TW201414021A - 用於發光二極體封裝之矩陣引線框架 - Google Patents

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Paul Scott Martin
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Abstract

形成一種引線框架(610)，其簡化發光元件之封裝及/或消除囊封後應力誘發摺疊之需要。特定言之，在將該等發光元件安裝及囊封於該引線框架上之前執行用於表面安裝之接觸突片(505、506)之摺疊。在一例示性實施例中，該引線框架可經形成使得可在一單一封裝程序中封裝發光元件之一陣列或矩陣。

Description

用於發光二極體封裝之矩陣引線框架
本發明係關於發光裝置(LED)，且具體言之係關於使用一預成形矩陣引線框架以促進發光裝置之封裝。
金屬引線框架通常用作為用於安裝及囊封發光元件且對發光元件提供用於外部連接之接觸件之一基板。
圖1A至圖1C繪示一習知LED金屬引線框架110。如圖1A所繪示，該引線框架110經圖案化具有界定複數個LED金屬圖案101之開口120。各圖案101包含用於安裝一發光元件之一表面區域115及用於外部耦合至該發光元件之一對接觸襯墊105、106。在本例示性實施例中，發光元件140(圖1B)所處之表面區域115可經「壓凹」或凹陷以用作一反射杯以向上反射自發光元件140之側所發射之光。儘管已繪示四個LED金屬圖案101，然該引線框架110可包含許多此等圖案101。
在本例示性實施例中，發光元件140包含兩個電極，一電極在其下表面上且另一電極在其上表面上。如圖1B所繪示，將發光元件140安裝於表面區域115上方提供至該發光元件140之電極之一者之接觸，且一接合線145提供至該發光元件140之電極之另一者之接觸。藉由移除圖2B中由X指示之繫桿130(其等將金屬圖案101連接至該引線框架110)，產生兩個隔離金屬島狀物150、160。各島狀物150、160包含耦合至發光元件140之一對應電極之一接觸襯墊105、106。如下文詳細 描述，此等島狀物150、160係藉由一囊封劑(未繪示)固持於適當位置中。
圖2A至圖2K繪示在一習知封裝程序中使用引線框架110。最初，使引線框架110沿圖2A所繪示之兩個彎曲線210A、210B彎曲。此彎曲導致圖2B及圖2C所繪示之引線框架110之截面。接觸區域115(其可經凹陷)用作發光元件140之一基座。
在將發光元件140安裝且耦合至引線框架110後(如圖2D及圖2E所繪示)，藉由一囊封劑250囊封該等發光元件140及引線框架110之上部(如圖2F及圖2G所繪示)。在此等圖中，為便於可見及理解，在輪廓圖中以過大形式繪製發光元件140；在多數實施例中，發光元件140係全部包含在凹部115內。
通常，聚矽氧係用作為該囊封劑250且可包含增強或修改發射穿過囊封劑250之光之染料、散射粒子或波長轉換材料，諸如磷光體。該囊封劑250之圓頂形狀將一半球形型樣提供給自經囊封裝置發射之光；可使用其他形狀以提供不同發射型樣。
引線框架110中之所繪示圖案之一優勢在於當引線框架110彎曲時，島狀物(圖1C中之150、160)上之切削點130(X)之各者位於兩個平行平面中(如圖2H所繪示)，此促進有效移除該等繫桿130(X)。移除繫桿130後，可藉由切割230各發光裝置之間之囊封劑250之一部分而單一化經形成之發光裝置。在圖2I中繪示所得之經單一化裝置。
單一化後，將接觸襯墊105、106沿線270向外摺疊，使得該等襯墊105、106平行於該經單一化裝置之發光表面(如圖2J及2K所繪示)以促進將裝置安裝於一印刷電路板或其他表面上。
儘管上述封裝程序相當有效，但其需要相當多之步驟且封裝後襯墊105、106之繫桿移除及摺疊可引入應力破裂，因此降低程序之良率。囊封後之繫桿移除亦曝露在囊封劑下方延伸之裁剪電極之剩餘部 分。
尤其注意，該程序限於同時製造之裝置之一單一列，此與由囊封後襯墊摺疊引起之下降良率結合實質上限制該程序之效率。
提供一種使用一引線框架封裝發光裝置之較簡單程序將係有利的。減少由囊封後摺疊該等發光裝置之突片引起之缺陷將係有利的。增加可同時封裝之發光裝置之數目將係有利的。
為更佳地解決此等擔憂之一或多者，在本發明之一實施例中，形成簡化發光元件之封裝及/或消除囊封後應力誘發摺疊之需要之一引線框架。特定言之，在將發光裝置安裝且囊封於引線框架上之前執行用於表面安裝之接觸突片之摺疊。在一例示性實施例中，該引線框架可經形成使得可在一單一封裝程序中封裝發光元件之一陣列或矩陣。
