經(jīng)強(qiáng)化的led封裝及為此的方法
【專利摘要】將LED引線框架壓接到子組件可能使引線框架受應(yīng)力。平坦引線框架不能調(diào)節(jié)這些應(yīng)力。應(yīng)變釋放區(qū)段被添加到平坦引線框架以調(diào)節(jié)引線框架上的壓接或其它應(yīng)力。應(yīng)變釋放區(qū)段以開(kāi)口、凹槽或隆起的形式創(chuàng)建于引線框架中。應(yīng)變釋放區(qū)段可以是對(duì)稱的或非對(duì)稱的。
【專利說(shuō)明】經(jīng)強(qiáng)化的LED封裝及為此的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及強(qiáng)化發(fā)光二極管(LED)封裝的過(guò)程。

【背景技術(shù)】
[0002]典型地將LED安裝到引線框架。引線框架可以附接到照明器或模塊。典型地引線框架提供到LED的電氣連接性。引線框架還可以提供用于LED的機(jī)械支撐或者可以用于將若干LED布置在陣列中。在替換方案中，不同的引線框架布置在電路板上以創(chuàng)建LED的陣列。
[0003]典型的引線框架增加經(jīng)封裝的LED的總體高度。平坦引線框架降低所安裝的LED的高度，這對(duì)于諸如機(jī)動(dòng)車組件(例如尾燈)之類的許多應(yīng)用而言是合期望的。同樣合期望的是使用諸如鉚合之類的低成本方法來(lái)將各個(gè)LED緊固到組件。鉚合是如本領(lǐng)域中已知的將薄金屬表面電氣和機(jī)械連接到彼此的機(jī)械過(guò)程。鉚合的更完整描述可以在通過(guò)引用合并的美國(guó)專利5，404，282和5，519，596中找到。然而，鉚合可能使平坦引線框架受應(yīng)力。受應(yīng)力的引線框架可能造成不可靠的組件。因此，將會(huì)合期望的是創(chuàng)建使得能夠?qū)崿F(xiàn)平坦引線框架的可靠鉚合的LED封裝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]LED可以附接到平坦引線框架。平坦引線框架可以經(jīng)由被置于LED的側(cè)面或底部上的墊而附接到LED。引線框架可以包含一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變釋放區(qū)。應(yīng)變釋放區(qū)可以采取切口、凹口或褶皺區(qū)的形式。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]在各圖中:
圖1a是在鉚合到子組件板之前的彎曲引線框架的頂視圖；
圖1b是在鉚合到子組件板之前的彎曲引線框架的側(cè)視圖；
圖1c是在鉚合到子組件板的過(guò)程中的彎曲引線框架的側(cè)視圖；
圖1d是在鉚合到子組件板的結(jié)束時(shí)的彎曲引線框架的側(cè)視圖；
圖2a是具有軸線A-A’和軸線B-B’的附接到平坦引線框架的LED的頂視圖；
圖2b是沿軸線A-A’的附接到平坦引線框架的LED的側(cè)視圖；
圖2c是沿LED的晶片的軸線B-B’部分的附接到平坦引線框架的LED的側(cè)視圖；
圖2d是附接到替換平坦引線框架的LED的頂視圖；
圖3示出具有應(yīng)變釋放切口的平坦引線框架的頂視圖；
圖4示出在引線框架的下側(cè)上具有蝕刻凹槽的平坦引線框架的側(cè)視圖；
圖5a示出具有褶皺應(yīng)變釋放區(qū)的平坦引線框架的側(cè)視圖；以及圖5b示出具有褶皺應(yīng)變釋放區(qū)段的平坦引線框架的頂視圖；
在不同圖中使用相同參考標(biāo)號(hào)指示類似或相同的元件。

【具體實(shí)施方式】
[0006]盡管任何類型的半導(dǎo)體或電子器件可以利用本發(fā)明，但是描述的其余部分將使用具有透鏡的經(jīng)封裝的LED以便簡(jiǎn)化描述。盡管描述的其余部分僅參考LED，但是任何器件可以使用本發(fā)明，包括激光器、太陽(yáng)能電池、檢測(cè)器、DRAM, SRAM、ROM、閃速存儲(chǔ)器、MEMS器件、微處理器、邏輯門、FPGA或任何其它合適的器件。同樣地，盡管描述了方形管芯形狀，但是設(shè)想到任何一個(gè)或多個(gè)合適的管芯形狀并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0007]盡管在所有示例中兩個(gè)構(gòu)件或引線包括引線框架，但是設(shè)想到單個(gè)引線或多于兩個(gè)引線并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管所示引線處于器件的相對(duì)側(cè)上，但是設(shè)想到諸如彼此成直角的引線或處于封裝的相同側(cè)上的兩個(gè)引線或任何其它合適組合之類的其它配置并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0008]盡管引線被示為一個(gè)尺寸長(zhǎng)于其它尺寸的矩形，但是設(shè)想到諸如方形、三角形或任意形狀之類的其它形狀并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。引線的典型形狀可以取決于利用LED的模塊或子組件的機(jī)械要求。
