專(zhuān)利名稱(chēng)：功率型發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種功率型發(fā)光二極管器件，尤其涉及一種多功能，高可靠性的功率型
發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light emitting diode)縮寫(xiě)及通稱(chēng)LED,是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。 它是利用固體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過(guò)載流子發(fā)生復(fù)合，放出過(guò)剩的能量而引起
光子發(fā)射，發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的可見(jiàn)光或不可見(jiàn)光。電路符號(hào)4。 LED光源近幾年的發(fā)展迅速，光效不斷提高，已達(dá)到100Lm/W,故LED已逐步進(jìn)入商業(yè)照明及
普通照明領(lǐng)域，LED照明改革將是第三次歷史性的照明改革。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展所需的功
率型發(fā)光二極管的，物理性能與化學(xué)性能都不斷提高，功率型LED由于芯片的功率密度很高，
器件的設(shè)計(jì)和制造者，必須在結(jié)構(gòu)和材料等方面，對(duì)器件的熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。
隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，需求大功率LED光源的量不斷擴(kuò)張，工業(yè)領(lǐng)域中機(jī)械手代替 人手也是必然趨勢(shì)，自動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品的一致性要求也不斷的提高，因此大功率LED光 源產(chǎn)品，與自動(dòng)設(shè)備配合的一致性及兼容性成為應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)新亮點(diǎn)。
目前國(guó)際上光效較好，可靠性較好的，功率型LED封裝形式主要為美國(guó)流明公司的Luxeon 系列，及美國(guó)Cree公司的X系列產(chǎn)品。而此類(lèi)產(chǎn)品在生產(chǎn)及市場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中還存在如下幾點(diǎn)缺陷
1. 山于支架半包封材料為一般工程塑膠，耐溫較低22(TC左右，而通常的回流煤設(shè)備 溫度為265± 5°C;產(chǎn)品耐溫性能差。
2. 美國(guó)流明公司的Luxeon系列熱電分離功率型發(fā)光二極管器件，如圖1，其為單個(gè) 體單色，引腳外漏，占用空間為1162mm,并且安裝較為復(fù)雜，稍不小心就會(huì)碰撞 到引腳，導(dǎo)致其變形，影響自動(dòng)化的一致性，因而流明公司的Luxeon系列產(chǎn)品會(huì) 存在引腳平整的一致性不合格問(wèn)題。
3. Luxeon系列功率型LED光源產(chǎn)品最大尺寸為14. 5mm，所占的空間為1162mm在面積 需求或者混色需求設(shè)置功率型LED光源，并且單個(gè)體單色，無(wú)法實(shí)現(xiàn)小體積高功率、 高光強(qiáng)及混色效果。
4. Cree的X系列，如圖2，封裝結(jié)構(gòu)只適合，單面出光結(jié)構(gòu)的芯片的封裝，而用其余 多面出光的功率型芯片，封裝出來(lái)的光效較低，只有原光效的80%左右。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的功率型LED光源裝置結(jié)構(gòu)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種耐 高低溫，高可靠性，高出光率的功率型發(fā)光二極管。適用于目前的，各種出光結(jié)構(gòu)的功率型 芯片的封裝，產(chǎn)品制造簡(jiǎn)單，使用一致性好。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的-
功率型發(fā)光二極管，包括有大致為扁圓柱體的電極套件、位于所述電極套件頂部上方的
半球狀結(jié)構(gòu)的透鏡、位于透鏡內(nèi)的芯片和兩根以上連線以及位于電極套件中部的熱沉；其中，所述電極套件包括有一對(duì)以上的電極，所述電極的各觸點(diǎn)均緊帖在所述電極套件的外壁面上; 所述每根連線一端連接芯片，另一端連接相應(yīng)電極的頂部。
優(yōu)選地，所述電極套件包括有兩對(duì)以上的電極。
優(yōu)選地，所述電極套件包括有三對(duì)電極。
所述透鏡采用耐高低溫膠水固化制成。
所述電極套件包括采用耐高低溫塑膠或陶瓷材料制成的框架。 所述熱沉采用純銅鍍銀材料制成。
綜上，本實(shí)用新型的有益效果是
本實(shí)用新型的功率型發(fā)光二極管，俗稱(chēng)功率型發(fā)光二極管*T系列，電極的各觸點(diǎn)均緊 帖在所述電極套件的外壁面上，不設(shè)置引腳，在使用所述T系列產(chǎn)品時(shí)，將熱沉底面，直接 與金屬PCB板或其它散熱裝置連接。具有以下主要優(yōu)勢(shì)-
