CN1682382A - 借助于横截面收缩制造发光二极管壳体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过将一种流动的材料注入到铸模中制造透光的LED壳体的方法。其中在电极平面与注入位置的距离大于注入位置与铸模对着注入位置的铸模侧面的间距的35％时，流动材料的液流在注入位置的上方和芯片平面的下方在注入位置所在的铸模侧面上通过至少一个横截面收缩而被节流，而在上述距离小于或等于此间距的35％时，节流在注入位置对面的铸模侧面上进行。本发明开发了一种制造透光的LED壳体的方法，其中不会由于注入过程的常见效应而损坏LED电子元件。

Description

借助于横截面收缩制造 发光二极管壳体的方法

本发明涉及通过将最终凝固之前是流动的材料注入到铸模中制造透光的LED(发光二极管)壳体的方法，其中单个LED壳体包括至少一个发光芯片和至少两个与芯片有电连接的电极，并且铸模底部和芯片之间的流动材料至少近似平行于芯片平面且至少近似垂直于两个电极构成的平面注入到电极之间。

DE 1015952公开了这种制造发光二极管的方法。其中所制造的发光二极管是一个径向发光二极管，其铸模通过径向喷注由流动材料填充。材料在芯片的下方垂直于一个被电极张开的平面被喷注。在此方法中填充铸模的材料从下向上围绕芯片及其上的连线流动。通过此方法保护了连线，它不再被流入的材料扯下。然而经常出现以下情况：从材料喷注的方向看，在电极的前方或后方一侧堆积起进入铸模的材料。从而主要从一侧流抵芯片的液流前锋如此强烈地向侧面挤压连线，使得它与阴极相接触。于是在以后发光二极管通电时该元件由于短路而损坏。

因此本发明要解决的问题在于开发一种制造透光的LED壳体的方法，在此方法中不会由于已知的喷注或浇注过程的常见效应而损坏LED电子元件。

上述任务由主权利要求所述特征完成。为此在电极平面与注入位置之间的距离大于注入位置与注入位置对面的铸模侧面之间间距的30％时，流动材料的流量在注入位置的铸模侧面上注入位置的上方和芯片平面的下方通过至少一次横截面收缩进行节流，而在电极面与注入位置之间的距离小于或等于上述间距的30％时，此节流在注入位置对面的铸模侧面上进行。

利用这种制造发光二极管的方法，通过明确规定注入地点和注入方向，并与在规定地点上对材料流量的规定节流相结合，得到一个注入工作条件，能实现铸模的受控且均匀的填充而不损伤LED电子元件。为了实现节流，在对着电极栅的单个铸模空腔中设置一个铸模元件，它缩小铸模元件的前边缘与芯片之间的液流横截面。铸模元件的几何尺寸和其对着液流的表面结构根据塑料种类来选择，必要时特殊选择。这在应用可更换的、承载铸模元件的节流滑块时可以简单地处理。

注入的材料至少有一侧通过铸模元件如此节流，从下面电极两侧流往芯片的液流前锋几乎同时接触和包围芯片和连接线。几乎同时裹住连接线使连接线被固定在其结构所规定的位置中。

此方法也可用于具有多个芯片和电极的发光二极管。

本发明的其它特征由从属权利要求和下面对附图中多个简要示出的实施例的说明给出。附图中：

图1示出具有位于注入位置上方的横截面收缩的LED铸模；

图2示出具有位于注入位置对面的横截面收缩的LED铸模；

图3是在具有一个驶入的铸模元件滑块的铸模中的一个LED侧视图；

图4是图3所示LED的前视图；

图5是一个LED加工组在喷嘴附近的顶视图；

图6是由图1得到的具有多个分缝的LED底视图；

图7是在具有一个撤出的铸模元件滑块的铸模中的一个LED侧视图；

图8是图7无铸模的大部分的顶视图。

图3至图6示出一个LED 10，其透光的壳体20例如在一个喷注工序中用喷注工艺制造。

所示LED 10有一个理论上分为两个区域21，41的LED壳体20，如图4所示。壳体20的下部区域41称为所谓的电路保护区，而上部区域21称作光导向区。两个区域由一假想的分缝39相互分开。分缝39仅以点线表示在图4中。

电路保护区41通常包围着位于一个平面19中的电连接腿1，4，发光芯片6，一个连接线2和一个反射池5。反射池例如是阴极4的一部分。芯片6位于反射池5中。芯片6通过连接线2与阳极1相接触。连接线2最好位于电极1，4的中心线所撑开的平面19中。位于芯片上方的光导向区21尽可能无损耗地将芯片6所发出的光线传播到LED 10的外表面14，15。

