电路板机械式结合。
19.如权利要求18所述的电器件，其特征在于：该热塑性材料封壳已经注射到印刷电路板上。
20.如权利要求18所述的电器件，其特征在于：该封壳具有使从发光二极管发出的光聚焦并反射到其相应的相邻孔的外面的形状。
21.如权利要求18、19或20所述的电器件，其特征在于：每个孔都完全用封铸材料充满，在与发光二极管相对的印刷电路板侧边上的封铸材料大体上是平的，并与该印刷电路板的表面齐平。
22.如权利要求18所述的器件，其特征在于：基片在该器件附近具有一个立体构形，并且封铸材料机械式结合在基片上的立体构形上。
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