1. 產(chǎn)品外形一致性能好，能滿足機(jī)械手自動(dòng)操作的一致性；
2. 產(chǎn)品體積小4)8.0mm，僅占用50.242mm;
3. 產(chǎn)品無(wú)外漏引腳，無(wú)需考慮碰撞導(dǎo)致引腳變形的問(wèn)題；
4. 產(chǎn)品內(nèi)設(shè)六個(gè)電極，供客戶任意設(shè)計(jì)電路；
5. 產(chǎn)品熱沉面積足以容納5顆大功率40mil芯片，供客戶任意設(shè)計(jì)所需顏色；
6. 產(chǎn)品出光效率為目前結(jié)構(gòu)最高；
7. 產(chǎn)品抗UV測(cè)試性能好；
8. 產(chǎn)品耐溫性能好，可直接過(guò)回流焊設(shè)備；9. 產(chǎn)品結(jié)溫低，能明顯有效的降低二次散熱機(jī)構(gòu)，及安裝介面的熱阻。
10. 產(chǎn)品可靠性好、環(huán)保、壽命長(zhǎng)。
功率型發(fā)光二極管 T系列，為可同時(shí)實(shí)現(xiàn)一種或多種顏色LED光源。由于采用耐高低 溫塑膠或陶瓷材料構(gòu)成框架，采用半包封結(jié)構(gòu)，熱電分離，六個(gè)獨(dú)立電極及耐高低溫透鏡的 結(jié)構(gòu)，克服了目前功率型LED光源裝置的，體積大，不耐高低溫等缺點(diǎn)，大大提高了批量作 業(yè)時(shí)的一致性，及產(chǎn)品的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用純銅鍍銀材料作為熱沉，可實(shí)現(xiàn)直接與散 熱機(jī)構(gòu)融接，大大提高了導(dǎo)熱效率，提高了產(chǎn)品的可靠性及抗衰老能力。由于采用耐高低溫 塑膠或陶瓷材料構(gòu)成框架，熱電分離，六個(gè)獨(dú)立電極及耐高低溫透鏡的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品與外接 電源連接更為方便，與散熱系統(tǒng)結(jié)合更靈活更高效，方便產(chǎn)品的集成及自動(dòng)化作業(yè)，使體積 更小，光效更高，可靠性更好，功率型照明產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)成為可能。而且功率型發(fā)光二極管，T 系列器件，引腳無(wú)外漏，單個(gè)體僅占用50.2421111！1，并且單個(gè)體可同時(shí)實(shí)現(xiàn)單一種顏色，或多 種顏色一起點(diǎn)亮。良品率高，特別解決客戶可以使用，機(jī)械手及回流焊工藝作業(yè)，實(shí)現(xiàn)商業(yè) 化；另外此產(chǎn)品所占用面積僅50.242mm，并且能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種不同顏色發(fā)光，為應(yīng)用領(lǐng)域設(shè) 計(jì)提供廣闊空間。更方便電路設(shè)計(jì)，及混色的需求，可任意編排。方便回流焊等全自動(dòng)設(shè)備 作業(yè)，使用極為便利。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中Luxeon系列功率型發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中Cree的X系列功率型發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施例一主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施例一仰視結(jié)構(gòu)示意圖5是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施例一剖視結(jié)構(gòu)示意圖6是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施例一立體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施例二俯視結(jié)構(gòu)示意圖:
圖8是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施例二主視結(jié)構(gòu)示意圖9是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施例二仰視結(jié)構(gòu)示意圖10是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施伊
圖11是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施伊
圖12是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施伊
圖13是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施伊
圖14是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施伊
圖15是本實(shí)用新型功率型發(fā)光二極管實(shí)施伊剖視結(jié)構(gòu)示意圖;立體結(jié)構(gòu)示意圖;
