РАМКА С ВЫВОДАМИ, ИМЕЮЩАЯ ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЕ ТЕПЛООТВОД КОЛЬЦО, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО ДИОДА С ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ И КОРПУС СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО ДИОДА, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ
LEAD FRAME, WITH SUPPORT HEAT SINK RING, METHOD OF MAKING CASE FOR LIGHT-EMITTING DIODE WITH ITS USE AND CASE FOR LIGHT-EMITTING DIODE, MADE USING THIS METHOD

Область техники
[1] Настоящее изобретение относится к рамке с выводами, способу изготовления корпуса светоизлучающего диода с использованием такой рамки с выводами и корпусу светоизлучающего диода, изготовленному этим способом, а более конкретно к рамке с выводами, имеющей поддерживающее теплоотвод кольцо, способное фиксировать теплоотвод к рамке с выводами для того, чтобы предохранить теплоотвод от отделения от основания корпуса, способу изготовления корпуса светоизлучающего диода с использованием такой рамки с выводами и корпусу светоизлучающего диода, изготовленному этим способом.
Уровень техники
[2] Сила света светоизлучающего диода (далее именуемого как СИД), по существу, пропорциональна входной мощности. Следовательно, большая сила света может быть получена посредством увеличения входной электрической мощности, подводимой к СИД. Однако увеличение входной мощности приводит в результате к увеличению температуры p-n перехода в СИД. Увеличение температуры p-n перехода в СИД вызывает потерю фотометрической эффективности, которая представляет коэффициент преобразования входной энергии в видимый свет. Следовательно, требуется предотвратить рост температуры p-n перехода в СИД из-за увеличенной входной мощности.
[3] Один пример корпуса СИД с применением теплоотвода для предотвращения увеличения температуры p-n перехода в СИД раскрыт в патенте США №6274924, озаглавленном «Корпус СИД для поверхностного монтажа». Согласно этому патенту США 6274924 тепловое взаимодействие теплоотвода с СИД-кристаллом позволяет СИД-кристаллу сохранять низкую температуру p-n перехода. Следовательно, на СИД-кристалл может быть подана относительно высокая входная мощность для получения более высокой силы света.
[4] Однако этот известный корпус СИД не является конструктивно устойчивым, так как теплоотвод может легко отделяться от основания корпуса. Когда теплоотвод отделяется от основания корпуса, соединительные провода, электрически соединяющие выводы и СИД-кристалл, смонтированный на верхней части теплоотвода, разрываются, нанося корпусу СИД непоправимое повреждение. Следовательно, требуется корпус СИД, способный предотвратить отделение теплоотвода от основания корпуса.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
[5] Следовательно, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить корпус СИД, способный предотвратить увеличение температуры p-n перехода в СИД-кристалле при высокой входной мощности, тем самым получая большую силу света, а также способ его изготовления.
[6] Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить корпус СИД, способный предохранить отделение теплоотвода от основания корпуса, а также способ его изготовления.
[7] Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить рамку с выводами, подходящую для легкого изготовления конструктивно устойчивого корпуса СИД с хорошими характеристиками рассеивания тепла.
[8] Техническое решение
[9] Для того чтобы достигнуть этих и других целей, настоящее изобретение предлагает рамку с выводами, имеющую поддерживающее теплоотвод кольцо, способ изготовления корпуса светоизлучающего диода с использованием такой рамки с выводами и корпус светоизлучающего диода, изготовленный этим способом.
[10] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена рамка с выводами. Эта рамка с выводами включает в себя поддерживающее теплоотвод кольцо для поддержки теплоотвода. Внешняя рамка отделена промежутком от поддерживающего теплоотвод кольца и окружает это поддерживающее теплоотвод кольцо. По меньшей мере один поддерживающий вывод соединяет поддерживающее теплоотвод кольцо и внешнюю рамку с тем, чтобы поддерживать поддерживающее кольцо. По меньшей мере один отделенный вывод простирается от внешней рамки к поддерживающему теплоотвод кольцу и отделен промежутком от поддерживающего теплоотвод кольца. Соответственно, так как основание корпуса может быть сформировано с использованием технологии литья со вставкой после того, как теплоотвод вставлен в рамку с выводами, может быть с легкостью изготовлен конструктивно устойчивый корпус СИД.
[11] Поддерживающее теплоотвод кольцо может быть C-образным кольцом, то есть кольцом, часть которого вырезана. Отделенный вывод может простираться до вырезанной части поддерживающего теплоотвод кольца.
[12] По меньшей мере два поддерживающих вывода могут соединять поддерживающее теплоотвод кольцо и внешнюю рамку. Поддерживающие выводы размещены на противоположных сторонах поддерживающего теплоотвод кольца с тем, чтобы устойчиво поддерживать поддерживающее теплоотвод кольцо по отношению к внешней рамке.
[13] Также по меньшей мере два отделенных вывода простираются от внешней рамки к поддерживающему теплоотвод кольцу. По меньшей мере два отделенных теплоотвода отделены промежутком от поддерживающего теплоотвод кольца. Отделенные выводы размещаются на других противоположных сторонах поддерживающего теплоотвод кольца.
