TW201414022A - 強化ｌｅｄ封裝之方法與裝置 - Google Patents

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Abstract

將一LED引線框架捲曲至一子總成可加應力於該引線框架。扁平引線框架不能適應此等應力。將應變消除區段添加至該扁平引線框架以適應該引線框架上之捲曲或其他應力。在該引線框架中以開口、凹口或凸起之形式產生應變消除區段。該等應變消除區段可係對稱或不對稱。

Description

強化LED封裝之方法與裝置
本發明係關於一種強化發光二極體(LED)封裝之程序。
通常，將一LED安裝至一引線框架。該引線框架可附接至一照明器具或一模組。通常，引線框架提供至LED之連接能力。引線框架亦可提供對LED之機械支撐或可用於將若干LED配置成一陣列。在替代例中，將不同引線框架配置於一電路板上以產生一LED陣列。
通常，引線框架增大經封裝LED之總體高度。扁平引線框架減小經安裝LED之高度，此對於諸如汽車總成(例如尾燈)之許多應用而言係可期望的。亦可期望使用諸如壓鉚(Clinching)之一低成本方法以將個別LED緊固至一總成。壓鉚係如此項技術中已知使薄金屬表面彼此電及機械連接之一機械程序。在美國專利案第5,404,282號及第5,519,596號中可找到壓鉚之一更全面描述，該等案以引用的方式併入本文中。然而，壓鉚可加應力於一扁平引線框架。一應力引線框架可導致一非可靠總成。因此，可期望產生實現一扁平引線框架之可靠壓鉚之一LED封裝。
一LED可附接至一扁平引線框架。該扁平引線框架可經由放置於該LED之側或底部上之襯墊而附接至該LED。該引線框架可含有一或 多個應變消除區域。應變消除區域可採取切口、壓痕或經捲曲區域之形式。
100‧‧‧發光二極體(LED)
111‧‧‧經封裝發光二極體(LED)
125A‧‧‧引線
125B‧‧‧引線
126‧‧‧引線之部分
150‧‧‧砧座
151‧‧‧內砧座
152A‧‧‧外板
152B‧‧‧外板
153‧‧‧空隙
160‧‧‧子總成板
161‧‧‧子總成板之部分
170‧‧‧衝頭
171‧‧‧衝頭之窄部分
180‧‧‧力方向
190A‧‧‧彎曲部分
190B‧‧‧彎曲部分
200‧‧‧發光二極體(LED)
201‧‧‧發光二極體(LED)
210‧‧‧經封裝發光二極體(LED)
220A‧‧‧引線
220B‧‧‧引線
221A‧‧‧引線
221B‧‧‧引線
280A‧‧‧力
280B‧‧‧力
300‧‧‧發光二極體(LED)
310‧‧‧經封裝發光二極體(LED)
322A‧‧‧引線
322B‧‧‧引線
330A‧‧‧應變消除開口
330B‧‧‧應變消除開口
330C‧‧‧應變消除開口
330D‧‧‧應變消除開口
400‧‧‧發光二極體(LED)
410‧‧‧經封裝發光二極體(LED)
423A‧‧‧引線
423B‧‧‧引線
440A‧‧‧應變消除凹口
440B‧‧‧應變消除凹口
500‧‧‧發光二極體(LED)
510‧‧‧經封裝發光二極體(LED)
524A‧‧‧引線
524B‧‧‧引線
550A‧‧‧應變消除凸起
550B‧‧‧應變消除凸起
在圖式中：圖1a係在壓鉚至一子總成板之前之一彎曲引線框架之一俯視圖；圖1b係在壓鉚至一子總成板之前之一彎曲引線框架之一側視圖；圖1c係在壓鉚至一子總成板之程序中之一彎曲引線框架之一側視圖；圖1d係在壓鉚至一子總成板之結束時之一彎曲引線框架之一側視圖；圖2a係附接至一扁平引線框架之一LED順著軸A-A'及軸B-B'之一俯視圖；圖2b係附接至一扁平引線框架之一LED沿軸A-A'之一側視圖；圖2c係附接至一扁平引線框架之一LED沿LED之一晶圓之軸B-B'部分之一側視圖；圖2d係附接至一替代扁平引線框架之一LED之一俯視圖；圖3展示具有應變消除切口之一扁平引線框架之一俯視圖；圖4展示一扁平引線框架(在該引線框架之底側上具有經蝕刻之凹口)之一側視圖；圖5a展示具有經捲曲之應變消除區域之一扁平引線框架之一側視圖；及圖5b展示具有經捲曲之應變消除區段之一扁平引線框架之一俯視圖；在不同圖式中使用相同參考數字指示類似或相同元件。
