安裝組件和照明設備的制造方法
【專利摘要】公開了一種安裝組件（10），其用于安裝和連接電氣設備，特別是發(fā)光二極管。安裝組件（10）包括含有至少兩個金屬層（14、16）的安裝元件（12），每個金屬層具有頂表面（24）和底表面（28）。頂接觸墊在每個金屬層的頂表面處形成，用于提供到電氣設備的平面電氣和熱接觸。底接觸墊在每個金屬層的底表面處形成，用于提供到安裝板（34）的平面電氣和熱接觸。
【專利說明】
安裝組件和照明設備
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及用于安裝和連接電氣設備、特別是發(fā)光二極管的安裝組件。另外，本發(fā)明涉及包含用于發(fā)光的發(fā)光二極管的照明設備。
【背景技術】
[0002]在光照領域中且特別是在汽車前置照明的領域中，眾所周知的是，因為與標準的基于燈絲的光源相比發(fā)光二極管的低功耗和長壽命的緣故，使用發(fā)光二極管作為光源。為了一般地減小照明設備的尺寸并且為了增加具有作為光源的LED的照明設備的光發(fā)射，發(fā)光二極管和對應的封裝件的特征尺寸被持續(xù)地減小，而LED的功耗保持不變。因此，發(fā)光二極管的功率密度增加并且更多的熱量由更小的發(fā)光二極管設備和/或發(fā)光二極管封裝件耗散。這導致對于小的特征尺寸和改進的功率耗散性質的持續(xù)增加的需求。這進而增加了技術努力以及封裝件和襯底的成本，其中例如必須使用陶瓷。
[0003]為了增加集成電路或發(fā)光二極管的功率耗散，JP2011-108998 A提出將集成電路或發(fā)光二極管的背側層壓地連接到金屬引線框以用于耗散電功率，其中集成電路設備或發(fā)光二極管借助于導線接合在前側連接。此封裝概念的缺點是，由于在電氣設備的前表面處的電氣接觸墊的緣故，增加了導線接合的技術努力并且減小了發(fā)光表面的尺寸。
[0004]US 2004/0245591公開一種用于安裝和連接電氣設備、特別是發(fā)光二極管的安裝組件。該安裝組件包含具有兩個金屬層的安裝元件。電氣設備可以安裝在該安裝組件的頂表面處，特別是兩個金屬層的頂表面上，從而在電氣設備和安裝元件之間提供電氣接觸和熱接觸。安裝組件不通過對安裝元件的電力供應提供熱量耗散。

【發(fā)明內容】

[0005]因此本發(fā)明的一個目的是提供一種利用低的技術努力而具有小特征尺寸和改進的功率耗散的安裝組件和照明設備。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于安裝和連接電氣設備、特別是發(fā)光二極管的安裝組件，其包括:
-含有至少兩個金屬層的安裝元件，每個金屬層具有頂表面和底表面，
-在每個金屬層的頂表面上形成的頂接觸區(qū)域或頂接觸墊，用于提供到該電氣設備平面電氣和熱接觸，并且進一步包括
-在每個金屬層的底表面處形成的底接觸區(qū)域或底接觸墊，以及 -安裝板，
其中安裝元件的底接觸區(qū)域或底接觸墊電氣且熱學連接到安裝板。
[0007]依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種照明設備，其包括用于發(fā)光的發(fā)光二極管以及依據(jù)本發(fā)明的用于安裝和連接該發(fā)光二極管的安裝組件。
[0008]本發(fā)明優(yōu)選的實施例在從屬權利要求中限定。
[0009]本發(fā)明基于下述思想:使用電氣接觸，其設置于電氣設備的背側處的以用于電氣地連接該電氣設備并將該電氣設備熱連接到散熱器。因為安裝元件包括連接到電氣設備的兩個金屬層，在電氣設備中生成的功率可以經(jīng)由電氣接觸和熱接觸容易地耗散到金屬層中并且經(jīng)由底接觸另外耗散到諸如PCB板或陶瓷板之類的安裝板，該安裝板一般地用于安裝該安裝組件。安裝板形成用于電氣設備的散熱器。因此，電氣設備的電功率可以以低的技術努力耗散并且電氣設備的特征尺寸可以得到進一步減小，因為電氣接觸被用作熱接觸并且在電氣設備的背側上提供。
[0010]在優(yōu)選的實施例中，底表面在與頂表面相對的金屬層的表面處形成。這有可能減小特征尺寸并且改進功率耗散，因為熱接觸被設置于金屬層的相對側。
[0011]在優(yōu)選的實施例中，底表面平行于頂表面而形成。這有可能減小特征尺寸，因為金屬層可以作為引線框而形成并且可以以層壓層的堆疊組裝。