[14] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ изготовления корпуса светоизлучающего диода. Способ содержит получение рамки с выводами и теплоотвода. Рамка с выводами включает в себя поддерживающее теплоотвод кольцо для поддержки теплоотвода. Внешняя рамка отделена промежутком от поддерживающего теплоотвод кольца и окружает это поддерживающее теплоотвод кольцо. По меньшей мере один поддерживающий вывод соединяет поддерживающее теплоотвод кольцо и внешнюю рамку с тем, чтобы поддерживать поддерживающее кольцо. По меньшей мере отделенный вывод простирается от внешней рамки к поддерживающему теплоотвод кольцу и отделен промежутком от поддерживающего теплоотвод кольца. Теплоотвод получают таким, чтобы он мог быть вставлен в поддерживающее теплоотвод кольцо и прикреплен к нему. Теплоотвод вставляют в поддерживающее теплоотвод кольцо и прикрепляют к нему. Затем формируют основание корпуса, поддерживающее теплоотвод, поддерживающий вывод и отделенный вывод, с использованием технологии литья со вставкой. Основание корпуса имеет отверстие, открывающее часть каждого из выводов и верхнюю поверхность теплоотвода. По меньшей мере один кристалл светоизлучающего диода монтируют на верхнюю поверхность теплоотвода и формируют соединительные провода, электрически соединяющие СИД-кристалл и по меньшей мере два из выводов. Затем формируют герметик, покрывающий кристалл светоизлучающего диода. Таким образом возможно изготовить корпус СИД, способный предохранить теплоотвод от отделения от основания корпуса.
[15] Между тем основание корпуса может иметь удлиненные выемки от его верхних краевых частей до отверстия. Эти выемки служат в качестве вентиляционного отверстия для газа (воздушника) при формировании герметика с использованием технологии литья. Как таковой герметик, имеющий форму линзы, легко формируется с использованием литейной формы. Выемки могут простираться от противоположных верхних краевых частей основания корпуса к отверстию.
[16] Поддерживающий вывод и отделенный вывод отрезают от внешней рамки, формируя соединяющие выводы. Соединяющие выводы могут быть изогнуты снаружи основания корпуса.
[17] Термин «поддерживающий вывод» в данном случае означает вывод для соединения внешней рамки и поддерживающего теплоотвод кольца в рамке с выводами с тем, чтобы поддерживать поддерживающее теплоотвод кольцо по отношению к внешней рамке. Термин «отделенный вывод» в данном случае означает вывод, простирающийся от внешней рамки к поддерживающему теплоотвод кольцу, но отделенному промежутком от этого поддерживающего кольца. При этом термин «соединяющий вывод» в данном случае означает вывод корпуса СИД, который должен быть электрически соединен с внешней цепью. Поддерживающий вывод и отделенный вывод могут быть использованы в качестве соединяющего вывода корпуса СИД.
[18] В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложен корпус светоизлучающего диода. Корпус содержит поддерживающее теплоотвод кольцо. Теплоотвод вставлен в поддерживающее теплоотвод кольцо. По меньшей мере два соединяющих вывода размещены по обеим сторонам поддерживающего теплоотвод кольца электрически изолированными друг от друга. Основание корпуса прикреплено к теплоотводу и соединяющим выводам с тем, чтобы поддерживать их. Основание корпуса имеет отверстие, открывающее часть каждого соединяющего вывода и верхнюю поверхность теплоотвода. Согласно другому аспекту изобретения поддерживающее теплоотвод кольцо поддерживает теплоотвод для того, чтобы предотвратить отделение теплоотвода от основания корпуса.
[19] Все из соединяющих выводов могут быть отделены промежутком от поддерживающего теплоотвод кольца. В противном случае один из соединяющих выводов может быть соединен с поддерживающим теплоотвод кольцом.
[20] Поддерживающее теплоотвод кольцо может быть С-образным кольцом, то есть кольцом, часть которого вырезана. В этом случае один из соединяющих выводов, отделенный промежутком от этого поддерживающего кольца, простирается до вырезанной части поддерживающего теплоотвод кольца. Таким образом, соединяющий вывод может быть размещен ближе к теплоотводу.
[21] Нижняя поверхность теплоотвода открыта снаружи (обнажена). Следовательно, тепло рассеивается через нижнюю поверхность теплоотвода. Теплоотвод может иметь основу и выступ, выступающий вверх от центральной части основы. Выступ вставлен в поддерживающее теплоотвод кольцо. Таким образом, размер корпуса СИД может быть уменьшен с сохранением площади поверхности рассеивания тепла.
[22] Теплоотвод может дополнительно иметь удерживающую поддерживающее кольцо канавку для удержания поддерживающего кольца на боку выступа с тем, чтобы закрепить поддерживающее теплоотвод кольцо. Удерживающая поддерживающее кольцо канавка может быть винтовой канавкой. Поддерживающее теплоотвод кольцо закреплено в удерживающей канавке с тем, чтобы надежно зафиксировать теплоотвод.
[23] Основание корпуса представляет собой пластик, сформованный литьем под давлением термореактивной или термопластичной смолы после того, как теплоотвод вставлен в поддерживающее теплоотвод кольцо. Таким образом может быть легко сформировано сложное основание корпуса, и теплоотвод надежно фиксируется в основании корпуса.
[24] Основание корпуса может дополнительно иметь удлиненные выемки от верхних краевых частей основания корпуса до отверстия. Выемки могут простираться от противоположных верхних краевых частей основания корпуса до отверстия.
[25] Основание корпуса может дополнительно иметь удерживающую линзу канавку на своей верхней поверхности вдоль внешней периферии верхней поверхности. Удерживающая линзу канавка увеличивает площадь контакта между основанием корпуса и линзой с тем, чтобы предотвратить разъединение линзы от основания корпуса.
