CN1822405A - 在处理过的引线框上具有过压成型透镜的led装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

通过在引线框上设置基座、将LED安装在基座内并处理其上具有基座的引线框来准备过压成型，而制造了一种LED装置。盖子过压成型到其上具有基座的引线框上，以封装LED。

Description

在处理过的引线框上具有过压成型透镜的LED装置及其方法
相关申请的相互参照
本申请要求2005年1月20日提交的美国临时申请号60/645,321的优先权，其在此被特别引入作为参考。
背景技术
本申请涉及发光二极管(LED)技术，尤其涉及在处理过的引线框上具有过压成型盖子或透镜的LED装置，及所述LED装置的制造方法。在一个实施例中，该LED装置及方法采用液体硅橡胶(LSR)材料以形成过压成型透镜，以及采用冷等离子体处理以在过压成型透镜之前处理引线框，并将被具体描述。然而，应该懂得，这里描述的该LED装置及方法可以用在各种其它类似的环境及应用中。
LED装置通常包括基座、由基座支撑的LED及LED之上的盖子。LED典型地是一片半导体材料，具有从其延伸的导线以用于向LED发送电流。盖子典型地是基本透明的材料，具有拱顶形状，并用作从LED发出的光的透镜。组装后，盖子和基座用于封装LED，并保护其不受恶劣环境的影响。可透光盖子还用于增强自LED的光发射，并控制自LED的外部发光图案。
为了制造LED装置，提供一种连续的引线框材料带。该引线框材料包括限定的接触区域，在各接触区域周围布置基座。基座包括其上表面中的凹部及在凹部内限定的支撑表面。基座还可以经常包括在基座凹部内环状限定的环形透镜保持凹部。具有绕其接触区域在其上支撑的基座的连续引线框带沿组装线移动，并在指定工作台处将LED模具安装在各基座上。更具体地说，LED模具固定到基座，且自LED模具延伸的导线接合于引线框。
其内安装有LED的引线框上的端部开口的基座有时称为开口封装。该开口封装进一步沿组装线移动，透镜就固定到基座以封装该LED。更具体地说，具有拱顶形状与环形安装部分的透镜经由搭扣配合而在LED之上固定到基座。在使用时，盖子的环形安装部分容纳在基座的环形透镜保持凹部内，以将透镜固定到基座。
发明内容
根据一个方面，提供一种LED装置的制造方法。更具体地说，根据这一方面，在引线框上设置基座。LED安装在基座内。处理其上具有基座的引线框，以准备透镜的过压成型。处理并安装LED后，将透镜过压成型到其上具有基座的引线框上，以封装LED。
根据另一个方面，提供一种LED制造装置的方法。更具体地说，根据这一方面，基座被过压成型到引线框上。LED安装在基座上。基座和引线框中的至少一个被表面处理。透镜过压成型到基座和引线框的所述至少一个上，以封装LED。
根据再一个方面，提供制造多个LED装置的方法。更具体地说，根据这一方面，提供一种具有多个接触区域的连续引线框。通过在各接触区域周围过压成型基座，并将LED模具固定到引线框，而在各多个接触区域周围形成开口封装。对开口封装进行冷等离子体处理。透镜过压成型到开口封装上，以形成LED装置。
根据再一个方面，提供一种制造LED装置的方法。更具体地说，根据这一方面，提供一种过压成型引线框。LED模具固定到过压成型引线框。对LED模具安装其上的过压成型引线框进行表面处理，以为封装LED模具的后续步骤准备过压成型引线框。
根据再一个方面，提供一种LED装置的制造方法。更具体地说，根据这一方面，提供具有多个基座元件固定其上的引线框。LED安装到各基座。LED导线接合于引线框。对LED安装和接合其上的引线框进行表面处理。盖子在LED之上过压成型到引线框上。
根据另一个方面，提供一种LED装置。更具体地说，根据这一方面，LED装置包括在引线框上的基座。LED由基座支撑，并电连接到引线框。透镜过压成型到基座与引线框中的至少一个上，以封装LED。基座与引线框中的所述至少一个被冷等离子体处理，以使透镜接合其上。
附图说明
图1为现有技术的其上具有基座的连续引线框的横截面示意图。
图2为现有技术的图1的引线框横截面示意图，表示LED模具安装在各基座内以形成开口封装。
图3为现有技术的图2的引线框的横截面示意图，表示安装在各开口封装上的盖子。
图4为其上过压成型有基座的连续引线框的横截面示意图。
