用作完整led封裝的深模制反射器杯體的制作方法
【專利摘要】LED封裝在不使用透鏡的情況下在非常緊湊的封裝中創(chuàng)建窄射束。塑料模制在金屬引線框架（12,14）周圍以形成模制杯體（26），其中杯體具有從杯體的底部區(qū)域延伸到其頂部的拋物面壁。引線框架形成暴露在杯體的底部區(qū)域處的第一組電極以用于電氣接觸一組LED管芯電極（18,20）。引線框架還形成杯體外部的第二組電極以用于連接到電源。反射性金屬（28）然后沉積在杯體的彎曲壁上。LED管芯（16）安裝在杯體的底部區(qū)域處并且電氣連接到第一組電極。杯體然后部分地填充有包含磷光體（66）的包封劑（64）。
【專利說明】
用作完整LED封裝的深模制反射器杯體
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及經(jīng)封裝的發(fā)光二極管(LED)，并且特別地涉及用作針對LED管芯的完整且緊湊的封裝的反射性杯體。
【背景技術(shù)】
[0002]常見的是將LED管芯安裝在印刷電路板(PCB)或其它襯底上以用于將LED的電極電氣連接到PCB上的傳導(dǎo)跡線。然后，將具有中心孔的模制反射器杯體粘附到PCB并且其圍繞LED管芯。杯體然后填充有磷光體混合物或透明材料，并且被固化以包封LED管芯。杯體限制LED管芯的側(cè)面光發(fā)射并且將其引導(dǎo)在一般向前的方向上。因此，LED管芯封裝是PCB、杯體和包封劑的組合。
[0003]在一些情況下，將包含包封劑的半球狀透鏡粘附在LED管芯之上以改進(jìn)光提取。這要求杯體中的大中心孔以容納透鏡。
[0004]所得到的封裝相當(dāng)大，因?yàn)镻CB必須延伸超出反射性杯體。另外，存在到封裝的多個(gè)部分，其要求處置并且其降低封裝的可靠性。
[0005]使用具有中心孔的模制反射器杯體的另一缺點(diǎn)是面向LED管芯的杯體的內(nèi)邊緣形成短豎直壁，而不是有角度的刃形邊緣。刃形邊緣不可利用標(biāo)準(zhǔn)模制過程實(shí)現(xiàn)。因此，內(nèi)邊緣阻擋一些光而不是將它反射在向前的方向上。
[0006]此外，常規(guī)反射性杯體相對淺，其產(chǎn)生寬射束，因?yàn)楸w的目的僅僅是反射側(cè)面光并且包含包封劑。杯體不用于對射束成形。為了對射束成形，諸如使射束準(zhǔn)直，在將杯體粘附到PCB之前，將透鏡提供在LED管芯之上。因此，透鏡及所添加的處置向封裝添加另外的成本。透鏡還使光衰減。
[0007]淺反射性杯體的一些示例在美國公開2013/0228810中示出，其中杯體被完全填充，并且在一些情況下，透鏡模制在杯體和LED管芯之上。
[0008]所需要的是在要求準(zhǔn)直射束的應(yīng)用中用于LED管芯的更緊湊、更廉價(jià)且更可靠的封裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在本發(fā)明的一個(gè)示例中，塑料杯體模制在引線框架之上，其中杯體的中心具有用于連接到LED管芯的電極的金屬墊。杯體的彎曲壁涂敷有高反射性膜，諸如銀或鋁。杯體是深的(例如至少5_)以創(chuàng)建窄準(zhǔn)直射束。引線框架可以從塑料杯體的側(cè)面延伸出來，或者引線框架可以引至杯體上的底部電極。引線框架可以是銅以得到良好的電氣和熱量傳導(dǎo)，并且金屬墊/電極可以鍍有金、具有金凸塊、利用焊料潤濕，或者以其它方式準(zhǔn)備適合用于鍵合到LED電極和襯底(包括PCB )上的墊。
[0010]LED管芯然后安裝在杯體的基底上并且電氣連接到引線框架。引線框架和杯體材料從LED管芯傳導(dǎo)熱量。導(dǎo)線鍵合也可以用于非倒裝芯片管芯。