[0012]在優(yōu)選的實施例中，金屬層通過在金屬層之間形成的間隙彼此分離。這有可能形成電氣分離和隔離的接觸，該接觸以低技術努力形成用于電氣設備的熱接觸和電氣接觸。
[0013]在優(yōu)選的實施例中，金屬層包括在金屬層之間形成不同距離的兩個距離部分，其中金屬層的頂表面的距離小于底表面的距離。這有可能將使電氣設備的電氣接觸的間距適應安裝板的不同的間距和/或接觸距離，使得任何電氣設備的小的特征尺寸和小間距距離可以適應于安裝板的標準間距和特征尺寸。
[0014]在優(yōu)選的實施例中，頂接觸區(qū)域或頂接觸墊以及底接觸區(qū)域或底接觸墊在頂表面上的垂直觀看方向上分別重疊。這有可能進一步增加從電氣設備到安裝板的功率耗散，因為相應的熱接觸重疊并且彼此間具有的小距離。
[0015]在優(yōu)選的實施例中，介電層設置于頂表面上，包圍該電氣設備。這有可能形成用于電氣設備的緊湊的封裝件并且形成用于金屬盤載體，使得可以提供剛性外殼。
[0016]在另外的優(yōu)選的實施例中，金屬層設置于包圍電氣設備的介電層的頂表面上。這另外有可能增加安裝組件的剛度，使得可以提供用于電氣設備的剛性外殼。
[0017]在優(yōu)選的實施例中，金屬層是金屬盤，特別是銅金屬盤。由于金屬盤的大熱容量以及特別是銅的高導熱性的緣故，這有可能增加功率耗散。
[0018]在優(yōu)選的實施例中，金屬層具有210到300微米的厚度。這有可能減小安裝組件的特征尺寸。
[0019]在優(yōu)選的實施例中，介電層由玻璃增強環(huán)氧樹脂層形成。這有可能提供具有高熱穩(wěn)定性和低技術努力的隔離層。
[0020]在照明設備的優(yōu)選實施例中，發(fā)光二極管包括與發(fā)光表面相對的表面處的接觸墊，其中該接觸墊被層壓地連接到頂接觸區(qū)域或頂接觸墊。這有可能進一步減小照明設備的特征尺寸，因為發(fā)光二極管的電氣和熱接觸設置在該發(fā)光二極管的背表面，使得整個前表面可以用于光的發(fā)射。
[0021]如在上面提到的，本發(fā)明提供了用于電氣設備的安裝組件或封裝組件，其具有改進的功率耗散，因為在電氣設備的背側處形成的電氣接觸用作電氣和熱接觸，使得在該電氣設備中生成的熱量可以耗散到該金屬層中并且可以進一步耗散到所連接的安裝板。因此，功率耗散利用低技術努力而改進并且電氣設備的特征尺寸可以得到減小，因為電氣接觸在電氣設備的背表面處形成。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的這些和其他方面將會從下文描述的實施例中顯而易見，并且將會參考下文描述的實施例進行闡述。在下面的附圖中
圖1示出包括發(fā)光二極管的安裝組件的示意性截面圖；
圖2示出圖1的安裝組件的分解圖；
圖3a、b示出安裝組件的實施例的截面圖；
圖4示出包括發(fā)光二極管的安裝組件的透視圖；以及圖5a、b示出安裝組件的實施例的透視圖和分解圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1示出用于安裝和連接電氣設備的安裝組件，該電氣設備一般地用10表示。安裝組件包括引線框12，其由兩個金屬層14、16或由兩個金屬盤14、16形成。金屬層14、16借助于頂接觸區(qū)域或頂接觸墊電氣地連接到電氣設備22的接觸墊18、20 ο接觸墊18、20借助于像焊料那樣的連接材料26層壓地連接到引線框12或金屬層14、16的頂表面24。引線框12或金屬層14、16具有底表面28，其借助于底接觸區(qū)域或底接觸墊連接到印刷電路板34的接觸墊30、32，該印刷電路板一般地用于安裝該安裝組件并且用于電氣地連接該安裝組件10。底表面28借助于像焊料那樣的連接材料36層壓地連接到接觸墊30、32。介電層38連接到引線框12的頂表面24，該引線框包圍電氣設備22和/或至少部分地接納電氣設備22。介電層38具有頂表面40，其包括反射層以便反射入射光。介電層38形成用于電氣設備22的腔體。電氣設備22優(yōu)選地是用于發(fā)光的發(fā)光二極管22。
