專利名稱：發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在電路板上的發(fā)光二極管，特別是涉及具有炮彈型的圓頂部或透鏡部并被表面安裝(SMT)在電路板上的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
作為例子，為公眾所知的這種發(fā)光二極管具有以下特征連接在LED芯片(發(fā)光元件)上的兩條或三條以上的金屬板簧片在樹脂制的圓頂部(或炮彈型的透鏡部)的底側(cè)沿水平方向的折痕彎曲，其表面安裝型的連接部由面對(duì)電路板的板面構(gòu)成(專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。
與電路板連接的板面的設(shè)置及其面積按照在焊錫連接前的狀態(tài)下能夠穩(wěn)定地支撐發(fā)光二極管的要求來選擇?？梢圆扇「鞣N角度作為彎曲時(shí)的曲折角度，并且可以按照炮彈型的透鏡部所要求的方向來確定任意的角度。另外簧片的彎曲方向不必均相同，在有三條以上簧片的情況下，即使將一條簧片向與其他簧片相反的方向彎曲，也能夠?qū)崿F(xiàn)在電路板上的穩(wěn)定支撐。
專利文獻(xiàn)1日本專利文獻(xiàn)特開平7-211937號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2日本專利文獻(xiàn)特開2003-8070號(hào)公報(bào)。
在這種發(fā)光二極管的制造過程中，簧片的彎曲必須在炮彈型的圓頂部成形之后進(jìn)行。因此，必須將簧片的長度做得足夠長以用作彎曲作業(yè)時(shí)的支撐部位。其結(jié)果是導(dǎo)致降低了安裝高度的即所謂的低高度發(fā)光二極管無法制造的問題產(chǎn)生。
另外還存在難以控制簧片的彎曲角度并且不能正確地再現(xiàn)安裝狀態(tài)下的圓頂部方向的問題。并且也存在著彎曲加工時(shí)由于作用于簧片的力致使圓頂部的樹脂處壓力增加并從而造成圓頂部破損或LED芯片和簧片之間電氣接觸不良的擔(dān)憂。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種低高度、容易制造并且具有炮彈型圓頂部的表面安裝型的發(fā)光二極管及其制造方法。
此外，本發(fā)明的目的還在于提供一種在制造過程中不需要圓頂部成形后的彎曲加工并且不會(huì)對(duì)圓頂部或簧片和LED芯片的連接部等造成不良影響的發(fā)光二極管及其制造方法。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種低高度、容易制造并且具有炮彈型圓頂部的表面安裝型的發(fā)光二極管及其制造方法。
此外，本發(fā)明的目的還在于提供一種在制造過程中不需要圓頂部成形后的彎曲加工并且不會(huì)對(duì)圓頂部或簧片和LED芯片的連接部等造成不良影響的發(fā)光二極管及其制造方法。
本發(fā)明提供具有以下特征的發(fā)光二極管該發(fā)光二極管具有連接在發(fā)光元件上的至少一對(duì)(即兩條)金屬板簧片，在這些金屬板簧片的端緣具有表面安裝型的連接部的連接端。另外，該發(fā)光二極管具有支撐部件，該支撐部件與安裝其的電路板抵接并與金屬板簧片協(xié)同工作，用于在焊錫連接前將發(fā)光二極管穩(wěn)定支撐在電路板上。
在一個(gè)例子中，支撐部件至少固定在一條金屬板簧片上。支撐部件在與一對(duì)簧片交差的方向上延伸并在預(yù)定的位置上提供支撐手段。另外，支撐部件具有用于使金屬板簧片和支持腳在高低方向上位置相一致的機(jī)械卡合手段。在這種情況下，支撐部件由金屬板構(gòu)成，與一對(duì)簧片一樣其底端可以具有表面安裝型的連接部，用于將其連接到電路板上所期望的連接襯墊上。在與支撐部件相結(jié)合的簧片的上端配置發(fā)光元件時(shí)，具有可以將發(fā)光元件所產(chǎn)生的熱量散發(fā)到電路板上的優(yōu)點(diǎn)。
在另一個(gè)例子中，支撐部件可以固定在由透明樹脂形成的發(fā)光二極管圓頂部的底部。此時(shí)，在事先防止圓頂部成形時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)并且在高低方向上位置已經(jīng)決定的狀態(tài)下，支撐部件與成形用的杯模相卡合，并由之后的樹脂成形固定在成形后的圓頂部。