[0009]盡管針對(duì)引線示出矩形均勻截面，但是設(shè)想到包括磨圓截面、收攏或更多維度(rounding in or more dimens1ns)、圓角或任何合適截面的其它截面并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0010]盡管示出經(jīng)封裝的LED，但是設(shè)想到裸LED塊、具有或不具有基座的LED、具有或不具有透鏡的LED、或任何組合并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管示出附接到LED封裝的側(cè)面的平坦引線框架，但是設(shè)想到諸如將平坦引線框架安裝到LED封裝的底部或者使用彎曲引線框架之類的其它配置并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0011]在以下討論中，LED將為所安裝的具有透鏡的經(jīng)封裝矩形LED。LED將具有直線平行六面體的形狀。具有透鏡的發(fā)光側(cè)將是LED的“頂部”。LED的“底部”將是與透鏡相對(duì)的平行六面體的側(cè)面。LED的“側(cè)面”將與LED的頂部和底部二者成直角。
[0012]諸如發(fā)光二極管(LED)之類的半導(dǎo)體發(fā)光器件是當(dāng)前可用的最高效的光源之一。LED典型地安裝在基座上。所安裝的LED可以進(jìn)一步“封裝”有透鏡。基板可以連接到引線框架。典型地，引線框架連接到與透鏡相對(duì)的LED的底部。然而，平坦引線框架可以連接到所安裝的LED的側(cè)面。整個(gè)LED可以包封在環(huán)氧化物或任何其它合適的材料中。特別地，硬耐溫材料可以用于機(jī)動(dòng)車應(yīng)用。
[0013]典型的引線框架被彎曲，其調(diào)節(jié)(accommodate)在LED連接子組件或電路板時(shí)可能發(fā)生的機(jī)械應(yīng)力。將引線框架連接到LED的底部或LED的側(cè)面降低LED的總體高度，其中高度是LED的透鏡與在其上安裝LED的子組件之間的距離。平坦引線框架不具有調(diào)節(jié)安裝應(yīng)力的彎曲區(qū)域。為了調(diào)節(jié)連接到平坦引線框架的LED的安裝應(yīng)力，平坦引線框架可以并有應(yīng)變釋放區(qū)。
[0014]圖1a示出具有彎曲引線框架的示例性LED 100的頂視圖。LED 100包括連接到引線125A和125B的經(jīng)封裝的LED 111。在該示例中，引線125A和125B是整體彎曲引線框架。在替換方案中，彎曲引線框架可以更加復(fù)雜并且包括機(jī)械特征、多個(gè)連接點(diǎn)、電路系統(tǒng)或任何其它合適構(gòu)造。
[0015]LED 100的引線125B在鉚合之前定位于子組件板160的一部分之上。子組件板160可以是銅合金襯底。典型地，子組件板160將同時(shí)鉚合到引線125A和125B。然而，僅示出連接到單個(gè)引線125B的子組件板160的部分使得可以清楚地圖示鉚合過(guò)程。子組件板160可以是復(fù)雜的并且接納一個(gè)或多于一個(gè)LED 100子組件板160還可以包括機(jī)械突起以適應(yīng)于在器件(例如汽車尾燈模塊)中的放置。子組件板160可以接納電路板或任何合適的器件。
[0016]在鉚合的示例性方法中，砧座150定位在引線125B之上并且沖頭170 (虛線)定位在子組件板160以下。砧座150可以由內(nèi)砧座151以及兩個(gè)外板152A和152B構(gòu)造而成。沖頭170的窄部171可以定位在內(nèi)砧座151的下方。盡管砧座150和沖頭170被示為小于引線125B，但是或者砧座150或者沖頭170可以大于引線125B。典型地，砧座150和沖頭170將同時(shí)鉚合引線125A和125B或者同時(shí)鉚合許多LED 100。然而，出于圖示的目的，所有圖示出用于單個(gè)引線125B的鉚合裝置。
[0017]圖1b示出在鉚合之前沿圖1a中的軸線A-A’的LED 100的側(cè)視圖。引線125A具有彎曲部分190A。引線125B具有彎曲部分190B。砧座150的外板152A和152B可以延伸超出內(nèi)砧座151，從而留下在沖頭170的窄部171之上的砧座150的部分的下方的空隙153。
