安装组件和照明设备的制造方法
【专利摘要】公开了一种安装组件（10），其用于安装和连接电气设备，特别是发光二极管。安装组件（10）包括含有至少两个金属层（14、16）的安装元件（12），每个金属层具有顶表面（24）和底表面（28）。顶接触垫在每个金属层的顶表面处形成，用于提供到电气设备的平面电气和热接触。底接触垫在每个金属层的底表面处形成，用于提供到安装板（34）的平面电气和热接触。
【专利说明】
安装组件和照明设备
技术领域
[0001]本发明涉及用于安装和连接电气设备、特别是发光二极管的安装组件。另外，本发明涉及包含用于发光的发光二极管的照明设备。
【背景技术】
[0002]在光照领域中且特别是在汽车前置照明的领域中，众所周知的是，因为与标准的基于灯丝的光源相比发光二极管的低功耗和长寿命的缘故，使用发光二极管作为光源。为了一般地减小照明设备的尺寸并且为了增加具有作为光源的LED的照明设备的光发射，发光二极管和对应的封装件的特征尺寸被持续地减小，而LED的功耗保持不变。因此，发光二极管的功率密度增加并且更多的热量由更小的发光二极管设备和/或发光二极管封装件耗散。这导致对于小的特征尺寸和改进的功率耗散性质的持续增加的需求。这进而增加了技术努力以及封装件和衬底的成本，其中例如必须使用陶瓷。
[0003]为了增加集成电路或发光二极管的功率耗散，JP2011-108998 A提出将集成电路或发光二极管的背侧层压地连接到金属引线框以用于耗散电功率，其中集成电路设备或发光二极管借助于导线接合在前侧连接。此封装概念的缺点是，由于在电气设备的前表面处的电气接触垫的缘故，增加了导线接合的技术努力并且减小了发光表面的尺寸。
[0004]US 2004/0245591公开一种用于安装和连接电气设备、特别是发光二极管的安装组件。该安装组件包含具有两个金属层的安装元件。电气设备可以安装在该安装组件的顶表面处，特别是两个金属层的顶表面上，从而在电气设备和安装元件之间提供电气接触和热接触。安装组件不通过对安装元件的电力供应提供热量耗散。
【发明内容】
[0005]因此本发明的一个目的是提供一种利用低的技术努力而具有小特征尺寸和改进的功率耗散的安装组件和照明设备。
[0006]依据本发明的一个方面，提供一种用于安装和连接电气设备、特别是发光二极管的安装组件，其包括:
-含有至少两个金属层的安装元件，每个金属层具有顶表面和底表面，
-在每个金属层的顶表面上形成的顶接触区域或顶接触垫，用于提供到该电气设备平面电气和热接触，并且进一步包括
-在每个金属层的底表面处形成的底接触区域或底接触垫，以及 -安装板，
其中安装元件的底接触区域或底接触垫电气且热学连接到安装板。
[0007]依据本发明的另一方面，提供一种照明设备，其包括用于发光的发光二极管以及依据本发明的用于安装和连接该发光二极管的安装组件。
[0008]本发明优选的实施例在从属权利要求中限定。
[0009]本发明基于下述思想:使用电气接触，其设置于电气设备的背侧处的以用于电气地连接该电气设备并将该电气设备热连接到散热器。因为安装元件包括连接到电气设备的两个金属层，在电气设备中生成的功率可以经由电气接触和热接触容易地耗散到金属层中并且经由底接触另外耗散到诸如PCB板或陶瓷板之类的安装板，该安装板一般地用于安装该安装组件。安装板形成用于电气设备的散热器。因此，电气设备的电功率可以以低的技术努力耗散并且电气设备的特征尺寸可以得到进一步减小，因为电气接触被用作热接触并且在电气设备的背侧上提供。
[0010]在优选的实施例中，底表面在与顶表面相对的金属层的表面处形成。这有可能减小特征尺寸并且改进功率耗散，因为热接触被设置于金属层的相对侧。
[0011]在优选的实施例中，底表面平行于顶表面而形成。这有可能减小特征尺寸，因为金属层可以作为引线框而形成并且可以以层压层的堆叠组装。
[0012]在优选的实施例中，金属层通过在金属层之间形成的间隙彼此分离。这有可能形成电气分离和隔离的接触，该接触以低技术努力形成用于电气设备的热接触和电气接触。
