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Die Erfindung betrifft ein Kunststoff- bzw. Formgehäuse und ein lichtemittierendes bzw. Leuchtbauelement.
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Ein Leuchtbauelement, das ein Harzgehäuse vom Rahmeneinsatztyp verwendet, staut tendenziell durch ein Leuchtelement im Harzgehäuse erzeugte Wärme, weshalb Wärmeableitungseigenschaften des Leuchtbauelements verbessert werden müssen. Hat das Harzgehäuse vom Rahmeneinsatztyp Anschlüsse, die von einer Rückfläche des Harzgehäuses freiliegen, trennen sich die Anschlüsse leicht von einem Formharz des Harzgehäuses. Deshalb muss die Haftfähigkeit zwischen dem Formharz und den Anschlüssen verbessert werden.
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Die
JP 2008-251937 A offenbart ein Harzgehäuse mit verbesserten Wärmeableitungseigenschaften, bei dem Anschlüsse von der Rückfläche eines Formharzes so freiliegen, dass durch ein in einer Aussparung des Harzgehäuses montiertes Leuchtelement erzeugte Wärme über die Anschlüsse zu einem Montagesubstrat effektiv abgeführt werden kann.
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Die
JP 2003-110145 A offenbart Konfigurationen zur Verbesserung der Haftfähigkeit zwischen einem Formharz und einem Anschluss, bei denen eine Metallplatte bzw. ein Blech mit einer auf einer senkrechten Seite gebildeten Aussparung (Seitenausschnitt) und einer auf einem waagerechten Boden gebildeten Aussparung (Bodenaussparung) versehen ist. Diese Aussparungen sind mit einem Formharz so abgedeckt, dass das Formharz den Anschluss halten kann.
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Die
US 7 244 965 B2 offenbart ein Gehäuse für einen oberflächenmontierten Lichtemissionschip hoher Leistung.
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Die
US 2004/0159850 A1 offenbart ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement.
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Die
US 2008/0237627 A1 sowie die
US 2010/0314654 A1 offenbaren ebenfalls lichtemittierende Bauelemente.
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Die
JP 2010-199253 A offenbart ein optisches Halbleiterbauelement mit hocheffizienter Lichtemission.
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Diese das Harzgehäuse verwendenden Leuchtbauelemente sind auf dem Montagesubstrat mit Lötpaste montiert.
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Somit kann die o. g. Aufgabe durch die in den Ansprüchen festgelegten Merkmale gelöst werden.
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Insbesondere weist gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Formgehäuse die Merkmale gemäß Anspruch 1 auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Leuchtbauelement gemäß Anspruch 12 auf:
- das Formgehäuse;
- ein Leuchtelement, das in der Aussparung untergebracht ist, die auf dem Formharz des Formgehäuses gebildet ist, und auf der einen Oberfläche des Anschlusses montiert ist, der von der Bodenfläche der Aussparung freiliegt; und
- ein Verguss- bzw. Abdichtharz zum Abdichten des Leuchtelements und der Aussparung des Formharzes.
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Eine umfassendere Würdigung der Erfindung und vieler mit ihr einher gehender Vorteile ergibt sich leicht aus ihrem besseren Verständnis anhand der folgenden näheren Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
- 1A ist eine Draufsicht auf ein Leuchtbauelement gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 1B ist eine Querschnittansicht des Leuchtbauelements gemäß der ersten Ausführungsform an der Linie I-I.
- 2A ist eine Draufsicht auf ein Formgehäuse gemäß der ersten Ausführungsform.
- 2B ist eine Untersicht auf das Formgehäuse gemäß der ersten Ausführungsform.
- 2C ist eine Untersicht auf das Formgehäuse gemäß der ersten Ausführungsform.
- 3A ist eine Querschnittansicht an der Linie A-A von 2A bis 2C.
- 3B ist eine Querschnittansicht an der Linie B-B von 2A bis 2C.
- 4A ist eine Querschnittansicht an der Linie C-C von 2A.
- 4B ist eine Querschnittansicht an der Linie D-D von 2A.
- 5A ist eine vergrößerte teilweise Draufsicht auf das Formgehäuse gemäß der ersten Ausführungsform.
- 5B ist eine vergrößerte teilweise Draufsicht auf das Formgehäuse gemäß der ersten Ausführungsform.
- 6 ist eine vergrößerte teilweise Draufsicht auf das Formgehäuse gemäß der ersten Ausführungsform.
- 7 ist eine Draufsicht auf das Formgehäuse gemäß der ersten Ausführungsform.
- 8A ist eine schematische Untersicht auf einen Anschluss, der im Formgehäuse gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird.
- 8B ist eine schematische Untersicht auf den Anschluss, der im Formgehäuse gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird.
- 9A ist eine schematische Querschnittansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des Leuchtbauelements gemäß der ersten Ausführungsform.
- 9B ist eine schematische Querschnittansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des Leuchtbauelements gemäß der ersten Ausführungsform.
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Nachstehend werden die Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen durchweg entsprechende oder identische Elemente in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen.
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Erste Ausführungsform
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Gemäß 1 weist ein Leuchtbauelement 50 gemäß dieser Ausführungsform ein Formgehäuse 10 auf, das mindestens einen Anschluss (in 1 sind zwei Anschlüsse 20 und 30 vorhanden) und ein Formharz 11, ein Leuchtelement 40 und ein Abdichtharz 52 aufweist.
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Das Leuchtelement 40 ist in einer Aussparung 12 untergebracht, die am Formharz 11 des Formgehäuses 10 vorgesehen ist, und ist auf einer Vorderfläche 21 des Anschlusses (erster Anschluss 20 in 1) montiert, die von einer Bodenfläche 121 der Aussparung 12 freiliegt. Das Leuchtelement 40 hat ein Paar Elektroden, und eine sowie die andere Elektrode sind mit dem ersten Anschluss 20 und zweiten Anschluss 30 jeweils mit Bonddrähten (BW) elektrisch verbunden.