实施例中的LED壳体20在其空间结构上由三个相邻的几何体11，14，15构成。下部几何体11至少近似一个直圆柱体，它具有两个至少近似平行的端面和例如两个平的削面12，13。削面12，13平行于LED的纵轴18并且相互间的夹角为直角。一个削面12平行于由电极1，4的中心线构成的电极平面19。下面的端面构成所谓的底部42。在上面的端面上连接一个直圆锥躯干14，它远离圆柱体11时变尖。在圆锥躯干14上坐着一个作为第三个几何体的截球体15。LED的纵截面上在截球体15与圆锥躯干14之间例如存在一个切线过渡区。

圆锥驱干14的最大端面直径在实施例中约为5mm。它被称为底面尺寸。圆锥驱干14的变尖例如约为底面尺寸的20％。LED 10的总高度约对应于底面尺寸的18％。圆柱体11的半径在圆锥驱干上约超过底面尺寸的10％，作为法兰的凸缘。圆柱体11的高度约为底面尺寸的30％。削面12，13的深度约为底面尺寸的8％。

位于芯片6上方的圆锥驱干14部分和截球体15构成主出光面。

为了构成LED，电极1，4是一个i.d.R.平面冲压的所谓电极栅80的一部分。在这个电极栅内部电极1，4通过接片81相互连接。一个栅80例如含有用于16个LED 10的32个电极。相邻地集成在栅80中的LED 10的最小距离至少为单个LED 10在电极平面或栅平面19中最大直径或最大宽度的10％。在实施例中两个相邻的发光二极管10的中心线的距离约为底面尺寸的150％。

一个多部分的铸模61-63用于LED 10的喷铸，它与喷嘴71一起确定发光二极管10的结构。被制造的二极管10的最大部分被一个滑动铸模62包围。滑动铸模形成例如一个无缝的主出光面和电路保护区41的四周表面部分，它背对着相邻的底面铸模61。底部42和LED 10其余的四周表面除一个抽吸通道66和喷嘴装置外被底面铸模61和一个升降铸模63包围，并且如图3至8所示例如一个节流滑块31被集成在底面铸模61中。

底面铸模61例如是喷铸设备的基本单元之一。它在此被安装在设备的固定部分上，并且在脱模时不移动。它具有一个空隙73。喷嘴71密封地伸到此空隙中。

如图3至8所示，在底面铸模61中对每个铸模空腔60将一个节流滑块31置入到这里为矩形的通道91中。这些节流滑块31例如在其后部区域中通过接片相互连接，如图5和8所示。节流滑块31的运动方向例如平行于LED 10的底部42并垂直于电极栅80。相对于发光二极管10，节流滑块31的开放端的上侧面在芯片平面7之上或刚好在芯片平面之下。

根据铸模61-63中的位置关系，节流滑块31与电极栅平面19间呈5°至45°的夹角。必要时节流滑块31也可通过旋转运动或螺旋运动在铸模61-63中移动。

节流滑块31伸入空腔60中的那端被称为铸模元件32。其对着LED中心线18的端面例如是一个弯曲的立体面33，它精确对应于截面，此截面是形成在圆锥驱干14与通道91之间的空间截面，也就是说，曲率对应于外表面14的圆锥表面的曲率。铸模元件32在图3所示平面上，即在纵截面上具有一个梯形横截面。面对LED中心线18的梯形横截面的剪切段对应于圆锥躯干14的圆锥躯干角。参见图5下部，在水平顶视图上进入空腔60的铸模元件32的表面用断面线示出。该表面34向着LED中心线18弯曲的圆圈作为圆周的一段表示上边缘36。

此上边缘36同时是铸模元件26，28，32的前边缘，它也可以有任意的、甚至于不平滑的弯曲。它还可以设计为一个影响进入的液流的结构。此结构可以是一个网纹、一个波状面、一个凸纹结构或类似物。

在图3和7所示实施例中节流滑块31部分与滑动铸模62相邻接。

在图1中一个突出部26代替节流滑块31伸入空腔60中。此突出部26是底面铸模61的一部分。此突出部或铸模元件的纵截面轮廓线35与LED中心线18例如呈24°的夹角。

按照图3，对着底面铸模61设置升降铸模63。按照此图，为了脱模此升降铸模63向右移动脱离底面铸模61。在铸模61-63关闭时铸模部件61和63在图6所示分缝65处接触。分缝65在电极1，4之间的区域断开，以形成开口67。参见图3，开口67是抽吸通道66接触底部42的边缘。抽吸通道66在远离喷嘴71一侧离开电极平面19十分之几毫米。