另外本發(fā)明還提供了一種發(fā)光二極管的制造方法。該制造方法包括形成包含表面安裝型的連接部的金屬板簧片的簧片架的工序；將發(fā)光元件連接配置到構(gòu)成發(fā)光二極管的各單位的金屬板簧片的上端的工序；包圍發(fā)光元件地形成樹脂鑄模的工序；特別是，形成簧片架的工序包括在金屬板簧片的端部形成表面安裝部的工序，另外，該方法還包含連接支撐元件的工程，該支撐元件與金屬板簧片協(xié)同工作并包含將發(fā)光二極管支撐在電路板上的支持腳。連接支撐部件的工序最好是在形成樹脂鑄模的工序之前或與其同時(shí)進(jìn)行。
在一個(gè)例子中，連接支撐部件的工序包括在金屬板簧片上連接支撐部件的工序。在這種情況下也可以包括以下工序通過金屬板構(gòu)成支撐部件，在簧片架上各單位的金屬板簧片中只在配置發(fā)光元件的一個(gè)簧片上固定支撐部件。
在另一個(gè)例子中，連接支撐部件的工序包括將支撐部件與樹脂鑄模的杯模相卡合并由樹脂鑄模的成形來固定支撐部件的工序。


圖1是本發(fā)明的第一最佳實(shí)施方式的發(fā)光二極管的示意圖，(a)是主視圖，(b)是側(cè)視圖；圖2是使本發(fā)明的第一最佳實(shí)施方式的發(fā)光二極管的簧片和支撐部件相互分離、并且將圓頂部以假想方式表示的附圖，(a)是主視圖，(b)是側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明的第二最佳實(shí)施方式的發(fā)光二極管的示意圖，(a)是主視圖，(b)是側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明的第二最佳實(shí)施方式的支撐部件的示意圖，(a)是平面圖，(b)是主視圖，(c)是側(cè)視圖；圖5是制造工序中間階段的簧片架的一個(gè)單位的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的發(fā)光二極管及其制造方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖1、圖2是本發(fā)明的第一最佳實(shí)施方式的發(fā)光二極管的示意圖。圖1表示的是完成了的發(fā)光二極管，圖2表示的是用于理解其構(gòu)造而從簧片上取下支撐部件的狀態(tài)。在兩圖中，(a)是主視圖，(b)是側(cè)視圖。
根據(jù)圖1和圖2，發(fā)光二極管10包括由金屬板形成的一對(duì)簧片20、30，固定在簧片20上端的錐形槽21內(nèi)并且被電連接的發(fā)光元件40，包圍發(fā)光元件40并由樹脂成型形成的圓頂部90，以及與簧片20相卡合的支撐部件70。
發(fā)光元件40例如可以是半導(dǎo)體元件的發(fā)光二極管芯片。安置發(fā)光元件40的錐形槽21的內(nèi)表面傾斜，并起到向上方反射從發(fā)光元件40發(fā)出的擴(kuò)散的光的作用。另外，圓頂部90的頂端面91具有凸?fàn)畹那?，并起到作為透鏡的作用以會(huì)聚從發(fā)光元件40發(fā)出的光。
雖然沒有圖示，但發(fā)光元件40由圖中未示出的經(jīng)焊接的金屬導(dǎo)線連接在簧片30上。在其他情況下，根據(jù)發(fā)光元件40的構(gòu)造，有時(shí)也以導(dǎo)線焊接技術(shù)連接簧片20和發(fā)光元件40。
電連接在發(fā)光元件40上的一對(duì)簧片20、30從圓頂部90的底端延伸出來，并且具有與圖中未示出的外部電路板相連接的表面安裝型的連接部25、35。連接部25、35包括沿垂直方向延伸的腳26、36及其下端的連接端27、37。連接部25、35與沒有經(jīng)過彎曲加工并位于圓頂部90內(nèi)的主要部分構(gòu)成同一個(gè)金屬板面。另外，連接端27、37具有沿水平方向延伸的細(xì)長部分，這一細(xì)長部分的金屬板的端緣對(duì)安裝發(fā)光二極管10的電路板(圖中未示出)。
在將發(fā)光二極管10安裝在圖中未示出的電路板上的時(shí)候，支撐部件70與簧片20、30協(xié)同工作來對(duì)其進(jìn)行支撐，通過回流等工序?qū)l(fā)光二極管10穩(wěn)定地配置在電路板上。從圖1和圖2可知，在本實(shí)施方式中支撐部件70由金屬材料構(gòu)成，并與簧片20卡合且沿與其交差的方向延伸。因此，發(fā)光二極管10在與電路板上所期望的襯墊(圖中未示出)對(duì)位的狀態(tài)下，在四個(gè)點(diǎn)上被簧片20、30以及支撐部件70支撐著。并且在不必考慮后述的散熱效果的情況下，支撐部件70也可以不用金屬而由樹脂材料制造。
支撐部件70和簧片20、30一樣，其下端具有一對(duì)包含腳76以及位于其前端的連接端77的表面安裝型的連接部75。和連接端27、37一樣，連接端77通過沿構(gòu)成它的金屬板的端部與圖中未示出的電路板的襯墊連接。與連接部25、35向電路板的連接相同，連接部75通過回流等工序焊錫連接在電路板上。如本實(shí)施方式所示，發(fā)光元件40被直接固定在固定支撐部件70的簧片20上，所以發(fā)光元件40產(chǎn)生的熱量通過支撐部件70向電路板散發(fā)，或者從圓頂部90的底側(cè)的部分散發(fā)到外界。并且，連接部75的部分沒有必要非得連接在電路板上，也可以只是單純與電路板抵接來支撐發(fā)光二極管10。
