Led表面安装装置和并入有此装置的led显示器的制作方法

专利名称：Led表面安装装置和并入有此装置的led显示器的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及电子封装，且更特定来说涉及用于在LED显示器中使用的表面安 装装置。
背景技术：
随着具有增加的亮度和颜色保真度的LED以及改进的图像处理技术的出现，大号全 色LED视频屏幕变得可用且现在正普遍使用。大号LED显示器通常包括各个LED面板 的组合，其提供由邻近像素之间的距离或"像素间距"确定的图像分辨率。期望用于从 较远距离观看的室外显示器具有相对较大的像素间距，且通常包括离散的LED阵列，其 中个别安装的红、绿和蓝LED的群集经驱动以形成为对观看者来说看上去为全色像素的 像素。另一方面，需要较短像素间距(例如，小到3 mm或更小)的室内屏幕通常包括 承载红、绿和蓝LED的面板，所述LED安装在每一者均界定一像素的单个SMD芯片集 上。相对小的SMD附接到驱动器印刷电路板(PCB)。尽管可在较大范围的轴外角度(例 如，高达145。乃至更大)上观看这些显示器，但在观看角度增大的情况下常存在可察觉 的颜色保真度损失。
众所周知，表面安装装置和许多其它类型的电子封装，无论含有集成电路还是例如 二极管或功率晶体管的离散组件，均散发充分的热量从而需要热管理。在电子封装的设 计中热管理的目的是使组件的有源电路或结侧的工作温度维持足够低(例如，uo°c或 更低)，以防止过早的组件故障。包含传导热传递的各种冷却策略是普遍使用的。实施传 导热传递以用于散发电子封装中的热量的一种常规方式是允许热量沿着装置的引线引导 出去。然而，引线常常没有足够的质量或暴露的表面积以提供有效的散热。举例来说， 发射主要在电磁谱的可见部分中的光的高强度发光二极管(LED)可产生难以使用此类 常规技术散发的较大量的热量。

发明内容
通过参考下文的具体实施方式
以及展示利用本发明原理的说明性实施例的附图，将 对本发明的特征和优点获得更好理解。
根据一个特定示范性实施例，提供一种用于表面安装装置的引线框，所述引线框包
括导电LED芯片载体部件，其具有表面，所述表面承载适合于经供能以组合产生大体 上完全范围颜色的三个LED的线性阵列。每一 LED均具有第一电端子和第二电端子， 所述三个LED中每一者的第一端子电耦合且热耦合到所述芯片载体部件的所述芯片承载 表面。所述引线框进一步包括三个导电连接部件，其与所述芯片载体部件分离，所述三 个连接部件中的每一者均具有连接垫。所述三个LED中每一者的第二端子电耦合到所述 三个连接部件中相应一者的连接垫。
根据本发明的另一方面，所述LED线性阵列在第一方向上延伸。此外，所述芯片载 体部件和三个连接部件中的每一者均具有引线，所述引线彼此成平行关系设置且在第二 方向上延伸，且其中所述第二方向正交于所述第一方向。
依照本发明的又一方面，所述芯片载体部件具有电耦合到所述芯片承载表面的引线， 所述引线具有一厚度。所述芯片载体部件的所述芯片承载表面包括在垂直于所述芯片承 载表面的方向上延伸的导热主体的表面，所述导热主体具有大于所述芯片载体部件引线 厚度的厚度。
依照另一特定示范性实施例，提供一种表面安装装置，其包括外壳，其具有相对 的第一和第二主表面、相对的侧表面以及相对的末端表面，所述外壳界定从所述第一主 表面延伸到所述外壳内部的空腔。所述装置进一步包括由所述外壳部分地包围的引线框， 所述引线框包括(1)导电LED芯片载体部件，其具有表面，所述表面承载适合于经供 能以组合产生大体上完全范围颜色的三个LED的线性阵列，每一 LED均具有第一电端 子和第二电端子，所述三个LED中每一者的第一端子电耦合且热耦合到所述芯片载体部 件的所述芯片承载表面；以及(2)三个导电连接部件，其与所述芯片载体部件分离，所 述三个连接部件中的每一者均具有连接垫，且所述三个LED中每一者的第二端子电耦合 到所述三个连接部件中相应一者的连接垫。
依照表面安装装置的另一方面，所述LED线性阵列在第一方向上延伸。所述芯片载 体部件和三个连接部件中的每一者均具有引线，所述引线彼此成平行关系设置且在第二 方向上延伸穿过所述外壳的所述末端表面，且其中所述第二方向正交于所述第一方向。