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Das Abdichtharz 52 dichtet die Aussparung 12 des Formharzes 11 ab, in der das Leuchtelement 40 untergebracht ist, und schützt das Leuchtelement 40 vor der Außenumgebung.
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Gemäß 2A bis 4B hat das Formgehäuse 10 eine längliche Form in einer Richtung (Richtung Ld) und weist das Formharz 11 und mindestens einen Anschluss (die beiden Anschlüsse 20 und 30 in dieser Ausführungsform) auf, der an einem Boden des Formharzes 11 angeordnet ist.
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Das Formharz 11 hat die Aussparung 12 auf der Oberseite, um das Leuchtelement unterzubringen, wobei die Aussparung 12 von einer Seitenwand 13 umgeben ist.
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Der Anschluss weist den ersten Anschluss 20 und den zweiten Anschluss 30 auf.
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Eine Oberfläche (eine Vorderfläche 21) des ersten Anschlusses 20 liegt von der Bodenfläche 121 der Aussparung 12 des Formharzes 11 teilweise frei. Die andere Oberfläche (eine Rückfläche 22) des ersten Anschlusses 20 weist ein freiliegendes Teil 221 und eine Anschlussaussparung 24 auf, wobei das freiliegende Teil 221 von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 freiliegt. Die Anschlussaussparung 24 ist mit einem Harz 27 gefüllt, und eine Innenfläche der Anschlussaussparung 24 ist mit dem Harz 27 voll abgedeckt.
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Da die Rückfläche 22 des ersten Anschlusses 20 von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 freiliegt, wird durch das Leuchtelement 40 erzeugte Wärme von der Vorderfläche 21 zur Rückfläche 22 des ersten Anschlusses 20 übertragen und dann von der Rückfläche 22 wirksam nach außen abgeleitet (z. B. zu einem Montagesubstrat, auf dem das Leuchtbauelement montiert ist).
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Wie beim ersten Anschluss 20 liegt eine Oberfläche (eine Vorderfläche 31) des zweiten Anschlusses 30 von der Bodenfläche 121 der Aussparung 12 des Formharzes 11 teilweise frei, und seine andere Oberfläche (eine Rückfläche 32) liegt von der Rückfläche des Formharzes 11 frei. Eine Innenfläche einer Anschlussaussparung 34 ist mit einem Harz 37 abgedeckt.
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Der erste und zweite Anschluss 20 und 30 sind voneinander getrennt, und das Formharz 11 füllt eine Lücke zwischen ihnen.
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Gemäß 1 und 3 usw. sind der erste und zweite Anschluss 20 und 30 tafel- bzw. plattenförmig. Der erste und zweite Anschluss 20 und 30 sind im Wesentlichen nicht gebogen. Das heißt, die einen Oberflächen (Vorderflächen 21 und 31) des ersten und zweiten Anschlusses 20 und 30 sind nahezu flach, d. h. im Wesentlichen eben, bleiben die (später beschriebenen) Nuten, die bewusst gebildet sind, unberücksichtigt, und die anderen Oberflächen (Rückflächen 22 und 32) des ersten und zweiten Anschlusses 20 und 30 sind nahezu flach, bleiben die Anschlussaussparungen 24 und 34, die bewusst gebildet sind, unberücksichtigt. Beispielsweise liegt der Abschnitt der Vorderfläche 21 des ersten Anschlusses 20 an der Montageposition des Leuchtelements 40 auf derselben Ebene wie der Abschnitt der Vorderfläche 21 des ersten Anschlusses 20, der über der Anschlussaussparung 24 liegt. Dadurch kann das Formgehäuse 10 in dünner Form ausgebildet sein. Außerdem ist es leicht, den Wärmeentzugsweg vom Leuchtelement 40 über den ersten und zweiten Anschluss 20 und 30 zu verkürzen, und die durch das Leuchtelement 40 erzeugte Wärme kann wirksam abgeleitet werden.
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Der erste Anschluss 20 hat Ausschnitte 25a, die von der Vorderfläche 21 zur Rückfläche 22 an gegenüberliegenden zwei Seiten entlang gebildet sind, die sich in Richtung Ld erstrecken. Gemäß 2 haben die Ausschnitte 25a eine im Wesentlichen rechtwinklige Form und sind auf beiden der zwei Seiten in Richtung Ld gebildet. Diese Ausschnitte 25a können beim Formen des Formharzes 11 vorteilhaft sein. Beispielsweise kann ein geschmolzenes Harz für das Formharz 11 an einer Position der Anschlussaussparung 24 eingespritzt werden (später beschrieben). In diesem Fall fließt das geschmolzene Harz seitlich von der Anschlussaussparung 24 zu den Ausschnitten 25 an der Rückfläche 22 des ersten Anschlusses 20 entlang. Zudem fließt ein Teil des geschmolzenen Harzes durch die Ausschnitte 25a zur Vorderfläche 21 des ersten Anschlusses 20 und fließt ferner seitlich, an der Vorderfläche 21 entlang. Da auf diese Weise das geschmolzene Harz leicht an der Vorderfläche 21 und Rückfläche 22 des ersten Anschlusses entlang durch die Ausschnitte 25a fließt, lässt sich erreichen, dass man das Formgehäuse 10 mit keinem oder geringerem Fehler (Spalt) zwischen dem ersten Anschluss 20 und dem Formharz 11 erhält.
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Der Ausschnitt 25a ist so gebildet, dass er mindestens teilweise unter der Seitenwand 13 des Formharzes 11 liegt. Als Ergebnis kann der Ausschnitt 25a mit einem Teil des Formharzes 11 gefüllt sein.
