CN1848469A - 具有增强热耗散的小型发光器件封装和制造该封装的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光器件封装和用于制造此封装的方法，利用了具有第一表面的第一引线框和具有第二表面的第二引线框，其相对定位为使得第二表面在比第一表面更高的层面处。发光器件封装包括例如发光二极管管芯的光源，其安装在第一引线框的第一表面上并电连接到第二引线框的第二表面。

Description

具有增强热耗散的小型发光器件封装和制造该封装的方法
技术领域
本发明涉及具有增强热耗散的小型发光器件封装和制造该封装的方法。
背景技术
发光二极管(“LED”)具有超越诸如白炽灯、卤素灯和荧光灯之类的传统光源的许多优点。这些优点包括更长的运行寿命、更低的功率消耗和更小的尺寸。因此，在传统光照应用中，传统光源日益被LED取代。例如，目前LED用于闪光灯、交通信号灯、汽车尾灯和显示设备。
由于在更多的光照应用中使用LED，所以对生产更亮和更小的LED的需求增加。LED的亮度部分取决于所施加的能量，即，所施加的驱动电流。不过，驱动电路的增加导致由LED管芯产生的热增加，其必须被耗散。如果不能有效地耗散所产生的热，会显著地恶化LED的性能，即显著地降低LED的亮度。因此，LED封装的重要功能是热耗散以维持LED管芯最优的运行温度。
在用于LED的各种封装中，所关注的LED封装是用于表面安装LED的塑料引线芯片载体(PLCC)封装。在PLCC封装中的表面安装LED可以在例如汽车内部显示设备、电子告示和信号、电气设备和众多其他设备中使用。
对目前PLCC封装设计的一个顾虑是，为了对更高功率LED提高热耗散的目的，必须增加封装尺寸以处理增加的热，或者需要附加一片金属以形成散热器，这将导致封装的制造成本的增加。
着眼于此，存在对用于高功率表面安装LED的具有增强热耗散的小型PLCC封装和用于制造该PLCC封装的方法的需求。
发明内容
一种发光器件封装和用于制造此封装的方法利用了具有第一表面的第一引线框和具有第二表面的第二引线框，其相对定位为使得第二表面在比第一表面更高的层面处。发光器件封装包括例如发光二极管管芯的光源，其安装在第一引线框的第一表面上并电连接到第二引线框的第二表面。
根据本发明实施例的发光器件封装包括具有第一表面的第一引线框，安装在所述第一引线框的所述第一表面上的光源，具有第二表面的第二引线框，所述第二引线框定位在比所述第一表面更高的层面处，和在所述光源和所述第二引线框的所述第二表面之间的电连接。
根据本发明另一个实施例的发光器件封装包括结构体，附装到所述结构体的具有第一表面的第一引线框，安装在所述第一引线框的所述第一表面上的发光二极管管芯，附装到所述结构体的具有第二表面的第二引线框，所述第二表面定位在比所述第一引线框的第一表面更高的层面处，定位在所述第一引线框的所述第一表面之上的反射杯，使得所述发光二极管管芯定位在所述反射杯内，所述反射杯包括开口以曝露所述第二引线框的所述第二表面的一部分，和连接到所述发光二极管管芯和所述第二引线框的所述第二表面的接合导线。
根据本发明实施例用于制造发光器件封装的方法包括设置第一和第二引线框，所述第一引线框包括第一表面，所述第二引线框包括第二表面，将所述第一和第二引线框附装到结构体使得所述第二引线框的第二表面定位在比所述第一引线框的所述第一表面更高的层面处，将光源安装到所述第一引线框的所述第一表面上，并将所述光源电连接到所述第二引线框的所述第二表面。
从结合附图通过本发明原理的示例来解释的以下详细说明中，本发明的其他方面和优点将变得清楚。
附图说明
图1是根据本发明实施例的发光二极管(LED)的立体图。
图2是根据本发明实施例的包括在图1的LED封装中的引线框的立体图。
图3是根据本发明实施例的包括在图1的LED封装中的引线框的后视图。
图4是安装在印刷电路板(PCB)上的LED封装沿着图1所示的线A-A所取的剖视图。
图5是安装在PCB上的LED封装沿着图1所示的线B-B所取的剖视图。
