LED封装件的制作方法

本披露总体上涉及发光二极管(LED)，更具体地，涉及包括具有不同光学性质的两个部分的防水LED装置和包括这样的装置的LED显示器。

背景技术：

近年来，LED技术已经取得了重大改进，从而已经产生了亮度和彩色保真度更高的LED。由于这些改进的LED和改进的图像处理技术，大幅面、全色LED视频屏幕已经变得可用并且如今正普通使用。LED显示器通常包括单独的LED面板的组合，从而提供根据相邻像素之间的距离或“像素间距”所确定的图像分辨率。

为了在常规应用场合中使用LED芯片，已知是将LED芯片包围在封装件中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、聚光等。LED封装件还包括用于将LED封装件电连接至外部电路的电引线、触头、或迹线。如图25中示出的典型的两引脚LED封装件/器件10中，单个LED芯片12借助于焊料结合或导电环氧树脂安装在透明的反射杯13上。一条或多条焊丝(wire bond)11将LED芯片12的欧姆触头连接至引线15A和/或15B，所述引线可以附接至透明的反射杯13或与其集成为一体。反射杯13可以填充透明的封装材料16和波长转换材料，诸如磷光体，其能够包括在LED芯片上或密封剂中。由LED发出的第一波长的光可以被磷光体吸收，所述磷光体可以响应地发出第二波长的光。于是整个组件能够封装在透明保护性树脂14中，该透明保护性树脂可以塑造成透镜形状以引导或指引从LED芯片12发出的光。

图26中示出的常规LED封装件20可能更适合于可以生成更多热量的大功率工作。在LED封装件20中，一个或多个LED芯片22安装在陶瓷基载体上，诸如印刷电路板(PCB)载体、基板或子安装件23上。一个或多个LED芯片22可以包括：基于氮化镓的蓝色LED芯片、基于氮化镓的绿色LED芯片、AlInGaP红色LED芯片、白色LED芯片、蓝色LED芯片、黄色磷光体芯片、或红色LED芯片。安装在子安装件23上的金属反射器24环绕LED芯片22并将LED芯片22发出的光从封装件20反射走。反射器24也对LED芯片22提供了机械保护。一个或多个焊丝连接件21形成在LED芯片22上的欧姆触头与子安装件23上的电迹线25A、25B之间。然后采用透明的密封剂26覆盖安装好的LED芯片22，这种透明的密封剂既可以对芯片提供环境和机械保护，同时还可以用作透镜。金属反射器24通常借助于焊料结合或环氧树脂结合附接至载体。

常规LED封装件(诸如图25和图26中示出的那些)通常没有禁得起严酷的外部条件的耐久的结构。当将常规LED封装件用于LED显示器中时，常规LED封装件会出现问题，因为这种LED封装件不防水。因此，存在对坚固防水的小型LED的需要，这种LED具备用于户外使用显示器的耐气候性并且能够采用较少的材料以低成本生产。

技术实现要素：

第一实施方式披露了包括具有安装表面和下表面的第一塑料部分的LED封装件。该LED封装件还包括环绕该第一塑料部分并暴露该第一塑料部分的安装表面和下表面的第二部分。第一塑料部分和第二部分具有不同的光学性质。

第二实施方式披露了包括具有孔或凸出部中的至少一种的第一塑料部分的LED封装件。该LED封装件还包括具有填充所述孔或环绕所述第一塑料部分的凸出部的对应结构的第二部分。第一塑料部分和第二部分具有不同的光学性质。

第三实施方式披露了包括承载以竖直列和水平行布置的LED封装件阵列的基板的显示器。LED封装件中的至少一个包括具有安装表面和下表面的第一塑料部分。LED安装在安装表面上。LED封装件中的至少一个还包括环绕第一塑料部分并暴露第一塑料部分的安装表面和下表面的第二部分。第一塑料部分和第二部分具有不同的光学性质。显示器还包括信号处理和LED驱动电路，所述信号处理和LED驱动电路被电气连接以选择性地激励所述LED封装件阵列以在显示器上产生视觉图像。

第四实施方式披露了包括承载以竖直列和水平行布置的LED模块阵列的基板的显示器。LED封装件中的至少一个包括具有孔或凸出部中的至少一种的第一塑料部分。LED封装件中的至少一个包括还包括具有填充所述孔或环绕所述第一塑料部分的凸出部的对应结构的第二部分。第一塑料部分和第二部分具有不同的光学性质。显示器还包括信号处理和LED驱动电路，所述信号处理和LED驱动电路被电气连接以选择性地激励所述LED封装件阵列以在显示器上产生视觉图像。

