CN1734804A

CN1734804A - 发光二极管及其制造方法

Info

Publication number: CN1734804A
Application number: CN200510090208.8A
Authority: CN
Inventors: 武熊显
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Annwa hi tech GeneralIP (Singapore) Pte. Ltd.; Intellectual Discovery Co Ltd
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2025-08-10
Also published as: US7619260B2; EP1633006A2; JP2006054234A; EP1633006A3; US20060033117A1; CN100505340C

Abstract

本发明提供了一种低高度、容易制造并且连接可靠性高的表面安装型的发光二极管。发光二极管(10)具有与发光元件(40)相连接的一对金属板簧片(20)、(30)。这对金属板簧片(20)、(30)在金属板的端部具有面对电路板的衬垫来进行连接的、表面安装型的连接部。另外，为了通过回流等工序而被稳定安置在电路板上，发光二极管除簧片(20)、(30)外，还配有包含与电路板相抵接部分的支撑手段(70)。

Description

发光二极管及其制造方法

技术领域

本发明涉及安装在电路板上的发光二极管，特别是涉及具有炮弹型的圆顶部或透镜部并被表面安装(SMT)在电路板上的发光二极管。

背景技术

作为例子，为公众所知的这种发光二极管具有以下特征：连接在LED芯片(发光元件)上的两条或三条以上的金属板簧片在树脂制的圆顶部(或炮弹型的透镜部)的底侧沿水平方向的折痕弯曲，其表面安装型的连接部由面对电路板的板面构成(专利文献1、专利文献2)。

与电路板连接的板面的设置及其面积按照在焊锡连接前的状态下能够稳定地支撑发光二极管的要求来选择。可以采取各种角度作为弯曲时的曲折角度，并且可以按照炮弹型的透镜部所要求的方向来确定任意的角度。另外簧片的弯曲方向不必均相同，在有三条以上簧片的情况下，即使将一条簧片向与其他簧片相反的方向弯曲，也能够实现在电路板上的稳定支撑。

专利文献1：日本专利文献特开平7-211937号公报；

专利文献2：日本专利文献特开2003-8070号公报。

在这种发光二极管的制造过程中，簧片的弯曲必须在炮弹型的圆顶部成形之后进行。因此，必须将簧片的长度做得足够长以用作弯曲作业时的支撑部位。其结果是导致降低了安装高度的即所谓的低高度发光二极管无法制造的问题产生。

另外还存在难以控制簧片的弯曲角度并且不能正确地再现安装状态下的圆顶部方向的问题。并且也存在着弯曲加工时由于作用于簧片的力致使圆顶部的树脂处压力增加并从而造成圆顶部破损或LED芯片和簧片之间电气接触不良的担忧。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种低高度、容易制造并且具有炮弹型圆顶部的表面安装型的发光二极管及其制造方法。

此外，本发明的目的还在于提供一种在制造过程中不需要圆顶部成形后的弯曲加工并且不会对圆顶部或簧片和LED芯片的连接部等造成不良影响的发光二极管及其制造方法。

本发明提供具有以下特征的发光二极管：该发光二极管具有连接在发光元件上的至少一对(即两条)金属板簧片，在这些金属板簧片的端缘具有表面安装型的连接部的连接端。另外，该发光二极管具有支撑部件，该支撑部件与安装其的电路板抵接并与金属板簧片协同工作，用于在焊锡连接前将发光二极管稳定支撑在电路板上。

在一个例子中，支撑部件至少固定在一条金属板簧片上。支撑部件在与一对簧片交差的方向上延伸并在预定的位置上提供支撑手段。另外，支撑部件具有用于使金属板簧片和支持脚在高低方向上位置相一致的机械卡合手段。在这种情况下，支撑部件由金属板构成，与一对簧片一样其底端可以具有表面安装型的连接部，用于将其连接到电路板上所期望的连接衬垫上。在与支撑部件相结合的簧片的上端配置发光元件时，具有可以将发光元件所产生的热量散发到电路板上的优点。

在另一个例子中，支撑部件可以固定在由透明树脂形成的发光二极管圆顶部的底部。此时，在事先防止圆顶部成形时发生旋转并且在高低方向上位置已经决定的状态下，支撑部件与成形用的杯模相卡合，并由之后的树脂成形固定在成形后的圆顶部。

另外本发明还提供了一种发光二极管的制造方法。该制造方法包括：形成包含表面安装型的连接部的金属板簧片的簧片架的工序；将发光元件连接配置到构成发光二极管的各单位的金属板簧片的上端的工序；包围发光元件地形成树脂铸模的工序；特别是，形成簧片架的工序包括在金属板簧片的端部形成表面安装部的工序，另外，该方法还包含连接支撑元件的工程，该支撑元件与金属板簧片协同工作并包含将发光二极管支撑在电路板上的支持脚。连接支撑部件的工序最好是在形成树脂铸模的工序之前或与其同时进行。