雖然任何類型之半導體或電子器件可利用本發明，但描述之其餘部分將使用具有一透鏡之一經封裝LED以簡化描述。雖然描述之其餘部分僅引用LED，但任何裝置可使用本發明，包含雷射、太陽能電池、偵測器、DRAM、SRAM、ROM、快閃記憶體、MEMS器件、微處理器、邏輯閘、FPGA或任何其他適合器件。同樣地，雖然描述一正方形晶粒形狀，但在本發明之範疇內考量且包含任何適合晶粒形狀或若干適合晶粒形狀。
雖然在所有實例中兩個構件或引線構成引線框架，但在本發明之範疇內考量且包含一單一引線或兩個以上引線。雖然經展示之引線係在裝置之相對側上，但在本發明之範疇內考量且包含其他組態，諸如彼此成直角之引線或在封裝之相同側上之兩個引線或任何其他適合組合。
雖然將引線展示為其中一尺寸長於另一尺寸之矩形，但在本發明之範疇內考量且包含其他形狀，諸如正方形、三角形或任意形狀。引線之典型形狀可取決於利用LED之模組或子總成之機械要求。
雖然展示引線之一矩形平坦截面，但在本發明之範疇內考量且包含其他截面，包含圓形截面(在一或多個維度上修圓、圓形角隅)或任何適合截面。
雖然展示一經封裝LED，但在本發明之範疇內考量且包含裸LED晶粒、具有或不具有一基台(submount)之LED、具有或不具有一透鏡之LED或任何組合。雖然展示附接至LED封裝之側之一扁平引線框架，但在本發明之範疇內考量且包含其他組態，諸如將扁平引線框架安裝至LED封裝之底部或使用一彎曲引線框架。
在下文論述中，LED將係具有一透鏡之一經安裝之封裝矩形LED。LED將呈一直線平行六面體之形狀。具有透鏡之發光側將係LED之「頂部」。LED之「底部」將係平行六面體之與透鏡相對之 側。LED之「側」將與LED之頂部及底部兩者成直角。
半導體發光器件(諸如發光二極體(LED))係當前可用之最有效光源。通常將LED安裝於一基台上。可使用一透鏡進一步「封裝」經安裝LED。該基台可連接至一引線框架。通常，該引線框架連接至與該透鏡相對之LED之底部。然而，一扁平引線框架可連接至經安裝LED之側。整個LED可圍封於環氧樹脂或任何其他適合材料中。特定而言，一硬質耐熱材料可用於汽車應用。
典型引線框架係彎曲的，其等適應當LED連接至一子總成或電路板時可產生之機械應力。將引線框架連接至LED之底部或LED之側減小LED之總體高度，其中高度係LED之透鏡與子總成(LED安裝於其上)之間之距離。一扁平引線框架不具有用以適應安裝之應力之一彎曲區域。為了適應安裝連接至一扁平引線框架之一LED之應力，該扁平引線框架可併入應變消除區域。
圖1a展示具有一彎曲引線框架之一例示性LED 100之一俯視圖。LED 100包含連接至引線125A及125B之一經封裝LED 111。在此實例中，引線125A及125B係整個彎曲引線框架。在替代例中，彎曲引線框架可更複雜且包含機械特徵部、多個連接點、電路或任何其他適合構造。
LED 100之引線125B係在壓鉚之前定位於一子總成板160之一部分上方。子總成板160可係一銅合金基板。通常，子總成板160將同時壓鉚至引線125A及125B。然而，僅展示連接至一單一引線125B之子總成板160之一部分使得可清楚圖解說明壓鉚程序。子總成板160可係複雜且容納一個或一個以上LED 100。子總成板160亦可包含機械突出部以適應放置在一器件(例如一汽車尾燈模組)中。子總成板160可容納電路板或任何適合器件。
