DE102012212320A1 - Carrier device for receiving component e.g. LED, has carrier that is arranged with molding material with receiving area for receiving the component, and anchoring structure is designed so that molding material with carrier is anchored - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Trägervorrichtung, Bauteile und ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen.The invention relates to a carrier device, components and a method for producing components.
Bei der Herstellung von Leuchtdioden (LED) auf einem Keramiksubstrat oder einem Leiterplattensubstrat werden die LED-Chips auf dem Substrat aufgesetzt. Die einzelnen LEDs weisen im Normalfall keine Kavitäten, d.h. einen sie umgebenden Rahmen, auf. Ein Vergießen von einzelnen LEDs ist daher nicht möglich, da die Vergussmasse unkontrolliert verlaufen würde. Einzelne Kavitäten für die LEDs können jedoch mit Hilfe von hochviskosen Vergussmassen erstellt werden, was allerdings aufwändig ist.In the manufacture of light-emitting diodes (LED) on a ceramic substrate or a printed circuit board substrate, the LED chips are placed on the substrate. The individual LEDs normally have no cavities, i. a surrounding frame on. A casting of individual LEDs is therefore not possible because the potting compound would run uncontrolled. Individual cavities for the LEDs, however, can be created with the help of high-viscosity casting compounds, which is however expensive.
Verschiedene Ausführungsformen ermöglichen einen Vergussprozess für einzelne Bauelemente auf einem Träger, beispielsweise einem Keramiksubstrat oder einem Leiterplattensubstrat.Various embodiments enable a potting process for individual devices on a carrier, such as a ceramic substrate or a printed circuit board substrate.
Eine Trägervorrichtung zum Tragen eines elektrischen Bauelements oder zum Tragen einer Mehrzahl von Bauelementen gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann aufweisen: einen Träger, eine Formmasse, die auf dem Träger angeordnet ist, wobei die Formmasse mindestens einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen von mindestens einem elektrischen Bauelement aufweist, und mindestens eine Verankerungsstruktur, die derart gestaltet ist, dass die Formmasse mit dem Träger verankert wird.A carrier device for carrying an electrical component or for carrying a plurality of components according to various embodiments may comprise: a carrier, a molding compound, which is arranged on the carrier, wherein the molding compound has at least one receiving area for receiving at least one electrical component, and at least an anchoring structure designed to anchor the molding compound to the carrier.
Der Träger kann einen Keramikträger oder eine Leiterplatte aufweisen, wobei eine Leiterplatte üblicherweise kostengünstiger als ein Keramikträger ist.The carrier may comprise a ceramic carrier or a printed circuit board, wherein a printed circuit board is usually less expensive than a ceramic carrier.
Ferner kann die Trägervorrichtung das mindestens eine Bauelement oder eine Mehrzahl von Bauelementen aufweisen, welches oder welche in dem Aufnahmebereich aufgenommen ist.Furthermore, the carrier device may comprise the at least one component or a plurality of components which is accommodated in the receiving region.
Die Formmasse weist mindestens einen Aufnahmebereich auf, in dem ein elektrisches Bauelement angeordnet werden soll. Der Aufnahmebereich kann daher einzeln vergossen werden, so dass zum Beispiel eine Schichtdicke einer Vergussmasse für jedes Bauteil getrennt gesteuert werden kann. The molding compound has at least one receiving area in which an electrical component is to be arranged. The receiving area can therefore be cast individually, so that, for example, a layer thickness of a potting compound for each component can be controlled separately.
Ferner kann die Trägervorrichtung mehrere Aufnahmebereiche und mehrere Verankerungsstrukturen aufweisen. In diesem Fall kann jeweils eine Verankerungsstruktur einem jeweiligen Aufnahmebereich zugeordnet sein.Furthermore, the carrier device can have a plurality of receiving regions and a plurality of anchoring structures. In this case, in each case one anchoring structure can be assigned to a respective receiving area.
In vorteilhafter Weise weist die Trägervorrichtung als Verankerungsstruktur beispielsweise Kupferstrukturen, Aufrauhungen und/oder Vertiefungen auf, die derart gestaltet sind, dass die Formmasse mit dem Keramikträger verankert wird.Advantageously, the carrier device has as anchoring structure, for example, copper structures, roughenings and / or depressions, which are designed such that the molding compound is anchored to the ceramic carrier.
