用于制造led矩阵的方法和包括led矩阵的设备的利记博彩app
【专利摘要】提供了一种用于制造发光二极管（LED）矩阵（100）的方法，该方法包括以下步骤：在保持完整性的情况下提供具有利用蜿蜒的连接线路（116）互连的多个部件区（111）的导体片（150），将多个LED（120）安装到相应的部件区从而形成子组件（100'），修整并拉伸该子组件从而伸直连接线路，使得在拉伸步骤期间形成mxn的LED导体矩阵。
【专利说明】用于制造LED矩阵的方法和包括LED矩阵的设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管(LED)照明设备领域，并且更具体地涉及用于制造用于大面积LED照明设备的发光二极管(LED)矩阵的方法和对应的照明设备。
【背景技术】
[0002]在大面积照明设备中的发光二极管(LED)已经被使用了一段时间，其中许多LED被布置为阵列或矩阵以便在大面积上方均匀地提供照明。典型地，已经借助于传统的表面安装技术将LED布置在印刷电路板(PCB)上。但是，最近已经提出了其它类型的解决方案来提供大面积LED阵列。
[0003]WO 2007/125566 Al公开了一种用于制造LED阵列的方法，其中N条导电线被平行布置，从而创建具有与线的长度方向垂直的宽度D的线阵列。此外，LED部件被布置到该线阵列，使得每个LED部件电连接到至少两条邻近的线，并且随后拉伸该线阵列，使得该阵列的宽度增加。为了连接到这些线，每个LED部件利用弹簧锁或者借助于焊接、胶粘、绝缘位移连接(IDC)或者类似技术而布置有印刷电路板或引线框架。所提出的方法提供了用于其中大照明面积是重要的应用的低成本解决方案。但是，在线上安装小部件是困难的，并且所提出的方法要求线必须置于在部件安装后移除的临时载体上。
【发明内容】
[0004]考虑到上文，本发明的目的是提供制造LED阵列的可替换且改进的方法，并且至少减轻上文所讨论的问题。
[0005]这个目的通过如权利要求1所限定的根据本发明的制造LED矩阵的方法来实现。因此，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造发光二极管(LED)矩阵的方法，该方法包括:通过提供具有第一预定图案的导体片来提供具有利用蜿蜒的连接线路互连的多个部件区的第一导体结构，将多个LED安装到第一导体结构的相应部件区从而形成子组件，修整该子组件以便提供第二导体结构，以及拉伸该子组件从而伸直连接线路。第二导体结构被布置成使得在拉伸的步骤期间形成mxn的导体矩阵。由此，提供了一种制造大面积LED矩阵的有效方法，其中在第一步骤中，从导电片材料提供导体结构。有利地，可以从辊馈给该片材料，并且可以在保持该导体片的完整性的同时机械冲压出第一导体结构。这允许将图案化的导体片馈给到用于将LED安装到相应部件区上的标准焊接(或可选地胶粘)取放过程中。在例如借助于激光切割、冲压和/或切割对导体片进行修整来释放任何完整性控制桥后，拉伸该导体结构，使得蜿蜒的连接线路伸直并且形成大面积矩阵。因此，该方法适合于使用标准部件安装设施的机械卷到卷过程，这对于以低成本大量生产是非常有利的。此夕卜，通过执行例如在高密度设置中的部件安装，提供了安装设施的高效的时间和空间使用，同时仍然提供大面积的最终LED矩阵。与现有技术的线解决方案相比，本构思另外的优点在于，具有多于两个连接垫的LED (或其它部件)可安装在子组件上，当第一预定图案适配于这样的部件时。[0006]在该方法的实施例中，在拉伸前，应用附加的涂层和/或光学元件。也可以执行局部地弯曲引线框架，这可能对例如改变LED的取向有益。
[0007]根据一个实施例，该方法进一步包括将拉伸的子组件布置在衬底上。通过将LED矩阵的生产从传统的衬底去耦(与使用基于PCB的LED矩阵时相反)，可以更加自由地选择其上安装LED矩阵的衬底。
[0008]该衬底可以充当反射器并且在金属的情况下充当附加的散热器。