图5为图4的引线框的横截面示意图，表示LED模具安装在各基座内以形成开口封装。
图6为图5的引线框的横截面示意图，表示用于开口封装的表面处理。
图7为图6的引线框的横截面示意图，表示过压成型到各开口封装上的盖子。
图8为LED装置的横截面示意图。
图9表示进行表面处理后的引线框的表面能对时间的曲线图。
具体实施方式
参见图1，连续引线框10包括多个基座12。各基座12通常由热固或热塑材料形成，并在需要的位置过压成型在引线框10上。各基座包括限定在其上侧16中的凹部14。支撑表面18限定凹部14的向内端。限定支撑表面18的径向边界的支撑表面18与锥形圆柱壁20一起限定LED容纳区域22。在圆柱壁部分28中限定的环形保持凹部26在凹部14中相对支撑表面18向外间隔。如下面将更详细地描述的一样，凹部26与壁部分28一起形成用于稳固地容纳盖子的结构。
其上具有基座12的引线框10可以沿箭头30的方向，向其中LED模具安装在各基座中的工作台或位置前进。更具体地说，参考图2，如箭头34所示，LED模具32安装在基座12中。具体地说，LED模具32位于支撑表面18上，且模具32的导线36接合于引线框10。在所述的实施例中，支撑表面18可以为表示为接触区域38的引线框10的暴露区域。LED模具32位于或放置在接触区域38上，且LED导线36线接合于邻近的引线框10的部分40，这可以为本领域技术人员理解。
通过LED模具32安装在基座12之内、之中或之上，就形成开口封装，并总地由参考数字42表示。开口封装42可以进一步如箭头44所示地向盖子安装位置或工作台前进。参见图3，如箭头48所示，开口封装42可使盖子46搭扣配合到基座12，用于封装LED模具32与接合导线36。具体地说，盖子46的环形支撑环部分50容纳(即，搭扣配合)在基座12的环形透镜保持凹部26内。盖子的拱顶部分52部分地容纳在邻近圆柱壁部分28的凹部14中。
参见图4-8，将描述根据一个实施例的LED装置的改进的制造方法。具体参见图4，提供一种其上具有多个基座62的连续引线框60。尤其在一个实施例中，各基座62在引线框接触区域64(图5)周围过压成型到引线框上。具体地说，基座62围绕接触区域64过压成型到引线框60上。基座62包括提供接触区域64的入口的凹部66。凹部66由支撑表面68(在所述的实施例中为接触区域64的上表面)与限定在表面68a中的基座62的锥形圆柱壁70限定。
为了进一步加工基座62固定其上的引线框60，该引线框沿箭头72的方向向安装LED模具的工作台或位置前进。参见图5，过压成型在引线框60上的各基座62都具有安装在基座内的LED模具74。安装LED模具74包括按照箭头76所示地将LED 74安装到基座62上以及将模具74的导线78接合于引线框60的步骤。具体地说，LED模具74安装或固定到支撑表面68，导线78接合于邻近的引线框60的接触部分80。支撑表面68可由引线框60的基座62、接触区域64或者其一些结合所形成。
通常，模具固定和导线接合装置(未示出)用于将LED 74固定到基座62，将LED 74的导线78电连接到引线框60。可选地，将LED 74安装在基座62内的步骤可以通过利用球栅阵列装置(BGA)(未示出)实现，该球栅阵列装置将LED 74表面安装到基座62上，并将LED 74的导线或引线78连接到引线框60。BGA装置及模具固定与导线接合装置是本领域技术人员公知的，这里无需进一步的详细描述。LED 74安装后，就通过引线框60、基座62及安装与电连接的LED 74的结合形成开口封装82。随后，开口封装82可以按照箭头84所示地沿组装线移动，以便如下面所述地进行进一步加工。
由引线框60、基座62与LED 74构成的各开口封装82随后被处理，以准备过压成型。在所述的实施例中，如箭头92所示，开口封装82经由通道90移动，其中在通道90中对开口封装82进行处理。在所述的实施例中，该处理为表面处理，包括等离子体处理其上具有基座62且基座62上具有LED74的引线框60。将由本领域技术人员所知道和所理解，等离子体处理包括利用高能离子、原子、分子和电子射流冲击其上具有基座62(在所述的实施例中，基座62上有LED 74)的引线框60，以从至少引线框60和基座62去除至少一薄层表面污物。这样，在所述的实施例中，等离子体生成器94按照箭头92所示，将这一射流导向通道90内的开口封装82。适合用在所述实施例中的等离子体生成器的一个例子在转让给Wisconsin Alumni ResearchFoundation的美国专利号6764658中公开，且在此特别引入作为参考。