[0018]圖1c示出在鉚合過(guò)程期間沿圖1a中的軸線A-A’的LED 100的側(cè)視圖。沖頭170的窄部171現(xiàn)在突起通過(guò)子組件板160和引線125B 二者。引線125B的部分126和子組件板160的部分161已經(jīng)被沖頭170迫使到砧座150的內(nèi)砧座151與外板152A和152B之間的空隙153 (現(xiàn)在被占據(jù)或部分占據(jù))中。部分126可以至少部分地連接到引線125B并且部分161可以至少部分地連接到子組件板160。典型地，部分126和部分161形成金屬“凹座”。凹座的一個(gè)或所有側(cè)面可以在整個(gè)鉚合過(guò)程期間保持連接。
[0019]圖1d示出在鉚合過(guò)程完成時(shí)沿圖1a中的軸線A-A’的LED 100的側(cè)視圖。沖頭170的窄部171現(xiàn)在迫使部分126和部分161的凹座大于引線125B中的開(kāi)口。當(dāng)側(cè)板125A和125B移位成遠(yuǎn)離內(nèi)砧座151時(shí)，準(zhǔn)許凹座的這種擴(kuò)張。經(jīng)擴(kuò)張的凹座可以將引線125b機(jī)械和/或電氣連接到子組件板160。
[0020]鉚合過(guò)程沿力方向180將引線125B拉離經(jīng)封裝的LED 111。典型地，兩個(gè)引線125A和125B同時(shí)被鉚合，因而在相反方向上施加力，從而將引線125A和125B拉離經(jīng)封裝的LED 111。典型地，彎曲部分190A、190B調(diào)節(jié)拉力。在替換方案中，引線125A和125B上的朝向經(jīng)封裝的LED 111的壓縮力可以由鉚合過(guò)程施加。
[0021]盡管在圖中將砧座的長(zhǎng)軸示為垂直于圖1a中的作為引線125B的長(zhǎng)軸的軸線A-A’，但是設(shè)想到其它取向并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)，例如，砧座的長(zhǎng)軸可以與圖1a中的軸線A-A’成直角或者與圖1a中的軸線A-A’成任何其它角度。
[0022]圖2a是具有平坦引線框架的示例性LED 200的頂視圖。LED 200可以包括連接到引線220A和220B的經(jīng)封裝的LED 210。在該示例中，引線220A和220B是整體平坦引線框架。在替換方案中，平坦引線框架可以如以上描述的那樣更加復(fù)雜。引線220A和220B可以連接到經(jīng)封裝的LED 210的側(cè)面或者與透鏡相對(duì)的LED 210的底部。
[0023]力280A和280B可以是將引線220A和220B鉚合到子組件板(未示出)的結(jié)果。因?yàn)橐€220A和220B不具有彎曲部，所以引線220A和220B或其到經(jīng)封裝的LED 210的連接可能被置于過(guò)度應(yīng)力之下。應(yīng)力的一部分可以沿引線220A和220B的長(zhǎng)軸C-C’。過(guò)度應(yīng)力可以造成引線220A和220B或其到經(jīng)封裝的LED 210的破裂。平坦引線框架和經(jīng)封裝的LED 210可以被覆蓋在模制的環(huán)氧化物或任何其它合適的材料中。特別地，硬耐溫材料可以用于機(jī)動(dòng)車應(yīng)用。
[0024]圖2b示出沿圖2a中的軸線C-C’的LED 200的側(cè)視圖。LED 200包括附接到經(jīng)封裝的LED 210的側(cè)面的引線220A和220B。
[0025]圖2c示出沿圖2a中的軸線D-D’的LED 200的側(cè)視圖。僅引線220a在該視圖中可見(jiàn)。
[0026]圖2d示出沿軸線的LED 201的側(cè)視圖。LED 201包括附接到經(jīng)封裝的LED 211的底部的引線220A和220B。
[0027]圖3是具有平坦引線框架和應(yīng)變釋放區(qū)段的LED 300的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。LED300包括連接到引線322A和322B的經(jīng)封裝的LED 310。在該示例中，引線322A和322B是整體平坦引線框架。在替換方案中，平坦引線框架可以如以上討論的那樣更加復(fù)雜。引線322A和322B可以連接到經(jīng)封裝的LED 310的側(cè)面或與透鏡相對(duì)的LED 310的底部。
[0028]可以在引線322A中創(chuàng)建應(yīng)變釋放開(kāi)口 330A和330B。可以在引線322B中創(chuàng)建應(yīng)變釋放開(kāi)口 330C和330D。如果力沿引線322A和322B的長(zhǎng)軸拉動(dòng)或推動(dòng)，則應(yīng)變釋放開(kāi)口 330A-330D可以調(diào)節(jié)應(yīng)力，從而防止或降低對(duì)引線322A、322B和/或引線322A、322B到經(jīng)封裝的LED 310的連接的破壞。
