与光学元件对准安装电光部件制造技术

将电光部件（１）安装到载体衬底（２）上的相对于光学元件（６）的精确位置，该载体衬底和电光部件分别设有至少一个焊垫（３，４）。该焊垫被这样设置：使得当所述电光部件被焊接到该焊垫上时，在朝向光学元件的方向（ｘ）上生成作用在电光部件上的力，并且该结构被设计成允许所述电光部件在焊接过程中横向移动，从而使其与所述光学元件相邻接，由此确保电光部件与光学元件之间的精确的相对定位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于将电光部件安装到相对于光学元件的精确位 置的方法，所述方法包括分别使用电光部件和载体衬底上所提供的焊 垫，将该电光部件坪接到相对于光学元件被固定设置的载体衬底上。
技术介绍
在涉及电光部件(诸如LED)的应用中，确保这些部件相对于光学 元件精确对准有时是很重要的。特别地，这对于"集光率关键(etendue critical)"的应用而言是必然 的，即其中需要最大的效率以及最小的孔径尺寸。这些应用的实例是照 相机(视频或者照片)闪光灯、聚光灯和用于医疗应用的光纤系统，例 如内窥镜。另一个实例是在将LED用作准直器中的光源时，例如用于汽 车前灯。由于电光部件与光学元件之间的彼此精确对准非常重要，因此在安 装过程中需要非常高的精度。虽然能够获得令人满意的对准，但是在例 如有关安装过程顺序的限制方面上会付出代价。已经进行了一种改善电光部件与光学元件的对准的尝试，使后者成 为其上安装了衬底的模块的集成部分。然而，这不会消除精确对准的问 题。典型地，将电光部件焊接到载体衬底上，而按照相对于光学部件非 常精确地放置电光部件的方式将衬底安装到模块上。在这个过程中，每 个步骤具有与其相关联的公差，这些公差相加得到最终的定位不确定 度。在许多情况下，这个不确定度过大。例如，在将LED用作准直器中 的光源的情况中，从光学观点看，希望至多0.05mm的定位不确定度。 对于上述的公差链而言，这种精度是不可行的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种将电光部件安装到相对于光学元件的所 需公差之内的精确位置的方法。根据第一个方面，通过一种用于与光学元件对准地安装电光部件的方法实现了这个目的，该方法包括分别使用电光部件和载体衬底上提供 的焊垫，将电光部件焊接到相对于光学元件被固定设置的载体衬底上。 这样定位该焊垫使得当电光部件焊接到该垫上时，在朝向光学元件的 方向上生成作用在电光部件上的力，并且允许该电光部件沿着所述方向 移动，从而使得其与光学元件邻接。根据第二个方面，通过一种安装结构实现这个目的，该安装结构包 括要与光学元件对准地安装的电光部件，该电光部件设有至少 一个焊 垫、以及相对于光学元件被固定设置的载体衬底，该载体衬底设有至少一个焊垫。该焊垫被这样设置使得当电光部件焊接到该垫上时，在朝 光学元件的方向上生成作用在电光部件上的力，并且该安装结构被设计 成允许该电光部件在焊接过程中沿着所述方向移动，从而使得其与该光 学元件邻接。例如，该安装结构被设计成允许电光部件在焊接过程中横 向移动，从而使其与光学元件邻接。本专利技术基于以下事实在电子部件(尤其是表面安装设备(SMD) 部件)的焊接过程中，该部件在熔焊料中朝着遵守表面张力法则的某个 明确限定的终止位置"流动"。根据本专利技术，这样定位衬底上的焊垫使 得电光部件与光学元件邻接，从而确保了电光部件与光学元件之间的精 确相对定位。例如，GB2276492中描述了这种自对准效果，该专利公开了一种光 学元件的安装结构，其中光学部件与衬底上的定位元件对准。该定位元 件确保了垂直方向上的精确对准，而焊垫自身的位置确保了水平方向上的精确对准。本专利技术中进一步开发了这种自对准效果，其中所述电光部件在水平 方向上自对准，这不依靠独立的定位元件，而是依靠光学元件自身。 GB2276492中没有公开这种功能相关的物体之间的自对准，即光学元件 与电光部件之间的自对准。根据本专利技术的优选实施例，电光部件和/或光学元件具有适于在其与 光学元件邻接时对准电光部件的几何形状。因此，将该电光部件和/或光学元件被设计成在自对准过程中获得所 要求的电光部件相对于光学元件的定位精度。被设置在载体衬底上的焊垫能够相对于电光部件上的相应焊垫横 向移动。这会在焊接过程中产生移动方向上的力。