[0013]在优选的实施例中，金属层包括在金属层之间形成不同距离的两个距离部分，其中金属层的顶表面的距离小于底表面的距离。这有可能将使电气设备的电气接触的间距适应安装板的不同的间距和/或接触距离，使得任何电气设备的小的特征尺寸和小间距距离可以适应于安装板的标准间距和特征尺寸。
[0014]在优选的实施例中，顶接触区域或顶接触垫以及底接触区域或底接触垫在顶表面上的垂直观看方向上分别重叠。这有可能进一步增加从电气设备到安装板的功率耗散，因为相应的热接触重叠并且彼此间具有的小距离。
[0015]在优选的实施例中，介电层设置于顶表面上，包围该电气设备。这有可能形成用于电气设备的紧凑的封装件并且形成用于金属盘载体，使得可以提供刚性外壳。
[0016]在另外的优选的实施例中，金属层设置于包围电气设备的介电层的顶表面上。这另外有可能增加安装组件的刚度，使得可以提供用于电气设备的刚性外壳。
[0017]在优选的实施例中，金属层是金属盘，特别是铜金属盘。由于金属盘的大热容量以及特别是铜的高导热性的缘故，这有可能增加功率耗散。
[0018]在优选的实施例中，金属层具有210到300微米的厚度。这有可能减小安装组件的特征尺寸。
[0019]在优选的实施例中，介电层由玻璃增强环氧树脂层形成。这有可能提供具有高热稳定性和低技术努力的隔离层。
[0020]在照明设备的优选实施例中，发光二极管包括与发光表面相对的表面处的接触垫，其中该接触垫被层压地连接到顶接触区域或顶接触垫。这有可能进一步减小照明设备的特征尺寸，因为发光二极管的电气和热接触设置在该发光二极管的背表面，使得整个前表面可以用于光的发射。
[0021]如在上面提到的，本发明提供了用于电气设备的安装组件或封装组件，其具有改进的功率耗散，因为在电气设备的背侧处形成的电气接触用作电气和热接触，使得在该电气设备中生成的热量可以耗散到该金属层中并且可以进一步耗散到所连接的安装板。因此，功率耗散利用低技术努力而改进并且电气设备的特征尺寸可以得到减小，因为电气接触在电气设备的背表面处形成。
【附图说明】
[0022]本发明的这些和其他方面将会从下文描述的实施例中显而易见，并且将会参考下文描述的实施例进行阐述。在下面的附图中
图1示出包括发光二极管的安装组件的示意性截面图；
图2示出图1的安装组件的分解图；
图3a、b示出安装组件的实施例的截面图；
图4示出包括发光二极管的安装组件的透视图；以及图5a、b示出安装组件的实施例的透视图和分解图。
【具体实施方式】
[0023]图1示出用于安装和连接电气设备的安装组件，该电气设备一般地用10表示。安装组件包括引线框12，其由两个金属层14、16或由两个金属盘14、16形成。金属层14、16借助于顶接触区域或顶接触垫电气地连接到电气设备22的接触垫18、20 ο接触垫18、20借助于像焊料那样的连接材料26层压地连接到引线框12或金属层14、16的顶表面24。引线框12或金属层14、16具有底表面28，其借助于底接触区域或底接触垫连接到印刷电路板34的接触垫30、32，该印刷电路板一般地用于安装该安装组件并且用于电气地连接该安装组件10。底表面28借助于像焊料那样的连接材料36层压地连接到接触垫30、32。介电层38连接到引线框12的顶表面24，该引线框包围电气设备22和/或至少部分地接纳电气设备22。介电层38具有顶表面40，其包括反射层以便反射入射光。介电层38形成用于电气设备22的腔体。电气设备22优选地是用于发光的发光二极管22。
[0024]因为电气设备22的接触垫18、20作为底接触而形成并且层压地连接到引线框12的顶表面24，所以该连接形成良好的热接触，使得热功率可以从电气设备22耗散到引线框12的金属层14、16。因为引线框12的金属层14、16层压地连接到印刷电路板的接触垫30、32，所以热能可以通过金属层14、16耗散到印刷电路板34，使得总体功率耗散得到改进。因此，可以缩小电气设备22的大小，而电气性能可以保持不变。