根据所述装置的另一方面，所述芯片载体部件的所述芯片承载表面包括导热主体的 表面，所述表面在垂直于所述芯片承载表面的方向上延伸到所述主体的通过形成于所述 外壳的所述第二主表面中的孔而暴露的底部表面。
根据又一特定示范性实施例，提供一种LED显示器，其包括衬底，其承载排列成 垂直列和水平行的表面安装装置阵列，所述SMD中每一者均含有三个LED的垂直定向
线性排列，所述LED适合于经供能以组合产生大体上完全范围的颜色并界定所述显示器 的一个像素。信号处理和LED驱动电路经电连接以选择性供能所述SMD阵列以在所述 显示器上产生视觉图像。已发现所述LED的线性定向在较广范围的视角上改进颜色保真度。


通过以下结合附图对当前实施例作出的更加具体的描述，将容易了解当前实施例的
以上和其它方面、特征和优点，图中
图1是根据一个特定示范性实施例的表面安装装置的透视图2是图l所示的装置的顶视平面图3是图1的装置沿着图2中的线3-3看的横截面图4是图l所示的装置的底视平面图
图5是图1所示的装置的末端正视图6是图1的装置中可使用的根据一个特定示范性实施例的引线框的透视图； 图7是图6所示的引线框的顶视平面图； 图8是图6所示的引线框的侧面正视图9是根据本发明的另一特定示范性实施例的表面安装装置的沿着图3所示的线的 横截面图IO是图9所示的装置的底视平面图11是图9所示的装置的末端正视图；以及
图12是并入有根据本发明实施例的表面安装装置的LED显示屏的一部分的正视图。
具体实施例方式
以下描述呈现本发明的代表期望用于实践本发明的最佳模式的优选实施例。这个描 述不应以限制性意义理解，而只是为了描述本发明的普遍原理而作出，本发明的范围由 随附权利要求书界定。
图l-8描绘根据特定示范性实施例的用于例如室内LED屏幕的LED显示器的表面安 装装置(SMD) IO及其部件。SMD 10包含外壳12，其承载引线框14，所述引线框14 包括多个导电连接部件，在此实例中为四个部件16-19。
外壳12可大体上采用矩形棱柱的形式，其包括相对的平行的上表面20和下表面22、 侧表面24和26以及末端表面28和30。
以举例而非限制的方式而言，SMD 10的总长度可为3.20 mm,总宽度可为2.80 mm，
且总高度可为1.85 mm。
外壳进一步界定从上表面20延伸到外壳12的主体中的凹座或空腔32。在有些实施 例中，反射性插入物或环34可沿着空腔32的侧面或壁36的至少一部分而定位和固定， 可优选通过使空腔32和其中承载的环34向内朝外壳内部变细来增强环34的反射性的效 果。
在有些实施例中，空腔32可至少部分地以填充材料38填充。填充材料38可保护并 从位置上稳定引线框14和由此承载的LED。在有些实例中，填充材料38可覆盖LED、 通过空腔32暴露的引线框连接部件16-19的某些部分以及LED的电连接件。填充材料 38可经选择以具有预定光学性质，以便增强来自LED的光的投射。填充材料38可由树 脂、环氧树脂、热塑縮聚物、玻璃和/或其它合适的材料或材料组合形成。在有些实施例 中，可向填充材料中添加材料以增强去往和/或来自LED的光的发射、吸收和/或散射。
外壳12可由优选既电绝缘又导热的材料制造。此种材料在此项技术中是众所周知 的，且可包含(而不限于)特定的树脂、环氧树脂、热塑縮聚物(例如，聚邻苯二甲酰 胺(PPA))、陶瓷和玻璃。在优选实施例中，外壳12可由黑色PPA材料形成。已经发现， 在图像生成SMD封装(例如视频显示器中使用的SMD)中使用黑色材料会改进对比度。
在所描绘的说明性实施例中，SMD 10中容纳有三个LED 50-52，其优选分别发射红、 绿和蓝色，从而当被适当地供能时，LED会组合产生实质上完整范围的颜色。
在图示的说明性实施例中，引线框部件16-19分别包含引线70-73,所述引线从外壳 12的中央区域80穿过外壳12的相对末端表面28和30向外突出。
