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Die Erfindung betrifft einen Leadframe für eine Leuchtvorrichtung. Die Erfindung betrifft auch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens einen Leadframe. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Leadframes. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar für LED-Module und LED-Lampen.
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Bisher werden Halbleiterlichtquellen an einem genau für eine Leuchtvorrichtung passend angefertigten Leadframe befestigt. Dabei gibt eine Durchlaufbreite des Bestückautomaten eine maximale Bestückbreite vor.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein Leadframe mit einer breiteren Anordnung von Halbleiterlichtquellen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Leadframe für eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mehrere Leiterbahnen, welche endseitig eine Kontaktfläche (auch als Kontaktfeld oder Kontaktpad bezeichenbar) für eine Halbleiterlichtquelle aufweisen, welche Kontaktfläche mit einem Verbindungsabschnitt dieser Leiterbahn verbunden ist, wobei ein Bestückplatz für eine Halbleiterlichtquelle durch benachbart angeordnete Kontaktflächen von mindestens zwei Leiterbahnen gebildet wird und die Verbindungsabschnitte elastisch streckbar sind.
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Die Leiterbahnen bilden also eine Leiterbahnstruktur oder einen Leiterbahnrahmen, eben den sog. "Leadframe". Dadurch, dass die Verbindungsabschnitte elastisch streckbar sind (kann auch der Leadframe als Ganzes gedehnt (d.h., insbesondere auseinandergezogen oder zusammengedrückt) werden, ohne dass er zerstört wird. Dabei werden die Bestückplätze nicht verformt, so dass eine Befestigung einer Halbleiterlichtquelle nicht beeinträchtigt wird. Durch das Dehnen wird es ermöglicht, den Leadframe an verschiedene Längen oder Breiten von Leuchtvorrichtungen anzupassen, ohne unterschiedliche Leadframes herstellen zu brauchen.
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Dass die Verbindungsabschnitte elastisch streckbar sind, mag insbesondere bedeuten, dass sie an ihren Enden zerstörungsfrei auseinandergezogen werden können (und in einigen Ausgestaltungen auch zerstörungsfrei zusammengedrückt werden können) und dabei eine elastische Rückstellkraft erzeugen. Die elastische Rückstellkraft mag insbesondere einer Federkraft entsprechen. Die elastisch streckbaren Verbindungsabschnitte mögen daher auch als Federelemente wirken. Die elastische Rückstellkraft bewirkt den Vorteil, dass der Leadframe nach einem Auseinanderziehen nicht locker durchhängt.
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Die elastische Streckbarkeit umfasst zumindest einen Anteil einer elastischen Streckung an der Gesamtstreckung. Der Verbindungsabschnitt mag beispielsweise durch eine zumindest bereichsweise elastische oder elastisch-plastische Verformung gestreckt werden. Bei einer rein elastischen Verformung mag der Verbindungsabschnitt wieder in seinen Ausgangszustand zurückkehren, bei einer elastisch-plastische Verformung hingegen nur teilweise zurückfedern.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Leiterbahn an jedem Ende jeweils eine Kontaktfläche aufweist, welche Kontaktflächen durch den Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsabschnitt zumindest in Richtung zwischen den Kontaktflächen elastisch streckbar ist. Folglich kann ein Abstand der Kontaktflächen zueinander durch die elastische Streckung des zugehörigen Verbindungsabschnitts verändert werden, insbesondere vergrößert und in einigen Fällen auch verkleinert werden.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass der Verbindungsabschnitt eine bandförmige Grundform aufweist, was deren Streckung einfach vorbestimmbar macht. Insbesondere mag der bandförmige Verbindungsabschnitt eine über seine Längserstreckung konstante Breite aufweisen.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Verbindungsabschnitt zumindest abschnittsweise einen gekrümmten Verlauf zeigt. So kann eine elastische Streckung auf einfache Weise durch ein Geradeziehen des Verbindungsabschnitts erreicht werden, bis die Krümmung praktisch vernachlässigbar gering ist.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der gekrümmt bandförmige Verlauf einen gewellten Verlauf umfasst. Der gewellte Verlauf ermöglicht insbesondere eine elastische (d.h., rein elastische oder eine elastisch-plastische) Stauchung des Verbindungsabschnitts. Unter einem gewellten Verlauf mag insbesondere ein Verlauf aus mehreren aneinander anschließenden Unterabschnitten oder Segmenten mit abwechselnder Krümmungsrichtung verstanden werden. Der gewellte Verlauf mag beispielsweise eine Abfolge von ringsektorförmigen Segmenten oder einen sinus- oder cosinusförmigen Verlauf umfassen. Auch umfasst ist z.B. ein Verlauf, bei dem geradlinige bandförmige Segmente durch gekrümmte bandförmige Segmente miteinander verbunden sind, wobei die gekrümmten Segmente beispielsweise eine Krümmung von weniger als 90° aufweisen und damit auch benachbarte Segmente um einen Winkel von weniger als 90° zueinander abweichen.