[0025]如图1中示出的引线框12形成为包括设置在一个平面中的两个金属层14、16的图案(pattern)引线框，其用于电气地连接电气设备22且用于为从电气设备22耗散的电功率提供散热器。将理解，图案化的引线框12可以包括多于两个金属层14、16，以便为电气设备22提供多个独立电气连接。
[0026]金属层14、16借助于距离或间隙而分离，以便在金属层14、16之间提供电气隔离。在该确定的实施例中，金属层14、16具有肩状物42或台阶42。借助于肩状物42或台阶42，在顶表面24处的金属层14、16之间的距离小于在底表面28处的金属层14、16之间的距离。借助于这些不同的距离，电气设备22的接触垫18、20与印刷电路板34的接触垫30、32的不同间距可以与彼此适应。
[0027]图2示出图1的安装组件10的分解图。相同的元件由相同的参考编号表示，其中这里仅仅详细地解释区别。
[0028]金属层14、16具有顶表面24和底表面28，它们在金属层14、16的相对侧上彼此平行地形成。电气设备22的接触垫18、20借助于连接材料26层压地连接到每个金属层14、16的顶表面24，以便将连接垫18、20电气地且热学地连接到引线框12。金属层14、16的底表面28借助于连接材料36层压地连接到印刷电路板的连接垫30、32，使得金属层14、16电气地和热学地连接到印刷电路板34。因此，电气设备22的功率耗散可以得到改进，因为接触垫18、20被用来电气地连接电气设备22并且用于热功率耗散，使得电气设备22的热功率可以耗散并且可以实现电气设备22的改进的冷却。
[0029]图3a示出安装组件10的实施例。相同的元件由相同的参考编号表示，其中这里仅仅详细地解释区别。
[0030]引线框12包括设置于一个平面中的两个金属层14、16，其中金属层14、16之间的距离d在顶表面24处和在底表面28处是相同的。介电层38连接到顶表面24，以便形成腔体44，电气设备22被设置于其中。距离d形成电气设备22的接触垫18、20之间和印刷电路板34的接触垫30、32之间的间距，其中此引线框12可以用于电气设备22和印刷电路板34的相同的间距。
[0031]图3b示出安装组件10的另外的实施例。相同的元件由相同的参考编号表示，其中这里仅仅详细地解释区别。
[0032]设置于一个平面中的金属层14、16包括肩状物42或台阶42，使得金属层14、16的顶表面24以第一距离CU设置并且金属层14、16的底表面28以第二距离d2设置。第一距离Cl1小于第二距离出，使得(未在图3b中示出的)印刷电路板34的接触垫30、32的大间距可以适应于电气设备22的接触垫18、20的小间距。
[0033]第二引线框46连接到介电层38的顶表面40，以便一般地提供安装组件10的机械增强，其中安装组件10的反射功能性在引线框46的顶表面48处提供。因此，安装组件10的机械稳定化可以利用低技术努力而实现，其中安装组件10的反射功能由顶表面48提供。引线框46包括凹口或开口，其与介电层38的凹口相同或者大于介电层38的凹口，使得腔体44可以形成以用于接纳电气设备22。
[0034]图4中，安装组件10和电气设备22的透视图被示意性示出。相同的元件由相同的参考编号表示，其中这里仅仅详细地解释区别。
[0035]金属层14、16形成为用于接收和传导由电气设备22耗散的热量的金属盘14、16，特别地形成为铜盘14、16。金属盘14、16在一个平面中并排设置。介电层38层压地连接到金属层14、16的顶表面24，并且形成电气设备22设置于其中的腔体44。介电层38优选地由玻璃增强环氧树脂层或聚酰亚胺介电层形成，其中顶表面40包括白色反射层和/或保护层，以便一般地反射入射光和保护引线框12。金属层14、16优选地具有210到300微米的厚度，以便提供良好的热传导性和大热容量以补偿电气设备22的功率耗散中的峰值。电气设备22包括连接到陶瓷载体54的LED单元50和TVS 二极管52，该陶瓷载体设置在腔体44内并且连接到金属层
14、16，以便将LED 50和TVS二极管52电气地和热学地连接到引线框12。