[26] На верхней поверхности теплоотвода смонтирован по меньшей мере один кристалл светоизлучающего диода. Кристалл светоизлучающего диода электрически соединен с соединяющими выводами через соединительные провода. Дополнительно, этот кристалл светоизлучающего диода покрыт герметиком. Герметик защищает СИД-кристаллы от внешнего усилия и окружающей среды, такой как влага. Герметик имеет твердость в диапазоне от 10A по дюрометру со шкалой Шора до 70D по дюрометру со шкалой Шора, с тем, чтобы ослабить механические и термические нагрузки на СИД-кристалл.
[27] Кроме того, поверх СИД-кристалла может быть размещен люминофор для того, чтобы преобразовать длину волны света, излученного из СИД-кристалла. Люминофор может быть введен в состав герметика.
Краткое описание чертежей
[28] Вышеуказанные цели, другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из описания предпочтительного варианта его воплощения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
[29] Фиг.1 является видом в перспективе рамки с выводами согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения.
[30] Фиг.2 является последовательностью технологических операций, изображающей способ изготовления корпуса СИД согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения.
[31] Фиг.3-15 являются видами в перспективе, изображающими способ изготовления корпуса СИД согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения на основе последовательности технологических операций по фиг.2.
[32] Фиг.16 и 17 являются соответственно видом в перспективе и видом сверху, изображающими корпус СИД согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения.
[33] Фиг.18 является видом в поперечном разрезе, изображающим корпус СИД по фиг.16, на котором смонтированы СИД-кристалл и линза согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения.
[34] Фиг.19 и 20 являются соответственно видами сверху, изображающими рамки с выводами, используемые для изготовления корпуса СИД согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения.
[35] Наилучший вариант осуществления изобретения
[36] Теперь обратимся более детально к предпочтительным вариантам воплощения настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы на сопутствующих чертежах.
[37] Фиг.1 является видом в перспективе рамки с выводами согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения.
[38] Обращаясь к фиг.1, рамка 10 с выводами включает в себя поддерживающее теплоотвод кольцо 13, в которое может быть вставлен теплоотвод. Поддерживающее кольцо 13 может быть сформировано в форме круглого кольца, как показано на фиг.1, но не ограничивается этим и может быть сформировано имеющим форму многоугольного кольца.
[39] Поддерживающее кольцо 13 окружено внешней рамкой 11. Внешняя рамка 11 отделена промежутком от поддерживающего кольца 13. Внешняя рамка 11 может быть сформирована имеющей квадратную форму, как показано на фиг.1, но не ограничивается этим и может быть сформирована имеющей круглую форму или многоугольную форму.
[40] Внешняя рамка 11 и поддерживающее кольцо 13 соединены друг с другом через по меньшей мере один поддерживающий вывод 15a и/или 15b. Поддерживающее кольцо 13 зафиксировано во внешней рамке 11 этим поддерживающим выводом. Как показано на фиг.1, поддерживающие выводы 15a и 15b могут размещаться на противоположных сторонах поддерживающего кольца 13 с тем, чтобы зафиксировать поддерживающее кольцо 13 во внешней рамке 11. В дополнение к поддерживающим выводам 15a и 15b поддерживающее кольцо 13 может быть соединено с внешней рамкой 11 через дополнительные поддерживающие выводы.
[41] Кроме того, по меньшей мере два отделенных вывода 17a, 17b, 17c, 19a, 19b и 19c простираются от внешней рамки 11 к поддерживающему кольцу 13. Отделенные выводы отделены промежутком от поддерживающего кольца 13. Как показано на фиг.1, отделенные выводы 17a, 17b, 17c, 19a, 19b и 19c могут иметь продольный конец с более широкой областью в окрестности поддерживающего кольца 13. При этом отделенные выводы могут размещаться на противоположных сторонах поддерживающего кольца 13.
[42] Требуемое число отделенных выводов определяется типом и числом подлежащих монтажу СИД-кристаллов и соединительной конфигурацией соединительных проводов. Вместе с тем рамка 10 с выводами может включать в себя многочисленные отделенные выводы для того, чтобы изготовлять различные виды корпусов. Отделенные выводы могут размещаться в направлении, перпендикулярном поддерживающим выводам 15a и 15b, как показано на фиг.1.
[43] Хотя на фиг.1 показаны шесть отделенных выводов, может быть размещено меньшее количество отделенных выводов, или же могут быть также размещены дополнительные отделенные выводы.
[44] Рамка 10 с выводами согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения может быть изготовлена прессованием пластины из фосфористой бронзы с помощью штампа. Хотя на фиг.1 показана одна рамка 10 с выводами, множество рамок 10 с выводами может быть изготовлено и размещено на одной пластине из фосфористой бронзы. В частности, множество рамок 10 с выводами, изготовленных на одной пластине из фосфористой бронзы, используется для массового (серийного) производства корпусов СИД.
[45] Фиг.2 является последовательностью технологических операций, изображающей способ изготовления корпуса СИД согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения. Фиг.3-14 являются видами в перспективе, изображающими способ изготовления корпуса СИД согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения.
[46] Обращаясь к фиг.2, сначала получают (S01) рамку 10 с выводами, описанную выше со ссылкой на фиг.1. Рамку 10 с выводами изготавливают прессованием пластины из фосфористой бронзы, или же на одной пластине из фосфористой бронзы может быть изготовлено и размещено множество рамок 10 с выводами.