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Es ist eine für eine besonders starke Streckung bevorzugte Ausgestaltung, dass der gekrümmt bandförmige Verlauf einen mäanderförmigen Verlauf umfasst. Unter einem mäanderförmigen Verlauf mag insbesondere ein Verlauf verstanden werden, bei dem geradlinige bandförmige Segmente durch gekrümmte bandförmige Segmente miteinander verbunden sind, welche eine Krümmung insbesondere von 180° aufweisen. Die geradlinigen Segmente sind bei einer Krümmung der bandförmigen Segmente von 180° in ihrer Ruhestellung parallel zueinander ausgerichtet. Die geradlinigen Segmente können bei einem Auseinanderziehen des Verbindungsabschnitts parallel zu ihrer Streckungsrichtung oder senkrecht dazu ausgerichtet sein.
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Die Leiterbahnen können an einer oder an beiden Endseiten oder Endbereichen eine Kontaktfläche aufweisen. Weist die Leiterbahn jeweils eine Kontaktfläche an beiden Endseiten auf, kann sie insbesondere zur Verbindung benachbarter Bestückplätze verwendet werden. Die beiden Kontaktflächen sind dann durch den Verbindungsabschnitt miteinander verbunden. Weist die Leiterbahn eine Kontaktfläche nur an einer Endseite auf, kann insbesondere ihr Verbindungsabschnitt zur externen mechanischen und/oder elektrischen Kontaktierung oder Verbindung verwendet werden, insbesondere dessen freies Ende.
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Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
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Die benachbart angeordneten Kontaktflächen eines Bestückplatzes sind also so eng zueinander angeordnet, dass sie zur mechanischen und/oder elektrischen Kontaktierung einer zugehörigen Halbleiterlichtquelle geeignet sind. Benachbart angeordnete Kontaktflächen eines (gemeinsamen) Bestückplatzes sind insbesondere räumlich und damit auch elektrisch voneinander getrennt.
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Es ist eine Weiterbildung, dass der Leadframe ein ebener Leadframe ist. Dadurch lässt er sich besonders einfach auf einen Träger einer Leuchtvorrichtung aufbringen. Dieser (ohne Beschränkung der Allgemeinheit in einer horizontalen Ebene liegende) ebene Leadframe lässt sich ohne vertikalen Verwurf dehnen.
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Es brauchen nicht sämtliche Leiterbahnen elektrisch verbunden zu sein. Diese Leiterbahnen können dann immer noch einer mechanischen Verbindung und/oder einer Ableitung von durch die Halbleiterlichtquellen erzeugter Abwärme dienen.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die Bestückplätze mit Halbleiterlichtquellen bestückt sind. Der Leadframe kann also gedehnt werden, wenn sich die Halbleiterlichtquellen bereits an dem Leadframe befinden und ggf. dort bereits verdrahtet sind. So wird eine Herstellung erheblich erleichtert. Dies ist insbesondere möglich, da sich die Bestückplätze bei einer Dehnung nicht verziehen. Insbesondere kann so auch ein Leadframe verwendet werden, welcher keine Substratfolie aufweist, da die Leiterbahnen an ihren Kontaktflächen durch die Halbleiterlichtquellen zusammengehalten werden können.