[0011]在將LED管芯安裝在杯體中之后，杯體部分地填充有包封劑，其可以是透明的或磷光體混合物。包封劑然后被固化。
[0012]由于杯體不具有中心孔，所以其可以被容易地模制使得不存在阻擋光或者將光反射回到管芯中的靠近LED管芯的壁的豎直部分。入射在反射性壁上的所有光被反射在向前的方向上。
[0013]因而，整個(gè)封裝是反射性杯體的大小的單個(gè)單元。深杯體用于對射束成形，因此不需要透鏡。封裝由于其是單個(gè)件而具有高可靠性。
[0014]描述了其它實(shí)施例。
【附圖說明】
[0015]圖1是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的安裝在模制到深反射性杯體中的引線框架上的倒裝芯片LED管芯的截面視圖。
[0016]圖2是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的安裝在模制到深反射性杯體中的引線框架上的經(jīng)導(dǎo)線鍵合的LED管芯的截面視圖。
[0017]圖3是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的安裝在模制到深反射性杯體中的引線框架上的倒裝芯片LED管芯的截面視圖，其中引線框架形成杯體的底部墊。
[0018]圖4是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的安裝在模制到深反射性杯體中的引線框架上的經(jīng)導(dǎo)線鍵合的LED管芯的截面視圖，其中引線框架形成杯體的底部墊。
[0019]圖5是圖1-4的實(shí)施例中的任一個(gè)的杯體部分的自頂向下視圖，其示出杯體中的鍵合墊的位置和杯體內(nèi)的LED管芯的位置。
[0020]圖6圖示了在將磷光體混合物或透明混合物沉積在杯體中以包封LED管芯之后的圖1的杯體和LED管芯。
[0021]圖7圖示了在將磷光體混合物或透明混合物沉積在杯體中以包封LED管芯之后的圖3的杯體和LED管芯。
[0022]圖8是針對400-750nm之間的任何LED管芯波長的光強(qiáng)度與角度分布的關(guān)系，其圖示了以圖1-7的深杯體得到的相對窄的射束。
[0023]相同或類似的元件以相同的標(biāo)號標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1圖示了依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反射性杯體封裝10。銅引線框架從一個(gè)或多個(gè)片壓印以形成封裝10的引線12和14。可以存在連接在一起的引線框架的陣列以簡化封裝的處理，并且在形成封裝之后切割引線框架以分離出各個(gè)封裝。
[0025]其中引線12和14要鍵合到LED管芯16電極18和20的區(qū)域可以鍍有適當(dāng)?shù)慕饘?，諸如金或合金，以形成鍵合墊22和24。金球、焊料潤濕或其它技術(shù)(如果要求的話)也可以用于允許鍵合到管芯電極18/20。用于電氣連接的引線框架的任何部分在本文中稱為鍵合墊或電極，無論連接是通過焊料、超聲焊接、導(dǎo)線鍵合、傳導(dǎo)性環(huán)氧樹脂等。
[0026]在引線框架之上模制塑料杯體26。等同的塑料杯體同時(shí)模制在陣列中的每一個(gè)引線框架之上?？梢允褂脡嚎s模制或者注射模制。優(yōu)選地，塑料是熱學(xué)傳導(dǎo)的。如果塑料也是電氣傳導(dǎo)的，例如由于包含金屬顆粒(用于增加其熱學(xué)傳導(dǎo)性)，則與塑料接觸的引線框架的部分具有在模制步驟之前形成于其之上的電介質(zhì)涂層(沒有單獨(dú)示出)。