在可选实施例中，界面接合材料用于开口封装82，以在后续过压成型步骤中制备其上具有基座62(在所述实施例中，在基座62上有LED 74)的引线框60。采用界面接合材料的可选实施例可代替上述冷等离子体处理使用。如下面更详细描述地，在两种情况(冷等离子体处理或采用界面接合)下，表面处理都具有增加在引线框60和基座62中的至少一个上的表面能的效果。增加表面的表面能使该表面准备接合于另一个所用的表面。尽管没有示出，但在一个可选实施例中，引线框60和基座62都可以在安装LED 74的步骤前处理。
参见图7，随后被表面处理的开口封装具有在其上过压成型的盖子100，以封装LED 74。更具体地说，盖子100过压成型到其上具有基座62的引线框60上，以密封在基座62与过压成型盖子100之间的LED 74。在一个实施例中，液体硅橡胶(LSR)材料用于将盖子100过压成型到开口封装82上。具体地说，开口封装移动到拱顶形模具102内的位置中。成型机104，比如注射模型成型机、压缩成型机等，经由浇口道部分106并向模具102中传送粘性材料，比如液体硅橡胶，以形成盖子100。
盖子100的成型在低压下进行，并包括在LED之上形成透镜的步骤。更具体地说，液体硅橡胶材料不仅覆盖LED，而且在那里提供透光表面。过压成型粘性材料冷却/凝固，以在开口封装上形成模制盖子。在所述的实施例中，盖子/透镜100接合于基座62与引线框的任何暴露的内容区域68、两个开口封装82，更具体地说，接合于开口封装82的表面68、68a和70。可选地，模具102可以构造为绕基座62模制盖子100，在该基座62中，盖子可以接合于基座的侧壁108与引线框60的上表面60a。由表面处理导致的增加的表面能改善模制材料与引线框及基座的接合能力。因而，透镜100稳固地接合于开口封装82。
参见图8，上述方法或过程最终形成LED装置110。该LED装置110包括引线框60的部分上的基座62以及由基座支撑并经由导线78电连接到引线框的LED 74。如上所述的盖子100过压成型在基座62上，以封装LED74。
参见图9，这里所述的引线框和/或基座的表面的冷等离子体处理使处理表面中的表面能增加，并延续实质的时期。在一个实施例中，基座62在冷等离子体处理后的表面能增加并保持在约72达因(mN/m)达24小时以上。由于盖子100将形成与基座62的非常强的接合，所以这是过压成型基座62与LSR盖子100以封装LED 74的最优选时期。在冷等离子体处理后，基座62的表面能在期间X保持在70达因(mN/m)以上，发现该期间X为约72小时。由于仍可以在盖子100与基座62之间形成强接合，所以这仍是过压成型基座62的优选时期。基座62的表面能在Y期间保持在40达因(mN/m)以上，发现该Y期间为约十二(12)周或更长。在经过Y时期后，基座62的表面能返回40达因(mN/m)之下的正常值，并通常保持在约20达因(mN/m)与40达因(mN/m)之间。在经过时期X后，透镜100的过压成型在期间Y的剩余期间仍被改善。
参考实施方式，已对示范性实施例进行了描述。很明显，其他人在阅读和理解前面的详细描述后将会做出改进和改变。应当认识到，如果它们落入所附的权利要求书或其等同物的范围内，所示实施例应理解为包括所有这些改进和改变。

Claims (20)

1.一种LED装置的制造方法，包括：
在引线框上设置基座；
在所述基座内安装LED；
处理其上具有所述基座的所述引线框，以准备过压成型；以及
将盖子过压成型到其上具有所述基座的所述引线框上，以封装所述LED。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述在引线框上设置基座的步骤包括：
将所述基座过压成型到所述引线框上。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述在引线框上设置基座的步骤包括：
将所述基座围绕所述引线框的接触区域过压成型到引线框上。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述在所述基座内安装LED的步骤包括：