在一例示性實施例中，使引線框架沿至少四條摺疊線摺疊以預成形該引線框架使得發光裝置之接觸襯墊位於平行於用於安裝發光元件之表面區域之一平面中。在此摺疊後，將發光元件安裝在引線框架上，耦合至接觸襯墊，接著囊封發光元件。接著切割引線框架以提供適合經由接觸襯墊安裝在一表面(諸如一印刷電路板)上之個別經囊封(封裝)發光裝置。因為在發光元件之安裝及囊封之前執行摺疊，經囊封之發光元件未經受與引線框架之摺疊相關聯之應力。
因為接觸襯墊經預先摺疊以位於一共同平面中，發光裝置之圖案可排列在兩個維度中，從而形成LED金屬圖案之一矩陣，藉此相較於上文論述之發光裝置之單一列增加可同時封裝之發光裝置之數目。
101‧‧‧發光二極體(LED)金屬圖案
105‧‧‧接觸襯墊
106‧‧‧接觸襯墊
110‧‧‧習知發光二極體(LED)金屬引線框架
115‧‧‧表面區域/凹部
120‧‧‧開口
130‧‧‧繫桿/分割點
140‧‧‧發光元件
145‧‧‧接合線
150‧‧‧金屬島狀物
160‧‧‧金屬島狀物
210A‧‧‧彎曲線
210B‧‧‧彎曲線
230‧‧‧切割
250‧‧‧囊封劑
270‧‧‧線
300‧‧‧單一化之發光裝置
301‧‧‧發光二極體(LED)金屬圖案/發光二極體(LED)圖案
305‧‧‧接觸襯墊
306‧‧‧接觸襯墊
310‧‧‧引線框架
315‧‧‧表面區域
320‧‧‧開口
330‧‧‧點(X)
332‧‧‧切割線(X)
335A‧‧‧線
335B‧‧‧線
350‧‧‧金屬島狀物
360‧‧‧金屬島狀物
380‧‧‧繫桿
410A‧‧‧摺疊線
410B‧‧‧摺疊線
470A‧‧‧摺疊線
470B‧‧‧摺疊線
501‧‧‧發光二極體(LED)金屬圖案
505‧‧‧接觸襯墊
506‧‧‧接觸襯墊
510‧‧‧引線框架
515‧‧‧表面區域
520‧‧‧開口圖案/孔圖案
580‧‧‧繫桿
605A‧‧‧對準凹口
605B‧‧‧對準凹口
610‧‧‧引線框架
630‧‧‧X
632‧‧‧X
參考附圖藉由實例進一步詳細解釋本發明，其中：圖1A至圖1C繪示一例示性先前技術引線框架。
圖2A至圖2K繪示使用一引線框架製造發光裝置之一例示性先前技術程序。
圖3A至圖3C繪示用於製造發光裝置之一例示性引線框架。
圖4A至圖4D繪示使用圖3A至圖3C之引線框架製造發光裝置之一例示性程序。
圖5繪示用於製造發光裝置之一例示性替代引線框架。
圖6A至圖6D繪示用於製造發光裝置之一矩陣之一例示性引線框架及程序。
貫穿該等圖式，相同元件符號指示相似或對應特徵或功能。該等圖式經包含用於闡釋性目的且並不旨在限制本發明之範疇。
在以下描述中，為解釋而非限制之目的，闡明諸如特定架構、介面、技術等之具體細節以提供本發明之概念之透徹理解。然而，熟習此項技術者應明白，本發明可在背離此等具體細節之其他實施例中實踐。以類似方式，此描述之正文係關於該等圖所繪示之例示性實施例，且不旨在於明確包含在申請專利範圍中之限制之外限制本發明。為簡潔及清楚起見，省略熟知裝置、電路及方法之詳細描述以免使本發明之描述與不必要細節混淆。
圖3A至圖3C繪示根據本發明之一方面用於製造發光裝置之一例示性引線框架。引線框架310包含界定所得LED金屬圖案301之開口320之一圖案，如圖3A所示。各LED圖案301包含用於安裝一發光元件之一表面區域315及用於外部耦合至該發光元件之電極之接觸襯墊305、306。該表面區域315可經凹陷以形成一反射杯。
在此實例中，圖3B之發光元件140包含在其底部表面上之一接觸電極及在其上表面上之一接觸電極(未繪示)。該發光元件140之安裝將底部電極耦合至該引線框架310且一接合線145將上電極耦合至引線 框架310。當移除X 330處之繫桿時，形成兩個隔離金屬島狀物350、360，其中各接觸襯墊305、306連接至發光元件之電極之一者。應注意，引線框架310具有少於先前技術之繫桿。
圖4A至圖4D繪示使用圖3A至圖3C之引線框架製造發光裝置之一例示性程序。(通常)藉由衝壓在表面區域315中形成選用凹陷後，使引線框架310沿摺疊線410A-B及470A-B摺疊，從而提供圖4B所繪示之“頂帽”或“常禮帽”輪廓。引線框架310亦可經衝壓或以其他方式製備以產生促助此摺疊之摺痕或其他特徵。通常，摺疊係循序執行。舉例而言，儘管可使用任意其他合適摺疊技術(諸如在一單一步驟中衝壓所有摺疊及選用凹陷)，然摺疊序列可為470A-410A-410B-470B。
與圖2C處引線框架110之先前技術輪廓相反，圖4B處引線框架310之輪廓繪示一複合摺疊，使得接觸襯墊305、306定位於實質上平行於發光元件140待所處之表面區域315之一平面中，該平面係用於將經製造發光裝置安裝於一印刷電路板上之所要平面。經封裝發光裝置之預期應用將判定表面區域及接觸襯墊之平面對齊之所需精確度，但本發明之實施例通常將提供在+/-10°內平行之平面。