在一个例子中，连接支撑部件的工序包括在金属板簧片上连接支撑部件的工序。在这种情况下也可以包括以下工序：通过金属板构成支撑部件，在簧片架上各单位的金属板簧片中只在配置发光元件的一个簧片上固定支撑部件。

在另一个例子中，连接支撑部件的工序包括将支撑部件与树脂铸模的杯模相卡合并由树脂铸模的成形来固定支撑部件的工序。

附图说明

图1是本发明的第一最佳实施方式的发光二极管的示意图，(a)是主视图，(b)是侧视图；

图2是使本发明的第一最佳实施方式的发光二极管的簧片和支撑部件相互分离、并且将圆顶部以假想方式表示的附图，(a)是主视图，(b)是侧视图；

图3是本发明的第二最佳实施方式的发光二极管的示意图，(a)是主视图，(b)是侧视图；

图4是本发明的第二最佳实施方式的支撑部件的示意图，(a)是平面图，(b)是主视图，(c)是侧视图；

图5是制造工序中间阶段的簧片架的一个单位的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的最佳实施方式的发光二极管及其制造方法进行详细的说明。

图1、图2是本发明的第一最佳实施方式的发光二极管的示意图。图1表示的是完成了的发光二极管，图2表示的是用于理解其构造而从簧片上取下支撑部件的状态。在两图中，(a)是主视图，(b)是侧视图。

根据图1和图2，发光二极管10包括：由金属板形成的一对簧片20、30，固定在簧片20上端的锥形槽21内并且被电连接的发光元件40，包围发光元件40并由树脂成型形成的圆顶部90，以及与簧片20相卡合的支撑部件70。

发光元件40例如可以是半导体元件的发光二极管芯片。安置发光元件40的锥形槽21的内表面倾斜，并起到向上方反射从发光元件40发出的扩散的光的作用。另外，圆顶部90的顶端面91具有凸状的曲面，并起到作为透镜的作用以会聚从发光元件40发出的光。

虽然没有图示，但发光元件40由图中未示出的经焊接的金属导线连接在簧片30上。在其他情况下，根据发光元件40的构造，有时也以导线焊接技术连接簧片20和发光元件40。

电连接在发光元件40上的一对簧片20、30从圆顶部90的底端延伸出来，并且具有与图中未示出的外部电路板相连接的表面安装型的连接部25、35。连接部25、35包括沿垂直方向延伸的脚26、36及其下端的连接端27、37。连接部25、35与没有经过弯曲加工并位于圆顶部90内的主要部分构成同一个金属板面。另外，连接端27、37具有沿水平方向延伸的细长部分，这一细长部分的金属板的端缘对安装发光二极管10的电路板(图中未示出)。

在将发光二极管10安装在图中未示出的电路板上的时候，支撑部件70与簧片20、30协同工作来对其进行支撑，通过回流等工序将发光二极管10稳定地配置在电路板上。从图1和图2可知，在本实施方式中支撑部件70由金属材料构成，并与簧片20卡合且沿与其交差的方向延伸。因此，发光二极管10在与电路板上所期望的衬垫(图中未示出)对位的状态下，在四个点上被簧片20、30以及支撑部件70支撑着。并且在不必考虑后述的散热效果的情况下，支撑部件70也可以不用金属而由树脂材料制造。

支撑部件70和簧片20、30一样，其下端具有一对包含脚76以及位于其前端的连接端77的表面安装型的连接部75。和连接端27、37一样，连接端77通过沿构成它的金属板的端部与图中未示出的电路板的衬垫连接。与连接部25、35向电路板的连接相同，连接部75通过回流等工序焊锡连接在电路板上。如本实施方式所示，发光元件40被直接固定在固定支撑部件70的簧片20上，所以发光元件40产生的热量通过支撑部件70向电路板散发，或者从圆顶部90的底侧的部分散发到外界。并且，连接部75的部分没有必要非得连接在电路板上，也可以只是单纯与电路板抵接来支撑发光二极管10。

为了实现簧片20、30以及支撑部件70通过连接部25、35、75进行可靠的表面安装连接，希望其连接端27、37、77在规定的公差内大致准确地被配置在一个平面上。因此，至少支撑部件70向簧片20上的固定必须在使连接部25、35、75的位置高精度地一致的状态下进行。