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Alternativ mag der Leadframe unterseitig eine streckbare Substratfolie aufweisen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Halbleiterlichtquelle mit allen Kontaktflächen ihres Bestückplatzes verbunden, z.B. verklebt, ist, um einen sicheren Zusammenhalt des Leadframes zu unterstützen. Jedoch braucht die Halbleiterlichtquelle nicht jede der Kontaktflächen bzw. der zugehörigen Leiterbahnen auch elektrisch zu kontaktieren, sondern mag selektiv nur eine bis alle Kontaktflächen bzw. zugehörigen Leiterbahnen kontaktieren, bevorzugt zwei Kontaktflächen ihres Bestückplatzes bzw. zugehörige Leiterbahnen.
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Grundsätzlich mag eine Form und/oder Größe der Kontaktflächen eines Bestückplatzes gleich oder unterschiedlich sein.
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Das Kontaktieren der Halbleiterlichtquelle erfolgt bevorzugt zu einer Kontaktfläche des zugehörigen Bestückplatzes, weil der elektrische Kontakt so keinen Verformungen und/oder Verspannungen ausgesetzt ist.
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Der elektrische Kontakt kann beispielsweise mittels mindestens eines elektrischen Kontaktelements erfolgen, insbesondere mittels eines Bonddrahts, welcher einen Kontaktbereich der Halbleiterlichtquelle mit einer Kontaktfläche oder Kontaktfeld des Bestückplatzes verbindet. Der elektrische Kontakt kann alternativ oder zusätzlich durch eine Flip-Chip-Kontaktierung der Halbleiterlichtquelle mit einem oder mehreren der Kontaktflächen des Bestückplatzes erfolgen.
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Die Art der Halbleiterlichtquelle ist nicht beschränkt und mag beispielsweise als ein Chip, insbesondere Nacktchip ("Bare Die"), vorliegen. Der Chip mag ein oberflächenemittierender Chip sein, z.B. ein ThinGaN-LED-Chip der Fa. Osram Semiconductors. Der Chip mag aber auch ein Volumenstrahler sein, z.B. mit Saphir-Träger, welcher auch Licht von einer Seitenfläche abstrahlen kann. Es ist eine zur Erhöhung einer Lichtausbeute bevorzugte Weiterbildung, insbesondere für den Fall eines Volumenstrahler-Chips, dass der Chip über eine reflektierende Schicht auf dem Bestückplatz angeordnet ist. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein, welches wiederum an einem Bestückplatz angeordnet ist.
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Alternativ mag die Halbleiterlichtquelle eine gehäuste Halbleiterlichtquelle sein. Die gehäuste Halbleiterlichtquelle mag bereits gehäust zur Bestückung bereitgestellt werden. Alternativ mag zunächst ein Bestückplatz mit einem leeren Gehäuse bestückt werden und dann das leere Gehäuse mit einem Halbleiterchip, z.B. LED-Chip, versehen werden.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere Leuchtdiode, mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff aufweist (z.B. Konversions-LED).
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Bestückplätze jeweils durch benachbart angeordnete Kontaktflächen von vier Leiterbahnen gebildet werden und die Leiterbahnen rautenförmige Anordnungen bilden, an deren Ecken sich Bestückplätze befinden. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders starke Dehnung bei gleichzeitig einfacher Herstellung. Der Leadframe ist also insbesondere durch rautenförmige oder rhombenförmige 'Einheitszellen' aufgebaut. Jedoch sind auch andere viereckige 'Einheitszellen' einsetzbar, z.B. eines, bei dem nicht alle vier Seiten bzw. Leiterbahnen gleich lang sind und/oder gegenüberliegende Leiterbahnen nicht parallel zueinander verlaufen.
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Jedoch ist der Leadframe nicht darauf beschränkt und mag z.B. Bestückplätze aus drei oder mehr als vier Kontaktflächen aufweisen. Beispielsweise kann bei drei Kontaktflächen eine dreieckförmige 'Einheitszelle' verwendet werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Kontaktflächen eines Bestückplatzes in einem 2×2-Matrixmuster angeordnet sind. So wird eine einfache Bestückung und elektrische Kontaktierung mit bestehenden Halbleiterlichtquellen, die häufig eine rechteckige Auflagefläche besitzen, vereinfacht.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Leadframe an gegenüberliegenden Längsseiten mit jeweils einer Kontaktschiene verbunden ist. Mittels der Kontaktschienen kann der Leadframe auf einfache Weise gleichmäßig in seiner Breite gedehnt werden und zudem bei einer elektrisch leitfähigen Kontaktschiene elektrisch kontaktiert werden. Die Kontaktschienen können also auch als Führungselemente aufgefasst werden.