在壓鉚之一例示性方法中，將一砧座150定位於引線125B上方且 將一衝頭170(虛線)定位於子總成板160下方。砧座150可由一內砧座151及兩個外板152A及152B構成。可將衝頭170之一窄部分171定位於內砧座151之下。雖然砧座150及衝頭170係展示為小於引線125B，但砧座150或衝頭170可大於引線125B。通常，砧座150及衝頭170將同時壓鉚引線125A及125B或同時壓鉚許多LED 100。然而，為了闡釋性目的，所有圖展示用於一單一引線125B之壓鉚裝置。
圖1b展示在壓鉚之前LED 100沿圖1a中之軸A-A'之一側視圖。引線125A具有一彎曲部分190A。引線125B具有一彎曲部分190B。砧座150之外板152A及152B可延伸超過內砧座151，從而在砧座150之一部分下方衝頭170之窄部分171上方留下一空隙153。
圖1c展示在壓鉚程序期間LED 100沿圖1a中之軸A-A'之一側視圖。衝頭170之窄部分171現在突出通過子總成板160及引線125B兩者。引線125B之一部分126及子總成板160之一部分161已藉由衝頭170而被迫進入內砧座151與砧座150之外板152A及152B之間(現在被佔據或部分被佔據)之空隙153中。部分126可至少部分連接至引線125B且部分161可至少部分連接至子總成板160。通常，部分126及部分161形成金屬之一「凹坑」。該凹坑之一側或所有側在整個壓鉚程序期間可保持連接。
圖1d展示在壓鉚程序完成時LED 100沿圖1a中之軸A-A'之一側視圖。衝頭170之窄部分171現在迫使部分126及部分161之凹坑大於引線125B中之開口。當側板125A及125B經移位遠離內砧座151時，允許凹坑之此膨脹。經膨脹之凹坑可將引線125b機械及/或電連接至子總成板160。
壓鉚程序沿力方向180將引線125B拉離經封裝LED 111。通常，同時壓鉚引線125A及125B，因此在相反方向上施加力以將引線125A及125B拉離經封裝LED 111。通常，彎曲部分190A、190B適應拉力。 在替代例中，可藉由壓鉚程序而在引線125A及125B上施加朝向經封裝LED 111之壓縮力。
雖然在圖式中將砧座之長軸展示為垂直於圖1a中之軸A-A'(其為引線125B之長軸)，但在本發明之範疇內考量且包含其他定向，舉例而言，砧座之長軸可與圖1a中之軸A-A'成直角或與圖1a中之軸A-A'成任何其他角度。
圖2a係具有一扁平引線框架之一例示性LED 200之一俯視圖。LED 200可包含連接至引線220A及220B之經封裝LED 210。在此實例中，引線220A及220B係整個扁平引線框架。在替代例中，扁平引線框架可更複雜，如上文描述。引線220A及220B可連接至經封裝LED 210之側或連接至與透鏡相對之LED 210之底部。
力280A及280B可係將引線220A及220B壓鉚至一子總成板(未展示)之結果。因為引線220A及220B不具有一彎曲，所以可將引線220A及220B或其等至經封裝LED 210之連接放置於過度應力下。應力之一部分可沿引線220A及220B之長軸C-C'。過度應力可導致引線220A及220B或其等至經封裝LED 210之連接之破裂。扁平引線框架及經封裝LED 210可覆蓋於模製環氧樹脂或任何其他適合材料中。特定而言，一硬質耐熱材料可用於汽車應用。
圖2b展示LED 200沿圖2a中之軸C-C'之一側視圖。LED 200包含附接至經封裝LED 210之側之引線220A及220B。
圖2c展示LED 200沿圖2a中之軸D-D'之一側視圖。在此視圖中僅可見引線220A。