[47] Обращаясь к фиг.2 и 3, получают (S03) теплоотвод 20, который может быть вставлен и зафиксирован в поддерживающем кольце 13 рамки 10 с выводами. Теплоотвод 20 имеет верхнюю поверхность, на которой монтируется СИД-кристалл. Предпочтительно размер верхней поверхности теплоотвода 20 является меньшим, чем внутренний диаметр поддерживающего кольца 13, чтобы было легко установить теплоотвод в поддерживающее кольцо 13. Также бок теплоотвода 20 имеет больший внешний диаметр, чем внутренний диаметр поддерживающего кольца 13.
[48] Также теплоотвод 20 может иметь удерживающую поддерживающее кольцо канавку 23a для того, чтобы прикрепляться к поддерживающему кольцу 13. Кроме того, удерживающая поддерживающее кольцо канавка 23a может быть снабжена винтовой канавкой, чтобы легко прикрепляться к поддерживающему кольцу 13.
[49] Теплоотвод 20 имеет основу 21 и выступ 23, выступающий вверх из центральной части основы 21. В этом случае удерживающая поддерживающее кольцо канавка 23a формируется на боковой стороне выступа 23. Основа 21 и выступ 23 могут иметь цилиндрическую форму, как показано на чертежах, но не ограничиваются этим и могут иметь форму многоугольного кожуха. Выступ 23 сформирован имеющим форму, подобную внутренней форме поддерживающего кольца 13, но настоящее изобретение не ограничено этим. То есть, хотя поддерживающее кольцо 13 имеет форму круглого кольца, выступ 23 может иметь форму прямоугольного кожуха.
[50] Теплоотвод 20 может быть выполнен из металла, обладающего высокой теплопроводностью, или теплопроводного полимера посредством технологии прессования или литья. Также теплоотвод 20 выполняют с помощью отдельных процессов, как и используемые для рамки 10 с выводами. Следовательно, этап S01 получения рамки 10 с выводами и этап S03 получения теплоотвода 20 могут быть выполнены в обратном порядке или одновременно.
[51] Обращаясь к фиг.2 и 4, теплоотвод 20 вставляют и фиксируют (S05) в поддерживающем кольце 13 рамки 10 с выводами. Так как внешний диаметр боковой стороны теплоотвода 20 больше, чем внутренний диаметр поддерживающего кольца 13, теплоотвод 20 может быть с усилием вставлен и зафиксирован в поддерживающем кольце 13.
[52] Когда теплоотвод 20 формируют с удерживающей поддерживающее кольцо канавкой 23a, поддерживающее кольцо 13 попадает в удерживающую поддерживающее кольцо канавку 23a, поддерживая теплоотвод 20. В этом случае предпочтительно, чтобы часть поддерживающего кольца 13 попадала в удерживающую поддерживающее кольцо канавку 23a, а оставшаяся часть поддерживающего кольца 13 выступала наружу от выступа 23, как показано на чертежах. Когда удерживающая поддерживающее кольцо канавка 23a является винтовой канавкой, теплоотвод 20 вставляют в поддерживающее кольцо 13 вращением теплоотвода 20.
[53] Обращаясь к фиг.2 и 5, после того, как теплоотвод 20 зафиксирован в рамке с выводами 10, формируют основание 30 корпуса с использованием технологии литья со вставкой (S07). Основание 30 корпуса может быть сформировано из термореактивной или термопластичной смолы посредством литья под давлением.
[54] Основание 30 корпуса формируют по периметру теплоотвода 20 с тем, чтобы поддерживать поддерживающее кольцо 13, поддерживающие выводы 15a и 15b, отделенные выводы 17a, 17b, 17c, 19a, 19b и 19c и теплоотвод 20. Основание корпуса прикрепляется к теплоотводу и выводам. Поддерживающие выводы и отделенные выводы частично выступают наружу из основания 30 корпуса. Кроме того, основание 30 корпуса имеет отверстие, которое открывает верхний конец теплоотвода 10 и выводы.
[55] Обращаясь к фиг.5, поддерживающее кольцо 13 и выводы открыты через отверстие. В противном случае, как показано на фиг.6, основание 30а корпуса может покрывать большинство частей теплоотвода 20, поддерживающее кольцо 13 и выводы, кроме верхнего конца теплоотвода 20 и частей отделенных выводов 17a, 17b, 17c, 19a, 19b и 19c. Для этого может быть предусмотрено несколько отверстий.
[56] При этом основание 30a корпуса может иметь выемки 30n на своей верхней поверхности, как показано на фиг.7. Выемки простираются от верхних краевых частей основания 30 корпуса, противоположных друг другу, до отверстия. Выемки могут иметь дно, которое находится выше около отверстия в основании 30 корпуса и ниже дальше от отверстия в основании 30 корпуса.
[57] Также нижняя поверхность теплоотвода 20 открыта наружу. Кроме того, может быть открыта боковая сторона основы 21. Таким образом, рассеивание тепла через теплоотвод 20 ускоряется.
[58] Основание 30 корпуса сформировано имеющим цилиндрическую форму, как показано на фиг.5, 6 и 7, но не ограничена этим и может быть сформировано в форме многоугольного кожуха (например, прямоугольного кожуха).
[59] Так как основание 30 корпуса формуют литьем под давлением термореактивной или термопластичной смолы после того, как теплоотвод 20 соединен с рамкой 10 с выводами, теплоотвод 20 надежно связывается с основанием 30 корпуса.
[60] Обращаясь к фиг.2 и 8, поддерживающие выводы 15a и 15b, выступающие наружу из основания 30 корпуса, отрезают и удаляют (S09). Следовательно, отрезанные поддерживающие выводы 16a и 16b остаются в основании 30 корпуса, и эти поддерживающие выводы 16a и 16b предохраняют теплоотвод 20 от отделения от основания 30 корпуса.