第五实施方式披露了用于LED封装件的引线框架。该引线框架包括多个导电阴极部件和对应的多个导电阳极部件，每个导电阴极部件具有接触垫，每导电阳极部件具有承载LED的对应的安装垫。接触垫和安装垫具有不同的表面积。

第六实施方式披露了用于LED封装件的引线框架。该引线框架包括多个导电阴极部件和对应的多个导电阳极部件，每个导电阴极部件具有接触垫和阴极引脚垫，每个导电阳极部件具有承载LED的安装垫和阳极引脚垫。安装垫的轮廓宽度小于阳极引脚垫的轮廓宽度。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一实施方式的LED封装件的顶部透视图；

图2示出了图1中的LED封装件的底部透视图；

图3示出了图1中的LED封装件的局部剖切侧透视图；

图4示出了图1中的第一塑料部分的透视图；

图5示出了显示有引线框架的图1中的LED封装件的局部剖切侧透视图；

图6示出了根据本披露的LED封装件的第二实施方式的底部透视图；

图7示出了图6中的LED封装件的第一塑料部分的底部透视图；

图8示出了具有引线框架的图6中的LED封装件的局部剖切侧透视图；

图9示出了根据本披露的LED封装件的第三实施方式的底部透视图；

图10示出了图9中的LED封装件的第一塑料部分的透视图；

图11示出了具有引线框架的图9中的LED封装件的局部剖切侧透视图；

图12示出了根据本发明的第四实施方式的LED封装件的透视图；

图13示出了图12中的LED封装件的外部部分实施方式的透视图；

图14示出了图12中的LED封装件的对应内部部分的实施方式的透视图；

图15示出了具有引线框架的图12中的LED封装件的局部剖且侧透视图；

图16示出了根据本发明的第五实施方式的LED封装件的内部部分实施方式的透视图；

图17示出了对应于图16中的内部部分的局部剖切侧透视图；

图18示出了根据本发明的第六实施方式的LED封装件的内部部分实施方式的透视图；

图19示出了包括图18中的内部部分的LED封装件的局部剖切侧透视图；

图20示出了结合在根据先前示出实施方式的LED封装件中的引线框架的第一实施方式的平面图；

图21示出了结合在根据先前示出实施方式的LED封装件中的引线框架的第二实施方式的平面图；

图22示出了图21中所示出的引线框架的弯曲引线框架的透视图；以及

图23示出了包括图21中的引线框架的LED封装件的顶部透视图；

图24是LED显示屏的一部分的平面透视图；

图25是传统发光二极管封装件的侧视图；以及

图26是另一传统发光二极管封装件的透视图。

具体实施方式

下面的描述呈现了本披露的优选实施方式，其代表了用于实施本披露的预期的最佳方式。这个描述并不具备限制性意义，而是仅仅出于描述本披露的一般原则的目的，本披露的范围由所附权利要求限定。

现在将在下文中参照示出了本发明的实施方式的附图更充分地描述本发明的实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且本发明不应被理解为限制于本文所阐明的实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本披露是透彻的和完整的，并且将本发明的范围完全地传达给本领域的技术人员。自始至终相同的标记是指相同的元件。

应理解，虽然术语第一、第二等可能被用在本文中用于描述各种的元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区别一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本发明的范围的前提下，第一元件可能被称作第二元件，以及，同样地，第二元件可能被称作第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个中的任何和所有的组合。

应理解，当一元件(诸如层、区或基板)被称为“在另一元件上”或“延伸到另一元件上”时，则该元件直接位于所述另一元件上或者直接延伸到所述另一元件上或也可以存在居间元件。相反，当一元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，则不存在居间元件。还应理解，当一元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，则该元件直接连接至或耦接至所述另一元件或可以存在居间元件。相反，当一元件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，则不存在居间元件。

相关的术语诸如“在下面”或“在上面”或“上面的”或“下面的”或“水平的”或“竖直的”可以在本文中用于描述如附图中所述的一个元件、层或区与另一个元件、层或区之间的关系。应理解，这些术语旨在包含除附图中所描述的方位之外的装置的不同方位。