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Die Kontaktschienen können insbesondere linear, besonders bevorzugt streifenförmig, ausgebildet sein. Die Kontaktschienen können jeweils eine Reihe von Löchern aufweisen, um sie besser greifen zu können, z.B. durch ein Werkzeug zum Bewegen (Auseinanderziehen oder Zusammendrücken) der Kontaktschienen. Die Kontaktschienen können insbesondere aus Metall bestehen.
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Die Kontaktschienen können, insbesondere mittels beidseitig mit Kontaktflächen versehenen Leiterbahnen, mit freien Kontaktflächen der Leiterbahnen verbunden werden. Die Kontaktschienen können aber auch, insbesondere mittels einseitig mit Kontaktflächen versehenen Leiterbahnen, mit freien Enden von Verbindungsabschnitten der Leiterbahnen verbunden werden.
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Es ist eine für den letzteren Fall bevorzugte Ausgestaltung, dass mindestens eine Leiterbahn an einem Ende eine Kontaktfläche aufweist, welche Kontaktfläche durch den Verbindungsabschnitt direkt (d.h., nicht über Kontaktfläche) mit einer Kontaktschiene verbunden ist, und wobei der Verbindungsabschnitt zumindest in einer Richtung zwischen der Kontaktfläche und seinem Übergang zu der Kontaktschiene elastisch streckbar ist.
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Es ist eine Weiterbildung, dass eine Breite des Verbindungsabschnitts an seinem Übergang zu einer Kontaktfläche auf mindestens 20% reduziert wird. Diese Querschnittsreduzierung unterstützt eine zerstörungsfreie Verformbarkeit des Verbindungsabschnitts gegen eine Kontaktfläche und verringert dadurch eine Biegung des Verbindungsabschnitts. Dieser breitenreduzierte Bereich kann insbesondere als ein mechanisches "Gelenk" angesehen werden. Der Übergang mag beispielweise in Form einer Verjüngung von dem Verbindungsabschnitt zu der Kontaktfläche vorliegen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Verbindungsabschnitte zumindest einiger der Leiterbahnen zumindest in mindestens einem Unterabschnitt oder Segment verbreitert sind. Diese Verbreiterung weist den Vorteil auf, dass sich eine besonders große thermische Übergangsfläche ergibt.
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Die Leiterbahnen eines Bestückplatzes mögen gleich ausgestaltet sein. Alternativ mögen zumindest zwei Leiterbahnen eines Bestückplatzes unterschiedlich ausgebildet sein, was eine noch variablere Formgebung ermöglicht. So können sich zumindest zwei dieser Leiterbahnen in Bezug auf eine Form und/oder Größe der Kontaktfläche dieses Bestückplatzes und/oder in Bezug auf eine Form und/oder Größe des Verbindungsabschnitts unterscheiden. Beispielsweise kann ein Verbindungsabschnitt länger sein als der andere.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Leiterbahn aus Metall besteht, insbesondere aus Kupfer oder aus "Alloy 42". Metall, und insbesondere Kupfer und "Alloy 42" weisen eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit auf und sind zudem hochgradig duktil, so dass sie sich leicht zerstörungsfrei biegen lassen. Beispielsweise kann eine verlängerte Kontaktfläche eine bessere thermische Ableitung ermöglichen.
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Es ist auch noch eine Weiterbildung, dass eine Dicke der Leiterbahn zwischen 0,1 mm und 1 mm beträgt.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass eine Breite eines Verbindungsabschnitts ca. 0,5- bis 5-mal seiner Dicke entspricht. Insbesondere dieser Bereich ermöglicht eine ausreichende mechanische Stabilität bei gleichzeitig ausreichender Verformbarkeit.
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Es ist ferner eine Weiterbildung, dass eine Länge einer Leiterbahn oder eines Verbindungsabschnitts zwischen drei Millimetern und zwanzig Millimetern liegt, insbesondere in ihrem nicht gedehnten Zustand.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens einen gedehnten Leadframe wie oben beschrieben. Eine solche Leuchtvorrichtung weist die gleichen Vorteile auf wie der Leadframe und kann auch analog ausgestaltet sein.