[0036]图5a示出安装组件10的实施例的透视图。相同的元件由相同的参考编号表示，其中这里仅仅详细地解释区别。
[0037]安装组件10包括介电层38和形成为铜层的引线框46，其中两个腔体44和56在介电层38和引线框46中形成以便接纳LED 50和TVS二极管52。
[0038]图5b示出在图5a中示出的安装组件10的分解图。金属层14、16通过一定距离分离，其中台阶42在每个金属层14、16中形成，使得金属层14、16的顶表面24通过第一距离CU分离并且底表面28通过第二距离d2分离。在金属层14、16之间的缝隙或距离中，设置了隔离元件58，以便阻止来自引线框12到PCB板34的连接的焊料流入金属层14、16之间的间隙以便阻止短路。隔离元件58作为填充物或密封物形成。
[0039]因此，不同的层可以与彼此层压，以便以低技术努力和低成本提供安装组件10。
[0040]尽管本发明已经在附图和前述说明书中详细地进行了图示和描述，但是这也的图示和描述将被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，可以理解和达成对所公开实施例的其它变型。
[0041]在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一”不排除复数。单个元件或其它单元可以实现权利要求中叙述的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
[0042]权利要求中的任何附图标记不应当被解释成限制范围。
【主权项】
1.一种用于安装和连接电气设备(22)、特别是发光二极管的安装组件(10)，包括: -含有至少两个金属层(14、16)的安装元件(12)，每个所述金属层具有顶表面(24)和底表面(28)， -在每个所述金属层的所述顶表面处的顶接触区域或顶接触垫，其用于提供到所述电气设备的平面的电气和热接触，并且进一步包括 -在每个所述金属层的所述底表面处形成的底接触区域或底接触垫，以及 -安装板(34)， 其中所述安装元件的底接触区域或底接触垫电气且热学连接到所述安装板。2.如权利要求1所述的安装组件，其中所述底表面在与所述顶表面相对的所述金属层的表面处形成。3.如权利要求1所述的安装组件，其中底表面平行于所述顶表面而形成。4.如权利要求1所述的安装组件，其中所述金属层通过在所述金属层之间形成的间隙(d)彼此分呙。5.如权利要求4所述的安装组件，其中所述金属层包括在所述金属层之间形成不同距离(dl、d2)的两个距离部分，其中所述顶表面的距离(d2)小于所述底表面的距离。6.如权利要求4所述的安装组件，其中隔离层(58)设置在所述金属层之间的间隙中。7.如权利要求1所述的安装组件，其中所述顶接触区域或顶接触垫以及所述底接触区域或所述底接触垫在所述顶表面上的垂直观看方向上分别重叠。8.如权利要求1所述的安装组件，其中介电层(38)设置在所述顶表面上，包围所述电气设备。9.如权利要求8所述的安装组件，其中第二金属层(46)设置在包围所述电气设备的所述介电层的顶表面上。10.如权利要求1所述的安装组件，其中所述金属层是铜盘。11.如权利要求1所述的安装组件，其中所述金属层具有210到300微米的厚度。12.如权利要求8所述的安装组件，其中所述介电层由玻璃增强环氧树脂层形成。13.—种照明设备，包括用于发光的发光二极管(50)和如权利要求1至12中的任何一项所述的用于安装和连接所述发光二极管的安装组件(10)。14.如权利要求13所述的照明设备，其中所述发光二极管包括在与发光表面相对的表面处的接触垫(18、20)，并且其中所述接触垫层压地连接到所述顶接触区域或所述顶接触垫。
【文档编号】H01L33/64GK105993081SQ201480066642
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2014年11月24日
【发明人】G.库姆斯, S.P.M.诺伊詹
【申请人】皇家飞利浦有限公司