一个底座69设置在升降铸模63中。底座69例如在铸模的打开方向上可移动地安装在那里。它相对于底面铸模61夹住电极栅80。

在由铸模部件61，63构成的平面上-以后LED 10的底部42位于此平面上—并且在喷嘴71附近的底面铸模61轮廓线旁边连接滑动铸模62。在滑动铸模62和底面铸模61之间有一划分空间的分缝64。

包围未来LED表面大部分的滑动铸模62被至少一个调温通道68穿过，以例如借助于水或油将铸模及其周围的其它设备部件的温度调节在例如40-160℃。在图3中滑动铸模62仅举例示出一部分。对于滑动铸模62的二极管成形部分位于一个单独的滑动载体中的情况，此滑动载体也可被配置一个调温通道。如图2所示，必要时滑动铸模62带有一个突出部28。其上边缘也在芯片平面7的上方或下方。

为了准备喷铸，铸模61-63被打开。为此如图3所示，铸模部件63，69被向右移动。滑动铸模62借助于一个图中未示出的引导装置以一个例如相对于喷嘴中心线75呈25°的角度斜着向右上方侧面移动。带有芯片6和相应连接线2的电极栅80被放入并通过底面铸模上未示出的定位销来定位。为关闭铸模61-63，升降铸模63移动到底面铸模61上。位于升降铸模中的底座69在关闭方向上一直移动到电极栅80被夹紧在底面铸模61上。例如同时移动滑动铸模62到铸模61和63上。现在节流滑块31伸入空腔60如此之深，使得在图5中用虚线所示的横截面30中它与电极栅80之间的最窄处达到其最小值。这里横截面收缩可以是原来横截面的20-80％。

通过抽吸通道66，或者例如通过升降铸模63与底座69之间的缝隙，将用流动材料喷注的铸模61-63的空腔抽真空。在整个喷铸过程中此真空被保持。

直接在抽真空之后，热的流动材料8或9通过相应的喷嘴71，例如一个所谓的鱼雷喷嘴，被注入铸模61-63相应的空腔中。这里喷嘴71的中心线75和由它喷出的射束的中心线垂直于电极面19。电极面位于底部42和反射池5的最低点之间。在实施例中，中心线75位于圆柱11的一半高度处。并且如图5和8所示，它在电极1，4的中间延伸。

如图2所示，在喷铸过程中，流动塑料8，例如一种能够喷注且透明的、必要时可上色的热塑性塑料—如变性的有机玻璃PMMT—以700±300巴的压力注入到真空调温的铸模61-63中。注入速度例如为每秒0.2至10毫米。射束通过与注入位置错开一个由发光间距86与距离85之差求得的距离的电极1，4中间，并分开射到对着注入位置70的铸模62的壁上。这里射束丢失如此多的能量，使得在填充空腔时如图1所示那样注入的塑料从电极面19的前面和后面从下向上流入。由突出部28产生的节流效应迫使在电极栅80的前面和后面产生一个近似均匀的向上运动的液流前锋92-95。快速流动的材料8在液流前锋的位置94和95之间从前面和后面同时抵达连接线2和电极栅80，并且以平行于LED中心线18的流动方向前进。连接线2被液流包围，而不改变其原有位置。连接线2既不被挤向侧面，也不被扯断。

如果材料8或9注入这样的一个铸模，在此铸模中电极1，4或电极面19与注入位置的距离大于铸模侧面78和79间的间距86的35％，例如电极面位于铸模61-63的中央位置，则用直接位于注入位置70上方的铸模元件26，32进行节流，如图1，3和7所示。这时若没有相应的铸模元件26，28，则材料8，9在电极面80前面堆积并且在那里快速向上移动到栅80的后面。在利用铸模元件26，32时相应材料8，9至少在连接线2区域几乎同时到达芯片6。在此芯片包围过程中不改变连接线2的最佳位置。