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Der Ausschnitt 25a verstärkt wirksam eine Haftfestigkeit zwischen dem ersten Anschluss 20 und dem Formharz 11. Eine Umfangslänge des ersten Anschlusses 20 kann erweitert sein, indem der Ausschnitt 25a im ersten Anschluss 20 gebildet ist. Weiterhin kann die Kontaktflächengröße zwischen einer Seitenfläche 28 (4) des ersten Anschlusses 20 und dem Formharz 11 vergrößert sein, indem der Ausschnitt 25a mit dem Teil des Formharzes 11 gefüllt ist. Aus diesem Grund ist die Haftfestigkeit zwischen dem ersten Anschluss 20 und dem Formharz 11 durch den Ausschnitt 25a verstärkt.
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Von Kanten des Ausschnitts 25a an der Rückfläche 22 liegt eine Kante (eine erste Kante 251b), die näher zu einer Mitte der Aussparung 12 (auf einer Seite des Leuchtelements 40) ist, d. h. die Kante, die zum Leuchtelement 40 in Längsrichtung Ld am engsten benachbart ist, innerhalb der Anschlussaussparung 24 und ist mit dem Harz 27 abgedeckt. Damit liegt die erste Kante 251b des Ausschnitts 25a (an der Rückfläche 22) nicht von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 frei, wodurch unterdrückt wird, dass Lötflussmittel aus einer Grenze zwischen der ersten Kante 251b und dem Formharz 11 beim Aufschmelzen des Leuchtbauelements durchtritt.
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Es besteht immer noch die Möglichkeit, dass das Lötflussmittel aus einer Grenze 241 zwischen der Anschlussaussparung 24 und dem Harz 27 an der Rückfläche 22 des ersten Anschlusses 20 durchtritt. Um aber aus der Grenze 241 zur Aussparung 12 durchzutreten, muss das Lötflussmittel einen „Durchtrittweg des Lötflussmittels“ durchlaufen, der von der Grenze 241 zwischen der Anschlussaussparung 24 und dem Harz 27 beginnt, eine Grenzfläche zwischen der Anschlussaussparung 24 und dem Harz 27 durchläuft, ferner eine Grenzfläche zwischen dem Ausschnitt 25a und dem Formharz 11 durchläuft und eine Grenze 251a zwischen dem Ausschnitt 25a und dem Formharz 11 an der Vorderfläche 21 des ersten Anschlusses 20 (3B) erreicht. Das heißt, der Durchtrittweg des Lötflussmittels kann im Vergleich zur herkömmlichen Technik verlängert sein, indem die erste Kante 251b des Ausschnitts 25a an der Rückfläche 22 innerhalb der Anschlussaussparung 24 so platziert ist, dass sie mit Harz 27 abgedeckt ist. Als Ergebnis kann verhindert oder unterdrückt werden, dass das Lötflussmittel in die Aussparung 12 durchtritt.
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Das Harz 27, das die Anschlussaussparung 24 füllt, ist von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 vorzugsweise kontinuierlich bzw. durchgängig. Als ein Beispiel kann das Harz 27, das die Anschlussaussparung 24 füllt, in einem Stück mit dem Formharz 11 gebildet sein. Beispielsweise ist das Harz 27 als Teil des Formharzes 11 so gebildet, dass das Harz 27 mit dem Formharz 11 verbunden ist. Das heißt, das Formharz 11 verbindet sich mit der Vorderfläche 21, der Seitenfläche 28 und der Rückfläche 22 des ersten Anschlusses 20. Damit kann eine Haftfestigkeit zwischen dem ersten Anschluss 20 und dem Formharz 11 verstärkt sein.
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Als weiteres Beispiel kann sich das Harz 27 über dem ersten Anschluss 20 in Breitenrichtung (Richtung Wd) erstrecken (4B). Insbesondere ist die Anschlussaussparung 24 über dem ersten Anschluss 20 in Richtung Wd vorgesehen, und die Innenfläche der Anschlussaussparung 24 ist mit dem Harz 27 abgedeckt. Gemäß 4B ist der erste Anschluss 20 mit dem Harz 27 und dem Formharz 11 mit Ausnahme eines Teils umgeben, das vom Boden 121 der Aussparung 12 freiliegt. Dadurch lässt sich erreichen, die Haftfestigkeit zwischen dem ersten Anschluss 20 und dem Formharz 11 weiter zu verstärken.
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Das Leuchtelement 40 kann zwischen dem Ausschnitt 25a und einem ersten Ende 26 des ersten Anschlusses 20 (einem zum zweiten Anschluss 30 entgegengesetzten Ende) so platziert sein, dass das Harz 27 nicht unmittelbar unter der Montageposition des Leuchtelements 40 liegt. Anders gesagt liegt die Rückfläche 22 des ersten Anschlusses 20 unmittelbar unter der Montageposition des Leuchtelements 40 von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 frei. Als Ergebnis wird die durch das Leuchtelement 40 erzeugte Wärme dadurch von der Rückfläche 22 des ersten Anschlusses 20 effizient abgeleitet.
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Wie beim ersten Anschluss 20 hat auch der zweite Anschluss 30 Ausschnitte 35a, die von der Vorderfläche 31 zur Rückfläche 32 an gegenüberliegenden zwei Seiten entlang gebildet sind, die sich in Richtung Ld erstrecken. Der Ausschnitt 35a ist so gebildet, dass er mindestens teilweise unter der Seitenwand 13 des Formharzes 11 liegt, und der Ausschnitt 35a ist mit einem Teil des Formharzes 11 vollständig gefüllt. Aus diesen Gründen ist eine Haftfestigkeit zwischen dem zweiten Anschluss 30 und dem Formharz 11 verstärkt.