连接部件19包括芯片载体部件，其具有扩大的中央表面或垫90,用于承载在横向 方向91上(也就是说，在垂直于侧表面24和26的方向上)延伸的线性阵列中的LED 芯片50-52。引线70-73彼此平行且在垂直于线性LED阵列的方向91的方向上延伸。垫 90包括导热主体92的顶面，所述顶面采用(例如)垂直延伸穿过外壳12到达主体92 的底面94的矩形块的形式，所述底面94通过外壳12的下表面22中的孔96暴露并大致 上与下表面22齐平设置。连接部件60的主体的底面94适于设置成与放热器或散热器 98成传热关系，所述放热器或散热器98由例如印刷线路或电路板的衬底100承载。将 看到，考虑到导热主体92的相对较大的质量和垂直于热流方向的横截面面积，导热主体 92充当在由垫90承载的发热LED 50-52与放热器98之间提供低热阻路径(箭头102) 的有效散热片。有些热量还沿着引线70 (箭头104)散发。以举例而非限制的方式而言， 导热主体92的高度可为1.0 mm，宽度可为约2.20 mm且长度可为0.65 mm。
其余的连接部件17-19分别包含扩大的电连接垫110-112，其定位于中央区域80中 邻近连接部件16的组件承载表面90但与其隔开。在SMD 10的优选形式中，引线70-73 正交地弯曲，从而沿着外壳中其各自的末端表面28和30延伸到末端表面外部，接着再 次正交地弯曲，使得引线的端部120-123沿着外壳12的下表面22延伸。引线的端部 120-123的面朝外的表面与导热主体92的底面94大致齐平，以便于连接到下伏的衬底 100。使用许多众所周知的连接技术中的任一种将引线的端部120-123电连接或接合到衬 底IOO上的迹线或垫。从图1-3中可最清楚地看到，空腔32延伸到外壳内部达充分深度， 以暴露连接部件垫90和110-112。
从外壳的末端表面28和30向内延伸的引线70-73的端部120-123的尺寸可取决于 SMD的既定实施方案、将利用的LED、外壳12的材料、SMD的大小和/或其它此种因素 和/或多种因素的组合。举例来说，在有些实施方案中，引线70-73中的每一者在外壳外 部的宽度可约为0.75 mm，厚度在约0.15到0.20 mm之间，且可通过垫之间的(例如) 约0.20 mm的间隙130隔开，以将连接部件60-63彼此电隔离。
连接部件16-19可由导电金属或金属合金制成，例如由铜、铜合金和/或其它合适的 低电阻率、抗腐蚀材料或材料组合制成。如上所述，连接部件16的引线70的导热性可 在一定程度上辅助将热量导离由SMD承载的LED 50-52 (如箭头104所示)。
LED 50-52中的每一者均具有一对电端子或电极，如同众所周知的，将其称为阴极 和阳极。根据图示实施例的典型实施方案，LED 50-52的阴极耦合到中央垫90，而LED 的阳极分别通过单个接合线140-142耦合到单独的连接部件61-63的垫110-112。
LED 50-52中的每一者均可能借助导电且导热的介面106与垫90电耦合，所述介面 例如为粘合剂、涂层、薄膜、密封剂、焊料、膏剂、润滑脂和/或其它合适材料。举例来 说，LED可通过焊料凸块或烤银浆(baked silver epoxy)电耦合并固定到垫90。
在其它实施例中，引线70-73中的一者或一者以上可进一步包含一个或一个以上凹 痕、通孔或孔、延伸物和/或其它有助于SMD封装的稳定性、完整性和/或坚固性的特征。 举例来说，引线70-73可分别包含凹痕150-153，其大体上沿着引线的外部边缘延伸。引 线的凹痕和/或其它此种特征至少部分地与外壳和/或填充材料协作，以便增强SMD封装 的结构稳定性和完整性。在有些实施方案中，外壳材料和/或填充材料至少部分地围绕、 进入和/或穿过间隙130中的一者或一者以上以及引线中形成的凹痕150-153所暴露的区 域而延伸。
SMD 10可通过多种已知方法中的任一者形成和/或装配。举例来说，外壳12可围绕
连接部件16-19形成或模制。或者，外壳模制为多个区段，例如随后通过树脂、粘合剂 或其它合适的接合材料接合的顶部和底部区段。