[0027]杯體26一般形成與LED 16的頂部發(fā)光表面的平面正交的拋物線體，其具有平行于LED 16的頂部發(fā)光表面的平面的圓形截面，諸如在圖5中示出。形狀也可以是復(fù)合拋物面聚光器(CRC)。在一個(gè)實(shí)施例中，杯體26的拋物線體部分為大約5mm深，其頂部開口的直徑為大約6-7mm，并且其用于LED管芯16的底部表面平坦區(qū)域的直徑為大約l-2mm。杯體26從其底部表面向其頂部邊緣向上傾斜以一般向上反射所有LED管芯光。杯體越深，射束就越窄，因此射束形狀由杯體形狀而不是任何透鏡來確定。在優(yōu)選實(shí)施例中，不使用透鏡。
[0028]杯體26的內(nèi)側(cè)表面然后通過濺射、蒸鍍、噴涂或其它過程涂敷有反射性材料28，諸如銀或鋁膜。反射對于最窄射束可以是鏡面的或者對于較寬射束可以是漫射性的(諸如通過使用白漆)。掩蔽過程可以用于確保該鍵合墊22/24不通過反射材料28短接或涂敷。在可替換方案中，反射性材料可以從鍵合墊22/24移除并且然后鍍有金或任何其它適當(dāng)?shù)牟牧稀?br>[0029]在另一實(shí)施例中，反射性膜是調(diào)諧到LED管芯發(fā)射的二色性涂層。掩蔽過程可以用于確保電極不涂敷有反射性材料28或可替換的二色性涂層。
[0030]倒裝芯片LED管芯16的底部電極18/20然后鍵合到形成于引線12和14的端部處的鍵合墊22/24。鍵合可以是通過超聲焊接、焊料、焊料膏、傳導(dǎo)性環(huán)氧樹脂或通過其它手段。LED管芯典型地是方形并且每一側(cè)的量級為0.5-lmm。引線12和14形成陽極和陰極引線以用于連接到電源。
[0031]取決于應(yīng)用，引線12和14的外端部可以焊接到印刷電路板(PCB)或其它襯底上的金屬墊以向LED管芯16供應(yīng)電力。從LED管芯16發(fā)射的光線30被示出在向前的方向上反射離開杯體26的壁。來自LED管芯16的側(cè)壁的任何光線將類似地由杯體26向上反射。
[0032]來自LED管芯16的熱量通過LED管芯16、引線12和14以及封裝10之上的空氣的組合而移除。封裝10的底部表面32可以使用熱學(xué)傳導(dǎo)膏而熱學(xué)耦合到襯底。襯底和/或杯體26可以具有充當(dāng)熱沉的鋁核(未示出)。
[0033]圖5圖示了鍵合墊22和24相對于LED管芯16(通過虛線示出為透明的)的位置。鍵合墊22和24可以如LED管芯16那么寬或者比它寬。圖1中的引線12/14可以比LED管芯16寬得多以更好地從LED管芯降低熱量。
[0034]圖2圖示了類似于圖1的封裝36，但是LED管芯38具有經(jīng)由導(dǎo)線42導(dǎo)線鍵合到引線40的鍵合墊的頂部電極。LED管芯38具有鍵合到引線44的鍵合墊的底部電極以得到良好的熱學(xué)和電氣傳導(dǎo)性。杯體26否則相同。
[0035]LED管芯可以是具有兩個(gè)頂部電極的類型，并且兩個(gè)電極導(dǎo)線鍵合到引線的鍵合墊。LED管芯的底部熱學(xué)墊將使用熱學(xué)傳導(dǎo)性環(huán)氧樹脂而熱學(xué)鍵合到杯體26的塑料基底。
[0036]在圖1和2中，引線12/14或40/44的寬度可以至少如LED管芯那么寬，諸如2mm寬或更大，以提供到襯底(例如PCB)的良好熱學(xué)路徑。