图6是根据本发明实施例的用于制造LED封装的方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，描述了根据本发明实施例的发光二极管(LED)封装100。图1是LED封装100的立体图。在此实施例中，LED封装100是塑料引线芯片载体(PLCC)封装。不过，此处描述的LED封装100的创造性特征可以应用于其他类型的封装。如下更详细描述的，LED封装100被设计为有效地耗散由包括在LED封装中的LED管芯102产生的热而不增加LED封装的整体尺寸或其将导致封装的制造成本的增加的需要额外的一片金属以形成散热器。
LED封装100包括LED管芯102、引线框104和106(图1中部分地示出)、接合导线108、反射杯110、结构体112和密封件114(图1中未示出)。LED管芯102是响应于施加的驱动电流产生光的半导体芯片。这样，LED管芯102是LED封装100的光源。虽然LED封装100在图1中示出为至只有单个LED管芯，但是LED封装可以包括多个LED管芯。LED管芯102使用粘接材料附装或安装在引线框104上，并经由接合导线108连接到另一个引线框106。
引线框104和106，以及安装在引线框104上的LED管芯102示出在图2中，其是引线框和LED管芯的立体图。引线框104和106由诸如金属之类的导电且导热材料制成。引线框104和106附装到LED封装100的结构体112。引线框104构造为包括其上安装有LED管芯102的平面表面202。引线框104还构造为包括翼状延伸部分204和206。如图2所示，引线框104的这些翼状延伸部分204和206从LED管芯102在平面表面202上的安装位置沿着X轴延伸并弯折为使得翼状延伸部分204和206的端部208和210分别定位在平面表面202下方。引线框104的构造进一步图示在图3中，其是引线框104的后视图。如图4(其是LED封装沿着图1所示的线A-A所取的剖视图)所示，翼状延伸部分204和206的端部208和210分别形成垫，来将引线框104热附装到其上可以附装LED封装100的印刷电路板(PCB)400的对应垫402和400。如下所述，引线框104的翼状延伸部分204和206被用于将由LED管芯102产生的热从LED管芯的PCB400传导远离。引线框104还包括类似于翼状延伸部分204和206的前延伸部分212。如图2所示，引线框104的前延伸部分212从LED管芯102在平面表面202上的安装位置沿着Y轴延伸并弯折为使得前延伸部分的端部214也定位在平面表面202下方。如图5(其是LED封装100沿着图1所示的线B-B所取的剖视图)所示，前延伸部分212的端部214形成另一个垫，来将引线框104电附装到PCB400的对应垫506。如下所述，引线框104的前延伸部分212用于将电流传导通过LED管芯102以驱动LED管芯发光。
类似于引线框104，引线框106构造为包括其上附装接合导线108的平面表面216。如图2和5所示，引线框106弯折为使得引线框106的端部218定位在引线框106的平面表面216下方。如图5所示，引线框106的平面表面216位于沿着Z轴比引线框104的平面表面202更高层面处。即，引线框106的平面表面216位于比引线框104的平面表面202更高的高度处。通过构造引线框106使得引线框106的高度大于引线框104的高度来实现引线框106的平面表面216的更高的高度。由于引线框104和106的平面表面202和216位于各自引线框的顶部处，所以每个引线框的高度决定各自平面表面的高度。即使在包含用于从LED管芯102耗散热的翼状延伸部分204和206情况下，引线框104和106的这种多层面设计允许LED封装100较为小型。
如图1、4和5所示，LED封装100的反射杯110定位在引线框104的平面表面202之上使得LED管芯102定位在反射杯内。反射杯110可以由模制塑料材料制成。反射杯110的上表面是反射性的使得从LED管芯102发射的光中入射在反射杯上的一些可以沿着Z轴向上反射。这样，从LED管芯102发射的大部分光可以被导向在Z轴上作为有效的输出光。反射杯110相对于引线框104的平面表面202的角度可以改变。不过，引线框104和106的设计使得反射杯110相对于引线框104的平面表面202的角度能够是接近四十五度(45°)，其可以帮助将来自LED管芯102的更多光反射并增加LED封装100的光输出。如图1所示，反射杯110包括开口116，引线框106的平面表面216的一部分曝露在其中使得接合导线108可以电连接到引线框106的平面表面216。