[0009]根据该方法的一个实施例，第一预定图案被选择以用于在第一或第二导体结构中提供至少一个热垫区，这有利于将具有促进的热耗散的预定区集成到LED导体矩阵中。
[0010]根据一个实施例，至少一个热垫区被布置在部件区处或连接线路处。热垫的面积优选地被选择成提供充足的热耗散来冷却热垫被布置在其处的LED或部件。根据该方法(以及对应地产生的LED导体矩阵和其中布置了 LED导体矩阵的照明设备)的一个实施例，被布置在LED或部件处的热垫的面积被布置成在该部件的不同侧上具有不同的尺寸，这例如在该部件不对称地散热时或在该部件/LED互连垫之一比其它垫散热更多(由于材料选择、在电学设计中的位置、在衬底上的位置等等的缘故)的情况下是有利的。
[0011]根据一个实施例，该方法进一步包括在部件区中提供至少一个凹槽以用于接纳尺寸小于Ixlxlmm的LED或LED封装，这是有利的。这适用于晶片级芯片规模封装(WLCSP)，其预期变成用于市场上LED的最低成本的封装。
[0012]根据一个实施例，安装的步骤包括:在第一导体结构上限定焊料区，将焊料应用到焊料区上，将LED放置在相应的部件区上，以及执行焊接，这是有利的。
[0013]根据一个实施例，第一或第二导体结构被布置有类似例如孔的对准特征和/或拉伸对准特征。
[0014]根据一个实施例，该方法进一步包括借助于子组件到预定轮廓的分割、修整中的一种来提供该子组件的机械变形。
[0015]根据一个实施例，该方法进一步包括使该子组件的至少一部分变形以便提供至少一个LED的预定照明方向。例如，其上布置了特定LED的部分可以被弯曲以便提供用于该LED的预定照明方向，从而使得将顶发射式LED能够用作侧发射式LED。
[0016]根据一个实施例，该方法进一步包括提供子组件的变形以便提供下述之一:光学特性、部件互连板的机械固定、附加部件的机械固定、热学特性以及连接器功能。
[0017]根据一个实施例，提供第一预定图案和第二导体结构中的至少一个借助于蚀刻、切割、冲压、割缝或激光切割来完成。
[0018]根据本发明的第二和第三方面，提供了一种利用根据本发明的方法产生的LED矩阵，以及包括这样的LED矩阵的大面积照明设备。这些具有与上文关于该方法提到的相同优点，例如在安装到衬底之前电路的去耦处理允许提供具有更加优化的衬底的照明设备。此外，根据本方法产生的LED矩阵可以做得非常大，而不需要矩阵的子部分之间的互连(与例如采用标准PCB解决方案的大面积照明相比，其需要使用非常大的PCB(如前文所提到的其仍然在尺寸方面受限并且生产昂贵)，或者需要使用在单独的PCB之间具有互连线的PCB阵列)。
[0019]所描述的发明广泛地适用于LED产品中，但是尤其对测量的高达若干m2的非常大的LED模块和灯感兴趣。其它的目标、特征和优点将从下文的详细公开内容、随附的从属权 利要求以及附图中显现。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]通过下文参考附图对本发明的优选实施例的说明性且非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的上述以及附加目的、特征和优点，在附图中相同的附图标记将被用于相似的元件，其中:
图1a)至图1c)是根据本发明的LED矩阵在制造的不同步骤期间的示意性顶视图，并且图1d)至图1e)是其透视图；
图2a)至图2b)是根据本发明的LED矩阵的各实施例的细节的示意性图示；以及 图3a)至图3d)是根据本发明的LED矩阵的一个实施例的详细制造步骤的示意性图示。
【具体实施方式】
[0021]现在参考图1a)-图1e)描述根据本发明的用于制造LED矩阵的方法的示例性实施例。该方法的步骤被描述为连续序列，然而这些步骤中的一些可以以另一种顺序执行或者可以插入一些附加的过程步骤。在下文中，LED矩阵中的导体结构也被称作引线框架。
[0022]现在参考图la)，并且在该方法的步骤[1100]处开始，最初提供导体片150。该导体片优选地选自包括Cu、Cu/N1、Ni/Fe、镀Cu的Fe、镀Cu的RVS (不锈钢)、镀锡的Fe和镀金属的聚合物的金属片材料的组。导体片150在这里是200 μ m厚的铜片。