在本实施方式中，如图2所示，簧片20以及支撑部件70分别具有作为相互的结合手段的细长裂缝22、72，并通过这些裂缝容纳彼此的金属板面以实现交差状态下的机械卡合。通过这一卡合手段，簧片20的连接端27和支撑部件70的连接端77至少可以在高低方向上被准确地对位。并且，当希望簧片20和支撑部件70之间具有更加牢固的结合时，可以在卡合部分采用焊接、锡焊连接等手法。

另外，将发光二极管10锡焊连接在电路板上的时候，至少必须防止在簧片30与支撑部件70或簧片20之间发生短路。因此，支撑部件70的连接端77，以及簧片20、30的连接端27、37(如第二实施方式中的簧片120、130)在相互靠近的方向上没有突出的结构。

在本实施方式中，从支撑部件70的上方进行圆顶部90的树脂成型，形成支撑部件70延伸至圆顶部90内部的结构。在所述情况下，最好在支撑部件70和树脂之间设置提高机械结合强度的强化手段。在本实施方式中，强化手段是通过能够在其内侧容纳树脂的凹部73来实现的。

图3是本发明的第二最佳实施方式的发光二极管的示意图，(a)是主视图，(b)是侧视图。

与第一实施方式一样，发光二极管110具有一对簧片120、130，发光元件140，以及圆顶部190；其中，发光元件140安置在位于其中一个簧片120上端的锥形槽121内并与簧片120电连接，圆顶部190由包围簧片120、130的上端附近的树脂铸模形成。另外，簧片120、130具有从圆顶部190的底侧延伸出来的连接部125、135，该连接部125、135与位于圆顶部190内的簧片120、130的主要金属板面被构成为同一个平面。连接部125、135具有靠近圆顶部190的脚126、136以及将金属端部作为表面安装连接面的连接端127、137。

对于第二实施方式的发光二极管110，在具有环状支撑部件170以代替与簧片相结合的板状支撑部件这一点上，与第一实施方式不同。

图4是本发明的第二实施方式的支撑部件的示意图，(a)是平面图，(b)是主视图，(c)是侧视图。支撑部件170具有包含开口174的环状主体171、在主体171内侧向上稍微突起的台阶部172、在主体171的相对位置上向底侧突出的脚175、以及在一处从主体171向上方突出的舌片173。另外，在开口174的一部分上设置例如用于识别电极的阳极、阴极(阴极标识)等的伸出部分179。支撑部件的形状或材质颜色等当中除了包含电极信息之外，还可以包括其他的各种标识信息。

支撑部件170如图3所示固定在圆顶部190的底侧。在本实施方式中，支撑部件170沿圆顶部190的底端缘对圆顶部190的树脂而被粘结。更详细地说，支撑部件170在圆顶部190成形时被面对树脂安置并随着树脂的凝固而固定在圆顶部190上。

选择与构成圆顶部190的树脂粘合性良好并且具有耐热性的材料来作为支撑部件170的构成材料。例如，可以用PPA(聚邻苯二酰胺)等树脂材料或铝等金属来制造。为了提高与圆顶部190的树脂之间的粘合性，可考虑进行表面重整。

在树脂成形的工序中，簧片120、130贯穿开口174来进行安置。主体171上突出的台阶部172在成形时进入杯模，同时使支撑部件170相对于发光二极管的轴线对位来与此配合。并且，舌片173的外侧部与设置在杯模上的具有互补形状的槽相卡合，与旋转方向相关地来定位支撑部件。如此，通过设置与杯模互补卡合的台阶部172以及舌片173的结构，可以在完成的发光二极管110中使簧片120、130的连接端127、137和脚175的底端的高度位置相一致。

树脂凝固之后，舌片173的内侧部向圆顶部190的内部延伸，起到补充支撑部件170和圆顶部190在旋转方向上的结合强度的作用。使得开口140相对于轴线不对称的所述伸出部分179也可以起到提高旋转方向上的机械结合强度的作用。

如上所述，由于簧片120、130和支撑部件170在高度位置上相一致，在支撑部件170被固定的状态下，脚175的底端与连接部125、135的连接端127、137大致准确地形成一个平面。因此，当发光二极管110在回流工序等用于表面安装连接的工序中被安置在电路板上的时候，通过簧片120、130的连接部125、135以及支撑部件170的一对脚175获得稳定的支撑。

另外，也可以在脚175的至少一个底端上设置突起来作为定位手段，该突起与设置在图中未示出的电路板上的贯穿孔或凹部相卡合。另外，使支撑部件变形并使开口174变得足够小来设置位于圆顶部底侧的壁，并且如果至少在上面染上黑色等颜色的话，由于在发光元件不发光时可以从圆顶部的顶侧看到黑色，因此可以提高发光元件开、关动作的反差。