Die Haftung der Formmasse auf dem Träger, beispielsweise einem Keramikträger oder einer Leiterplatte, wird mittels der Verankerungsstruktur(en) verbessert. Sie kann/können in oder auf dem Träger, beispielsweise in oder auf dem Keramikträger oder in oder auf der Leiterplatte, angebracht sein. The adhesion of the molding compound to the carrier, for example a ceramic carrier or a printed circuit board, is improved by means of the anchoring structure (s). It may be mounted in or on the carrier, for example in or on the ceramic carrier or in or on the circuit board.
Das mindestens eine elektrische Bauelement kann ein opto-elektrisches Bauelement, beispielsweise ein lichtemittierendes Bauelement, beispielsweise eine Leuchtdiode, aufweisen.The at least one electrical component may comprise an opto-electrical component, for example a light-emitting component, for example a light-emitting diode.
Die Verankerungsstruktur(en) kann/können mindestens eine Kupferstruktur, und/oder mindestens eine Aufrauhung und/oder mindestens eine Vertiefung aufweisen.The anchoring structure (s) can have at least one copper structure, and / or at least one roughening and / or at least one depression.
Beispielsweise weist die Trägervorrichtung weiter eine Vergussmasse auf, wobei die Vergussmasse in einem Aufnahmebereich angeordnet ist und das elektrische Bauelement in dem Aufnahmebereich vergießt. For example, the carrier device further comprises a potting compound, wherein the potting compound is arranged in a receiving area and the electrical component is cast in the receiving area.
Die Vergussmasse schützt das Bauelement und kann für jedes elektrische Bauelement getrennt vergossen werden.The casting compound protects the component and can be cast separately for each electrical component.
In vorteilhafter Weise weist mindestens eine Oberfläche des Aufnahmebereichs ein Reflektormaterial auf.In an advantageous manner, at least one surface of the receiving region has a reflector material.
Durch das Reflektormaterial in dem oder den Aufnahmebereich(en) kann die Lichtausbeute der Leuchtdioden gesteigert werden. Insbesondere kann das Reflektormaterial nicht nur auf dem Keramikträger, sondern auch an den Seiten der Aufnahmebereichs oder der Aufnahmebereiche angebracht werden.By the reflector material in the or the receiving area (s), the light output of the light-emitting diodes can be increased. In particular, the reflector material can be mounted not only on the ceramic carrier but also on the sides of the receiving area or receiving areas.
In vorteilhafter Weise weist der Aufnahmebereich Strukturen auf, die derart gestaltet sind, dass der Kontrast eines Leuchtbilds des Bauteils erhöht wird.In an advantageous manner, the receiving area has structures which are designed such that the contrast of a luminous image of the component is increased.
Der Kontrast des Leuchtbilds kann erhöht werden, indem die Strukturen des Aufnahmebereichs das abgestrahlte Licht begrenzen.The contrast of the light image can be increased by the structures of the receiving area limit the emitted light.
In vorteilhafter Weise enthält die Formmasse wärmeleitfähige Partikel.Advantageously, the molding composition contains thermally conductive particles.
Die Formmasse kann somit beitragen, Wärme, die durch das Bauelement und gegebenenfalls durch den Wellenlängenkonverter erzeugt wird, abzuleiten. The molding compound can thus contribute to dissipate heat generated by the device and optionally by the wavelength converter.
In vorteilhafter Weise ist der Aufnahmebereich so gestaltet, dass er einer Kontur des Bauelements entspricht.Advantageously, the receiving area is designed so that it corresponds to a contour of the component.
Der Abstand des Bauelements zur Formmasse des Aufnahmebereichs und somit der Wärmewiderstand zwischen dem Bauelement und der Formmasse wird so minimal gehalten. Ist das Bauelement kreisförmig, so kann der Aufnahmebereich auch kreisförmig sein. Die Kontur kann auch nur einen Bereich des Bauelements betreffen. Die Wärme des Bauelements und falls vorhanden, des Wellenlängenkonverters können so zusätzlich neben der Luft, die das Bauteil umgibt, an die Formmasse abgeleitet werden. The distance of the component to the molding compound of the receiving area and thus the thermal resistance between the component and the molding compound is kept as minimal. If the component is circular, the receiving area can also be circular. The contour may also relate to only one area of the component. The heat of the component and, if present, the wavelength converter can be derived in addition to the air that surrounds the component, in addition to the molding compound.
Weiter wird in verschiedenen Ausführungsformen ein Bauteil bereitgestellt, welches durch Vereinzeln eines Aufnahmebereichs der beschriebenen Trägervorrichtung erhalten wird.Furthermore, in various embodiments, a component is provided which is obtained by separating a receiving region of the described carrier device.