[61] При отрезании поддерживающих выводов могут быть отрезаны и удалены отделенные выводы, выступающие наружу из основания 30 корпуса, кроме выводов, которые будут использоваться в качестве путей тока. Как показано на фиг.9, когда требуются только два отделенных вывода 17c и 19c, оставшиеся отделенные выводы 17a, 17b, 19a и 19b отрезают и удаляют. Также, как показано на фиг.10, когда требуются четыре отделенных вывода 17a, 17c, 19a и 19c, оставшиеся отделенные выводы 17b и 19b отрезают и удаляют.
[62] Процесс отрезания и удаления отделенных выводов выполняют в том случае, когда число отделенных выводов, предусмотренных на рамке 10 с выводами, является большим, чем число отделенных выводов, требуемых для корпуса СИД. Если число отделенных выводов, требуемых для корпуса СИД, равно числу отделенных выводов, предусмотренных на рамке 10 с выводами, процесс отрезания и удаления отделенных выводов не выполняют. Также даже если излишние отделенные выводы оставлены, они не влияют на работу корпуса СИД. Следовательно, процесс отрезания и удаления излишних отделенных выводов может быть исключен.
[63] Обращаясь к фиг.2 и 11, на верхней поверхности теплоотвода 20 монтируют СИД-кристаллы 40 (S11). Каждый из СИД-кристаллов 40 может быть так называемым «1-связным кристаллом», имеющим электроды на своей верхней и нижней поверхностях, или так называемым «2-связным кристаллом», имеющим два электрода на своей верхней поверхности.
[64] Если любой из СИД-кристаллов 40 является 1-связным кристаллом, предпочтительно, чтобы теплоотвод 20 был выполнен из проводящего металла и чтобы 1-связный СИД-кристалл 40 был смонтирован на теплоотводе 20 посредством проводящего клея, такого как серебросодержащая (Ag) эпоксидная смола. Если все СИД-кристаллы 40 являются 2-связными кристаллами, нет необходимости выполнять теплоотвод 20 из проводящего металла. Также СИД-кристаллы 40 могут быть смонтированы на теплоотводе 20 другим проводящим клеем так же, как и серебросодержащей (Ag) эпоксидной смолой.
[65] На теплоотводе 20 может быть смонтировано множество СИД-кристаллов 40. В этом случае СИД-кристаллы 40 могут излучать свет с различными длинами волн. Например, могут быть смонтированы три СИД-кристалла 40, как показано на фиг.11. Три СИД-кристалла 40 могут излучать свет соответственно красного (R), зеленого (G) и голубого (B) цветов. Таким образом, возможно создать корпус с СИД, излучающий полный спектр цветов света с использованием СИД-кристаллов 40.
[66] Обращаясь к фиг.2 и 12, СИД-кристаллы 41, 43 и 45 электрически соединяют с отделенными выводами 17a, 17b, 17c, 19a, 19b и 19c соединительными проводами (S13). Когда СИД-кристаллы 41, 43 и 45 все являются 2-связными кристаллами, каждый из СИД-кристаллов электрически соединяют с двумя отделенными выводами посредством двух соединительных проводов. Как показано на чертежах, каждый из СИД-кристаллов 41, 43 и 45 может быть электрически соединен с разной парой отделенных выводов. Также один общий отделенный вывод (например, 17b) электрически соединяют с каждым из СИД-кристаллов соединительными проводами, а другие отличные отделенные выводы (например, 19a, 19b, 19c), противоположные общему отделенному выводу, электрически соединяют с СИД-кристаллами другими соединительными проводами. В этом случае каждый СИД-кристалл может соответственно работать на своем разном токе.
[67] Обращаясь к фиг.13, 1-связный кристалл 41a и 2-связные кристаллы 43 и 45 могут быть смонтированы вместе. В этом случае один отделенный вывод 17b электрически соединяют с теплоотводом 20 через соединительный провод. Следовательно, отделенный вывод 17b электрически соединен с нижней поверхностью 1-связного кристалла 41a через соединительный провод и теплоотвод 20. Возможны различные комбинации 1-связного кристалла и 2-связных кристаллов, и способ соединения соединительных проводов может быть выбран из множества разнообразных способов.
[68] Также способ соединения отделенных выводов и СИД-кристаллов может быть выбран из множества разнообразных способов, и множество СИД-кристаллов может быть соединено друг с другом последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.
[69] При этом после того как СИД-кристаллы 41, 43 и 45 электрически соединены с отделенными выводами соединительными проводами, СИД-кристаллы 41, 43 и 45 изолируют герметиком (не показано на схеме) (S15). Герметик защищает СИД-кристаллы от внешней силы и окружающей среды, такой как влага. Чтобы ослабить механические или тепловые нагрузки на СИД-кристаллы, герметик выбирают имеющим твердость в диапазоне от 10A по дюрометру со шкалой Шора до 70D по дюрометру со шкалой Шора. Отверстие в основании 30 корпуса заполняют герметиком для того, чтобы герметизировать СИД-кристаллы и соединительные провода.
[70] Также герметик может включать в себя люминофор. Например, люминофор может преобразовывать синий свет в желтый свет или зеленый свет и красный свет. Поэтому, когда смонтирован СИД-кристалл, излучающий синий свет, часть света, излученного из этого СИД, преобразуется в желтый или зеленый и красный с обеспечением корпуса с СИД, который излучает наружу белый свет. Люминофор не ограничен теми, которые преобразует излученный СИД свет в вышеуказанные цвета, и в дополнение к белому свету может быть выбран для обеспечения корпуса с СИД, предназначенного для излучения желаемого пользователем цвета. Также люминофор не ограничен вхождением в состав герметика и может быть размещен на СИД.