尤其注意，與先前技術引線框架110相反，引線框架310之複合摺疊係在發光元件140之安裝及囊封之前執行。
圖4C繪示在安裝發光元件140、附接接合線145及使用一囊封劑250(其可為聚矽氧或其他可模製材料)囊封後之引線框架310。該囊封劑250可包含波長轉換材料，諸如用以達成所要色點之磷光體或其他材料或用以達成所要光學效果之染料、散射粒子等。囊封劑250可經塑形以達成一所需光輸出型樣。
為便於圖解，將發光元件140繪示為在引線框架310上方可見，但在一較佳實施例中，引線框架310之表面區域315可在發光元件140之場所處凹陷以提供用於反射可自發光元件140之側發射之光之上述 反射杯。
圖4D繪示用於分離引線框架310之繫桿之點(X)330及用以提供單一化之發光裝置300之切割線(X)332。若所得引線框架足夠硬以支撐後續封裝程序，則可消除繫桿380或減少繫桿380之數目以促進切割程序。或者，可在繫桿380之任意側上執行切割，進而避免在切割程序期間切削金屬。
在圖4D中僅繪示兩個裝置300；熟習此項技術者將認知通常將藉由沿線335A-B鋸切整個引線框架310而分離引線框架310上之所有裝置之繫桿。
與圖2A至圖2K中所繪示之先前技術程序相比，藉由在引線框架310中適當設計LED金屬圖案301及在附接及嵌入發光元件140前形成複合摺疊410A-B、470A-B，顯著降低該單一化程序之複雜性。且因為該引線框架310經預成形以具有成品之所要輪廓，經封裝之發光裝置未經受與摺疊程序相關聯之應力，從而顯著降低與習知囊封後摺疊相關聯之應力誘發故障。
圖5繪示具有針對一對發光裝置界定LED金屬圖案之一開口圖案520之一例示性替代引線框架510，各圖案包含表面區域515及接觸襯墊505、506。在此實例中，繫桿580定位於若干對LED金屬圖案501之間，藉此減少可需要切割之繫桿580之數目。
圖6A至圖6D繪示用於製造發光裝置之一矩陣之一例示性引線框架610。圖6A繪示一平面圖及一輪廓圖兩者以繪示摺疊程序；圖6B及圖6C繪示自各軸彎曲之引線框架610之輪廓；圖6D繪示一單一化裝置之一平面圖。
在此實例中，在水平及垂直方向上複製圖5之替代孔圖案520，如圖6A繪示。與圖2A至圖2K之習知程序相比，此允許同時封裝發光裝置之一陣列或矩陣，藉此增加封裝程序之處理能力。對準凹口 605A及605B促進引線框架610之對準以將發光元件140之陣列放置在引線框架610之表面中之各表面區域515中且在此等發光元件之各者上方形成囊封。
儘管在圖6A中僅繪示孔圖案520之一3×4(各孔圖案界定兩個LED金屬圖案501)複製，從而提供24個LED金屬圖案(圖5中之501)，該引線框架610之矩陣形式允許使用一單一矩陣引線框架製造一百或更多個發光結構。
垂直虛線指示用於形成將LED金屬圖案之接觸襯墊505、506放置在平行於表面區域615(發光元件140隨後將被安裝在該表面區域上)之一平面中之複合摺疊之摺疊線。在以下引線框架610之平面圖中繪示所得輪廓。
發光元件140經取放在經複合摺疊之引線框架610之表面區域615上且隨後經囊封，如圖6B及圖6C繪示。如圖6B所示，囊封LED金屬圖案之各行，從而提供圖6C所繪示之輪廓。沿藉由圖6B之X 630識別之區域切割將相鄰發光裝置之接觸襯墊505、506分離，且沿藉由圖6C之X 632識別之區域切割完成該等裝置之各者之單一化。切割之序列可以任意順序執行。
在圖6D中繪示所得經單一化裝置之一平面圖。
儘管已在圖式及前述描述中詳細繪示及描述本發明，然此圖解及描繪應視為闡釋性或例示性且非限制性；本發明不限於所揭示之實施例。
舉例而言，可其中LED金屬圖案實質上不同於圖式所繪示之例示性圖案301、501之一實施例中操作本發明。若將接觸襯墊放置在一共同平面中之引線框架之預先摺疊未實質上干擾接觸襯墊彼此之隔離且未實質上干擾單一化程序，則可使用任意圖案。在摺疊後將需要經移除以用於此隔離及單一化之繫桿放置在接觸襯墊之共同平面處通常將 足以避免此干擾。
自該等圖式、揭示內容及隨附申請專利範圍之一研究，熟習此項技術者在實踐本發明時可瞭解及實現所揭示實施例之其他變動。在申請專利範圍中，字詞「包括」並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」或「一個」並不排除複數個。不應將申請專利範圍中之任意參考符號理解為限制範疇。
501‧‧‧發光二極體(LED)金屬圖案
505‧‧‧接觸襯墊
506‧‧‧接觸襯墊
515‧‧‧表面區域
520‧‧‧開口圖案/孔圖案
605A‧‧‧對準凹口
605B‧‧‧對準凹口
610‧‧‧引線框架