将所述LED安装到所述基座上；以及
将所述LED的导线接合于所述引线框。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述在所述基座内安装LED的步骤包括：
利用球栅阵列装置，将所述LED表面安装到所述基座，并将所述LED的导线连接到所述引线框。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述在所述基座内安装LED的步骤包括：
利用模具固定和导线接合装置，将所述LED固定到所述基座，以及将所述LED的导线电连接到所述引线框。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述处理所述引线框的步骤包括：
等离子体处理其上具有所述基座的所述引线框。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述等离子体处理所述引线框的步骤包括：
用高能离子、原子、分子和电子中的至少一种射流冲击其上具有所述基座的所述引线框，以去除至少一薄层表面污物。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述处理所述引线框的步骤包括：
将界面接合材料施加到其上具有所述基座的所述引线框，来为过压成型所述盖子的所述后续步骤制备其上具有所述基座的所述引线框。
10.如权利要求1所述的方法，其中过压成型所述透镜的所述步骤包括：
在所述基座与所述过压成型盖子之间密闭所述LED。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述过压成型所述透镜的步骤包括：
在低压下将液体硅橡胶过压成型到其上具有所述基座的所述引线框上，以封装所述LED并在其上形成透镜。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述过压成型所述透镜的步骤包括：
将所述透镜接合于所述引线框和所述基座上。
13.如权利要求7所述的方法，其中所述基座的表面能增加到约72达因并维持约24小时的时期，且所述过压成型步骤发生在所述时期内。
14.一种LED装置的制造方法，包括：
将基座过压成型到引线框上；
将LED安装到所述基座上；
对所述基座和所述引线框中的至少一个进行表面处理；以及
将透镜过压成型到所述基座和所述引线框中的所述至少一个上，以封装所述LED。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述的表面处理步骤包括下述步骤之一：(i)对所述基座和所述引线框中的所述至少一个进行冷等离子体处理，和(ii)将界面接合材料施加于所述基座和所述引线框中的所述至少一个。
16.一种多个LED装置的制造方法，包括：
提供具有多个接触区域的连续引线框；
通过在各所述接触区域周围过压成型基座并将LED模具固定到所述引线框，而在各所述多个接触区域周围形成开口封装；
对所述开口封装进行冷等离子体处理；以及
将透镜过压成型到所述开口封装上，以形成LED装置。
17.一种LED装置的制造方法，包括：
提供过压成型引线框；
将LED模具固定到所述过压成型引线框；以及
对其上安装LED模具的所述过压成型引线框进行表面处理，来为封装所述LED模具的后续步骤制备所述过压成型引线框。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：
将透镜过压成型到所述过压成型引线框上，以封闭所述LED。
19.一种LED装置的制造方法，包括：
提供其上固定有多个基座元件的引线框；
将LED安装到各所述基座；
将所述LED导线接合于所述引线框；
对其上安装并接合所述LED的所述引线框进行表面处理；以及
在所述LED之上将盖子过压成型到所述引线框。
20.一种LED装置，包括：
引线框上的基座；
由所述基座支撑并电连接到所述引线框的LED；和
过压成型到所述基座和所述引线框中的至少一个上以封装所述LED的盖子，所述基座和所述引线框中的所述至少一个被冷等离子体处理，以使所述透镜接合于其上。
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