[71] Кроме того, герметик может включать в себя рассеиватель. Рассеиватель рассеивает свет, излученный из СИД-кристаллов, для того, чтобы предотвратить «видимость» СИД-кристаллов и соединительных проводов извне и чтобы равномерно излучать свет наружу.
[72] После того как СИД-кристаллы герметизированы герметиком, на основании 30 корпуса формируют линзу (не показана на схеме) (S17). Линзу выполняют из прозрачной смолы, такой как эпоксидная смола или силиконовая смола, посредством технологии литья. В этом случае выемки 30n, сформированные на верхней части основания 30 корпуса, функционируют в качестве вентиляционного отверстия, как показано на фиг.7. Линза используется для того, чтобы излучать свет под постоянным углом ориентации, и может быть опущена, если не требуется. В форме линзы может быть сформирован герметик, с тем чтобы выполнять функцию линзы. В этом случае процесс формирования линзы исключается.
[73] Обращаясь к фиг.2 и 14, отделенные выводы 17a, 17b, 17c, 19a, 19b и 19c отрезают от внешней рамки 11 и сгибают (S19). В результате формирование соединяющих выводов, которые должны быть электрически соединены с внешней цепью, завершается и получается корпус с СИД для поверхностного монтажа. Этап отрезания и удаления поддерживающих выводов (S09) может быть выполнен вместе на этапе (S19) отрезания отделенного вывода от внешней рамки 11.
[74] Теперь будет описан корпус СИД согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения со ссылкой на фиг.14 и 15.
[75] Опять обращаясь к фиг.14, корпус СИД включает в себя поддерживающее теплоотвод кольцо 13. Поддерживающее теплоотвод кольцо 13 может быть выполнено из медного сплава, такого как фосфористая бронза. Поддерживающее кольцо 13 сформировано в форме круглого кольца, как показано на фиг.14, но не ограничивается этим и может быть сформировано в форме многоугольного кольца. Отрезанные поддерживающие выводы 16a и 16b простираются наружу от поддерживающего кольца 13. Отрезанные поддерживающие выводы 16a и 16b могут быть размещены на противоположных сторонах поддерживающего кольца 13.
[76] Теплоотвод 20, который описан со ссылкой на фиг.3, вставлен в поддерживающее кольцо 13. При этом по меньшей мере два соединяющих вывода 17a, 17b, 17c, 19a, 19b и 19c размещены по обеим сторонам поддерживающего кольца и отделены промежутком от поддерживающего кольца 13 и теплоотвода 20. Соединяющие выводы могут быть согнуты, чтобы быть подходящими для поверхностного монтажа.
[77] Дополнительно основание 30 корпуса отлито поддерживающим теплоотвод 20 и соединяющие выводы. Основание 30 корпуса имеет отверстие в своей верхней части, чтобы открывать верхнюю поверхность теплоотвода 20 и часть соединяющего вывода. При этом соединяющие выводы проходят сквозь боковую стенку основания 30 корпуса и выступают наружу.
[78] Как описано со ссылкой на фиг.5, поддерживающее кольцо 13 и поддерживающие выводы 15a и 15b частично открыты через отверстие. Следовательно, верхняя часть основания 30 корпуса сформирована с канавкой. Так же, как описано со ссылкой на фиг.6, основание корпуса (30a на фиг.6) может покрывать главные части теплоотвода 20, за исключением верхнего конца теплоотвода 20 и частей соединяющих выводов. Для этого может быть предусмотрено несколько отверстий. Кроме того, основание 30 корпуса имеет выемки 30n, простирающиеся от верхних краевых частей до отверстия, как показано на фиг.15.
[79] Основание 30 корпуса представляет собой пластик, сформованный литьем под давлением термореактивной или термопластичной смолы после того, как теплоотвод 20 вставлен и зафиксирован в поддерживающем кольце 13.
[80] При этом на верхней поверхности теплоотвода 20 смонтированы СИД-кристаллы 41, 43 и 45. Хотя СИД-кристаллы, показанные на фиг.14, являются так называемыми 2-связными кристаллами, они не ограничиваются этим, и СИД-кристаллы могут быть любыми из так называемых 1-связных кристаллов или комбинацией 1-связного(ых) кристалла(ов) и 2-связного(ых) кристалла(ов).
[81] СИД-кристаллы электрически соединены с соединяющими выводами посредством соединительных проводов. Если СИД-кристаллы являются 2-связными кристаллами, каждый из СИД-кристаллов электрически соединен с двумя соединяющими выводами через два соединительных провода. Если по меньшей мере один из СИД-кристаллов является 1-связным кристаллом, теплоотвод электрически соединен с по меньшей мере одним соединяющим выводом через соединительный провод.
[82] Возможен отличающийся способ соединения СИД-кристаллов и соединяющих выводов, и он может быть выбран из разнообразия других способов в зависимости от желаемых характеристик корпуса СИД.
[83] При этом СИД-кристаллы герметизированы и изолированы герметиком (не показан на схеме). Канавки, сформированные в верхней части основания 30 корпуса, заполнены герметиком. Также герметик может включать в себя люминофор и/или рассеиватель. Герметик может быть сформирован в форме линзы. Альтернативно, линза (не показана на схеме) может быть сформирована на основании 30 корпуса, покрывающей герметик.
