透鏡模的生產方法
2023-09-21 18:11:15 3
專利名稱：：透鏡模的生產方法
技術領域：
：本發明涉及一種用來製造一個適用於加工微型透鏡的組合場的透鏡模的方法。
背景技術：
：輻射源如發光二極體通常具有一個注塑在透明的透鏡體裡的半導體晶片。還已眾所周知的是，通過設置許多半導體晶片來提高這種類型輻射源的輻射功率。這類輻射源通常有一個由一個透鏡組成的聚光裝置。這類輻射源的輻射密度當然往往並不令人滿意，這是因為這樣一種光照強烈的輻射源伸展的空間範圍較小。
發明內容從這種技術現狀出發，本發明的任務是提出一種高輻射強度的輻射源。按照本發明提供了一種輻射源，其具有許多相互並排布置的發出輻射的半導體晶片的輻射源，其中半導體晶片直接布置在同一塊印刷電路板上，並且在半導體晶片前的射出方向上布置有一個構成六方形網格的透鏡的組。由於透鏡成六方型布置所配屬的這些半導體晶片就可以實現大的表面密度。相應地，該輻射源的輻射強度也就大。由於這些透鏡通常由球體部分構成，因而可以選擇具有大半徑的球體部分用於透鏡。因而，半導體晶片的發出輻射的活化層大部分都位於配屬於各自球體的威氏(Weierstrass，schen)球內。因而各個半導體晶片都有高的輻射效率。本發明另外的任務是提出一種用於製造一種適於製成一個透鏡組的透鏡模的合理的方法。按照本發明提供了一種上述方法，其中使透鏡模在球的一個由一個六方形的託座固定住的群組上成型。若這些球密集地布置，那麼通過該六方形託座就使球的群組幾乎自動地置入一個六方形網格結構裡。因此足夠可以使託座完全用待成型的球來填滿。本發明的其它合理的技術方案見下文。以下^^安附圖對本發明詳細地加以說明。圖示為的印刷電路板的俯視圖；圖2是圖1所示印刷電路板的一個放大的橫斷面視圖；圖3是一個透鏡組的俯視圖；圖4是穿過一個可用於製造一種用於製成微型透鏡組的注模的橫截面圖；圖5是圖4所示注模的俯視圖；圖6是穿過另外一個用於製成該注模的裝置的一個橫斷面圖；圖7是穿過用於製造微透鏡組的注塑裝置的一個橫斷面圖；和圖8是表示出輻射功率與在半導體晶片的上稜邊和對應配屬的半球形的微透鏡之間的間距的相互關係的圖表。具體實施方式圖1表示了一個由八1203或Si製成的印刷電路板1的俯視圖。在印刷電路板1上設有連接接點2,其中焊線3通向接點位置4，在這些接點位置上設有連接線5,這些連接線又通向晶片接觸表面6。在晶片接觸面6上裝有半導體晶片7並分別成行成列地進行焊接連接。圖2表示了穿過裝有微透鏡8的焊線板1的一個橫斷面的放大部分斷面。可以看到，半導體晶片7的一個底面9分別放置在晶片接觸面6上。在半導體晶片7的頂面10上分別有連接線5,這些線通向一個相鄰的晶片接觸面6或者其中一個接點位置4。微透鏡8是半徑為R的半球體。微透鏡8的幾何中心位於離半導體晶片7的頂面距離AX處。距離AX是如此選擇的，以使半導體晶片7發出輻射的各活化層至少有一半位於半徑為R/n的威氏球內，其中n是用於微透鏡8的材料的折射率。威氏球的中心與這些微透鏡8的中心相重合。在威氏球內所產生的輻射可以射出微透鏡8。因而其優點是半導體晶片7的活化層的儘可能大的一部分各自位於威氏球內。因此選擇微透鏡8的半徑儘可能地大是有意義的。與此對立的是在半導體晶片7之間的距離也必須相應選得大。但是在半導體晶片7之間較大的距離會造成較小的輻射強度。因此就盡力使微透鏡8之間的距離儘可能地小。圖3所示的微透鏡8在一個六方形網格結構中的布置是微透鏡8的可能的最密的布置，並且能夠實現大的輻射功率，同時有大的輻射強度。較有利的是微透鏡8由人造樹脂注塑而成。該製造方法按如下進行。首先製成第一模板11,如圖4所示它有一個橫斷面為圖5中可見到的六方形的中央芯軸12。芯軸12布置在一個託座13上。在託座13附近有螺栓14。在第一模板11上還裝有一個保持框15,該保持框在其內側上具有凹槽16。由保持框15所限制住的內腔填充有矽樹脂。這就生成一個矽樹脂框17,該框在其中心具有一個橫斷面為六方形的孔。矽樹脂框17齧入凹槽16裡並因而能夠簡單地與保持框15—起安放在一個圖6所示的第二模板19上。這裡也有螺栓14，它用於對準在第二模板19上的保持框15和矽樹脂框]7。因此矽樹脂框17就位於第二模板19上，從而使矽樹脂框17的孔18與第二^^莫板19上的一個託座20對中。託座20用其側連板2]佔據第一模板U的託座13的空腔。它也同樣具有一個六方形橫斷面。