為了實(shí)現(xiàn)簧片20、30以及支撐部件70通過連接部25、35、75進(jìn)行可靠的表面安裝連接，希望其連接端27、37、77在規(guī)定的公差內(nèi)大致準(zhǔn)確地被配置在一個(gè)平面上。因此，至少支撐部件70向簧片20上的固定必須在使連接部25、35、75的位置高精度地一致的狀態(tài)下進(jìn)行。
在本實(shí)施方式中，如圖2所示，簧片20以及支撐部件70分別具有作為相互的結(jié)合手段的細(xì)長裂縫22、72，并通過這些裂縫容納彼此的金屬板面以實(shí)現(xiàn)交差狀態(tài)下的機(jī)械卡合。通過這一卡合手段，簧片20的連接端27和支撐部件70的連接端77至少可以在高低方向上被準(zhǔn)確地對(duì)位。并且，當(dāng)希望簧片20和支撐部件70之間具有更加牢固的結(jié)合時(shí)，可以在卡合部分采用焊接、錫焊連接等手法。
另外，將發(fā)光二極管10錫焊連接在電路板上的時(shí)候，至少必須防止在簧片30與支撐部件70或簧片20之間發(fā)生短路。因此，支撐部件70的連接端77，以及簧片20、30的連接端27、37(如第二實(shí)施方式中的簧片120、130)在相互靠近的方向上沒有突出的結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施方式中，從支撐部件70的上方進(jìn)行圓頂部90的樹脂成型，形成支撐部件70延伸至圓頂部90內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。在所述情況下，最好在支撐部件70和樹脂之間設(shè)置提高機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度的強(qiáng)化手段。在本實(shí)施方式中，強(qiáng)化手段是通過能夠在其內(nèi)側(cè)容納樹脂的凹部73來實(shí)現(xiàn)的。
圖3是本發(fā)明的第二最佳實(shí)施方式的發(fā)光二極管的示意圖，(a)是主視圖，(b)是側(cè)視圖。
與第一實(shí)施方式一樣，發(fā)光二極管110具有一對(duì)簧片120、130，發(fā)光元件140，以及圓頂部190；其中，發(fā)光元件140安置在位于其中一個(gè)簧片120上端的錐形槽121內(nèi)并與簧片120電連接，圓頂部190由包圍簧片120、130的上端附近的樹脂鑄模形成。另外，簧片120、130具有從圓頂部190的底側(cè)延伸出來的連接部125、135，該連接部125、135與位于圓頂部190內(nèi)的簧片120、130的主要金屬板面被構(gòu)成為同一個(gè)平面。連接部125、135具有靠近圓頂部190的腳126、136以及將金屬端部作為表面安裝連接面的連接端127、137。
對(duì)于第二實(shí)施方式的發(fā)光二極管110，在具有環(huán)狀支撐部件170以代替與簧片相結(jié)合的板狀支撐部件這一點(diǎn)上，與第一實(shí)施方式不同。
圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的支撐部件的示意圖，(a)是平面圖，(b)是主視圖，(c)是側(cè)視圖。支撐部件170具有包含開口174的環(huán)狀主體171、在主體171內(nèi)側(cè)向上稍微突起的臺(tái)階部172、在主體171的相對(duì)位置上向底側(cè)突出的腳175、以及在一處從主體171向上方突出的舌片173。另外，在開口174的一部分上設(shè)置例如用于識(shí)別電極的陽極、陰極(陰極標(biāo)識(shí))等的伸出部分179。支撐部件的形狀或材質(zhì)顏色等當(dāng)中除了包含電極信息之外，還可以包括其他的各種標(biāo)識(shí)信息。
支撐部件170如圖3所示固定在圓頂部190的底側(cè)。在本實(shí)施方式中，支撐部件170沿圓頂部190的底端緣對(duì)圓頂部190的樹脂而被粘結(jié)。更詳細(xì)地說，支撐部件170在圓頂部190成形時(shí)被面對(duì)樹脂安置并隨著樹脂的凝固而固定在圓頂部190上。
選擇與構(gòu)成圓頂部190的樹脂粘合性良好并且具有耐熱性的材料來作為支撐部件170的構(gòu)成材料。例如，可以用PPA(聚鄰苯二酰胺)等樹脂材料或鋁等金屬來制造。為了提高與圓頂部190的樹脂之間的粘合性，可考慮進(jìn)行表面重整。