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Wie beim ersten Anschluss 20 kann auch von Kanten des Ausschnitts 35a an der Rückfläche 22 eine Kante (eine erste Kante 351b), die näher zur Mitte der Aussparung 12 (auf der Seite des Leuchtelements 40) ist, innerhalb der Anschlussaussparung 34 liegen und mit dem Harz 37 abgedeckt sein. Damit liegt die erste Kante 351b des Ausschnitts 35a nicht von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 frei, wodurch unterdrückt wird, dass das Lötflussmittel aus einer Grenze zwischen der ersten Kante 351b und dem Formharz 11 beim Aufschmelzen des Leuchtbauelements durchtritt.
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Da das Leuchtelement 40 nicht auf dem zweiten Anschluss 30 montiert ist, geht man davon aus, dass ein kleinerer negativer Einfluss des Lötmittelflusses vorliegt, der in die Aussparung 12 des Formharzes 11 durchtritt. Damit kann wie für den zweiten Anschluss 30 die erste Kante 351b des Ausschnitts 35a (an der Rückfläche 32) von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 freiliegen, ohne die Anschlussaussparung 34 und das Harz 37 vorzusehen.
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Sind die Anschlussaussparung 34 und das Harz 37 auf der Rückfläche 32 des zweiten Anschlusses 30 vorgesehen, können sie über dem gesamten Bereich unmittelbar unter der Aussparung 12 des Formharzes 11 voigesehen sein (2B und 3B). Das heißt, die Rückfläche 32 des zweiten Anschlusses 30 liegt möglicherweise nicht von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 unmittelbar unter der Aussparung 12 des Formharzes 11 frei. Grund dafür ist, dass das Leuchtelement 40 nicht auf dem zweiten Anschluss 30 montiert ist, weshalb die Wärme von der Rückfläche 32 des zweiten Anschlusses 30 nicht nach außen abgeleitet zu werden braucht. Die Rückfläche 32 des zweiten Anschlusses 30 kann zur elektrischen Verbindung mit einer externen Klemme freiliegen.
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Wie beim ersten Anschluss 20 kann das Harz 37, das die Anschlussaussparung 34 füllt, in einem Stück mit dem Formharz 11 gebildet sein. Beispielsweise ist das Harz 37 als Teil des Formharzes 11 so gebildet, dass das Harz 37 mit dem Formharz 11 verbunden ist. Damit kann eine Haftfestigkeit zwischen dem zweiten Anschluss 30 und dem Formharz 11 verstärkt sein.
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Weiterhin kann sich das Harz 37 über dem zweiten Anschluss 30 in Breitenrichtung (Richtung Wd) erstrecken. Insbesondere ist die Anschlussaussparung 34 über dem zweiten Anschluss 30 in Richtung Wd vorgesehen und mit dem Harz 37 gefüllt. Wie beim ersten Anschluss 20 gemäß 4B ist der zweite Anschluss 30 mit dem Harz 27 und dem Formharz 11 mit Ausnahme eines Teils umgeben, das vom Boden 121 der Aussparung 12 freiliegt. Dadurch lässt sich erreichen, die Haftfestigkeit zwischen dem zweiten Anschluss 30 und dem Formharz 11 weiter zu verstärken.
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Gemäß 3B und 5A kann an der Vorderfläche 21 des ersten Anschlusses 20 eine erste Kante 251a des Ausschnitts 25a von der Bodenfläche 121 der Aussparung 12 des Formharzes 11 freiliegen, und eine zweite Kante 252a (eine zur ersten Kante 251a entgegengesetzte Kante) des Ausschnitts 25a kann mit der Seitenwand 13 abgedeckt sein. Das heißt, gemäß 5A liegt ein Teil des in den Ausschnitt 25a gefüllten Formharzes 11 (ein Teil 25e) vom Boden 121 der Aussparung 12 frei. Das Teil 25e verbindet sich mit einem später beschriebenen Dichtungsharz 52 (7B) bei der Herstellung des Leuchtbauelements 50. Das Dichtungsharz 52 haftet am Formharz 11 stärker als am ersten Anschluss 20. Als Ergebnis kann die Haftfestigkeit zwischen dem Dichtungsharz 52 und dem Formgehäuse 10 durch Verbinden des Dichtungsharzes 52 und des Teils 25e verstärkt sein.
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Ist es für das Lötflussmittel schwierig, die erste Kante 251a des Ausschnitts 25a (an der Vorderfläche 21) zu erreichen, oder ist die erste Kante 251a vom Leuchtelement 40 getrennt (d. h. ist ein negativer Einfluss des Lötflussmittels schätzungsweise klein), so ist bevorzugt, dass die Ausschnitte 25a von der Aussparung 12 des Formharzes 11 gemäß 5A teilweise freiliegen.
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Da der erste Anschluss 20 an der Position der Ausschnitte 25a verengt ist, ist seine Festigkeit lokal verringert. Daher ist bevorzugt, die zweiten Kanten 252a der Ausschnitte 25a mit der Seitenwand 13 des Formharzes 11 abzudecken, um so das verengte Teil des ersten Anschlusses 20 zu verstärken.
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Alternativ können die Ausschnitte 25a vollständig mit der Seitenwand 13 des Formharzes 11 gemäß 5B abgedeckt sein. Da die erste Kante 251a des Ausschnitts 25a (an der Vorderfläche 21) mit dem Formharz 11 an der Vorderfläche 21 des ersten Anschlusses 20 abgedeckt ist, kann der Durchtrittweg des Lötflussmittels um eine Länge von der ersten Kante 251a zur Aussparung 12 des Formharzes 11 verlängert sein. Als Ergebnis kann Durchtreten des Lötflussmittels in die Aussparung 12 des Formharzes 11 unterdrückt werden. Ferner wird bewirkt, dass das verengte Teil des ersten Anschlusses 20 durch die Seitenwand 13 des Formharzes 11 vollständig verstärkt ist.