[0024]因為電氣設備22的接觸墊18、20作為底接觸而形成并且層壓地連接到引線框12的頂表面24，所以該連接形成良好的熱接觸，使得熱功率可以從電氣設備22耗散到引線框12的金屬層14、16。因為引線框12的金屬層14、16層壓地連接到印刷電路板的接觸墊30、32，所以熱能可以通過金屬層14、16耗散到印刷電路板34，使得總體功率耗散得到改進。因此，可以縮小電氣設備22的大小，而電氣性能可以保持不變。
[0025]如圖1中示出的引線框12形成為包括設置在一個平面中的兩個金屬層14、16的圖案(pattern)引線框，其用于電氣地連接電氣設備22且用于為從電氣設備22耗散的電功率提供散熱器。將理解，圖案化的引線框12可以包括多于兩個金屬層14、16，以便為電氣設備22提供多個獨立電氣連接。
[0026]金屬層14、16借助于距離或間隙而分離，以便在金屬層14、16之間提供電氣隔離。在該確定的實施例中，金屬層14、16具有肩狀物42或臺階42。借助于肩狀物42或臺階42，在頂表面24處的金屬層14、16之間的距離小于在底表面28處的金屬層14、16之間的距離。借助于這些不同的距離，電氣設備22的接觸墊18、20與印刷電路板34的接觸墊30、32的不同間距可以與彼此適應。
[0027]圖2示出圖1的安裝組件10的分解圖。相同的元件由相同的參考編號表示，其中這里僅僅詳細地解釋區(qū)別。
[0028]金屬層14、16具有頂表面24和底表面28，它們在金屬層14、16的相對側上彼此平行地形成。電氣設備22的接觸墊18、20借助于連接材料26層壓地連接到每個金屬層14、16的頂表面24，以便將連接墊18、20電氣地且熱學地連接到引線框12。金屬層14、16的底表面28借助于連接材料36層壓地連接到印刷電路板的連接墊30、32，使得金屬層14、16電氣地和熱學地連接到印刷電路板34。因此，電氣設備22的功率耗散可以得到改進，因為接觸墊18、20被用來電氣地連接電氣設備22并且用于熱功率耗散，使得電氣設備22的熱功率可以耗散并且可以實現(xiàn)電氣設備22的改進的冷卻。
[0029]圖3a示出安裝組件10的實施例。相同的元件由相同的參考編號表示，其中這里僅僅詳細地解釋區(qū)別。
[0030]引線框12包括設置于一個平面中的兩個金屬層14、16，其中金屬層14、16之間的距離d在頂表面24處和在底表面28處是相同的。介電層38連接到頂表面24，以便形成腔體44，電氣設備22被設置于其中。距離d形成電氣設備22的接觸墊18、20之間和印刷電路板34的接觸墊30、32之間的間距，其中此引線框12可以用于電氣設備22和印刷電路板34的相同的間距。
[0031]圖3b示出安裝組件10的另外的實施例。相同的元件由相同的參考編號表示，其中這里僅僅詳細地解釋區(qū)別。
[0032]設置于一個平面中的金屬層14、16包括肩狀物42或臺階42，使得金屬層14、16的頂表面24以第一距離CU設置并且金屬層14、16的底表面28以第二距離d2設置。第一距離Cl1小于第二距離出，使得(未在圖3b中示出的)印刷電路板34的接觸墊30、32的大間距可以適應于電氣設備22的接觸墊18、20的小間距。
[0033]第二引線框46連接到介電層38的頂表面40，以便一般地提供安裝組件10的機械增強，其中安裝組件10的反射功能性在引線框46的頂表面48處提供。因此，安裝組件10的機械穩(wěn)定化可以利用低技術努力而實現(xiàn)，其中安裝組件10的反射功能由頂表面48提供。引線框46包括凹口或開口，其與介電層38的凹口相同或者大于介電層38的凹口，使得腔體44可以形成以用于接納電氣設備22。
[0034]圖4中，安裝組件10和電氣設備22的透視圖被示意性示出。相同的元件由相同的參考編號表示，其中這里僅僅詳細地解釋區(qū)別。
[0035]金屬層14、16形成為用于接收和傳導由電氣設備22耗散的熱量的金屬盤14、16，特別地形成為銅盤14、16。金屬盤14、16在一個平面中并排設置。介電層38層壓地連接到金屬層14、16的頂表面24，并且形成電氣設備22設置于其中的腔體44。介電層38優(yōu)選地由玻璃增強環(huán)氧樹脂層或聚酰亞胺介電層形成，其中頂表面40包括白色反射層和/或保護層，以便一般地反射入射光和保護引線框12。金屬層14、16優(yōu)選地具有210到300微米的厚度，以便提供良好的熱傳導性和大熱容量以補償電氣設備22的功率耗散中的峰值。電氣設備22包括連接到陶瓷載體54的LED單元50和TVS 二極管52，該陶瓷載體設置在腔體44內并且連接到金屬層