[84] Согласно этому варианту воплощения теплоотвод 20 вставлен в поддерживающее теплоотвод кольцо 30, в результате чего возможно предохранить теплоотвод 20 от отделения от основания 30 корпуса.
[85] В описанном выше корпусе СИД соединяющие выводы 17a, 17b, 17c, 19a, 19b и 19c отделены промежутком от поддерживающего кольца 13. Настоящее изобретение не ограничивается этим, и один из соединяющих выводов может быть соединен с поддерживающим кольцом 13. Теперь будет описан корпус СИД согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения, в котором один из соединяющих выводов может быть соединен с поддерживающим кольцом 13.
[86] Фиг.16 и 17 являются соответственно видом в перспективе и видом сверху, изображающими корпус 50 СИД согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения. Фиг.18 является видом в разрезе, изображающим корпус 50 СИД по фиг.16, на котором смонтированы СИД-кристалл и линза 75. Фиг.19 и 20 являются соответственно видами сверху, изображающими рамки с выводами, используемые для изготовления корпуса 50 СИД согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения.
[87] Обращаясь к фиг.16-18, корпус 50 СИД включает в себя поддерживающее теплоотвод кольцо 53, теплоотвод, вставленный в поддерживающее кольцо 53, соединяющие выводы 55 и 57 и основание 70 корпуса.
[88] Поддерживающее теплоотвод кольцо 53 может быть С-образным кольцом, то есть кольцом, часть которого вырезана, как показано на фиг.19, но не ограничивается этим, и поддерживающее кольцо может быть образовано замкнутым кольцом, как поддерживающее кольцо 83, показанное на фиг.20.
[89] Соединяющий вывод 55 простирается наружу от поддерживающего кольца 53. Также соединяющий вывод 57 отделен промежутком от поддерживающего кольца 53 и размещен в окрестности поддерживающего кольца 53. Если поддерживающее кольцо 53 является С-образным кольцом, соединяющий вывод 57 может быть удлинен до части отреза поддерживающего кольца 53. Следовательно, конец соединяющего вывода 57 может быть размещен в положении, относительно близком к центру поддерживающего кольца 53. В результате по сравнению с рамкой с выводами, показанной на фиг.20, размер основания 70 корпуса может быть уменьшен с использованием рамки с выводами, имеющей С-образное поддерживающее кольцо 53. Предпочтительно часть, удаленная из поддерживающего кольца 53, составляет по размеру меньше 1/4 размера всего поддерживающего кольца. То есть, так как удаленная часть получается меньшей, поверхность контакта между поддерживающим кольцом 53 и теплоотводом 60 увеличивается, усиливая электрическое соединение.
[90] Как показано на фиг.19 или фиг.20, соединяющий вывод 55 «происходит» от поддерживающего вывода 55a, который соединяет поддерживающее кольцо 53 и внешнюю рамку (11 на фиг.1), окружающую поддерживающее теплоотвод кольцо. Соединяющий вывод 57 «происходит» от отделенного вывода 57a, простирающегося от внешней рамки к поддерживающему кольцу 53. Поэтому поддерживающее кольцо 53 и выводы 55a и 57a могут быть изготовлены вместе прессованием одной пластины из фосфористой бронзы. В дополнение к поддерживающему выводу 55a поддерживающее кольцо 53 может быть соединено с внешней рамкой другими поддерживающими выводами. Могут быть размещены отделенные выводы 57a, а также и дополнительные отделенные выводы, отделенные промежутком от поддерживающего кольца 53. При этом отделенный вывод 57a может иметь продолговатый конец с более широкой областью поблизости от поддерживающего кольца 53, так же, как и отделенные выводы, показанные на фиг.1, чтобы предотвратить отделение отделенного вывода от основания 70 корпуса. Как показано на чертежах, отделенный вывод может быть сформирован со сквозным отверстием 57c. Сквозное отверстие 57c принимает часть основания 70 корпуса, чтобы предотвратить разъединение отделенного вывода 57a от основания корпуса.
[91] Теплоотвод 60 вставлен в поддерживающее кольцо 53 и зафиксирован в нем. Теплоотвод 60 имеет основу и выступ, выступающий вверх из центральной части этой основы, и вставлен в поддерживающее кольцо 53, как показано и описано на фиг.3. Также выступ сформирован с удерживающей поддерживающее кольцо канавкой на своей боковой стороне. Удерживающая канавка может быть сформирована имеющей круглую форму вдоль внешней стороны выступа или сформирована с помощью винтовой канавки. В данном случае показан теплоотвод, имеющий винтовую канавку 60a. Так как теплоотвод имеет винтовую канавку, этот теплоотвод 60 может быть вставлен в поддерживающее кольцо вращательным движением. Теплоотвод 60 непосредственно соединен электрически с соединяющим выводом 55 через поддерживающее кольцо 53.
[92] Теплоотвод 60 может быть сформирован с защелкивающей канавкой на боковой стороне 60b основы. Защелкивающая канавка может быть сформирована в одной части боковой стороны 60b основы или может быть сформирована непрерывно вдоль боковой стороны основы. Когда нижняя поверхность теплоотвода 60 является более широкой, рассеивание тепла ускоряется. Поэтому нижний край боковой стороны основы может быть открыт наружу, как показано на фиг.16 и 18. Однако защелкивающая канавка и боковая сторона основы выше этой защелкивающей канавки закрыты основанием 70 корпуса. Следовательно, защелкивающая канавка принимает в себя часть основания 70 корпуса, тем самым дополнительно предохраняя теплоотвод 60 от разъединения с основанием 70 корпуса.