三主視結(jié)構(gòu)示意圖;
三側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖;
三仰視結(jié)構(gòu)示意圖:立體結(jié)構(gòu)示意圖:
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型公開(kāi)一種功率型發(fā)光二極管，包括有大致為扁圓柱體的電極套件、位于所述 電極套件頂部上方的半球狀結(jié)構(gòu)的透鏡、位于透鏡內(nèi)的芯片和兩根以上連線以及位于電極套
件中部的熱沉；其中，所述電極套件包括有一對(duì)以上的電極，所述電極的各觸點(diǎn)均緊帖在所 述電極套件的外壁面上；所述每根連線一端連接芯片，另一端連接相應(yīng)電極的頂部。
優(yōu)選地，所述電極套件包括有兩對(duì)以上的電極。
優(yōu)選地，所述電極套件包括有三對(duì)電極。所述電極套件包括采用耐高低溫塑膠或陶瓷材料制成的框架。
所述透鏡采用耐高低溫膠水制成。
所述熱沉采用純銅鍍銀材料制成。
所述電極由銀或金材料制成。
所述的連線為金線。
實(shí)施例一
本實(shí)施例的功率型發(fā)光二極管，如圖3、 4、 5、 6所示，透鏡2、芯片3、連線4、熱沉6、 電極5均固定和安裝在電極套件1上；所述電極套件1其中部設(shè)置有臺(tái)階孔，熱沉6鑲嵌在 所述電極套件l的臺(tái)階孔中；芯片3位于熱沉6上方，連線4將芯片3的正、負(fù)極與電極套 件1的電極5上表面的正、負(fù)極分別連通；透鏡2位于電極套件1的上方，所述透鏡2為耐 高低溫膠水固化后的實(shí)體，覆蓋了芯片3、連線4、熱沉6、電極5上表面及電極套件1上表 面。
所述電極套件1由耐高低溫塑膠制成，其中部設(shè)置有臺(tái)階孔，孔截面呈成"工"字形， 所述臺(tái)階孔按高度方向可分為三段上段"一"形為圓環(huán)形凹槽，所述圓環(huán)形凹槽的尺寸稍 小于電極套件1外輪廓尺寸；中段"l"形為圓形凹槽，半徑尺寸稍小于上段"一"形圓環(huán)形 凹槽半徑尺寸；下段"一"形為圓環(huán)形凹槽，該圓環(huán)形凹槽的尺寸稍小于電極套件1外輪廓 尺寸；約等于熱沉6的外輪廓尺寸。
所述熱沉6為截面為"工"字型的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，熱沉6頂面稍高于電極套件頂面。所述
芯片3散發(fā)的熱量可通過(guò)熱沉6傳導(dǎo)。
所述電極5為旋轉(zhuǎn)90。后的"U"形的折彎片結(jié)構(gòu)，共設(shè)置有六個(gè)電極5，所述電極5的內(nèi)側(cè)面和內(nèi)底面包覆在所述電極套件1的側(cè)壁和底面上；熱沉6的外底面與電極5的外底面平齊。
所述六個(gè)電極5分成兩組，每組各3個(gè)分別位于電極套件1的兩側(cè)，每組的3個(gè)電極5 并排設(shè)置，中間間隔有特定距離；所述六個(gè)電極5被電極套件隔斷，而互不連通并且相互絕 緣。
所述芯片3周?chē)鶕?jù)發(fā)光顏色的需求，設(shè)置或不設(shè)置熒光粉層。
本實(shí)用新型公開(kāi)的是T系列的透鏡2為耐高溫膠水固化后的實(shí)體，可保護(hù)芯片3和連線 4受到碰撞，同時(shí)還具有導(dǎo)熱、耐高低溫、防震等的作用。在使用本實(shí)用新型的T系列時(shí)， 將熱沉6直接和散熱系統(tǒng)連接，散熱性能將會(huì)大大提高，例如當(dāng)所述T系列未連接散熱系 統(tǒng)時(shí)，額定工作狀態(tài)下，溫度可達(dá)15(TC左右，而當(dāng)所述T系列與散熱系統(tǒng)連接時(shí)，溫度僅 為65'C左右。
實(shí)施例二
如圖7、 8、 9、 10、 ll所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一，不同之處在于本實(shí)施例公開(kāi)的功率 型發(fā)光二極管，所述電極套件1由陶瓷材料制成；所述電極套件1中部設(shè)置的臺(tái)階孔與其外
側(cè)壁之間的區(qū)域內(nèi)，設(shè)置有六個(gè)上下貫穿的且中心線相互間平行的通孔7;六個(gè)桿狀的電極5
位于相應(yīng)的通孔7內(nèi)。
所述電極5的底部延伸出所述電極套件1的底面，并形成大致為水平方向上的扇形的電
極觸點(diǎn)；六個(gè)電極觸點(diǎn)以熱沉6的中心線為圓心，按圓形陣列排列。
本實(shí)用新型的功率型LED光源裝置相關(guān)技術(shù)參數(shù)為透鏡耐高低溫膠水，抗UV，抗衰老(黃化)，低應(yīng)力，高韌性，高粘接力，高透光率
95% t ，折射率1. 45 f 電極套件高溫塑膠或陶瓷27(TC—60(TC; 熱沉導(dǎo)熱系數(shù).-398W/ (m.K); 鍍銀層導(dǎo)熱系數(shù)427 W/ (m.K); 芯片與熱沉連接結(jié)點(diǎn)熱阻《1(TC/W
實(shí)施例三
如圖12、 13、 14、 15所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一，不同之處在于本實(shí)施例公開(kāi)的功率型 發(fā)光二極管，所述六個(gè)電極5以熱沉6的中心線為圓心，按圓形陣列排列；所述電極5的內(nèi) 側(cè)面和內(nèi)底面包覆在所述電極套件1的側(cè)壁和底面上。