本文所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，而不是旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”“一种”和“所述”也旨在包括复数形式，除上下文清楚地表明之外。应进一步理解，当在本文中使用术语“包含”、"包括"、“含有”和/或“具有”时，用于表明陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或封装件的存在，而不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、封装件、和/或它们的组合的存在或增加。

除另有定义之外，本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应进一步理解，本文所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本文中明确如此定义之外。

图1-图5以不同的透视图示出了LED封装件100的实施方式。LED封装件100是表面安装LED封装件，这种封装件可以包括多个LED和电气布线图案以将LED连接至本领域的技术人员所熟知的电源。图1是LED封装件100的顶部透视图。图2是LED封装件100中的底部透视图。如图1-图2所示，LED封装件100包括具有安装表面112和下表面114的内部部分110。内部部分110可以是由外部部分120环绕的塑料部分。外部部分120露出内部部分110的安装表面112和下表面114。内部部分110和外部部分120具有不同的光学性质。例如，内部部分110和外部部分120可以具有不同的颜色、不同的反射率、或不同的透明度。

LED封装件100也可以包括如图22最佳示出的传导性引线框架140。传导性引线框架140包括多个导电阴极部件144-146和对应的多个导电阳极部件141-144。每个导电阴极部件144-146均具有各自的接触垫154-156。每个导电阳极部件141-143均具有对应的安装垫151-153。在这个实施方式中，安装垫151承载LED 131，安装垫152承载LED 132，安装垫153承载LED 133。正如将在下文更详细的描述的，接触垫154-156和安装垫151-153具有不同的表面积。例如，每个接触垫154-156的表面积小于每个对应的安装垫151-153的表面积。每个接触垫154-156的轮廓长度可以大于每个对应的安装垫151-153的轮廓长度。可替代地或额外地，每个接触垫154-156的轮廓宽度可以大于每个对应的安装垫151-153的轮廓宽度。如图1-图2中所示的，多个导电阴极部件144-146和对应的多个导电阳极部件141-143具有横跨内部部分110的安装表面112和暴露的下表面114的弯曲部。因此，引线框架140也增强了内部部分110与外部部分120之间的附着。

图3示出了LED封装件100中的局部剖切侧透视图。内部部分110具有侧壁表面116。侧壁表面116可以相对于安装表面112倾斜从而形成用以安装LED的腔室。根据本披露的一方面，内部部分110和外部部分120是由具有不同光学性质的不同材料制成的。内部部分110和外部部分120可以具有不同的颜色、不同的吸光性质、不同的光反射率等。例如，内部部分110和外部部分120可以由具有不同颜色的塑料或类似的材料制成。例如，内部部分220可以包括浅色聚邻苯二甲酰胺(PPA)，外部部分120包括深色PPA。内部部分110和外部部分120的材料可以具有不同的融点，使得这两个部分可以在不同的温度下模塑。例如，在制造期间，可以在模塑内部部分110之前模塑外部部分120。优选地，通过在接触界面处引入额外的特征来增强外部部分120与内部部分110之间的附着。例如，外部部分120的内表面126可以具有与内部部分110上的多个凹槽匹配的突出图案(obtrusion pattern)128。

图4示出了图1的内部部分。内部部分110具有上外表面118和下外表面119。为了增强内部部分110与外部部分120之间的接触界面，在内部部分110上增加了多个互锁特征。在这个实施方式中，在上外表面118上存在多个凹槽160以及在下外表面119上存在多个凹槽162。本领域的技术人员将意识到，在上外表面118和下外表面119上的互锁图案可以包括螺纹、支腿(leg)、切口、弯曲部、点式穿孔、突片(tab)、和台阶等。

图5示出了图1中的具有位于LED封装件内的引线框架140的LED封装件100的局部剖切侧透视图。在这个实施方式中，内部部分110和外部部分具有基本相等的轮廓高度。引线框架140的弯曲部横跨外部部分120的外表面和内部部分110的下表面114。因此，引线框架140也帮助提高了内部部分110与外部部分120之间的附着。因此，披露的LED封装件100提供了具有改进的防水性和延长的寿命期限的坚固防水LED装置。此外，披露的防水LED封装件能够以低成本生产，这通过减少在外部部分120中所使用的材料来实现，所述外部部分中所使用的材料比用于内部部分110的材料更昂贵。