图3至8所示装置情况下，在铸模被材料完全充满后材料压力被继续保持，并且节流滑块31返回到LED 10的外轮廓线14处。这样被节流滑块31腾出的空间被材料填充。

喷铸和脱模之后，在一个分离过程中在发光二极管10之间的和在各个LED 10的电极1，4之间的接片81例如通过冲压而去除。

                       附图标记列表

1        连接腿，阳极，电极

2        连接线，铝线

4        连接腿，阴极，电极

5        反射池

6        芯片

7        芯片平面

8        材料，热塑性塑料

9        材料，硬塑料，环氧树脂

10       LED，发光二极管，二极管

11       圆柱，法兰凸缘

12，13   削面

14       圆锥驱干，外轮廓线

15       截球体

16       喷嘴的压痕

18       LED中心线，LED的纵轴

19       电极面，栅平面

20       LED壳体

21       透光的壳体

22       至26的第一液流前锋

23       至26的第二液流前锋

24       至26的第三液流前锋

25       至26的第四液流前锋

26       突出部61上的铸模元件

28       突出部63上的铸模元件

30       横截面收缩，节流位置，横截面

31       滑块，节流滑块

32       铸模元件

33    弯曲的立体面

34    铸模元件面，它伸入到60中

35    轮廓线，纵截面轮廓线

36    上边缘

38    61和31间的分缝

39    21和41之间的虚拟分缝

41    电路保护区

42    底部

60    铸模空腔

61    底面铸模

62    滑动铸模

63    升降铸模

64    61和62间的分缝

65    61和63间的分缝

66    抽吸通道

67    开口

68    调温通道

69    底座

70    材料8，9的注入位置

71    喷嘴，鱼雷喷嘴，热通道喷嘴

72    加热套筒

73    61中的空隙

75    喷嘴的中心线

78    铸模侧面，喷嘴71位于其上

79    喷嘴71对面的铸模侧面

80    电极栅引导框架条，平面

81    上面的接片

85    70和81之间的距离

86    圆柱凸缘11区域中70和79的间距

91    通道

92    至28的第一液流前锋

93    至28的第二液流前锋

94    至28的第三液流前锋

95    至28的第四液流前锋

Claims (10)

1.通过将一种在最终凝固前流动的材料注入到铸模(61-63)中制造透光的LED壳体的方法，其中单个LED壳体(20)包括至少一个发光芯片(6)和至少两个与芯片(6)电连接的电极(1，4)，并且在铸模(61-63)的底部(42)和芯片(6)之间的流动材料至少近似平行于芯片平面(7)并至少近似垂直于由两个电极(1，4)形成的平面(19)注入电极(1，4)之间，其特征在于，

在电极平面(19)与注入位置(70)之间的距离(85)大于注入位置(70)与铸模(61-63)对着注入位置(70)的铸模侧面(79)的间距的35％时，流动材料(8，9)的液流在注入位置(70)的上方和芯片平面(7)的下方在注入位置(70)所在的铸模侧面(78)上通过至少一次横截面收缩(30)而被节流，而在上述距离(85)小于或等于间距(86)的35％时，节流在注入位置(70)对面的铸模侧面(79)上进行。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，横截面收缩(30)通过至少一个伸入铸模(61-63)的空腔(60)中的铸模元件(26，28，32)而实现。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，铸模元件(32)是滑块(31)的一部分，它在注入流动材料(8，9)之前移动到铸模(61-63)的空腔(60)中。

4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在被铸模元件(32)缩小空间的铸模被填满后，为了最终用铸模元件(32)面向LED中心线(18)的立体面(33)充满铸模(61-63)，滑块(31)至少部分地返回运动到发光二极管(10)在那里的外轮廓线(14)上或其后面。

5.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在注入流动材料(8，9)之前伸入的滑块(31)在整个填充过程中注入材料的同时连续地返回运动。

6.实现如权利要求2所述制造方法的装置，其特征在于，横截面收缩(30)由一个在发光二极管(10)的纵截面上呈楔形的、伸入铸模中的铸模元件(26，28，32)实现。

7.实现如权利要求2所述制造方法的装置，其特征在于，面对LED中心线的立体面(33)在纵截面中的轮廓线(35)与LED中心线(18)之间形成5至45度夹角，并且轮廓线(35)和LED中心线(18)的延长线交点位于芯片平面(7)的上方。

8.实现如权利要求2所述制造方法的装置，其特征在于，横截面收缩(30)由一个在通过发光二极管(10)的横截面上呈镰刀形或圆环状的铸模元件(26，28，32)实现。

9.实现如权利要求2所述制造方法的装置，其特征在于，铸模元件(32)面对LED中心线(18)的立体面(33)是发光二极管(10)的外轮廓线(14)的外壳部分。

10.实现如权利要求2所述制造方法的装置，其特征在于，铸模元件(26，28，32)上边缘(36)最靠近LED中心线(18)的点位于芯片平面(7)上或其下方。

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