Die Trägervorrichtung weist eine Formmasse mit einem Aufnahmebereich, beispielsweise mit einer Mehrzahl von Aufnahmebereichen auf, in denen elektrische Bauelemente angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine große Menge von Bauteilen mit geringem Aufwand hergestellt werden. Die Bauteile können vereinzelt werden, indem die Trägervorrichtung zerteilt wird. The carrier device has a molding compound with a receiving region, for example with a plurality of receiving regions, in which electrical components are arranged. In this way, a large amount of components can be produced with little effort. The components can be singulated by dividing the carrier device.
Ferner wird in verschiedenen Ausführungsformen ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen ein Bilden von mindestens einer Verankerungsstruktur auf oder in einem Träger und/oder in oder auf einer Formmasse, ein Aufbringen der Formmasse auf dem Träger, so dass die Formmasse mindestens einen Aufnahmebereichen zum Aufnehmen von mindestens einem elektrischen Bauelement aufweist, und wobei die Verankerungsstruktur derart gebildet wird, dass die Formmasse mit dem Träger verankert wird.Furthermore, in various embodiments, a method of manufacturing components is provided. The method may include forming at least one anchoring structure on or in a carrier and / or in or on a molding compound, applying the molding compound to the carrier so that the molding compound has at least one receiving areas for receiving at least one electrical component, and wherein the anchoring structure is formed such that the molding compound is anchored to the carrier.
Das Verfahren kann ferner aufweisen ein Aufbringen einer Gitterstruktur auf den Träger, wobei die Gitterstruktur den Aufnahmebereich aufweist; ein Bestücken des Trägers mit dem elektrischen Bauelement, wobei das elektrische Bauelement elektrisch mit dem Träger gekoppelt wird,; und ein Vergießen des elektrischen Bauelements.The method may further comprise applying a grid structure to the carrier, the grid structure having the receiving area; a loading of the carrier with the electrical component, wherein the electrical component is electrically coupled to the carrier; and a potting of the electrical component.
Mit Hilfe der Gitterstruktur, welche einen oder mehrere Aufnahmebereiche für das elektrische Bauelement oder für mehrere elektrische Bauelemente aufweist, kann mit geringem Aufwand eine große Anzahl von Bauteilen hergestellt werden. Da für jedes Bauteil ein eigener Aufnahmebereich vorgesehen sein kann, kann es individuell vergossen werden. Die Vergussmasse kann ein Konverter sein oder klares Silikon oder gefülltes Silikon sein.With the help of the grid structure, which has one or more receiving areas for the electrical component or for a plurality of electrical components, a large number of components can be produced with little effort. Since a separate receiving area can be provided for each component, it can be cast individually. The potting compound may be a converter or be clear silicone or filled silicone.
Die Verankerungsstruktur(en) verbessert/verbessern die Haftung der Gitterstruktur auf dem Träger, beispielsweise einem Keramikträger oder einer Leiterplatte.The anchoring structure (s) improve / improve the adhesion of the grid structure on the carrier, for example a ceramic carrier or a printed circuit board.
Beispielsweise wird die Gitterstruktur mit Hilfe der Verankerungsstruktur(en), beispielsweise Kupferstruktur(en), Aufrauhung(en) oder Vertiefung(en), mit dem Keramikträger verankert. Anschaulich wird die Gitterstruktur somit von der Formmasse gebildet.By way of example, the grid structure is anchored to the ceramic carrier by means of the anchoring structure (s), for example copper structure (s), roughening (s) or depression (s). Clearly, the lattice structure is thus formed by the molding compound.
Das Verfahren kann ferner aufweisen ein Vereinzeln der Aufnahmebereiche.The method may further comprise singulating the receiving areas.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann der Träger einen Keramikträger oder eine Leiterplatte aufweisen.In various embodiments, the carrier may comprise a ceramic carrier or a printed circuit board.
Das mindestens eine elektrische Bauelement kann ein opto-elektrisches Bauelement, beispielsweise ein lichtemittierendes Bauelement, beispielsweise eine Leuchtdiode, aufweisen.The at least one electrical component may comprise an opto-electrical component, for example a light-emitting component, for example a light-emitting diode.
Beispielsweise wird die Gitterstruktur durch Dispensen, ein Spritzgussverfahren oder ein Spritzpressverfahren auf dem Keramikträger aufgebracht.For example, the grid structure is applied by dispensing, an injection molding process or a transfer molding process on the ceramic substrate.