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Erreicht das Lötflussmittel leicht die erste Kante 251a des Ausschnitts 25a an der Vorderfläche 21 oder liegt die erste Kante 251a an der Vorderfläche 21 nahe am Leuchtelement 40 (d. h. ist der negative Einfluss des Lötflussmittels schätzungsweise groß), so ist bevorzugt, dass der Ausschnitt 25a vollständig mit der Seitenwand 13 des Formharzes 11 gemäß 5B abgedeckt ist.
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Was den Ausschnitt 35a des zweiten Anschlusses 30 betrifft, kann auch die erste Kante 351a des Ausschnitts 35a (an der Vorderfläche 31) aus dem gleichen Grund wie im Fall des ersten Anschlusses 20 freiliegen oder nicht freiliegen.
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Ist es zum Beispiel für das Lötflussmittel schwierig, die erste Kante 351a des Ausschnitts 35a zu erreichen oder ist die erste Kante 351a vom Leuchtelement 40 getrennt (d. h. ist ein negativer Einfluss des Lötflussmittels schätzungsweise klein), so ist bevorzugt, dass der Ausschnitt 35a von der Aussparung 12 des Formharzes 11 teilweise freiliegt.
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Erreicht dagegen das Lötflussmittel leicht die erste Kante 351a des Ausschnitts 35a oder liegt die erste Kante 351a nahe am Leuchtelement 40 (d. h. ist der negative Einfluss des Lötflussmittels schätzungsweise klein), so ist bevorzugt, dass der Ausschnitt 35a vollständig mit der Seitenwand 13 des Formharzes 11 abgedeckt ist.
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In dieser Ausführungsform sind die Ausschnitte 25a und 35a in einer annähernd rechtwinkligen Form ausgebildet, sie können aber in jeder Form ausgebildet sein, z. B. einer polygonalen oder teilweisen Kreis- (z. B. Halbkreis-) Form. Ferner sind in dieser Ausführungsform die Ausschnitte 25a und 35a auf beiden der zwei Seiten in Richtung Ld gebildet; sie können aber auch nur auf einer Seite von ihnen gebildet sein.
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Als Abwandlung kann ein Durchgangsloch 25b gemäß 6 anstelle der Ausschnitte 25a des ersten Anschlusses 20 gemäß 2A bis 5 vorgesehen sein. Da die Festigkeit eines ersten Anschlusses 20 mit dem Durchgangsloch 25b lokal weniger verringert ist, vergleicht man ihn mit einem mit den Ausschnitten 25a, ist diese Abwandlung geeignet, wenn die Festigkeit des ersten Anschlusses 20 gewahrt bleiben soll. Ist es dagegen aus irgendeinem Grund schwierig, das Durchgangsloch 25b zu bilden, beispielsweise wenn die Breite (Größe in Richtung Wd) des ersten Anschlusses 20 zu schmal ist, um das Durchgangsloch 25b an einer geeigneten Position zu bilden, so ist bevorzugt, die Ausschnitte 25a vorzusehen.
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Wie bei den Ausschnitten 25a liegt von den Kanten des Durchgangslochs 25 des ersten Anschlusses 20 an der Rückfläche eine Kante (die erste Kante 251b), die näher zur Mitte der Aussparung 12 (auf der Seite der Leuchtdiode 40) ist, innerhalb der Anschlussaussparung 24 und ist mit Harz abgedeckt. Mit dieser Konfiguration liegt die erste Kante 251b (an der Rückfläche 22) des Durchgangslochs 25 nicht von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 frei. Dadurch lässt sich Durchtreten des Lötflussmittels aus der Grenze zwischen der ersten Kante 251b und dem Formharz 11 beim Aufschmelzen des Leuchtbauelements unterdrücken.
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Da weiterhin die erste Kante 251b des Durchgangslochs 25 an der Rückfläche 22 innerhalb der Anschlussaussparung 24 so liegt, dass sie mit dem Harz abgedeckt ist, kann im Vergleich zur herkömmlichen Technik der Durchtrittweg des Lötflussmittels verlängert sein. Dadurch kann Durchtreten des Lötflussmittels in die Aussparung 12 unterdrückt werden.
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Aus dem gleichen Grund wie bei den Ausschnitten 25a und 35a kann die erste Kante 251b des Durchgangslochs 25 an der Rückfläche 22 freiliegen oder nicht freiliegen.
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Ist es zum Beispiel für das Lötflussmittel schwierig, die erste Kante 251a des Durchgangslochs 25 an der Vorderfläche 21 zu erreichen, oder ist die erste Kante 251a an der Vorderfläche 21 vom Leuchtelement 40 getrennt (d. h. ist ein negativer Einfluss des Lötflussmittels schätzungsweise klein), so ist bevorzugt, dass das Durchgangsloch 25 von der Aussparung 12 des Formharzes 11 teilweise freiliegt.
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Erreicht dagegen das Lötflussmittel leicht die erste Kante 251a des Durchgangslochs 25 an der Vorderfläche 21 oder liegt die erste Kante 251a nahe am Leuchtelement 40 (d. h. ist der negative Einfluss des Lötflussmittels schätzungsweise groß), so ist bevorzugt, dass das Durchgangsloch 25 vollständig mit der Seitenwand 13 des Formharzes 11 abgedeckt ist.
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In dieser Ausführungsform hat das Durchgangsloch 25 eine ovale Form, es kann aber jede Form haben, z. B. eine perfekte Kreis- oder Polygonal (Dreieck-, Rechteck- o. ä.) Form.
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Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, kann auch ein zweiter Anschluss 30 mit dem gleichen Durchgangsloch wie das Durchgangsloch 25b anstelle des Ausschnitts 35a versehen sein.