圖2d展示一LED 201沿軸之一側視圖。LED 201包含附接至經封裝LED 211之底部之引線220A及220B。
圖3係具有一扁平引線框架及應變消除區段之一LED 300之一實施例之一俯視圖。LED 300包含連接至引線322A及322B之經封裝LED 310。在此實例中，引線322A及322B係整個扁平引線框架。在替代例中，扁平引線框架可更複雜，如上文描述。引線322A及322B可連接至經封裝LED 310之側或連接至與透鏡相對之LED 310之底部。
應變消除開口330A及330B可產生於引線322A中。應變消除開口330C及330D可產生於引線322B中。若力沿引線322A及322B之長軸牽拉或推動，則應變消除開口330A至330D可適應應力，從而防止或減小對引線332A、332B及/或引線332A、332B至經封裝LED 310之連接之損害。
雖然將引線322A、322B展示為矩形，但其他形狀亦可行(如上文描述)。雖然將開口330A至330D展示為三角形開口，但在本發明之範疇內考量且包含其他形狀，諸如矩形或任何其他適合形狀。特定而言，在本發明之範疇內包含圓形形狀(諸如具有一或多個圓形點之三角形)。可藉由衝孔、蝕刻、鍛造或任何其他適合方法形成開口330A至330D。
圖4係具有一扁平引線框架及應變消除區段之一LED 400之另一實施例之一俯視圖。LED 400包含連接至引線423A及423B之經封裝LED 410。在此實例中，423A及423B係整個扁平引線框架。在替代例中，扁平引線框架可更複雜，如上文描述。引線423A及423B可連接至經封裝LED 410之側或連接至與透鏡相對之LED 410之底部。
應變消除凹口440A及440B可產生於引線423A及423B中。若力沿引線440A及440B之長軸牽拉或推動，則凹口440A及44B可適應應力，從而防止或減小對引線423A、423B及/或引線423A、423B至經封裝LED 410之連接之損害。
雖然將引線440A及440B展示為矩形，但其他形狀亦可行(如上文描述)。雖然將凹口440A及440B展示為半圓形，但在本發明之範疇內考量且包含其他截面，諸如三角形或任何適合形狀。雖然凹口看似穿 透引線厚度之一半(50%)，但在本發明之範疇內考量且包含其他穿透度，諸如25%或90%或任何適合穿透度。可藉由機械加工、蝕刻、衝壓或任何適合方法形成凹口。
圖5係具有一扁平引線框架及應變消除區段之一LED 500之另一實施例之一俯視圖。LED 500包含連接至引線524A及524B之經封裝LED 510。在此實例中，524A及524B係整個扁平引線框架。在替代例中，扁平引線框架可更複雜，如上文描述。引線524A及524B可連接至經封裝LED 510之側或連接至與透鏡相對之LED 510之底部。
應變消除凸起550A及550B可產生於引線524A及524B中。若力沿引線524A及524B之長軸牽拉或推動，則凸起550A及550B可適應應力，從而防止或減小對引線523A、523B及/或引線523A、523B至經封裝LED 510之連接之損害。
雖然將引線524A及524B展示為矩形，但其他形狀亦可行(如上文描述)。雖然將凸起550A及550B展示為半圓形，但在本發明之範疇內考量且包含其他截面，諸如三角形或任何適合形狀。雖然凸起看似穿透至引線厚度上方之一半(50%)，但在本發明之範疇內考量且包含其他穿透度，諸如25%或90%或任何適合穿透度。可藉由機械加工、捲曲、衝壓或任何適合方法形成凸起。