5优选地，载体衬底上的焊垫具有这样的延伸使得它们在整个自对 准过程中完全支撑电光部件上的相应焊垫。换句话说，不管何时由于电 光部件与光学元件发生邻接而中断了自对准，所述焊垫都会完全接触， 由此确保令人满意的电连接。延伸到电光部件上相应焊垫之外的焊垫区域可以设有焊接材料的 緩冲区。这进一步确保了令人满意的电连接。所述电光部件可以是设置在基板上的电光管芯。继而将该基板安装 到载体衬底上的焊垫上。在这种情况下，可以使得该基板或者电路管芯(或这二者)与光学 元件邻接。这两者的尺寸和形状可能不同，如何选^^V、便与光学元件邻接取决 于用途。典型地，基板更加稳健，并且因此更适于用作对准邻接。所述光学元件可以是发光器件内的准直器。因此，本专利技术适合用于 诸如汽车前灯模块中。可以使用回流焊接工艺来焊接电光部件。这种焊接工艺有利于创造 自对准条件。本专利技术的其他实施例将通过以下的详细公开、所附的从属权利要求以及附图来呈现。附图说明通过以非限定性实例的方式提供的附图将使本专利技术更清楚。图la是根据本专利技术的第一实施例的处于焊接前状态的安装结构的示意图。图lb是处于焊接后状态的图la安装结构的示意图。图lc是处于焊接后状态的图la安装结构的变形的示意图。图2是本专利技术第二实施例的示意图。图3是本专利技术实施例的透视图，其中光学元件和电光部件具有已经定义的接触点。具体实施例方式图la-lc示出了一种安装结构(即部件的集合)，其被设置用于 相对于光学元件6精确安装电光部件1。6该电光部件1可以是LED或者光电二极管，并且典型地为"陶乾管 芯"(DoC)型部件，即安装在基板上的管芯，随后安装到载体衬底上， 例如PCB。在图la中，该电光部件1包括基板8上的LED管芯7。当 然，该电光部件可以包括多于一个LED。附图标记2表示载体衬底，其上设置了焊垫3,其还称作"脚印"。 该脚印能够用于多个目的，例如但不限于电连接、机械连接和热连接， 以及任意组合。在DoCl上提供相应的焊垫4，并且将焊料5放置到所 述焊垫3与4之间。该焊接材料可以是焊膏、预施加焊料(已经存在于 衬底上)、导电焊料或者所谓预制形式的焊料。光学元件6可以是需要与光学部件对准的任意类型的光学元件，例 如准直器、散射器或者反射器。在目前所述的实施例中，将光学元件6 设置在与其上将要安装电光部件的相同的衬底2上。使用回流焊接工艺将DoC部件1安装到衬底2上。进一步将衬底2 和DoCl上的焊垫3、 4设计和设置为在焊膏5随后的熔化过程中将出 现使得DoCl发生侧向移动的自对准效应。在所示实例中，两个焊垫3 被设置为相对于两个焊垫4横向位移。焊垫3的横向位移对于每个焊垫 3而言不必相同。相反，如图la所示，该位移可以单独变化。只要能在 焊膏5熔化过程中产生希望的自对准效果，那么也可以使用其它焊垫设 置，包括衬底2和Z或DoCl上具有其它数量的焊垫。在所示实例中，衬底2上的焊垫3比DoC部件1上的相应焊垫4 进一步具有更大的横向延伸。尽管不是生成自对准效果所需的，但是焊 垫3的更大的延伸能够实现横向自对准，同时当首先将DoCl放置在衬 底上时仍提供很大程度上支持焊垫4的脚印。因此，该焊垫3能够确保 在整个自对准过程中充分支持焊垫4 ，由此确保良好的电连接。当将DoC部件1放置在衬底3上时，DoC部件1的焊垫4仅需要 接触焊膏5。随后当焊膏5在焊接过程中熔化时，由于焊垫3、 4的特殊 设置，表面张力将在朝向光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安装结构，其包括：　电光部件（１），其与光学元件（６）相对准地安装，以及　载体衬底（２），其相对于所述光学元件被固定设置，　所述载体衬底和所述电光部件分别设有至少一个焊垫（３，４），　其特征在于　所述焊垫（ ３，４）被设置为：当将所述电光部件焊接到该焊垫上时，在朝向所述光学元件的方向（ｘ）上生成作用到所述电光部件上的力，以及在于　所述结构被设计成：允许所述电光部件（１）在焊接过程中沿着所述方向（ｘ）移动，从而使其与所述光学元件（６）相邻接 。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E伦德林克，RH彼得斯，JA舒格，MA德萨姆伯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]