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Insbesondere mag mindestens ein gedehnter Leadframe auf einem Träger der Leuchtvorrichtung aufgebracht sein. Der Träger mag insbesondere ein elektrisch isolierender und/oder gut wärmeleitender Träger sein.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Leadframes wie oben beschrieben, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: Aufbringen einer Schicht aus elektrisch leitfähigem Material auf ein Substrat; Herausarbeiten der Leiterbahnen aus der Schicht; Bestücken der Bestückplätze mit Halbleiterlichtquellen; Entfernen des Substrats; und Dehnen des Leadframes um einen bestimmten Wert.
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Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass es mit eingeführten Herstellungsprozessen und damit großtechnisch preiswert herstellbar ist. Insbesondere kann ein Leadframe mit gleicher Fertigungsbreite nur durch Dehnen an unterschiedliche Anwendungsbreiten angepasst werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Aufbringen ein Laminieren umfasst. Die Schicht mag insbesondere eine zuvor separat hergestellte Folie, insbesondere Metallfolie, sein.
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Das Substrat mag beispielsweise eine haftfähige Folie sein. Das Substrat mag beispielsweise eine Sägefolie ("Dicing Tape") sein. Das Substrat mag mittels UV-Lichts ablösbar sein, was den Vorteil aufweist, dass dabei auf den Leadframe keine mechanischen Kräfte ausgeübt werden.
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Alternativ mag das Substrat auch verbleiben, also der Schritt des Entfernens des Substrats ausgelassen werden.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass das Herausarbeiten ein Stanzen umfasst. Dies ist besonders einfach, z.B. mittels einer einzigen Stanzmatrize, durchführbar. Insbesondere mag das Stanzen durch ein bekanntes Stanzen von Rolle zu Rolle, also in einem Quasi-Endlos-Prozess durchgeführt werden.
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Alternativ zu Stanzen mag beispielsweise eine Laserablation durchgeführt werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Substrat beim Stanzen nicht durchtrennt wird, da ansonsten ggf. der Zusammenhalt des Leadframes gefährdet sein mag.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass sich dem Schritt des Bestückens ein Schritt eines elektrischen Kontaktierens der Halbleiterlichtquelle mit zumindest einer der Leiterbahnen, insbesondere einer dem Bestückplatz zugeordneten Kontaktfläche, anschließt. Das Kontaktieren kann also auch getrennt von dem Bestücken erfolgen, beispielsweise mittels eines Verdrahtens durch Bonddrähte
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Es ist ferner eine Ausgestaltung zum Herstellen eines Leadframes, welcher an gegenüberliegenden Längsseiten mit jeweils einer Kontaktschiene verbunden ist, dass zum Dehnen des Leadframes seine Kontaktschienen bewegt werden.
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Dadurch kann auf einfache Weise eine gleichmäßige Dehnung erreicht werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass zwischen dem Herausarbeiten und dem Bestücken die Bestückplätze zur Bestückung vorbereitet werden, z.B. bereits mit einem Klebeband (z.B. einem sog. "Die Attach") versehen ("vor-getaped" oder "pre-getaped") werden. Dies kann bereits günstig von einem Hersteller oder Lieferanten des bis dahin hergestellten Leadframes durchgeführt werden. Das Bestücken kann dann besonders einfach von einem anderen Hersteller durchgeführt werden.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt in Draufsicht einen Längsausschnitt aus einem Leadframe in seinem hergestellten Zustand;
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2 zeigt in Draufsicht den Leadframe aus 1 in einem in seiner Breite auseinandergezogenen Zustand;
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3 zeigt in Draufsicht den Leadframe aus 2 in einem noch weiter in seiner Breite auseinandergezogenen Zustand;
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4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht als einen Schritt zum Herstellen des Leadframes ein Aufbringen einer flächigen Metallfolie auf ein Substrat;
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5 zeigt in Draufsicht als einen weiteren Schritt zum Herstellen des Leadframes einen Zustand nach einem Stanzen;
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6 zeigt in Draufsicht als einen weiteren Schritt zum Herstellen des Leadframes einen Zustand nach einem Bestücken und Kontaktieren;
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7 zeigt in Draufsicht den fertigen Leadframe, wie er mittels eines Werkzeugs in der Breite auseinandergezogen wird;
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8 zeigt in Draufsicht ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Verbindungsabschnitts einer Leiterbahn eines Leadframes;
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9 zeigt in Draufsicht ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel eines Verbindungsabschnitts einer Leiterbahn eines Leadframes;
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10 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einem Leadframe in einem Bereich eines Bestückplatzes mit anders geformten Kontaktflächen;
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11 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einem Leadframe eines Bestückplatzes mit noch anders geformten Kontaktflächen;
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12 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einem Leadframe eines Bestückplatzes mit unterschiedlich geformten Verbindungsabschnitten; und
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13 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Leadframe im Bereich eines Bestückplatzes.