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Hinsichtlich der Wärmeableitungseigenschaften des ersten Anschlusses 20 ist bevorzugt, dass ein freiliegender Bereich der Rückfläche 22 des ersten Anschlusses 20, der von der Rückfläche 14 freiliegt, größer ist. Dagegen ist bezogen auf das Verhindern von Durchtreten des Lötflussmittels von den Ausschnitten 25a bevorzugt, dass mindestens die ersten Kanten 251b der Ausschnitte 25a (an der Rückfläche 22) nicht von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 freiliegen.
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Aus diesem Grund beträgt gemäß 7 ein Abstand y vorzugsweise 50 % bis 80 % eines Abstands z, wobei der Abstand y ein Abstand vom ersten Ende 26 des ersten Anschlusses 20 zum Ende 241 der Anschlussaussparung 24 ist, das näher zur Mitte der Aussparung 12 (auf der Seite des Leuchtelements 40) liegt, und der Abstand z ein Abstand vom ersten Ende 26 des ersten Anschlusses 20 zu den ersten Kanten 251b der Ausschnitte 25a ist. Liegt der Anteil unter 50 %, können die Wärmeableitungseigenschaften verringert sein, da die Anschlussaussparung 24 und das Harz 27 unmittelbar unter dem Leuchtelement 40 vorgesehen sind. Liegt der Anteil über 80 %, kann der Effekt, das Lötflussmittel am Durchtreten von den ersten Kanten 251b zu hindern, reduziert sein, da nur die unmittelbare Umgebung der ersten Kanten 251b der Ausschnitte 25a mit dem Harz 27 abgedeckt ist.
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Im Hinblick auf die Wärmeableitungseigenschaften und den Schutz vor Lötflussmittel kann das Maß jedes Teils gemäß 7 in den folgenden Bereichen liegen.
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Die Länge x1 vom Ende 241 der Anschlussaussparung 24 zu den ersten Kanten 251b der Ausschnitte 25a beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1,4 mm. Ist die Länge x1 < 0,1 mm, so ist der Durchtrittweg von Lötflussmittel nicht genügend lang, und Lötflussmittel. tritt leichter von den ersten Kanten 251b durch. Ist die Länge x1 > 1,4 mm, sinken die Wärmeableitungseigenschaften.
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Die Länge x2 der Anschlussaussparung 24 in Längsrichtung Ld beträgt vorzugsweise 0,4 bis 1,6 mm. Ist die Länge x2 < 0,4 mm, kann die Haftung zwischen dem ersten Anschluss 20 und dem Formharz 11 geschwächt sein. Ist die Länge x2 > 1,6 mm, sinken die Wärmeableitungseigenschaften.
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Außerdem kann hinsichtlich der Festigkeit des ersten Anschlusses 20 das Maß jedes Teils gemäß 4A, 4B und 7 in den folgenden Bereichen liegen.
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Die Blechdicke 24t des ersten Anschlusses 20 an der Position der Anschlussaussparung 24 beträgt vorzugsweise 25 % bis 60 % der Blechdicke 20t des ersten Anschlusses 20 ( 4A und 4B). Liegt der Anteil unter 25 %, ist der erste Anschluss 20 an der Position der Anschlussaussparung 24 geschwächt, was Verformung des ersten Anschlusses 20 bewirkt. Wird das Formgehäuse 10 mit einem solchen verformten ersten Anschluss 20 gebildet, hat das Formharz 11 leicht einen Riss. Liegt der Anteil über 60 %, wird die akzeptable Dicke des Harzes 27, das in die Anschlussaussparung 24 gefüllt ist, dünn, und das Harz 27 hat leicht einen Riss.
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Das Maß der Ausschnitte 25a in Längsrichtung Ld (die Breite 25w der Ausschnitte 25a) beträgt vorzugsweise 0,3 bis 0,9 mm. Ist die Breite 25w < 0,3 mm, kann die Haftung zwischen dem ersten Anschluss 20 und dem Formharz 11 geschwächt sein. Ist die Breite 25w > 0,9 mm, wird der erste Anschluss 20 am verengten Teil, an dem die Ausschnitte 25a gebildet sind, lokal schwach, was Verformung des ersten Anschlusses 20 bewirkt. Wird das Formgehäuse 10 mit einem solchen verformten ersten Anschluss 20 gebildet, hat das Formharz 11 leicht einen Riss (7).
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Die Längen x1 und x2 sowie die Breite 25w der Ausschnitte 25a gemäß 7 bestimmen die Positionsbeziehung zwischen den Ausschnitten 25a und der Anschlussaussparung 24.
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Ist beispielsweise die Breite 25w ≥ (Länge x2 - Länge x1), liegen zweite Kanten 252b der Ausschnitte 25a außerhalb der Anschlussaussparung 24 (8A).
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Sind die Maße so bestimmt, dass sie diese Bedingung erfüllen, bleibt das durch die Ausschnitte 25a verengte Teil teilweise so, dass es die Dicke 20t hat. Das heißt, weitere Schwächung des schwachen verengten Teils durch die Anschlussaussparung 24 lässt sich abmildern. Damit ist diese Konfiguration geeignet, wenn die Festigkeit des ersten Anschlusses 20 gewahrt bleiben soll.
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Ist dagegen die Breite 25w < (Länge x2 - Länge x1), liegen die zweiten Kanten 252b der Ausschnitte 25a innerhalb der Anschlussaussparung 24 und sind mit dem Harz abgedeckt (8B).
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Sind die Maße so bestimmt, dass sie diese Bedingung erfüllen, können die zweiten Kanten 252b der Ausschnitte 25a mit dem Harz 27 abgedeckt sein. Dadurch kann erreicht werden, Lötflussmittel am Durchtreten von den zweiten Kanten 252b zu hindern.