在託座20裡緻密布置地放入了小球22。這些小球22的半徑基本上等於待製造的微透鏡8的半徑。由於託座20有一個六方形的4黃斷面，而且由於小球22緻密地布置，因而這些小球22就按照一種六方形的網格構造布置。接著用矽樹脂裝填孔18。這就成了圖7所示的，在一個注塑裝置23裡所示的微透鏡模24。注塑裝置23有一個吸入支管25,在其上面放置了一塊基板26,該基板固定住印刷電路板1。為此目的設有一個中央抽吸孔27，該孔通向印刷電路板1。在基板26之上是帶微透鏡才莫24的保持框15。這二者部分地由一塊壓板28蓋住，該壓板通過一個未示出的螺釘連接件與基板26相連接，並保證使微透鏡模24可靠地坐在基板26上。螺栓14在微透鏡模24裡留有通孔29,這些通孔用於將人造樹脂裝入印刷電路板1之上的微透鏡24的空心腔裡。顯然可看出，印刷電路板1在微透鏡4莫24下面已經設有半導體晶片3並已連接焊好。最後通過些通孔填入澆注樹脂。這樣就使微透鏡模24和焊線3之間的空腔被填滿並形成微透鏡8。最後，在圖8中表示了一個圖表，其中表示出了在一個半開口角為60°,即開口角為120。的立體角上的輻射功率(D與間距AX之間的關係。圖8包含了計算的結果。這些計算用一個底面積為200|imx200pni和高度為250^m的半導體晶片7來進行。假定半導體晶片從其頂邊IO發射出其輻射功率的70。/。。其餘30%則應該由半導體晶片7的側面射出。一黑體在2000K時的光譜被作為光i普。對二類澆注樹脂進行了計算，半導體晶片7埋入在這些樹脂裡。曾經對於一種澆注樹脂採用n=1.55的折射率，對另一種樹脂採用n=1.87的折射率。計算出的曲線30,31和33反映了在計算指數11=1.55時，微透鏡8的半徑分別為250pm，300pm和350jam的結果。曲線33，34和35反映了樹脂的折射率n=1.78時，微透鏡8的半徑為250jim,300!im和350jam的結果。最後線36表示了無微透鏡8時所期望的結果。微透鏡8的直徑達500fim,600jim和700pm。根據圖8所示顯然可見，在間5巨AX為0.1mm時在所拔、測的立體角內的輻射功率^皮認為是最大值。那時的輻射功率大致為沒有微透鏡8時的二倍。在此間距時半導體晶片7的活化層的大部分也都位於微透鏡8的威氏球內。由下表1也可以看到微透鏡8呈六方形布置的優點表1tableseeoriginaldocumentpage6由表l明顯可見，加大微透鏡8的半徑並不一定能提高單位面積的輻射功率。因為由於微透鏡8的較大的半徑雖然使半導體晶片7的活化層的較大部分位於威氏球內，但是為此使半導體晶片7的間距增大了，因而使輻射強度降低了。出於實際使用的考慮，若微透鏡8的直徑選為700^im仍然是有利的，這是因為否則的話在將半導體晶片7焊接到晶片接觸面6上時，以及在焊接連接這些連接線5時都可能出現問題。此外通常的澆注樹脂在硬化時都要收縮，因此硬化的微透鏡大致總要比微透鏡模24的相應形狀小6%。權利要求1.透鏡模(24)的生產方法，所述透鏡模適用於製造微透鏡(8)的組，其中，所述透鏡模(24)在一個由六方形託座(20)保持住的緻密布置的球(22)的群組上成型。2.根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述透鏡模(24)由矽樹脂注塑而成。3.根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述託座(20)被矽樹脂框(17)所包圍，所述矽樹脂框的孔(18)與所述託座(20)對齊。4.根據權利要求3所述的生產方法，其特徵在於，為了製造所述矽樹脂框(17),在託架(13)設置具有六方形截面的中央芯軸(12)，之後用矽樹脂環繞包圍所述芯軸。5.根據權利要求1或2所述的生產方法，其特徵在於，所述球(22)的半徑大致等於待生產的微透鏡(8)的半徑。全文摘要本發明提供了一種透鏡模(24)的生產方法，該透鏡模適用於製造微透鏡(8)的組。其中，透鏡模(24)在一個由六方形託座(20)保持住的緻密布置的球(22)的群組上成型。文檔編號B29C33/38GK101219568SQ20081000126公開日2008年7月16日申請日期2001年7月30日優先權日2000年8月4日發明者G·博納,G·維特爾,P·克羅莫蒂斯,W·施佩斯,W·格拉曼,W·馬希爾申請人:奧斯蘭姆奧普託半導體有限責任公司