[0023]在步骤[1101]处，将第一预定图案115应用到导体片150，从而形成第一导体结构100，其对应于特定的机械和电子布局，同时仍然保持必要的完整性。这里借助于激光切割完成提供第一预定图案的步骤[1101]。可选地，借助于冲压或掩蔽和蚀刻工艺提供导体片100中的第一预定图案115。第一预定图案115被选择以便提供专用于LED 120的电学和机械连接的多个部件区111。每个部件区111包括一对通过间隙Λ分隔开的连接垫111a、Illbo部件区115经由蜿蜓的连接线路116被进一步互连,所述蜿蜓的连接线路被设计成当被拉伸时形成用于LED矩阵的电路。
[0024]对于典型的LED矩阵，提供了该电路的串并联配置，这有利于宽容LED故障。也就是说，由该LED矩阵的电路中的开路或短路引起的故障将仅仅影响该阵列中的一行，并且其中集成了 LED矩阵的照明应用仍然将起作用。在这里，连接线路基于具有0.2*0.2_横截面的引线，并且该连接线路的长度被选择成使得完成的LED矩阵在每个维度上具有75mm的LED间距。用于该LED矩阵布局的LED间距优选地在50_100mm的范围内选择，并且连接线路的横截面根据在导体片中使用的材料来选择。
[0025]如图1a)和图1b)所示，选择第一预定图案115使得导体片150的完整性由桥接部分117控制。这里第一预定图案115被选择以便提供布置在导体片150的边缘部分125中的对准孔118以用于在LED安装期间在安装和修整设施中对准导体片150，以及拉伸对准孔119以用于应用拉伸工具，这将在下文中分别参考步骤[1102]和[1104]来描述。
[0026]现在参考图lb)，在步骤[1102]中，将LED安装到第一导体结构100，从而形成子组件。可以借助于标准LED装配过程完成所述安装，即将焊料丝网印刷到部件区连接垫IllaUllb上，并且将LED 120置于部件区111上，其后焊接LED 120，所述焊接可以在回流焊接工艺中执行。[0027]在步骤[1103]中，通过对桥接部分117的修整，将对应于第二导体结构100’(即LED 120的电子电路)的最终预定图案提供给子组件。在图1c)中图示出桥接部分117被移除的第二导体结构100’。此外，从导体电路修整掉导体片150的边缘部分125。可以通过例如激光切割或冲压执行该导体片的修整。
[0028]在连续的导体片上提供若干子组件的过程中，例如当该方法在卷对卷过程中实现时，所处理的导体片被分成若干单独的子组件(安装有LED的导体结构)。
[0029]现在参考图ld)，在步骤[1104]中，拉伸子组件，即拉伸包含电连接LED 120的修整的蜿蜒的连接线路116的导体结构100’，从而伸直连接线路116。在两个维度上执行拉伸，使得该引线框架在两个维度(X，y)上扩展至最终的LED矩阵。最大拉伸力优选地被选择成连接线路的断裂力的1/10，其中连接线路的断裂力取决于所选择的导体片材料和所选择的连接线路横截面。
[0030]在该示例性实施例中，设有利用蜿蜒的(或折叠的)导体部分互连的13x13个LED的200 μ m厚的蚀刻铜片被拉伸，并且从而从30*200mm的初始引线框架尺寸被扩展到600*600_。从而，最终的LED矩阵的面积是该引线框架的制造期间的工作尺寸的60倍。因此，在拉伸前通过丝网印刷应用焊料以及在具有蜿蜒的导体部分的引线框架上安装部件提供了用于大面积LED矩阵的非常高效的、非常有利的制造方法。
[0031]在图1e)中，最终的LED阵列(即拉伸的子组件100’’)被安装在衬底200(在这里是片块)上，从而形成光片块300。最终的LED阵列可以被布置在任何合适的衬底上，例如反射器或绝缘散热器。如图1e)所图示的根据本发明的光片块优选地制造成具有从600*600_至600*1200mm范围的尺寸。此外，像例如头灯应用那样的其它应用适用于本发明构思，例如适用于其中优选的是150*150mm的尺寸的TL改型。