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Die zuvor beschriebenen Maße sollen die Ausschnitte 25a des ersten Anschlusses 20 definieren, und das Maß des Ausschnitts 35a des zweiten Anschlusses 30 sowie die Positionsbeziehung zwischen dem Ausschnitt 35a und der Anschlussaussparung 34 können auf die gleiche Weise bestimmt werden. Weiterhin können bei Bildung des Durchgangslochs 25a und 35a im ersten und zweiten Anschluss 20 und 30 anstelle der Ausschnitte 25a und 35a der jeweiligen Anschlüsse das Maß des Durchgangslochs 25b und die Positionsbeziehung zwischen dem Durchgangsloch 25b und der Anschlussaussparung 24 auf die gleiche Weise bestimmt werden.
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Gemäß 2C, 3A und 3B kann das Harz 27, das die ersten Kanten 251b der Ausschnitte 25a des ersten Anschlusses 20 an der Rückfläche 22 abdeckt, eine Aussparung 141 haben, die der Anschlussaussparung des Formgehäuses 10 an der Rückfläche 14 entspricht. Diese Aussparung 141 gilt als wirksam beim Ausschließen von fehlerhafter Montage des Leuchtbauelements wie nachstehend beschrieben.
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Bei der Montage des Leuchtbauelements, das dieses Formgehäuse 10 verwendet, auf dem Montagesubstrat durch Aufschmelzen konzentriert sich geschmolzenes Lot spontan an der freiliegenden Oberfläche 21 des ersten Anschlusses 20, da das geschmolzene Lot niedrige Benetzbarkeit am Formharz 11 hat. Allerdings kann das geschmolzene Lot mitunter auf dem Formharz 11 verbleiben, um ein Lotkügelchen zu bilden. Bei Montage des Leuchtbauelements auf dem Montagesubstrat, wenn es durch das Lotkügelchen angehoben wird, führt dies zu fehlerhafter Montage des Leuchtbauelements.
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In der Tendenz bildet sich ein solches Lotkügelchen SB an einem unregelmäßigen Rand des Formharzes 11. Im Formgehäuse 10 dieser Ausführungsform wird es tendenziell um die Ausschnitte 25a (2C) gebildet. Um diesem Problem entgegen zu wirken, ist das Harz 27, das die ersten Kanten 251 der Ausschnitte 25a abdeckt, mit der Aussparung 141 versehen, und das Lotkügelchen SB wird dann zu dieser Aussparung 141 gezogen und breitet sich über diese Aussparung beim Aufschmelzen aus. Dadurch lässt sich verhindern, dass sich das Leuchtbauelement vom Montagesubstrat abhebt.
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Was den zweiten Anschluss 30 betrifft, kann das Harz 37, das die erste Kante 351b des Ausschnitts 35a abdeckt, aus dem gleichen Grund wie beim ersten Anschluss 20 ebenfalls mit einer Aussparung 142 versehen sein, die der Anschlussaussparung des Formgehäuses 10 an der Rückfläche 14 entspricht.
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Bei der Herstellung kann ein Anguss für geschmolzenes Harz an der Anschlussaussparung 24 angesetzt werden, um das geschmolzene Harz für das Formharz 11 und das Harz 27 einzuspritzen. Ein solcher Anguss kann nach Härten des Harzes einen Formgrat 141a hinterlassen. Der Formgrat 141a sollte entfernt werden, da er fehlerhafte Montage des Leuchtbauelements bewirkt. Indem aber die Aussparung 141 am Harz 27 vorgesehen ist, kann das Entfernen des Formgrats 141a entfallen, wenn die Höhe des Formgrats 141a niedriger als die Tiefe der Aussparung 141 ist.
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Eine Oberflächennut 211 ist an der Vorderfläche 21 des ersten Anschlusses 20 vorgesehen. Ferner kann eine Oberflächennut 212 ist an der Vorderfläche 31 des zweiten Anschlusses 30 vorgesehen sein. Die Oberflächennuten 211 und 212 sind mit der Seitenwand 13 des Formharzes 11 abgedeckt. Die Oberflächennut 211, die sich in Breitenrichtung Wd erstreckt, ist zwischen der ersten Kante 251a und zweiten Kanten 252a der Ausschnitte 25a gebildet. Erwartungsgemäß bewirken die Oberflächennuten 211 und 212, dass das Lötflussmittel daran gehindert wird, sich auszubreiten, indem sie das auf den Vorderflächen 21 und 31 des ersten und zweiten Anschlusses 20 und 30 fließende Lötflussmittel einfangen, und bewirken eine Verstärkung der Haftfestigkeit zwischen dem ersten und zweiten Anschluss 20 und 30 und dem Formharz 11, indem sie den Kontaktbereich zwischen den Vorderflächen 21 und 31 und dem Formharz 11 vergrößern.
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Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung des Leuchtbauelements 50 beschrieben.
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Herstellung des Formgehäuses 10
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Ein Systemträger bzw. Anschlussrahmen mit mehreren Paaren aus dem ersten Anschluss 20 und zweiten Anschluss 30, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, wurde aus einer Metallplatte bzw. einem Blech ausgestanzt. Die Ausschnitte 25a und 35a können beim Stanzen gleichzeitig gebildet werden. Der erste Anschluss 20 und zweite Anschluss 30 werden mittels Ankern mit dem Anschlussrahmen gekoppelt. Anschließend werden die Anschlussaussparungen 24 und 34 an vorbestimmten Positionen auf den Rückflächen 22 und 32 des ersten Anschlusses 20 und zweiten Anschlusses 30 durch Nassätzen oder Schlagen gebildet. Der Anschlussrahmen LF wird in ein Metallwerkzeug 90 eingefügt, das einen Raum für das Formharz 11 an einer Position hat, die jedem Anschlusspaar entspricht (9A). Danach wird Harzmaterial für das Formharz 11 in den Raum des Metallwerkzeugs 90 aus einem Schmelzharzanguss für geschmolzenes Harz eingespritzt, der in der Anschlussaussparung 24 eingesetzt ist. Nach Härten des Harzmaterials wird das Metallwerkzeug 90 abgenommen. Dadurch erhält man das Formgehäuse 10, das auf dem Anschlussrahmen befestigt ist.