[0037]圖3圖示了用于封裝48的電極圖案，其中在將塑料杯體54模制在引線框架周圍之后，引線框架形成底部鍵合墊50和52。引線的頂部和底部表面可以鍍有金或其它金屬以增強(qiáng)到LED管芯16電極和襯底電極的鍵合?？梢允褂媒鹎颉⒑噶匣蚱渌I合技術(shù)而不是鍍層。圖3示出形成在引線框架的頂部表面上的頂部鍵合墊56和57。底部電極50和52可以延伸封裝48的整個(gè)寬度以最大化與襯底的熱學(xué)接觸。相比于圖1的封裝10，封裝48提供LED管芯16與襯底之間的更好熱學(xué)傳導(dǎo)。
[0038]在圖5中示出的鍵合墊配置也可以應(yīng)用于圖3。
[0039]圖4圖示了類似于圖3的封裝58，但是LED管芯38的頂部電極通過導(dǎo)線42連接到頂部鍵合墊60。
[0040]LED管芯也可以具有導(dǎo)線鍵合到引線框架的頂部鍵合墊的兩個(gè)頂部電極，并且LED管芯的底部熱學(xué)墊通過熱學(xué)傳導(dǎo)性環(huán)氧樹脂而熱學(xué)耦合到封裝48或58。
[0041]圖6和7圖示了在安裝于杯體中之后包封的封裝10和48中的LED管芯16。相同包封也可以使用在封裝36和58中。包封保護(hù)LED管芯16并且通過典型地具有LED管芯材料(例如GaN)與空氣之間的折射率而改進(jìn)光提取。為了波長轉(zhuǎn)換，包封劑64可以是注入有磷光體粉末(諸如YAG磷光體或紅色和綠色磷光體)的硅樹脂結(jié)合劑。如果LED管芯16發(fā)射藍(lán)光，則一些藍(lán)光將泄漏并與磷光體光組合以產(chǎn)生白光?？梢酝ㄟ^磷光體的選擇生成任何顏色。磷光體顆粒66被示出發(fā)射黃色光線68，其與LED管芯的藍(lán)色光線30混合以創(chuàng)建白光。
[0042]包封劑64可以替代地為透明或漫射的。可以使用硅樹脂。漫射材料可以是硅樹脂中的Ti02(白色)顆粒。
[0043]磷光體甚至可以是在沉積包封劑64之前覆蓋LED管芯16的分離層。
[0044]相比于圖6和7，用于約束側(cè)面光的現(xiàn)有技術(shù)淺杯體典型地由于杯體的非常小的體積而完全填充有包封劑。透鏡然后典型地安裝在淺杯體之上。
[0045]圖6和7還示出鍵合(例如焊接)到襯底76/78(諸如PCB)上的相應(yīng)墊或跡線70-73的引線12/14和底部墊50/52。襯底76/78可以具有金屬核(未示出)以用于傳導(dǎo)熱量離開LED管芯16。
[0046]在另一實(shí)施例中，引線從封裝的單個(gè)側(cè)面延伸并且形成用于插座或其它類型的陰型連接器的陽型連接器(電極)。
[0047]圖8是具有拋物面反射性壁的5mm深杯體的光強(qiáng)度與角度分布的關(guān)系。y軸上的單位表達(dá)相對通量而不是絕對值。射束定義非常明確、窄并且關(guān)于LED管芯的中心軸對稱(在90度處)。射束可以通過杯體而不是透鏡來成形。還預(yù)想到具有大于5mm的深度的杯體以得到較窄的射束。通過使用深杯體封裝，甚至可以使用低功率LED來生成非常明亮但窄的射束。
[0048]考慮到杯體必須具有針對所期望的光發(fā)射的某些尺寸，所得到的封裝基本上是可能的最小的大小。
[0049]如果塑料杯體由白色塑料形成，則不要求反射性膜沉積在杯體壁上，如果期望漫反射的話。
[0050]盡管已經(jīng)在可模制材料的示例中使用塑料，但是可以將任何其它適當(dāng)?shù)目赡Ｖ撇牧嫌糜诒w。