[93] Теплоотвод 60 выполнен из проводящего материала, например меди (Cu), алюминия (Al) или их сплавов. Теплоотвод 60 может быть сформирован посредством технологии литья или прессования.
[94] Основание 70 корпуса прикреплено к теплоотводу 60 и соединяющим выводам 55 и 57, поддерживая их. После того как теплоотвод 60 вставлен в поддерживающее кольцо 53, основание 70 корпуса сформировано литьем со вставкой термореактивной или термопластичной смолы. Следовательно, основание 70 корпуса заполняет защелкивающую канавку теплоотвода 60 и прикрепляется к теплоотводу 60 и соединяющим выводам 55 и 57, связывая их в одно целое.
[95] Также основание 70 корпуса имеет отверстие, которое открывает верхний край теплоотвода 60 и часть соединяющего вывода 57. Также это отверстие может открывать часть соединяющего вывода 55. В этом случае выступ теплоотвода 60 может выступать из верхней поверхности основания 70 корпуса, как показано на фиг.18. Основание 70 корпуса может быть снабжено на своей верхней поверхности удерживающей линзу канавкой 70h вдоль внешней периферии. Удерживающая линзу канавка 70h удерживает линзу 75, предотвращая отделение линзы 75 от основания 70 корпуса. Кроме того, основание 70 корпуса снабжено на своей верхней поверхности выемкой 70n. Выемки 70n могут быть размещены на противоположных сторонах, как показано на фиг.15.
[96] Опять обращаясь к фиг.18, СИД-кристалл 71 смонтирован на теплоотвод 60. СИД-кристалл 71 может быть изготовлен из полупроводникового соединения, такого как (Al, In, Ga)N, и выбран таким образом, чтобы излучать свет желаемой длины волны. Например, СИД-кристалл 71 является полупроводниковым соединением, излучающим свет синего цвета.
[97] СИД-кристалл 71 может быть так называемым 1-связным кристаллом, имеющим электроды соответственно на своей верхней и нижней поверхностях. Нижний электрод скреплен с теплоотводом 60 проводящим клеем, таким как серебросодержащая (Ag) эпоксидная смола. Так как теплоотвод 60 непосредственно соединен электрически с соединяющим выводом 55, СИД-кристалл 71 электрически соединен с соединяющим выводом 55 через теплоотвод. Следовательно, соединительный провод для соединения СИД-кристалла 71 и соединяющего вывода 55 может быть опущен. При этом верхний электрод СИД-кристалла 71 электрически соединен с соединяющим выводом 57 через соединительный провод 73.
[98] В противоположность этому СИД-кристалл 71 может быть так называемым 2-связным кристаллом, имеющим два электрода на одной и той же поверхности. В этом случае эти два электрода электрически соединены с соединяющими выводами 55 и 57 соответственно через соединительный провод. Однако, так как соединяющий вывод 55 непосредственно соединен электрически с теплоотводом 60, СИД-кристалл 71 может быть соединен с теплоотводом 60 с использованием соединительного провода. Следовательно, процесс проводного соединения СИД-кристалла 71 и теплоотвода 60 с использованием соединительного провода выполняется легче, чем в предшествующем уровне техники.
[99] Между тем СИД-кристалл герметизирован и изолирован герметиком. Герметик может представлять собой эпоксидную смолу или силиконовую смолу. Также герметик может включать в себя люминофор, способный преобразовать длину волны света, излученного из СИД-кристалла 71. Например, в случае, когда СИД-кристалл 71 излучает синий свет, герметик включает в себя люминофор, способный преобразовать синий свет в желтый свет или зеленый свет и красный свет. В результате корпус с СИД излучает наружу белый свет.
[100] Герметик покрыт линзой 75. Линза 75 может иметь выпуклую линзу, как показано на фиг.18, так что свет излучается из СИД-кристалла 71 под постоянным углом ориентации. Линза 75 может быть сформирована литьем прозрачной смолы, такой как силиконовая смола или эпоксидная смола. Линза 75 заполняет удерживающую линзу канавку 70h. Следовательно, сцепление между линзой 75 и основанием 70 корпуса увеличивается, предотвращая разъединение линзы от корпуса СИД.
[101] Между тем в форме линзы может быть сформирован сам герметик, и таким образом герметик может быть выполнен заодно с линзой 75. В этом случае герметик заполняет отверстие и удерживающую линзу канавку 70h основания 70 корпуса.
[102] В то время как настоящее изобретение было описано и проиллюстрировано здесь со ссылкой на предпочтительные варианты его воплощения, специалистам в данной области техники будет понятно, что в нем могут быть сделаны различные модификации и изменения без отступления от сущности и объема изобретения. Таким образом, имеется в виду, что настоящее изобретение охватывает модификации и вариации этого изобретения, которые находятся в пределах прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.
[103] Промышленная применимость
[104] В соответствии с вышеприведенным описанием согласно вариантам воплощения настоящего изобретения предложен корпус СИД с применением теплоотвода для обеспечения наличия хорошего рассеивания тепла и таким образом получения большой силы света, а также способ его изготовления. Кроме того, так как используется поддерживающее теплоотвод кольцо для предотвращения отделения теплоотвода от основания корпуса, может быть обеспечен конструктивно устойчивый корпус СИД. Кроме того, предложена рамка с выводами, с легкостью подходящая для изготовления корпуса СИД, обладающего конструктивной устойчивостью и хорошим рассеиванием тепла.