Claims (15)

  1. 一種引線框架，其包括：複數個LED金屬圖案，各LED金屬圖案包含用於安裝一發光元件之一表面區域及用於外部耦合至該發光元件之一對接觸襯墊，及複數個至少四個摺疊，其等經形成使得該等接觸襯墊位於實質上平行於用於安裝該發光元件之該表面區域之一平面中。
  2. 如請求項1之引線框架，其中該複數個LED金屬圖案排列在兩個維度中。
  3. 如請求項2之引線框架，其中該引線框架之摺疊係沿該兩個維度之一者且包含至少八條摺疊線。
  4. 如請求項1之引線框架，其包含定位於各LED金屬圖案之該表面區域處之一發光元件。
  5. 如請求項4之引線框架，其中各發光元件包含耦合至該對接觸襯墊之一對電極。
  6. 如請求項5之引線框架，其包含囊封含有該等發光元件之該等表面區域之各者之一囊封劑。
  7. 如請求項6之引線框架，其中該囊封劑包含聚矽氧。
  8. 如請求項1之引線框架，其中該複數個LED金屬圖案經形成使得可藉由僅切斷該等接觸襯墊之該平面獲得經單一化之LED金屬圖案。
  9. 一種方法，其包括：在一引線框架上產生複數個LED金屬圖案，各LED金屬圖案包含用於安裝一發光元件之一表面區域及用於外部耦合至該發光 元件之一對接觸襯墊，沿至少四條摺疊線摺疊該引線框架以預成形該引線框架使得該等接觸襯墊位於實質上平行於用於安裝該發光元件之該表面區域之一平面中，在該摺疊後：將複數個發光元件之各者定位於該等表面區域之各者上，各發光元件具有至少兩個電極，將各發光元件之該至少兩個電極耦合至該對接觸襯墊，使用一囊封劑囊封含有該等發光元件之該等表面區域，從而形成複數個經囊封之發光裝置，及切割該引線框架以提供複數個經單一化之發光裝置。
  10. 如請求項9之方法，其中該複數個LED金屬圖案排列在兩個維度中。
  11. 如請求項10之方法，其中該引線框架之該摺疊沿該兩個維度之一者且包含至少八條摺疊線。
  12. 如請求項9之方法，其中該囊封劑包含聚矽氧。
  13. 如請求項9之方法，其中該囊封劑包含一波長轉換材料。
  14. 如請求項9之方法，其包含在該等表面區域之各者處產生一凹陷，且其中定位該等發光元件包含將該等發光元件定位在各表面區域之該凹陷中。
  15. 如請求項9之方法，其中該引線框架之該切割限於切斷該等接觸襯墊之該平面。
TW102126154A 2012-07-24 2013-07-22 用於發光二極體封裝之矩陣引線框架 TW201414021A (zh)

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