14、16，以便將LED 50和TVS二極管52電氣地和熱學地連接到引線框12。
[0036]圖5a示出安裝組件10的實施例的透視圖。相同的元件由相同的參考編號表示，其中這里僅僅詳細地解釋區(qū)別。
[0037]安裝組件10包括介電層38和形成為銅層的引線框46，其中兩個腔體44和56在介電層38和引線框46中形成以便接納LED 50和TVS二極管52。
[0038]圖5b示出在圖5a中示出的安裝組件10的分解圖。金屬層14、16通過一定距離分離，其中臺階42在每個金屬層14、16中形成，使得金屬層14、16的頂表面24通過第一距離CU分離并且底表面28通過第二距離d2分離。在金屬層14、16之間的縫隙或距離中，設置了隔離元件58，以便阻止來自引線框12到PCB板34的連接的焊料流入金屬層14、16之間的間隙以便阻止短路。隔離元件58作為填充物或密封物形成。
[0039]因此，不同的層可以與彼此層壓，以便以低技術努力和低成本提供安裝組件10。
[0040]盡管本發(fā)明已經(jīng)在附圖和前述說明書中詳細地進行了圖示和描述，但是這也的圖示和描述將被認為是說明性或示例性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。通過研究附圖、公開內容和所附權利要求，本領域技術人員在實踐所要求保護的發(fā)明時，可以理解和達成對所公開實施例的其它變型。
[0041]在權利要求中，詞語“包括”不排除其它元素或步驟，并且不定冠詞“一”不排除復數(shù)。單個元件或其它單元可以實現(xiàn)權利要求中敘述的若干項目的功能。在相互不同的從屬權利要求中敘述某些措施的純粹事實并不表示不能有利地使用這些措施的組合。
[0042]權利要求中的任何附圖標記不應當被解釋成限制范圍。
【主權項】
1.一種用于安裝和連接電氣設備(22)、特別是發(fā)光二極管的安裝組件(10)，包括: -含有至少兩個金屬層(14、16)的安裝元件(12)，每個所述金屬層具有頂表面(24)和底表面(28)， -在每個所述金屬層的所述頂表面處的頂接觸區(qū)域或頂接觸墊，其用于提供到所述電氣設備的平面的電氣和熱接觸，并且進一步包括 -在每個所述金屬層的所述底表面處形成的底接觸區(qū)域或底接觸墊，以及 -安裝板(34)， 其中所述安裝元件的底接觸區(qū)域或底接觸墊電氣且熱學連接到所述安裝板。2.如權利要求1所述的安裝組件，其中所述底表面在與所述頂表面相對的所述金屬層的表面處形成。3.如權利要求1所述的安裝組件，其中底表面平行于所述頂表面而形成。4.如權利要求1所述的安裝組件，其中所述金屬層通過在所述金屬層之間形成的間隙(d)彼此分咼。5.如權利要求4所述的安裝組件，其中所述金屬層包括在所述金屬層之間形成不同距離(dl、d2)的兩個距離部分，其中所述頂表面的距離(d2)小于所述底表面的距離。6.如權利要求4所述的安裝組件，其中隔離層(58)設置在所述金屬層之間的間隙中。7.如權利要求1所述的安裝組件，其中所述頂接觸區(qū)域或頂接觸墊以及所述底接觸區(qū)域或所述底接觸墊在所述頂表面上的垂直觀看方向上分別重疊。8.如權利要求1所述的安裝組件，其中介電層(38)設置在所述頂表面上，包圍所述電氣設備。9.如權利要求8所述的安裝組件，其中第二金屬層(46)設置在包圍所述電氣設備的所述介電層的頂表面上。10.如權利要求1所述的安裝組件，其中所述金屬層是銅盤。11.如權利要求1所述的安裝組件，其中所述金屬層具有210到300微米的厚度。12.如權利要求8所述的安裝組件，其中所述介電層由玻璃增強環(huán)氧樹脂層形成。13.—種照明設備，包括用于發(fā)光的發(fā)光二極管(50)和如權利要求1至12中的任何一項所述的用于安裝和連接所述發(fā)光二極管的安裝組件(10)。14.如權利要求13所述的照明設備，其中所述發(fā)光二極管包括在與發(fā)光表面相對的表面處的接觸墊(18、20)，并且其中所述接觸墊層壓地連接到所述頂接觸區(qū)域或所述頂接觸墊。
【文檔編號】H01L33/64GK105993081SQ201480066642
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2014年11月24日
【發(fā)明人】G.庫姆斯, S.P.M.諾伊詹
【申請人】皇家飛利浦有限公司