在樹脂成形的工序中，簧片120、130貫穿開口174來進(jìn)行安置。主體171上突出的臺(tái)階部172在成形時(shí)進(jìn)入杯模，同時(shí)使支撐部件170相對(duì)于發(fā)光二極管的軸線對(duì)位來與此配合。并且，舌片173的外側(cè)部與設(shè)置在杯模上的具有互補(bǔ)形狀的槽相卡合，與旋轉(zhuǎn)方向相關(guān)地來定位支撐部件。如此，通過設(shè)置與杯?；パa(bǔ)卡合的臺(tái)階部172以及舌片173的結(jié)構(gòu)，可以在完成的發(fā)光二極管110中使簧片120、130的連接端127、137和腳175的底端的高度位置相一致。
樹脂凝固之后，舌片173的內(nèi)側(cè)部向圓頂部190的內(nèi)部延伸，起到補(bǔ)充支撐部件170和圓頂部190在旋轉(zhuǎn)方向上的結(jié)合強(qiáng)度的作用。使得開口140相對(duì)于軸線不對(duì)稱的所述伸出部分179也可以起到提高旋轉(zhuǎn)方向上的機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度的作用。
如上所述，由于簧片120、130和支撐部件170在高度位置上相一致，在支撐部件170被固定的狀態(tài)下，腳175的底端與連接部125、135的連接端127、137大致準(zhǔn)確地形成一個(gè)平面。因此，當(dāng)發(fā)光二極管110在回流工序等用于表面安裝連接的工序中被安置在電路板上的時(shí)候，通過簧片120、130的連接部125、135以及支撐部件170的一對(duì)腳175獲得穩(wěn)定的支撐。
另外，也可以在腳175的至少一個(gè)底端上設(shè)置突起來作為定位手段，該突起與設(shè)置在圖中未示出的電路板上的貫穿孔或凹部相卡合。另外，使支撐部件變形并使開口174變得足夠小來設(shè)置位于圓頂部底側(cè)的壁，并且如果至少在上面染上黑色等顏色的話，由于在發(fā)光元件不發(fā)光時(shí)可以從圓頂部的頂側(cè)看到黑色，因此可以提高發(fā)光元件開、關(guān)動(dòng)作的反差。
圖5是與在第一、第二實(shí)施方式中使用的簧片相關(guān)聯(lián)的、處于制造工序中途階段的簧片架的一個(gè)單位的示意圖。單位250包括一對(duì)簧片220、320的結(jié)構(gòu)。即，簧片220、320在第一實(shí)施方式中與簧片20、30，在第二實(shí)施方式中與簧片120、130分別對(duì)應(yīng)。
上述第一和第二的發(fā)光二極管10、110的制造的基本工序包括通過金屬板沖切制造包括多個(gè)單位250的簧片架的工序、在簧片架各單位的一簧片220上通過沖壓等形成錐形槽221的工序、在錐形槽221內(nèi)固定發(fā)光元件的工序、將發(fā)光元件與一對(duì)簧片相互電連接的工序、通過樹脂成型形成包圍發(fā)光元件的圓頂部的工序、固定支撐部件的工序、以及從簧片架中分離切斷各單位的工序。
特別是，在第一實(shí)施方式的發(fā)光二極管10的制造中，將支撐部件70向簧片20上的固定是在圓頂部90形成之前進(jìn)行的，如上所述采用了機(jī)械卡合或再加之以焊接等手法來進(jìn)行。而在第二實(shí)施方式的發(fā)光二極管110的制造中，如上所述，是與圓頂部190的形成同時(shí)進(jìn)行的。
在圖5中，用于制造最終產(chǎn)品的切斷位置以CP來表示?？梢钥闯?，在簧片220、230的切斷位置的正上方形成了沿水平方向延伸的金屬板部分，并且設(shè)置了將其端面作為連接端227、327的表面安裝型的連接部225、325。還可看出，不必通過特別手段就能夠容易地制造簧片220、320的表面安裝型的連接部225、325。
如上所述，針對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)及其制造方法進(jìn)行了詳細(xì)說明，但這些畢竟是示例，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可以有更多的各種變形、變更。
例如，作為其他變形例，可以實(shí)現(xiàn)如下的結(jié)構(gòu)。
(1)使支撐部件和簧片在圓頂部的相外側(cè)結(jié)合的結(jié)構(gòu)在這種情況下，可以在圓頂部的樹脂成形完成之后用機(jī)械卡合、焊接等方法固定圓頂部和支撐部件。
(2)由絕緣體構(gòu)成的支撐部件與一對(duì)簧片這二者相卡合的結(jié)構(gòu)支撐部件可以在圓頂部成形之前或是之后固定在兩個(gè)簧片上。或者，也可以對(duì)金屬板簧片進(jìn)行嵌入成形，形成相對(duì)于金屬板簧片事先固定好的支撐部件。