雖然各實施例展示兩個應變消除區段(在各引線中具有一應變消除區段)，但在本發明之範疇內考量且包含僅一單一應變消除區段或兩個以上應變消除區段。在替代例中，可將兩個或兩個以上應變消除區段放置於一單一引線中，而另一引線不具有任何應變消除區段。雖然在各實施例中對稱地放置應變消除區段，但在本發明之範疇內考量且包含其他不對稱組態。雖然在各實施例中將應變消除區段展示為相對接近經封裝LED，但在本發明之範疇內考量且包含具有更遠離經封裝LED之一或多個應變消除區段之其他組態。
雖然已在圖式及先前描述中詳細圖解說明及描述本發明，但此等圖解及描述係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。
自該等圖式、本發明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」不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」或「一個」不排除複數個。不應將申請專利範圍中之任何參考符號理解為限制範疇。
100‧‧‧發光二極體(LED)
111‧‧‧經封裝發光二極體(LED)
125A‧‧‧引線
125B‧‧‧引線
126‧‧‧引線之部分
150‧‧‧砧座
151‧‧‧內砧座
152A‧‧‧外板
152B‧‧‧外板
160‧‧‧子總成板
161‧‧‧子總成板之部分
170‧‧‧衝頭
171‧‧‧衝頭之窄部分
180‧‧‧力方向
190A‧‧‧彎曲部分
190B‧‧‧彎曲部分

Claims (20)

  1. 一種裝置，其包括：一電子器件，其具有一頂部表面、與該頂部表面相對之一底部表面及連接至該頂部表面及該底部表面之至少一(若干)側表面；及，至少一(若干)引線框架構件，其連接至該電子組件，其中該(該等)引線框架構件包含一應變消除區域。
  2. 如請求項1之裝置，其中該電子組件係一發光二極體(LED)。
  3. 如請求項1之裝置，其中該(該等)引線框架構件連接至該底部表面。
  4. 如請求項1之裝置，其中該(該等)引線框架構件連接至至少一側表面。
  5. 如請求項1之裝置，其中該電子組件具有至少四個側表面。
  6. 如請求項5之裝置，其中該等引線框架構件之至少兩者連接至兩個不同側表面。
  7. 如請求項1之裝置，其中該應變消除區域包括至少一(若干)開口。
  8. 如請求項7之裝置，其中該(該等)開口係三角形。
  9. 如請求項1之裝置，其中該應變消除區域包括至少一(若干)凹口。
  10. 如請求項9之裝置，其中該(該等)凹口平行於至少一(若干)側表面。
  11. 如請求項1之裝置，其中該應變消除區域包括至少一(若干)凸起。
  12. 如請求項11之裝置，其中該(該等)凸起平行於至少一(若干)側表 面。
  13. 一種裝置，其包括：一電子器件，其具有一頂部表面、與該頂部表面相對之一底部表面及連接至該頂部表面及該底部表面之四個側表面，其中該四個側表面之各者係垂直於該頂部表面及該底部表面兩者；及，至少一(若干)引線框架構件，其連接至該電子組件，其中該(該等)引線框架構件包含一應變消除區域。
  14. 如請求項13之裝置，其中該等引線框架構件之至少兩者連接至兩個不同側表面。
  15. 如請求項14之裝置，其中該應變消除區域包括至少一(若干)開口。
  16. 如請求項15之裝置，其中該(該等)開口係三角形。
  17. 如請求項14之裝置，其中該應變消除區域包括至少一(若干)凹口。
  18. 如請求項17之裝置，其中該(該等)凹口平行於至少一(若干)側表面。
  19. 如請求項14之裝置，其中該應變消除區域包括至少一(若干)凸起。
  20. 如請求項19之裝置，其中該(該等)凸起平行於至少一側表面。
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