[0029]盡管引線322A、322B被示為矩形，但是如以上描述的其它形狀是可能的。盡管開(kāi)口 330A-330D被示為三角形開(kāi)口，但是設(shè)想到諸如矩形或任何其它合適形狀之類的其它形狀并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。特別地，諸如具有一個(gè)或多個(gè)圓點(diǎn)的三角形之類的磨圓形狀包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。開(kāi)口 330A-330D可以通過(guò)沖孔、蝕刻、鍛造或任何其它合適方法形成。
[0030]圖4是具有平坦引線框架和應(yīng)變釋放區(qū)段的LED 400的另一實(shí)施例的頂視圖。LED400包括連接到引線423A和423B的經(jīng)封裝的LED 410。在該示例中，423A和423B是整體平坦引線框架。在替換方案中，平坦引線框架可以如以上描述的那樣更加復(fù)雜。引線423A和423B可以連接到經(jīng)封裝的LED 410的側(cè)面或者與透鏡相對(duì)的LED 410的底部。
[0031]可以在引線423A和423B中創(chuàng)建應(yīng)變釋放凹槽440A和440B。如果力沿引線440A和440B的長(zhǎng)軸拉動(dòng)或推動(dòng)，則凹槽440A和44B可以調(diào)節(jié)應(yīng)力，從而防止或降低對(duì)引線423A、423B和/或引線423A、423B到經(jīng)封裝的LED 410的連接的破壞。
[0032]盡管引線440A和440B被示為矩形，但是如以上描述的其它形狀是可能的。盡管凹槽440A和440B被示為半圓形，但是設(shè)想到諸如三角形或任何合適形狀之類的其它截面并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管凹槽看似通過(guò)引線厚度穿透到半途(50%)，但是設(shè)想到諸如25%或90%或任何合適穿透之類的其它穿透并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。凹槽可以通過(guò)機(jī)械加工、蝕刻、壓印或任何合適方法形成。
[0033]圖5是具有平坦引線框架和應(yīng)變釋放區(qū)段的LED 500的另一實(shí)施例的頂視圖。LED500包括連接到引線524A和524B的經(jīng)封裝的LED 510。在該示例中，524A和524B是整體平坦引線框架。在替換方案中，平坦引線框架可以如以上描述的那樣更加復(fù)雜。引線524A和524B可以連接到經(jīng)封裝的LED 510的側(cè)面或者與透鏡相對(duì)的LED 510的底部。
[0034]可以在引線524A和524B中創(chuàng)建應(yīng)變釋放隆起550A和550B。如果力沿引線524A和524B的長(zhǎng)軸拉動(dòng)或推動(dòng)，則隆起550A和550B可以調(diào)節(jié)應(yīng)力，從而防止或降低對(duì)引線523A、523B和/或引線523A、523B到經(jīng)封裝的LED 510的連接的破壞。
[0035]盡管引線524A和524B被示為矩形，但是如以上描述的其它形狀是可能的。盡管隆起550A和550B被示為半圓形，但是設(shè)想到諸如三角形或任何合適形狀之類的其它截面并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管隆起看似在引線厚度以上穿透到半途(50%)，但是設(shè)想到諸如25%或90%或任何合適穿透之類的其它穿透并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。隆起可以通過(guò)機(jī)械加工、壓接、壓印或任何合適方法形成。
[0036]盡管每一個(gè)實(shí)施例示出兩個(gè)應(yīng)變釋放區(qū)段，每一個(gè)引線中一個(gè)，但是設(shè)想到僅單個(gè)應(yīng)變釋放區(qū)段或多于兩個(gè)應(yīng)變釋放區(qū)段并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在替換方案中，兩個(gè)或更多應(yīng)變釋放區(qū)段可以被置于單個(gè)引線中而其它引線不具有任何應(yīng)變釋放區(qū)段。盡管在每一個(gè)實(shí)施例中應(yīng)變釋放區(qū)段對(duì)稱地放置，但是設(shè)想到其它非對(duì)稱配置并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管在每一個(gè)實(shí)施例中應(yīng)變釋放區(qū)段被示為相對(duì)靠近經(jīng)封裝的LED，但是設(shè)想到具有更遠(yuǎn)離經(jīng)封裝的LED的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變釋放區(qū)段的其它配置并且其包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0037]雖然已經(jīng)在各圖和前述描述中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述要被視為是說(shuō)明性或示例性而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。