如图4和5所示，在引线框104的平面表面202上安装在反射杯110内的LED管芯102被密封件114密封。密封件114由光学透明物质制成使得来自LED管芯102的光可以穿行通过密封件并作为输出光发射。例如，密封件114可以由聚合物(从诸如单体之类的流体或半流体的前体材料形成)、环氧化物、硅树脂、玻璃或硅树脂和环氧化物的混合物制成。
LED封装100的结构体112将引线框104和106以及反射杯110容纳在一起。这样，结构体112为LED封装110提供结构整体性。结构体112可以由诸如塑料之类的电绝缘材料制成。在实施例中，反射杯110是结构体112的一体部件。即，反射杯110形成在结构体112上。
在工作中，如图4所示，引线框104的翼状延伸部分204和206提供从LED管芯102通过分别热连接到引线框104的翼状延伸部分204和206的端部208和210的PCB的垫402和404到PCB400的热通路408和410。PCB400的垫402和404可以引到散热器(未示出)。由引线框104的翼状延伸部分204和206提供的热通路408和410将由LED管芯102产生的热从LED管芯传导远离，通过引线框104的每个翼状延伸部分传导到PCB400。这样，引线框104的翼状延伸部分204和206运行以耗散由LED管芯102产生的热，允许LED管芯即使在被高驱动电流激励时仍正常地起作用。
在引线框104的翼状延伸部分204和206提供从LED管芯102到PCB400的热通路408和410时，如图5所示，引线框104的前延伸部分212提供从PCB400的垫506通过LED管芯到PCB400的垫514的电通路512的一部分。引线框104的前延伸部分212电连接到PCB的垫506，同时引线框106电连接到PCB的垫514。电通路512的由引线框104的前延伸部分212提供的部分允许驱动电流从PCB 400的垫506流动到LED管芯102。电通路512的剩余部分由接合导线108和引线框106提供，其允许驱动电流从LED管芯102流动到PCB400上的垫514。
参考图6的流程图描述根据本发明实施例的用于制造LED封装的方法。在框602处，设置具有第一平面表面的第一引线框和具有第二平面表面第二引线框。第一引线框包括一对翼状延伸部分，其从第一表面延伸并弯折为使得翼状延伸部分的端部定位在第一平面表面下方。第一引线框还包括前延伸部分，其从第一平面表面延伸并弯折为使得前延伸部分的端部定位在第一平面表面下方。第二引线框弯折为使得第二引线框的端部定位在第二平面表面下方。接着，在框604处，将第一和第二引线框附装到结构体使得第二引线框的第二平面表面定位在比第一引线框的第一平面表面更高的层面处。接着，在框606处，将反射杯附装到结构体使得反射杯定位在第一引线框的第一平面表面之上。反射杯包括第二引线框的第二平面表面的一部分曝露在其中的开口。接着，在框608处，将LED管芯在反射杯内安装到第一引线框的第一平面表面上。可选地，LED管芯可以在反射杯附装到结构体之前安装到第一引线框的第一平面表面上。接着，在框610处，通过将接合导线连接到LED管芯和第二引线框的第二平面表面的曝露部分，电连接LED管芯和第二引线框。接着，在框612处，将LED管芯密封在密封件中。
虽然已经描述和图示了本发明的特定实施例，但是本发明不限于如所描述和图示的部件的特定形式或布置。本发明的范围由所附权利要求及其等同物界定。

Claims (20)

1.一种发光器件封装，包括：
具有第一表面的第一引线框；
安装在所述第一引线框的所述第一表面上的光源；
具有第二表面的第二引线框，所述第二表面定位在比所述第一表面更高的层面处；和
在所述光源和所述第二引线框的所述第二表面之间的电连接。