在有些制造方法中，LED可在围绕连接垫模制和/或装配外壳12之前耦合到垫90。 或者，LED可在连接部件已经部分地封装在外壳内之后耦合到垫90。延伸到外壳中的空 腔32可经配置以使得垫90和110-112的充分部分经暴露以接纳LED和相关联的接合线。
可通过压印、注射模制、切割、蚀刻、弯曲或通过其它已知方法和/或方法组合实现 连接部件16-19的制造以实现期望的配置。举例来说，连接部件可部分地被金属压印(例 如，同时从单片相关材料中压印)、适当地弯曲并最终完全分离或在形成部分或全部外壳 之后完全分离。
图9-11展示例如用于LED显示屏的根据另一特定示范性实施例的表面安装装置 200。图9-11的SMD 200在所有方面均与图l-8展示的实施例相同，区别在于已经省略 了导热主体92。因此，图9-11的SMD包括优选为黑色的外壳201，其包括相对的上表 面202和下表面204、侧表面206、 208以及末端表面210、 212。 SMD 200承载引线框 214，所述引线框214与之前一样包括四个电连接部件，其中包含芯片载体部件216和三 个单独的连接部件(包含部件218)，以及分别从外壳的中央区域224穿过外壳的相对末 端表面210、 212向外突出的引线220-223。芯片载体部件216具有扩大的中央表面或垫 225，用于接纳LED芯片，所述LED芯片通常包括红、绿和蓝LED。与之前一样，其余 连接部件包含扩大的接合线垫，其定位于中央区域，与芯片载体部件216邻近但与其间 隔开。
与之前一样，引线220-223正交地弯曲以沿着其各自的外壳末端表面延伸到末端表 面外部，并接着再次正交地弯曲，以使得引线220-223的端部226-229沿着外壳的底面 204延伸。使用多种众所周知的连接技术中的任一种将引线端部226-229的面朝外的表面 电连接或接合到衬底230 (通常为印刷电路板)上的迹线或垫。与之前一样，外壳具有 延伸达充分的深度以暴露连接部件的垫的空腔232。连接部件优选由导电金属片或金属 合金片制成，其通过冲压操作由金属片料切割并接着在围绕引线框形成外壳之前或之后 弯曲成其最终配置。
LED中的每一者均具有一对电端子或电极，其中的阴极电耦合到中央垫225，而LED 的阳极分别通过单个接合线耦合到单独的连接部件的垫。
现在参看图12，其中展示LED显示屏300的一部分的示意形式，所述LED显示屏 300例如为室内屏幕，其一般而言包括承载着许多排列成行和列的表面安装装置304的
驱动器PCB 302，其中每个SMD界定一个像素。SMD 304可包括例如图1-8和9-11所 示的实施例的装置。SMD装置304电连接到PCB 302上的迹线或垫，所述迹线或垫经连 接以响应于适当的电信号处理和驱动器电路306。
如上所述，SMD中的每一者均承载红、绿和蓝LED的垂直定向的线性阵列308。已 经发现此种LED的线性定向会在广泛范围的视角上改进颜色保真度。
虽然已经展示和描述了本发明的若干说明性实施例，但所属领域的技术人员将想到 许多变更和替代实施例。在不偏离随附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下， 可构想且可制作此种变更和替代实施例。
权利要求
1. 一种用于表面安装装置的引线框，所述引线框包括导电LED芯片载体部件，其具有表面，所述表面承载适合于经供能以组合产生大体上完全范围颜色的三个LED的线性阵列，每一LED均具有第一电端子和第二电端子，所述三个LED中每一者的第一端子电耦合且热耦合到所述芯片载体部件的所述芯片承载表面；三个导电连接部件，其与所述芯片载体部件分离，所述三个连接部件中的每一者均具有连接垫；且所述三个LED中每一者的第二端子电耦合到所述三个连接部件中相应一者的连接垫。
2. 根据权利要求1所述的引线框，其中所述LED中每一者的第一和第二电端子均分别包括阴极和阳极。
3. 根据权利要求l所述的引线框，其中所述LED线性阵列在第一方向上延伸；且所述芯片载体部件和三个连接部件中的每一者均具有引线，所述引线彼此成平行 关系设置且在第二方向上延伸，且其中所述第二方向正交于所述第一方向。
4. 根据权利要求1所述的引线框，其中所述芯片载体部件和所述三个连接部件由金属片制成。