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Montage des Leuchtelements 40
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Das Leuchtbauelement 40 gemäß 1 hat ein Paar Elektroden, von denen jede auf der Oberseite vorgesehen ist. Das Leuchtelement 40 von einer solchen Art wird auf dem ersten Anschluss 20 des Formgehäuses 10 durch Chipbonden montiert. Eine Elektrode des Leuchtelements 40 wird mit Bonddrähten BW mit dem ersten Anschluss 20 elektrisch verbunden, die andere Elektrode mit dem zweiten Anschluss 30.
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Verwendet werden kann auch ein Leuchtelement mit einer ersten Elektrode auf der Oberseite und einer zweiten Elektrode auf der Unterseite. In diesem Fall wird die Unterseite mit Leitpaste auf dem ersten Anschluss 20 befestigt, um die zweite Elektrode mit dem ersten Anschluss 20 elektrisch zu verbinden. Die erste Elektrode auf der Oberseite wird mit einem Bonddraht BW mit dem zweiten Anschluss 30 elektrisch verbunden.
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Füllen des Dichtungsharzes 52
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Dichtungsharz in flüssigem Zustand wird in die Aussparung 12 des Formgehäuses 10 eingegossen und dann gehärtet. Bei Bildung des Abdichtharzes 52 in zwei Schichten wird zunächst erstes Dichtungsharz (untere Füllung) in die Aussparung 12 gegossen und gehärtet, wonach zweites Dichtungsharz (obere Füllung) in die Aussparung 12 gegossen und gehärtet wird.
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Aufteilung der Leuchtelemente 50 in jedes Stück
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Die Anker des Anschlussrahmens werden durch Vereinzelung zerschnitten, um jedes Leuchtelement 50 herauszutrennen.
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Im Folgenden wird geeignetes Material jeder Komponente des Leuchtelements 50 beschrieben.
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Erster Anschluss 20 und zweite Anschlusselektrode 30
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Der erste Anschluss 20 und die zweite Anschlusselektrode 30 können aus einem leitenden Material hergestellt sein, das sich aus Aluminium, Eisen, Nickel, Kupfer und/oder ähnlichem im Hinblick auf Bearbeitbarkeit und Festigkeit zusammensetzt. Vorzugsweise sind der erste Anschluss 20 und zweite Anschluss 30 mit Gold, Silber oder einer Legierung davon o. ä. plattiert.
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Formharz 11
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Das Formgebungsmaterial des Formharzes 11 kann beispielsweise ein thermoplastisches Harz, z. B. ein Epoxidharz oder ein Silikonharz, oder ein duroplastisches Harz sein, z. B. ein Flüssigkristallpolymer, ein Polyphthalamidharz oder Polybutylenterephthalat (PBT). Ferner kann ein Weißpigment, z. B. Titanoxid) mit dem Formgebungsmaterial gemischt sein, um das Lichtreflexionsvermögen innerhalb der Aussparung 12 des Formharzes 11 zu erhöhen.
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Bonddraht BW
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Der Bonddraht BW kann beispielsweise ein Metalldraht sein, der aus einem solchen Metall wie Gold, Silber, Kupfer, Platin oder Aluminium oder einer Legierung davon hergestellt ist.
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Dichtungsharz 52
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Das Material des Dichtungsharzes kann ein Silikonharz, ein Epoxidharz, ein Acrylharz oder ein Harz sein, das mindestens einen dieser Bestandteile enthält. Das Dichtungsharz 52 kann sich aus einer einzelnen Schicht zusammensetzen oder kann sich aus mehreren Schichten zusammensetzen (z. B. zwei Schichten aus einer unteren Füllung und einer oberen Füllung).
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Ferner können Lichtstreuteilchen, z. B. Titanoxid, Siliciumoxid, Titandioxid, Zircondioxid, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, in der Dichtungsschicht 52 dispergiert sein.
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Weiterhin können Teilchen aus einem Stoff (Leuchtstoff o. ä.), der die Wellenlänge des vom Leuchtelement 40 abgestrahlten Lichts umwandelt, in der Dichtungsschicht 52 dispergiert sein. Beispielsweise kann für ein Leuchtbauelement 50, das weißes Licht abstrahlt, ein Leuchtelement 40, das blaues Licht abstrahlt, mit Leuchtstoffteilchen (z. B. YAG-Teilchen) kombiniert sein, die das blaue Licht absorbieren, um gelbes Licht abzustrahlen.
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Lot
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Das Lot dieser Ausführungsform kann Sn-Ag-Cu, Sn-Zi-Bi, Sn-Cu, Pb-Sn, Au-Sn, Au-Ag o. ä. sein
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Gemäß dem Formgehäuse 11 liegen die ersten Kanten 251b der Ausschnitte 25a des ersten Anschlusses 20, die näher zum Leuchtelement 40 an der Rückfläche 22 sind, innerhalb der Anschlussaussparung 24, um mit dem Harz 27 abgedeckt zu sein. Daher lässt sich bei Herstellung des Leuchtbauelements 50 und dessen Montage mit Hilfe des Formgehäuses 11 verhindern, dass Lötflussmittel von den ersten Kanten 251b der Ausschnitte 25a durchtritt.
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Weiterhin liegt gemäßdem Formgehäuse 11 die Rückfläche 22 des ersten Anschlusses 20 von der Rückfläche 14 des Formharzes 11 frei. Daher kann bei Herstellung des Leuchtbauelements 50 mit Hilfe des Formgehäuses 11 erreicht werden, dass die Wärme vom Leuchtelement 40, das auf der Vorderfläche 21 des ersten Anschlusses 20 montiert ist, effizient nach außen abgeleitet wird.