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1 zeigt in Draufsicht einen Längsausschnitt aus einem in einer horizontalen Ebene liegenden, ebenen Leadframe 11 in seinem fertig hergestellten Zustand.
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Der Leadframe 11 weist mehrere Leiterbahnen 12 aus Kupfer oder "Alloy 42" auf. Die Leiterbahnen 12 weisen an beiden Endseiten eine Kontaktfläche 13 oder Kontaktfeld bzw. Kontaktbereich für eine Halbleiterlichtquelle in Form einer LED 14 auf. Die Kontaktflächen 13 sind durch einen (hier lediglich als gerade Linie angedeuteten) Verbindungsabschnitt 15 dieser Leiterbahn 12 miteinander verbunden. Ein hier gestrichelt angedeuteter Bestückplatz 16 wird durch benachbart angeordnete Kontaktflächen 13 von jeweils vier Leiterbahnen 12 gebildet. Der Bestückplatz 16 entspricht einem 2×2-Matrixfeld aus eng zusammenstehenden, aber elektrisch gegeneinander isolierten Kontaktflächen 13. Die LED 14 ist mit allen Kontaktflächen 13 ihres Bestückplatzes 16 mechanisch verbunden, z.B. verklebt, und hält die Kontaktflächen 13 dadurch zusammen. Eine LED 14 ist hier mittels Bonddrähten 21 mit zwei schräg gegenüberliegenden Kontaktflächen 13 ihres Bestückplatzes 16 elektrisch verbunden.
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Die LED 14 mag gehäust oder ungehäust sein. In einer alternativen Ausgestaltung mag die LED 14 auch mittels einer Flip-Chip-Technik an den Kontaktflächen 13 befestigt und elektrisch kontaktiert sein. Die LED 14 mag von einem Leuchtstoff bedeckt sein, z.B. einer Leuchtstofffolie, einem Leuchtstoffplättchen oder einer Vergussmasse mit Leuchtstoff und damit eine Konversions-LED darstellen.
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Einige Leiterbahnen 17 weisen nur an einer Endseite eine Kontaktfläche 13 auf und sind mit ihren freien Enden 18 ihrer Verbindungsabschnitte 15 direkt (also ohne eine Kontaktfläche) an Kontaktschienen 19 angebracht. Die zwei Kontaktschienen 19 sind längliche (streifenförmige), metallische Schienen, welche an Längsseiten des Leadframes 11 parallel angeordnet sind. Die Kontaktschienen 19 weisen für eine verbesserte Handhabung eine Reihe von Löchern 20 auf.
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Der Leadframe 11 kann auch als eine Leiterbahnstruktur aufgefasst werden, welche im Wesentlichen aus rautenförmigen Einheitszellen E aufgebaut ist, deren Leiterbahnen 12 rautenförmige Anordnungen bilden, an deren Ecken sich die Bestückplätze 16 befinden.
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2 zeigt in Draufsicht den Leadframe 11 aus 1 in einem in seiner Breitenerstreckung B auseinandergezogenen Zustand, wie durch die beiden seitlichen Pfeile angedeutet. Dabei werden die Verbindungsabschnitte 15 im Fall von Leiterbahnen 12 zwischen ihren zugehörigen Kontaktflächen 13 elastisch gestreckt und im Fall von Leiterbahnen 17 zwischen ihrer einen zugehörigen Kontaktfläche 13 und ihrem Übergang zu der Kontaktschiene 19 elastisch gestreckt, und zwar in beiden Fällen zerstörungsfrei, d.h. hier: ohne signifikante Rissbildung und ohne abzureißen. Bei dem Auseinanderziehen des Leadframes 11 bleibt dieser ohne vertikalen Verwurf eben bzw. flach in der horizontalen Ebene.