[0038]本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)，通過(guò)研宄附圖、公開(kāi)內(nèi)容和隨附權(quán)利要求，可以理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的其它變型。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為限制范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 具有頂表面、與頂表面相對(duì)的底表面和連接到頂表面和底表面的至少一個(gè)側(cè)表面的電子器件；以及 連接電子部件的至少一個(gè)引線框架構(gòu)件， 其中一個(gè)或多個(gè)引線框架構(gòu)件包括應(yīng)變釋放區(qū)。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中電子部件是120。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)引線框架構(gòu)件連接到底表面。
4.權(quán)利要求1的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)引線框架構(gòu)件連接到至少一個(gè)側(cè)表面。
5.權(quán)利要求1的裝置，其中電子部件具有至少四個(gè)側(cè)表面。
6.權(quán)利要求5的裝置，其中引線框架構(gòu)件中的至少兩個(gè)連接到兩個(gè)不同的側(cè)表面。
7.權(quán)利要求1的裝置，其中應(yīng)變釋放區(qū)包括至少一個(gè)開(kāi)口。
8.權(quán)利要求7的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口是三角形的。
9.權(quán)利要求1的裝置，其中應(yīng)變釋放區(qū)包括至少一個(gè)凹槽。
10.權(quán)利要求9的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)凹槽平行于至少一個(gè)側(cè)表面。
11.權(quán)利要求1的裝置，其中應(yīng)變釋放區(qū)包括至少一個(gè)隆起。
12.權(quán)利要求11的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)隆起平行于至少一個(gè)側(cè)表面。
13.一種裝置，包括: 具有頂表面、與頂表面相對(duì)的底表面和連接到頂表面和底表面的四個(gè)側(cè)表面的電子器件，其中四個(gè)側(cè)表面中的每一個(gè)垂直于頂表面和底表面二者；以及連接電子部件的至少一個(gè)引線框架構(gòu)件， 其中一個(gè)或多個(gè)引線框架構(gòu)件包括應(yīng)變釋放區(qū)。
14.權(quán)利要求13的裝置，其中引線框架構(gòu)件中的至少兩個(gè)連接到兩個(gè)不同的側(cè)表面。
15.權(quán)利要求14的裝置，其中應(yīng)變釋放區(qū)包括至少一個(gè)開(kāi)口。
16.權(quán)利要求15的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口是三角形的。
17.權(quán)利要求14的裝置，其中應(yīng)變釋放區(qū)包括至少一個(gè)凹槽。
18.權(quán)利要求17的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)凹槽平行于至少一個(gè)側(cè)表面。
19.權(quán)利要求14的裝置，其中應(yīng)變釋放區(qū)包括至少一個(gè)隆起。
20.權(quán)利要求19的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)隆起平行于至少一個(gè)側(cè)表面。
【文檔編號(hào)】H01L23/495GK104508845SQ201380040716
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】W. 索恩格 C., 伊斯卡瓦 T., P. 譚 S., B. 戈 C. 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司