图6-图8示出了LED封装件100的第二实施方式的不同的透视图。图6示出了根据第二实施方式的LED封装件100的底部透视图，图7示出了图6中的内部部分110，图8示出了图6中的引线框架的LED封装件的局部剖切侧透视图。第二实施方式和第一实施方式之间的一个不同之处在于，内部部分110的下表面114包括具有如图7中最佳示出的交叉型图案的浮雕结构。

图9-11示出了LED封装件100的第三实施方式的不同的透视图。图9示出了LED封装件的第三实施方式的底部透视图，图10示出了图9中的内部部分110，图11示出了具有引线框架的图9中的LED封装件的局部剖切侧透视图。第三实施方式和第一实施方式之间的一个不同之处在于，内部部分110的下表面114具有基本矩形的形状，并且下表面114的面积大于安装表面112的面积，如图10最佳示出。

图12-图15示出了LED封装件100的第四实施方式的不同的透视图。图12示出了根据本发明的第四实施方式的LED封装件100的透视图。第四实施方式和第一实施方式之间的不同之处在于，内部部分110的下表面114是不暴露的，内部部分110具有靠近下表面114的多个通孔115。在示出的实施方式中，通孔115布置在安装表面112与下表面114之间，并且通孔115具有基本平行于安装表面112的中心轴线。

图13示出了图12中的外部部分120的实施方式，图14示出了图12中的对应的内部部分的实施方式，图15示出了具有引线框架的图12中的LED封装件的局部剖切侧透视图。在图13中，外部部分120具有填充图14中的内部部分110的通孔115的对应结构170。在示图14中示出的实施方式中，内部部分110具有布置在安装表面与下表面之间的多个通孔115。然而，本领域的技术人员将意识到，通孔可以布置在内部部分110内的其他位置处，所述其他位置将提供内部部分和外部部分之间的增加的接触界面面积。在这个实施方式中，对应结构170是在安装表面112的几何中心下面在通孔115中横跨外部部分120的销钉(peg)，如图15中所示。销钉170因此固定内部部分110和外部部分120。除了通孔115之外，内部部分110可以进一步地包括与外部部分120的互补特征相配合的下列固定特征中的至少一个：凹槽、螺纹、支腿、切口、弯曲部、点式穿孔、突片、台阶等。

图16-图17示出了LED封装件100的第五的实施方式的不同的透视图。图16示出了LED封装件100的内部部分110的实施方式。图17示出了对应于图16中的内部部分110的外部部分120的局部剖切侧透视图。第五实施方式和第四实施方式之间的一个不同之处在于，内部部分110具有带有多个凸出部164的外表面119，如图16中所示。因此，外部部分120具有带有与凸出部164相配合的多个凹槽166的内表面126，如图17中所示。多个凸出部164和多个凹槽166彼此互锁并且增强了内部部分110和外部部分120之间的附着。本领域的技术人员将意识到，凹槽166可以具有不同的形状，诸如弯曲凹槽等。另外，可以引入其他类似的特征以进一步增强了内部部分110和外部部分120之间的附着。

图18-图19示出了LED封装件100的第六实施方式的不同的透视图。图18示出了LED封装件100的内部部分110的实施方式，图19示出了包括图18中的内部部分110的LED封装件100的局部剖切侧透视图。第六实施方式和第四实施方式之间的一个不同之处在于，内部部分110具有在下表面114下面的多个凸出部168，如图18中所示。因此，外部部分120具有容纳如图19中所示的多个凸出部168的对应接纳结构。凸出部168在这个实施方式中具有类似于桌腿的形状，这增强了内部部分110和外部部分120之间的接触界面，如图19中最佳示出。本领域的技术人员将意识到，凸出部168可以具有其他形状或在凸出部上包括台阶或凹槽以进一步增加接触界面和增强附着。披露的实施方式因此使得LED封装件更耐久并且还通过减少用于外部部分的材料而减少了制造成本。

在一些实施方式中，披露的LED封装件的轮廓长度优选小于约5.5mm，更优选小于约4.5mm，最优选小于约3.5mm。披露的LED封装件的轮廓宽度优选小于约5.5mm，更优选小于约4.5mm，最优选小于约3.5mm。披露的LED封装件的轮廓高度优选小于约3.0mm，更优选小于约2.8mm，最优选小于约1.8mm。内部部分的腔室深度优选小于约1.5mm，更优选小于约1.0mm，最优选小于约0.8mm。