[0051]雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可以做出改變和修改而不脫離以其較寬方面的本發(fā)明，并且因此，隨附權(quán)利要求要在其范圍內(nèi)涵蓋如落在本發(fā)明的真實(shí)精神或范圍內(nèi)的所有這樣的改變和修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)光器件，包括: 形成用于電氣接觸一組發(fā)光二極管(LED)管芯電極的第一組電極的金屬引線框架；模制在引線框架周圍以形成模制杯體的第一材料，其中模制杯體具有從杯體的底部區(qū)域延伸到杯體的頂部的彎曲壁，其中第一組電極暴露在杯體的底部區(qū)域處， 其中引線框架還形成杯體外部的第二組電極以用于連接到電源； 形成杯體的彎曲壁以用于在杯體的頂部的方向上反射光的反射性材料； 安裝在杯體的底部區(qū)域處的LED管芯，LED管芯電極電氣連接到第一組電極；以及部分地填充杯體的包封劑，使得從LED管芯發(fā)射的至少一些光反射離開包封劑上方的杯體的壁， 其中模制材料、引線框架和包封劑形成用于LED管芯的封裝，并且其中杯體對所發(fā)射的LED管芯光成形以在不使用透鏡的情況下創(chuàng)建所期望的射束形狀。2.權(quán)利要求1所述的器件，其中第二組電極位于封裝的底部表面上，并且其中第二組電極不延伸超出封裝的橫向側(cè)面。3.權(quán)利要求1所述的器件，其中第二組電極從封裝的一個(gè)或多個(gè)橫向側(cè)面延伸。4.權(quán)利要求1所述的器件，其中杯體具有至少5_的深度。5.權(quán)利要求1所述的器件，其中反射性材料是涂敷第一材料的金屬膜。6.權(quán)利要求1所述的器件，其中第一材料是反射性的，并且反射性材料是第一材料。7.權(quán)利要求1所述的器件，其中LED管芯是倒裝芯片，并且第一組電極直接連接到所述組LED管芯電極。8.權(quán)利要求1所述的器件，其中所述組LED管芯電極包括LED管芯上的至少一個(gè)頂部電極，其中第一組電極中的至少一個(gè)電極利用導(dǎo)線電氣連接到至少一個(gè)頂部電極。9.權(quán)利要求1所述的器件，其中包封劑包括磷光體。10.—種形成發(fā)光器件的方法，包括: 將第一材料模制在金屬引線框架周圍以形成模制杯體，其中模制杯體具有從杯體的底部區(qū)域延伸到杯體的頂部的彎曲壁， 其中引線框架形成用于電氣接觸一組發(fā)光二極管(LED)管芯電極的第一組電極，其中第一組電極暴露在杯體的底部區(qū)域處，并且其中引線框架還形成杯體外部的第二組電極以用于連接到電源； 在杯體的底部區(qū)域處安裝LED管芯并且將LED管芯電極電氣連接到第一組電極；以及利用包封劑部分地填充杯體使得從LED管芯發(fā)射的至少一些光反射離開包封劑上方的杯體的壁， 其中模制材料、引線框架和包封劑形成用于LED管芯的封裝，并且其中杯體對所發(fā)射的LED管芯光成形以在不使用透鏡作為封裝的部分的情況下創(chuàng)建所期望的射束形狀。11.權(quán)利要求10所述的方法，還包括在杯體的彎曲壁上沉積反射性材料以用于在杯體的頂部的方向上反射光。12.權(quán)利要求10所述的方法，其中第二組電極位于封裝的底部表面上，其中第二組電極不延伸超出封裝的橫向側(cè)面。13.權(quán)利要求1O所述的方法，其中第二組電極從封裝的一個(gè)或多個(gè)橫向側(cè)面延伸。14.權(quán)利要求1O所述的方法，其中杯體具有至少5mm的深度。15.權(quán)利要求10所述的方法，其中LED管芯是倒裝芯片，并且第一組電極直接連接到所述組LED管芯電極。
【文檔編號】H01L33/48GK105874620SQ201480072751
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月23日
【發(fā)明人】M.M.巴特沃爾思
【申請人】皇家飛利浦有限公司