[0032]根据本发明的一个实施例，第一预定图案被选择成使得热垫被集成在导体结构中。该热垫可以被布置在部件区处，如图2a)和2b)所示。在图2a)中，示出了用于被布置在部件区111处的额外热垫211的设计，其中该热垫设计适合于低功率LED 120。对于高功率LED 220，较大的热垫212被布置在部件区111处以便促进从LED 220的热耗散，如图2b)中所呈现。
[0033]根据本发明的一个实施例，现在参考图3，为了小封装LED 320的安装，该导体结构的部件区111设有凹槽311。如在图3a)-3d)中执行的序列所示，这里该导体结构(仅仅示出该导体结构的细节)的热垫212被布置在部件区111处，该部件区包括被布置成具有初始间隙Λ的两个专用连接垫llla、lllb。然后借助于锻造工具400减小间隙Λ，如图3b)所示。在间隙Λ减小的同时，锻造工具400在部件区111中形成凹槽311。凹槽311的尺寸被选择成适合小封装部件320，并且在这里被选择成适合0.5*0.5*0.3mm晶片级芯片规模封装WLCSP。这个步骤有利地被集成在如上文所描述的卷到卷过程中。
[0034]上文已经参考一些实施例大体描述了本发明。但是，正如本领域技术人员容易理解的，在由随附的权利要求书限定的本发明的范围内，上文公开的那些实施例之外的其它实施例同样是可能的。
【权利要求】
1.一种用于制造发光二级管(LED)矩阵(100)的方法，包括: -通过提供具有第一预定图案(115)的导体片(150)来提供包括利用蜿蜒的连接线路(116)互连的多个部件区(111)的第一导体结构(100)； -将多个LED (120)安装到所述第一导体结构的相应部件区从而形成子组件(100’)； -修整所述子组件以便提供第二导体结构(100’ ’)；以及 -拉伸所述子组件从而伸直所述连接线路； 其中所述第二导体结构被布置成使得在所述拉伸步骤期间形成mxn的LED导体矩阵。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括: -将所述拉伸的子组件布置到衬底(200)上。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述第一预定图案被选择用于在所述第一或第二导体结构中提供至少一个热垫区。
4.根据权利要求3的方法，其中所述至少一个热垫区被布置在部件区处或连接线路处。
5.根据前面任一项权利要求的方法，进一步包括在所述部件区中提供至少一个凹槽以用于接纳尺寸小于Ixlxlmm的LED或LED封装。
6.根据前面任一项权利要求的方法，其中所述安装步骤包括: -在所述第一导体结构上限定焊料区； -将焊料应用到所述焊料区上； -将所述LED放置在相应的部件区上，以及 -执行焊接。
7.根据前面任一项权利要求的方法，其中所述第一或第二导体结构被布置有对准特征(118)和/或拉伸对准特征(I 19)。
8.根据前面任一项权利要求的方法，进一步包括借助于所述子组件到预定轮廓的分割、修整之一提供该子组件的机械变形。
9.根据前面任一项权利要求的方法，进一步包括使所述子组件的至少一个部分变形以便提供至少一个LED的预定照明方向。
10.根据前面任一项权利要求的方法，进一步包括提供所述子组件的变形以便提供下述之一:光学特性、所述部件互连板的机械固定、附加部件的机械固定、热学特性以及连接器功能。
11.根据前面任一项权利要求的方法，其中提供所述第一预定图案和所述第二导体结构中的至少一个借助于蚀刻、切割、冲压、割缝或激光切割完成。
12.利用根据前面任一项权利要求的方法产生的发光二级管(LED)矩阵。
13.包括根据权利要求12的发光二极管(LED)矩阵的大面积照明设备。
【文档编号】H05K1/02GK103766008SQ201280043324
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2011年9月6日
【发明者】A.P.M.丁格曼斯, J.W.维坎普, S.P.R.里邦, G.堀姆斯, G.根尼尼 申请人:皇家飞利浦有限公司