5. 根据权利要求1所述的引线框，其中所述芯片载体部件具有电耦合到所述芯片承载表面的引线，所述引线具有一厚度；且所述芯片载体部件的所述芯片承载表面包括在垂直于所述芯片承载表面的方向 上延伸的导热主体的表面，所述导热主体具有大于所述芯片载体部件引线厚度的厚 度。
6. 根据权利要求1所述的引线框，其中所述三个LED包括红、绿和蓝LED。
7. 根据权利要求l所述的引线框，其中所述LED中每一者的第二电端子借助于单个接合线电耦合到相关联连接部件的 连接垫。
8. —种表面安装装置，其包括外壳，其包括相对的第一和第二主表面、相对的侧表面以及相对的末端表面，所 述外壳界定从所述第一主表面延伸到所述外壳内部的空腔；以及 引线框，其由所述外壳部分地包围，所述引线框包括导电LED芯片载体部件，其具有表面，所述表面承载适合于经供能以组合产生 大体上完全范围颜色的三个LED的线性阵列，每一 LED均具有第一电端子和第 二电端子，所述三个LED中每一者的第一端子电耦合且热耦合到所述芯片载体部 件的所述芯片承载表面；三个导电连接部件，其与所述芯片载体部件分离，所述三个连接部件中的每一 者均具有连接垫；且所述三个LED中每一者的第二端子电耦合到所述三个连接部件中相应一者的 连接垫。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中所述LED中每一者的第一和第二电端子均分别包括阴极和阳极。
10. 根据权利要求8所述的装置，其中所述LED线性阵列在第一方向上延伸；且所述芯片载体部件和三个连接部件中的每一者均具有引线，所述引线彼此成平行 关系设置且在第二方向上延伸穿过所述外壳的所述末端表面，且其中所述第二方向 正交于所述第一方向。
11. 根据权利要求8所述的装置，其中所述芯片载体部件和所述三个连接部件由金属片制成。
12. 根据权利要求8所述的装置，其中所述芯片载体部件的所述芯片承载表面包括导热主体的表面，所述表面在垂直于 所述芯片承载表面的方向上延伸到所述主体的通过形成于所述外壳的所述第二主 表面中的孔而暴露的底部表面。
13. 根据权利要求8所述的装置，其中所述三个LED包括红、绿和蓝LED。
14. 根据权利要求8所述的装置，其中所述LED中每一者的第二电端子借助于单个接合线电耦合到相关联连接部件的 连接垫。
15. 根据权利要求8所述的装置，其中所述外壳具有黑色。
16. —种LED显示器，其包括-衬底，其承载排列成垂直列和水平行的表面安装装置阵列，所述表面安装装置中 每一者均含有三个LED的垂直定向线性排列，所述LED适合于经供能以组合产生 大体上完全范围的颜色并界定所述显示器的一个像素；以及信号处理和LED驱动电路，其经电连接以选择性为所述表面安装装置阵列供能以 在所述显示器上产生视觉图像。
17. 根据权利要求8所述的显示器，其中每一表面安装装置均包含具有黑色的外壳。
全文摘要
在一个实施例中，一种表面安装装置包括外壳，所述外壳具有相对的第一和第二主表面、侧表面以及末端表面。由所述外壳部分地包围的引线框包括(1)导电LED芯片载体部件，其具有表面，所述表面承载适合于被供能以组合产生大体上完全范围颜色的三个LED的线性阵列，每一LED均具有第一电端子和第二电端子，所述三个LED中每一者的第一端子电耦合且热耦合到所述芯片载体部件的所述芯片承载表面；以及(2)三个导电连接部件，其与所述芯片载体部件分离，所述三个连接部件中的每一者均具有连接垫，所述三个LED中每一者的第二端子通过单个接合线电耦合到所述三个连接部件中相应一者的连接垫。所述LED线性阵列在第一方向上延伸，且所述芯片载体部件和三个连接部件中的每一者均具有引线。所述引线彼此成平行关系设置且在第二方向上延伸穿过所述外壳的所述末端表面，所述第二方向正交于所述第一方向。可在例如室内LED屏幕的LED显示器中使用所述表面安装装置阵列。
文档编号G09F9/33GK101388161SQ200710152109
公开日2009年3月18日 申请日期2007年9月14日 优先权日2007年9月14日
发明者亚历克斯·志强·陈, 望 宣 申请人:科锐香港有限公司