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3 zeigt in Draufsicht den Leadframe 11 aus 2 in einem noch weiter in seiner Breite auseinandergezogenen Zustand. Der Leadframe 11 mag jedoch grundsätzlich auch in Breitenerstreckung B zusammengedrückt werden.
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4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht als einen Schritt zum Herstellen des Leadframes 11 ein Aufbringen einer flächigen Metallfolie 22 aus Kupfer oder "Alloy 42" auf ein Substrat 23, insbesondere durch Laminieren. Eine Dicke d der Metallfolie 22 liegt zwischen 0,1 mm und 1 mm. Das Substrat 23 ist eine mittels UV-Lichts ablösbare Sägefolie ("Dicing Tape"). Die Metallfolie 22 wird als nächstes strukturiert, um die Leiterbahnen 12 herauszuarbeiten bzw. zu erzeugen.
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5 zeigt in Draufsicht als einen weiteren Schritt zum Herstellen des Leadframes 11 einen Zustand nach einem Strukturieren durch Stanzen. Dabei sind die im Folgenden nicht weiter verwendeten Flächen der Metallfolie 22 nicht dargestellt. Durch das Stanzen werden die Leiterbahnen 12, 17 erzeugt, diese sind aber nicht miteinander verbunden und würden ohne das Substrat 23 auseinanderfallen. Das Substrat 23 ist so dick, dass es beim Stanzen nicht durchtrennt wird.
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6 zeigt in Draufsicht als einen weiteren Schritt zum Herstellen des Leadframes 11 einen Zustand nach einem Bestücken und Kontaktieren. Durch das Bestücken mit der LED 14, z.B. mittels eines sog. "Die Attach" werden die Kontaktflächen 13 eines Bestückplatzes 16 von der LED 14 mechanisch zusammengehalten.
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Als nächstes wird das Substrat 23 entfernt (o.Abb.), z.B. durch eine UV-Bestrahlung. Dadurch werden auch Stanzrückstände entfernt.
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Danach werden die Kontaktschienen 19 angebracht (o.Abb.).
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7 zeigt in Draufsicht den fertigen Leadframe 11, wie er mittels eines Werkzeugs W in der Breitenerstreckung B auseinandergezogen wird. Dazu hakt das Werkzeug W in die Löcher 20 ein.
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8 zeigt in Draufsicht eine Skizze eines möglichen Ausführungsbeispiels des Verbindungsabschnitts 15 in seiner (nicht gestreckten) Ruhestellung. Der Verbindungsabschnitt 15 weist einen bandförmigen, gewellten Verlauf auf, bei dem sich mehrere ringsektorförmige Unterabschnitte oder Segmente 24 mit abwechselnder Krümmungsrichtung aneinander anschließen. Die Segmente 24 weisen eine Krümmung um 180° auf. Der gewellte Verlauf mag alternativ z.B. einen sinus- oder cosinusförmigen Verlauf umfassen oder auch einen Verlauf, bei dem geradlinige bandförmige Segmente durch gekrümmte bandförmige Segmente miteinander verbunden sind.
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9 zeigt in Draufsicht eine Skizze eines weiteren möglichen Ausführungsbeispiels des Verbindungsabschnitts 15 in seiner Ruhestellung. Der Verbindungsabschnitt 15 weist nun einen bandförmigen, mäanderförmigen Verlauf auf, bei dem geradlinige bandförmige Segmente 25 durch ringsektorförmige Segmente 24 miteinander verbunden sind. Die geradlinigen Segmente 25 sind in ihrer Ruhestellung parallel zueinander ausgerichtet. Die geradlinigen Segmente 25 können bei einem Auseinanderziehen des Verbindungsabschnitts 15 parallel zu ihrer Streckungsrichtung ausgerichtet sein, wie durch die Pfeile Pp angedeutet. In anderen Worten kann das Verbindungselement 15 entlang der Pfeile Pp parallel zu den geradlinigen Segmenten 25 aus der Ruhestellung heraus gestreckt werden. Alternativ können die geradlinigen Segmente 25 aber auch senkrecht zu ihrer Streckungsrichtung ausgerichtet sein, wie durch die Pfeile Ps angedeutet. In anderen Worten kann das Verbindungselement 15 alternativ entlang der Pfeile Ps senkrecht zu den geradlinigen Segmenten 25 aus der Ruhestellung heraus gestreckt werden.