2.如权利要求1所述的发光器件封装，其中所述光源包括发光二极管管芯。
3.如权利要求1所述的发光器件封装，其中所述第一引线框包括一对从所述第一表面延伸的翼状延伸部分，每个所述翼状延伸部分都提供从安装在所述第一引线框的所述第一表面上的所述光源远离的热通路。
4.如权利要求3所述发光器件封装，其中所述翼状延伸部分弯折为使得所述翼状延伸部分的端部定位在所述第一引线框的所述第一表面下方。
5.如权利要求1所述的发光器件封装，其中所述第一引线框包括从所述第一表面延伸的前延伸部分，所述前延伸部分提供到安装在所述第一引线框的所述第一表面上的所述光源的电通路。
6.如权利要求1所述的发光器件封装，其中所述第一引线框的所述第一表面和所述第二引线框的所述第二表面基本是平面表面。
7.如权利要求1所述的发光器件封装，其中所述电连接包括连接到所述光源和所述第二引线框的所述第二表面的接合导线。
8.如权利要求1所述的发光器件封装，还包括定位在所述第一引线框的所述第一表面之上的反射杯，所述反射杯包括开口以曝露所述第二引线框的所述第二表面的一部分。
9.一种用于制造发光器件封装的方法，所述方法包括：
设置第一和第二引线框，所述第一引线框包括第一表面，所述第二引线框包括第二表面；
将所述第一和第二引线框附装到结构体使得所述第二引线框的所述第二表面定位在比所述第一引线框的所述第一表面更高的层面处；
将光源安装到所述第一引线框的所述第一表面上；并
将所述光源电连接到所述第二引线框的所述第二表面。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述光源是发光二极管管芯。
11.如权利要求9所述的方法，还包括将反射杯附装到所述结构体使得所述反射杯定位在所述第一引线框的所述第一表面之上，所述反射杯包括开口以曝露所述第二引线框的所述第二表面的一部分。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述第一引线框包括一对从所述第一表面延伸的翼状延伸部分，每个所述翼状延伸部分都提供从安装在所述第一引线框的所述第一表面上的所述光源远离的热通路。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述第一引线框包括从所述第一表面延伸的前延伸部分，所述前延伸部分提供到安装在所述第一引线框的所述第一表面上的所述光源的电通路。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述第一引线框的所述第一表面和所述第二引线框的所述第二表面基本是平面表面。
15.如权利要求9所述的方法，其中所述电连接的步骤包括使用接合导线将所述光源电连接到所述第二引线框的所述第二表面。
16.一种发光器件封装，包括：
结构体；
附装到所述结构体的具有第一表面的第一引线框；
安装在所述第一引线框的所述第一表面上的发光二极管管芯；
附装到所述结构体的具有第二表面的第二引线框，所述第二表面定位在比所述第一引线框的所述第一表面更高的层面处；
定位在所述第一引线框的所述第一表面之上的反射杯，使得所述发光二极管管芯定位在所述反射杯内，所述反射杯包括开口以曝露所述第二引线框的所述第二表面的一部分；和
连接到所述发光二极管管芯和所述第二引线框的所述第二表面的接合导线。
17.如权利要求16所述的发光器件封装，其中所述第一引线框包括一对从所述第一表面延伸的一对翼状延伸部分，每个所述翼状延伸部分都提供从安装在所述第一引线框的所述第一表面上的所述发光二极管管芯远离的热通路。
18.如权利要求16所述的发光器件封装，其中所述第一引线框包括从所述第一表面延伸的前延伸部分，所述前延伸部分提供到安装在所述第一引线框的所述第一表面上的所述光源的电通路。
19.如权利要求16所述的发光器件封装，其中所述第一引线框的第一表面和所述第二引线框的第二表面基本是平面表面。
20.如权利要求16所述的发光器件封装，其中所述结构体由塑料材料制成。
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