Das Spritzgussverfahren und das Spritzpressverfahren sind für die Massenfertigung geeignet. Das Spritzgussverfahren heißt auf Englisch „injection molding“, das Spritzpressverfahren „transfer molding.The injection molding process and the transfer molding process are suitable for mass production. The injection molding process is called in English "injection molding", the transfer molding process "transfer molding.
Beispielsweise wird die Gitterstruktur durch einen Klebeprozess auf dem Keramikträger aufgebracht.For example, the grid structure is applied by a bonding process on the ceramic substrate.
Die Gitterstruktur kann somit separat hergestellt werden, zum Beispiel mit Hilfe eines Spritzgussverfahrens oder eines Spritzpressverfahrens und anschließend mit einem Klebeprozess auf dem Keramikträger aufgebracht werden.The lattice structure can thus be manufactured separately, for example by means of an injection molding process or a transfer molding process and then applied with an adhesive process on the ceramic substrate.
Vorteilhafterweise erfolgt das Bestücken des Keramikträgers mit Bauelementen vor dem Aufbringen der Gitterstruktur.Advantageously, the loading of the ceramic carrier with components takes place before the application of the grid structure.
Das Bestücken mit Bauelementen kann ohne Gitterstruktur erfolgen, so dass die Aufnahmebereiche der Gitterstruktur das Bestücken durch ihre Gegenwart nicht beeinflussen.The placement of components can be done without lattice structure, so that the receiving areas of the grid structure does not affect the loading by their presence.
In einer Ausgestaltung können mehrere Aufnahmebereiche und mehrere Verankerungsstrukturen gebildet werden. In diesem Fall kann jeweils eine Verankerungsstruktur einem jeweiligen Aufnahmebereich zugeordnet werden.In one embodiment, a plurality of receiving areas and a plurality of anchoring structures can be formed. In this case, an anchoring structure can each be assigned to a respective receiving area.
Vorteilhafterweise wird beim Vereinzeln der Aufnahmebereiche mindestens eine Seite, beispielsweise alle Seiten, der Aufnahmebereiche der Gitterstruktur entfernt.Advantageously, when separating the receiving areas, at least one side, for example all sides, of the receiving areas of the grid structure is removed.
Die Gitterstruktur bildet anschaulich einen Rahmen um das Bauelement für das Vergießen des Bauelements. Nach dem Vergießen kann der Rahmen entfernt werden, so dass sich die Größe des Bauteils verringert.The grid structure illustratively forms a frame around the component for the casting of the Component. After casting, the frame can be removed, reducing the size of the component.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.
Es zeigenShow it
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist. Der übersichthalber werden nicht alle Elemente der Figuren mit eigenen Bezugszeichen versehen. Dies gilt insbesondere für Elemente, die identisch zu anderen Elementen sind. Die Beschreibung und Bezugszeichen gelten für alle grafisch gleich dargestellten Elemente in gleicher Weise.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate. For the sake of clarity, not all elements of the figures are provided with their own reference numerals. This is especially true for elements that are identical to other elements. The description and reference numbers apply to all graphically identically represented elements in the same way.
Der Keramikträger
Für den Keramikträger
Jeweils zwei Anschlusselementen
Jeder Aufnahmebereich
Die Formmasse
Damit die Formmasse
Die Verankerungsstrukturen
Die verschiedenen Arten von Verankerungsstrukturen
Die Bauelemente
Durch das getrennte Vergießen von einzelnen Bauelementen
In einer Alternative können die Bauelemente
Weiter kann der Aufnahmebereich
Die Formmasse
Anstelle eines Keramikträgers
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
-
Keramikträger, Leiterplatte
1 Ceramic carrier, printedcircuit board 1 - 33
- Wellenlängenkonverter Wavelength converter
- 44
- Aufnahmebereich reception area
- 55
- Bauelement module
- 66
- Anschlusselement connecting element
- 77
- Verankerungsstruktur anchoring structure
- 88th
- Gitterstruktur lattice structure
- 99
- Reflektormaterial reflector material
- 1010
- Struktur zum Erhöhen des Kontrasts Structure for increasing the contrast
- 1111
- wärmeleitfähige Partikel thermally conductive particles
- 1212
- Formmasse molding compound
- 1313
- Vergussmasse potting compound
- 1414
- Bauteil component
- 1616
- Trägervorrichtung support device
Claims (21)
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DE201210212320 DE102012212320A1 (en) | 2012-07-13 | 2012-07-13 | Carrier device for receiving component e.g. LED, has carrier that is arranged with molding material with receiving area for receiving the component, and anchoring structure is designed so that molding material with carrier is anchored |
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ID=49781535
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Legal Events
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R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WILHELM & BECK, DE |
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