(3)使金屬制的支撐部件與簧片形成為一體的結(jié)構(gòu)為了確保動(dòng)作的可靠性，可以通過由彎曲加工配置在與簧片交差的方向上來提供發(fā)光二極管的支撐手段，該彎曲加工在圓頂部成形之前并且最好是在發(fā)光元件固定之前進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管是表面安裝型的，具有連接在發(fā)光元件上的一對(duì)金屬板簧片，其特征在于，在所述一對(duì)金屬板簧片的端部具有表面安裝型的連接部，并且具有與安裝其的電路板相抵接的支撐部件。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述支撐部件至少與所述一對(duì)金屬板簧片中的一個(gè)相卡合。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述支撐部件固定在所述一對(duì)金屬板簧片中配置所述發(fā)光元件的一個(gè)簧片上，并由在與該一個(gè)簧片交差的方向上延伸的金屬板構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述支撐部件具有連接在所述電路板上的表面安裝型的連接部。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述支撐部件以及所述一個(gè)簧片具有機(jī)械卡合手段，用于確定所述支撐部件以及所述一個(gè)簧片各自的表面安裝型的連接部的高度位置。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管具有包圍所述發(fā)光元件以及所述一對(duì)金屬簧片的端部附近的樹脂制的圓頂部，所述支撐部件固定在所述圓頂部的底端。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述支撐部件具有卡合手段，并通過鑄模成形來進(jìn)行固定，其中所述卡合手段進(jìn)行卡合以至少防止與所述圓頂部被鑄模成形時(shí)所使用的杯模之間發(fā)生旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述支撐部件由絕緣材料形成。
9.一種發(fā)光二極管的制造方法，該方法包括形成包含表面安裝部的金屬板簧片的簧片架的工序，將發(fā)光元件連接配置到構(gòu)成發(fā)光二極管的各單位的所述金屬板簧片的上端的工序，；以及包圍發(fā)光元件地形成樹脂鑄模的工序。所述方法的特征在于，形成所述簧片架的工序包括在所述金屬板簧片的端部形成所述表面安裝部的工序，所述方法還具有連接支撐部件的工序，其中該支撐部件與所述金屬板簧片協(xié)同工作并包含支撐腳，該支撐腳將所述發(fā)光二極管支撐在電路板上。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，連接所述支撐部件的工序包括將所述支撐部件連接到所述金屬板簧片上的工序。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，包括如下工序通過金屬板構(gòu)成所述支撐部件，并在所述簧片架上的各單位的所述金屬板簧片中只在配置所述發(fā)光元件的一個(gè)簧片上固定所述支撐部件。
12.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，連接所述支撐部件的工序具有以下工序該工序使所述支撐部件與所述樹脂鑄模的杯模相卡合，并由所述樹脂鑄模的成形來固定所述支撐部件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低高度、容易制造并且連接可靠性高的表面安裝型的發(fā)光二極管。發(fā)光二極管(10)具有與發(fā)光元件(40)相連接的一對(duì)金屬板簧片(20)、(30)。這對(duì)金屬板簧片(20)、(30)在金屬板的端部具有面對(duì)電路板的襯墊來進(jìn)行連接的、表面安裝型的連接部。另外，為了通過回流等工序而被穩(wěn)定安置在電路板上，發(fā)光二極管除簧片(20)、(30)外，還配有包含與電路板相抵接部分的支撐手段(70)。
文檔編號(hào)H01L33/62GK1734804SQ200510090208
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月10日
發(fā)明者武熊顯 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司