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10 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einem Leadframe 11 in einem Bereich eines Bestückplatzes 16 mit anders geformten Kontaktflächen 26. Die Kontaktflächen 26 weisen nun jeweils an einer Ecke eine gekrümmte Aussparung 27 auf, so dass sie als Gruppe eines Bestückplatzes 16 einen inneren runden oder ovalen Ausschnitt bilden.
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11 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einem Leadframe 11 in einem Bereich eines Bestückplatzes 16 mit noch anders geformten Kontaktflächen 28. Die Kontaktflächen des Bestückplatzes 16 sind hier zweimal an schräg gegenüberliegenden Positionen als Kontaktflächen 26 ausgebildet und zweimal an schräg gegenüberliegenden Positionen als die Kontaktflächen 28. Die Kontaktflächen 28 sind ähnlich zu den Kontaktflächen 16 mit einer Aussparung 27 versehen, aber verlängert, um eine größere Fläche für eine Wärmeableitung bereitzustellen.
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12 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einem Leadframe im Bereich eines Bestückplatzes 16 mit unterschiedlich geformten Verbindungsabschnitten. Die zwei links eingezeichneten Kontaktflächen 13 weisen einen Verbindungsabschnitt 15 mit in seinem Verlauf gleichbleibender Breite (z.B. von 0,5 bis 5 mal seiner Dicke d) auf, die rechts oben gezeigte Kontaktfläche 13 einen im Vergleich dazu längeren Verbindungsabschnitt 29 und die rechts unten gezeigte Kontaktfläche 13 einen im Vergleich dazu abschnittsweise bauchig verbreiterten Verbindungsabschnitt 30.
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Die Verbindungsabschnitte 15, 29 und 30 der 10 bis 12 sind wie bei den 1 bis 7 nicht mit ihrer konkreten Verlaufsform (z.B. gewellt oder mäanderförmig u.v.m.) gezeigt, sondern zu vereinfachten Darstellung als lineare Elemente eingezeichnet.
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Der Leadframe kann folgend auf einen Träger einer Leuchtvorrichtung aufgebracht werden. 13 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus dem Leadframe 11 im Bereich eines Bestückplatzes 16. Der Leadframe 11 ist auf einem Träger 31 einer Leuchtvorrichtung 32 aufgesetzt worden. Die Leuchtvorrichtung 32 mag beispielsweise ein LED-Modul, eine LED-Lampe oder eine LED-Leuchte sein.
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Der, insbesondere gedehnte, Leadframe 11 ist dabei über eine, ggf. elektrisch isolierende, Haftschicht 33 mit dem Träger 31 verbunden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Leadframe
- 12
- Leiterbahn
- 13
- Kontaktfläche
- 14
- LED
- 15
- Verbindungsabschnitt
- 16
- Bestückplatz
- 17
- Leiterbahn
- 18
- freies Ende
- 19
- Kontaktschiene
- 20
- Loch
- 21
- Bonddraht
- 22
- Metallfolie
- 23
- Substrat
- 24
- ringsektorförmiges Segment eines gewellten oder mäanderförmigen Verbindungsabschnitts
- 25
- ringsektorförmiges Segment eines mäanderförmigen Verbindungsabschnitts
- 26
- Kontaktfläche
- 27
- gekrümmte Aussparung
- 28
- Kontaktfläche
- 29
- Verbindungsabschnitt
- 30
- Verbindungsabschnitt
- 31
- Träger
- 32
- Leuchtvorrichtung
- 33
- Haftschicht
- B
- Breitenerstreckung
- d
- Dicke
- E
- Einheitszelle
- Pp
- Streckungsrichtung
- Ps
- Streckungsrichtung
- W
- Werkzeug