图5是与在第一、第二实施方式中使用的簧片相关联的、处于制造工序中途阶段的簧片架的一个单位的示意图。单位250包括一对簧片220、320的结构。即，簧片220、320在第一实施方式中与簧片20、30，在第二实施方式中与簧片120、130分别对应。

上述第一和第二的发光二极管10、110的制造的基本工序包括：通过金属板冲切制造包括多个单位250的簧片架的工序、在簧片架各单位的一簧片220上通过冲压等形成锥形槽221的工序、在锥形槽221内固定发光元件的工序、将发光元件与一对簧片相互电连接的工序、通过树脂成型形成包围发光元件的圆顶部的工序、固定支撑部件的工序、以及从簧片架中分离切断各单位的工序。

特别是，在第一实施方式的发光二极管10的制造中，将支撑部件70向簧片20上的固定是在圆顶部90形成之前进行的，如上所述采用了机械卡合或再加之以焊接等手法来进行。而在第二实施方式的发光二极管110的制造中，如上所述，是与圆顶部190的形成同时进行的。

在图5中，用于制造最终产品的切断位置以CP来表示。可以看出，在簧片220、230的切断位置的正上方形成了沿水平方向延伸的金属板部分，并且设置了将其端面作为连接端227、327的表面安装型的连接部225、325。还可看出，不必通过特别手段就能够容易地制造簧片220、320的表面安装型的连接部225、325。

如上所述，针对本发明的最佳实施方式的发光二极管的结构及其制造方法进行了详细说明，但这些毕竟是示例，对于本领域的技术人员来说可以有更多的各种变形、变更。

例如，作为其他变形例，可以实现如下的结构。

(1)使支撑部件和簧片在圆顶部的相外侧结合的结构：

在这种情况下，可以在圆顶部的树脂成形完成之后用机械卡合、焊接等方法固定圆顶部和支撑部件。

(2)由绝缘体构成的支撑部件与一对簧片这二者相卡合的结构：

支撑部件可以在圆顶部成形之前或是之后固定在两个簧片上。或者，也可以对金属板簧片进行嵌入成形，形成相对于金属板簧片事先固定好的支撑部件。

(3)使金属制的支撑部件与簧片形成为一体的结构：

为了确保动作的可靠性，可以通过由弯曲加工配置在与簧片交差的方向上来提供发光二极管的支撑手段，该弯曲加工在圆顶部成形之前并且最好是在发光元件固定之前进行。

Claims

1.一种发光二极管，该发光二极管是表面安装型的，具有连接在发光元件上的一对金属板簧片，其特征在于，

在所述一对金属板簧片的端部具有表面安装型的连接部，并且具有与安装其的电路板相抵接的支撑部件。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述支撑部件至少与所述一对金属板簧片中的一个相卡合。

3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述支撑部件固定在所述一对金属板簧片中配置所述发光元件的一个簧片上，并由在与该一个簧片交差的方向上延伸的金属板构成。

4.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述支撑部件具有连接在所述电路板上的表面安装型的连接部。

5.如权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述支撑部件以及所述一个簧片具有机械卡合手段，用于确定所述支撑部件以及所述一个簧片各自的表面安装型的连接部的高度位置。

6.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管具有包围所述发光元件以及所述一对金属簧片的端部附近的树脂制的圆顶部，所述支撑部件固定在所述圆顶部的底端。

7.如权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，所述支撑部件具有卡合手段，并通过铸模成形来进行固定，其中所述卡合手段进行卡合以至少防止与所述圆顶部被铸模成形时所使用的杯模之间发生旋转移动。

8.如权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，所述支撑部件由绝缘材料形成。

9.一种发光二极管的制造方法，该方法包括：

形成包含表面安装部的金属板簧片的簧片架的工序，将发光元件连接配置到构成发光二极管的各单位的所述金属板簧片的上端的工序，；以及包围发光元件地形成树脂铸模的工序。

所述方法的特征在于，

形成所述簧片架的工序包括在所述金属板簧片的端部形成所述表面安装部的工序，

所述方法还具有连接支撑部件的工序，其中该支撑部件与所述金属板簧片协同工作并包含支撑脚，该支撑脚将所述发光二极管支撑在电路板上。

10.如权利要求9所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，连接所述支撑部件的工序包括将所述支撑部件连接到所述金属板簧片上的工序。

11.如权利要求10所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，包括如下工序：通过金属板构成所述支撑部件，并在所述簧片架上的各单位的所述金属板簧片中只在配置所述发光元件的一个簧片上固定所述支撑部件。

12.如权利要求9所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，连接所述支撑部件的工序具有以下工序：该工序使所述支撑部件与所述树脂铸模的杯模相卡合，并由所述树脂铸模的成形来固定所述支撑部件。