上面的实施方式示出了不同的互锁特征以改善内部部分110和外部部分120之间的附着。有了这些互锁特征，LED封装件100具有保护LED131-133并且从而延长LED 131-133的寿命期限的耐久的结构。本领域的技术人员将意识到，可以对不同的互锁特征进行组合以满足特殊的设计要求或在不同的性能参数之间实现权衡。

图20示出了可以结合在LED封装件100中的引线框架140的第一实施方式。每个引线框架140包括多个导电阴极部件144-146，每个导电阴极部件均具有各自的接触垫154-156。引线框架140进一步包括对应的多个导电阳极部件141-143，每个导电阴极部件均具有各自的对应的安装垫151-153。每个接触垫154、155、或156的轮廓宽度小于对应的安装垫151、152、或153的轮廓宽度。引线框架140在这个实施方式中可以在单个导电金属件上形成。这与必须使用两个导金属件形成的常规引线框架有很大的不同。因此，引线框架140节省了加工时间和材料。另外，因为引线框架140是从单个金属件上切下来的，所以引线框架140确保了导电阳极部件141-143和导电阴极部件144-146彼此完全配合并且与内部部分110的安装表面112和外部部分120的外表面129紧密配合，如图1中所示。

图21示出了可以结合在披露的LED封装件100中的引线框架140的第二实施方式。引线框架140的第一实施方式和第二实施方式之间的一个不同之处在于，与图21中的安装垫151-153相比较，图20中的安装垫151-153的面积更大。

图22示出了图21中的弯曲的引线框架。图23示出了包括图21中的引线框架的LED封装件的顶部透视图。在使引线框架140弯曲之后，如图22中所示，接触垫154-156的弯曲部的轮廓长度L1小于安装垫151-153的对应的弯曲部的长度L2。

在图23中，弯曲部布置在安装表面112上。接触垫154-156和对应的安装垫151-153具有横跨LED封装件100中的内部部分110的弯曲安装表面112的弯曲部，如图23中所示。

每个导电阴极部件144-146包括阴极引脚垫184-186，所述阴极引脚垫具有横跨图2和图6中的LED封装件100中的第一弯曲部分136的弯曲部。每个导电阳极部件141-143包括阳极引脚垫181-183，所述阳极引脚垫具有横跨图2和图6中的LED封装件100中的第二弯曲部分138的弯曲部。每个阳极引脚垫181-183和每个阴极引脚垫184-186的特征在于轮廓宽度W1。在一实施方式中，阳极引脚垫和阴极引脚垫具有基本相同的轮廓宽度。阳极引脚垫181-183和阴极引脚垫184-186的轮廓宽度W1大于安装垫151-153的轮廓宽度W2。每个接触垫154-156的轮廓宽度W3小于每个对应的安装垫151-153的轮廓宽度W2，如图21中最佳示出。本领域的技术人员将意识到，引线框架的阳极引脚垫和阴极引脚垫可以具有稍微不同的形状，只要他们彼此对应即可，从而相比常规引线框架减少了制造成本和时间。

图24是LED显示屏300的一部分的平面透视图，例如，包括承载大量布置在行和列中的LED装置304的驱动器PCB 302的显示屏。显示屏300被划分成多个像素，每个像素具有LED装置304，每个LED装置包括承载多个LED 306的基板。在像素中存在多个LED装置304。每个LED装置可以由不同的电压电平驱动。LED装置304包括LED封装件100，诸如上述和图1-图19中示出的那些LED封装件。LED装置电连接至PCB 302上的金属迹线或金属垫(未示出)，所述金属迹线或金属垫将LED连接至适当的电信号处理和驱动电路310。信号处理和LED驱动电路310被电连接以选择性地激励LED装置304中的LED 306以在显示器上产生视觉图像。像素之间可以具有孔308以用于将PCB 302锚固至安装平台。

因此，很明显，已经披露了充分地提供上文所述的优点的LED封装件。虽然已经参照本发明的特殊说明性实施方式描述和示出了本发明，但是，并不旨在将本发明限制于那些说明性实施方式。本领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神的前提下，可以对本发明作出变化和修改。例如，能够使用各种配方的浅色和深色聚邻苯二甲酰胺(PPA)。因此，旨在包括落入所附权利要求和其等同物范围内的本发明的所有这样的变化和修改。