上述所列具體實(shí)現(xiàn)方式為非限制性的，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不偏離本實(shí)用新型 范圍內(nèi)，進(jìn)行的各種改進(jìn)和變化，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、功率型發(fā)光二極管，包括有大致為扁圓柱體的電極套件、位于所述電極套件頂部上方的半球狀結(jié)構(gòu)的透鏡、位于透鏡內(nèi)的芯片和兩根以上連線以及位于電極套件中部的熱沉；其特征在于所述電極套件包括有一對(duì)以上的電極，所述電極的各觸點(diǎn)均緊帖在所述電極套件的外壁面上；所述每根連線一端連接芯片，另一端連接相應(yīng)電極的頂部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述電極套件包括有兩對(duì)以 上的電極。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述電極套件包括采用耐高 低溫塑膠或陶瓷材料制成的框架。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述透鏡采用耐高低溫且抗 UV的膠水制成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述透鏡(2)、芯片(3)、連線(4)、熱沉(6)、電極(5)均固定和安裝在電極套件(1)上；所述電極套件(1)其中部設(shè)置有臺(tái)階孔，熱沉(6)鑲嵌在所述電極套件(1)的臺(tái)階孔中；芯片(3)位于熱沉(6)上方，連線(4)將芯片(3)的正、負(fù)極與電極套件(1)的電極(5)上表面的正、負(fù)極分別連通；透鏡(2)位于電極套件(1)的上方，所述透鏡(2)為耐高低溫膠水固化后的實(shí)體，覆蓋了芯片(3)、連線(4)、熱沉(6)、電極 (5)上表面及電極套件(1)上表面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述電極套件(1)中部設(shè)置的臺(tái)階孔截面呈成"工"字形，所述臺(tái)階孔按高度方向可分為三段上段"一"形為圓環(huán)形凹槽，所述圓環(huán)形凹槽的尺寸稍小于電極套件(1)外輪廓尺寸；中段"1"形為圓形凹槽，半徑尺寸稍小于上段"一"形圓環(huán)形凹槽半徑尺寸；下段"一"形為圓 環(huán)形凹槽，該圓環(huán)形凹槽的尺寸稍小于電極套件(1)外輪廓尺寸；約等于熱沉(6) 的外輪廓尺寸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述熱沉(6)為截面為"工" 字型的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，熱沉(6)頂面稍高于電極套件頂面。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述電極(5)為旋轉(zhuǎn)90° 后的"U"形的折彎片結(jié)構(gòu)，共設(shè)置有六個(gè)電極(5)，所述電極(5)的內(nèi)側(cè)面和內(nèi)底 面包覆在所述電極套件(1)的側(cè)壁和底面上；熱沉(6)的外底面與電極(5)的外底 面平齊。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述六個(gè)電極(5)分成兩組， 每組各3個(gè)分別位于電極套件(1)的兩側(cè)，每組的3個(gè)電極(5)并排設(shè)置，中間間 隔有特定距離；所述六個(gè)電極(5)被電極套件隔斷，而互不連通并且相互絕緣。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述電極套件(1)中部設(shè)置 的臺(tái)階孔與其外側(cè)壁之間的區(qū)域內(nèi)，設(shè)置有六個(gè)上下貫穿的且中心線相互間平行的通 孔(7);六個(gè)桿狀的電極(5)位于相應(yīng)的通孔(7)內(nèi)；所述電極(5)的底部延伸出 所述電極套件(1)的底面，并形成大致為水平方向上的扇形的電極觸點(diǎn)；六個(gè)電極觸 點(diǎn)以熱沉(6)的中心線為圓心，按圓形陣列排列。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率型發(fā)光二極管，其特征在于所述六個(gè)電極(5)以熱沉(6) 的中心線為圓心，按圓形陣列排列；所述電極(5)的內(nèi)側(cè)面和內(nèi)底面包覆在所述電極 套件(1)的側(cè)壁和底面上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種耐高低溫，高可靠性，高出光率的功率型發(fā)光二極管。適用于目前的，各種出光結(jié)構(gòu)的功率型芯片封裝，產(chǎn)品制造簡(jiǎn)單，使用一致性好。包括有大致為扁圓柱體的電極套件、位于所述電極套件頂部上方的半球狀結(jié)構(gòu)的透鏡、位于透鏡內(nèi)的芯片和兩根以上連線以及位于電極套件中部的熱沉；其中，所述電極套件包括有一對(duì)以上的電極，所述電極的各觸點(diǎn)均緊帖在所述電極套件的外壁面上；所述每根連線一端連接芯片，另一端連接相應(yīng)電極的頂部。優(yōu)選地，所述透鏡采用耐高低溫膠水固化制成。所述電極套件包括有三對(duì)電極。所述電極套件包括采用耐高低溫塑膠或陶瓷材料制成的框架。所述熱沉采用純銅鍍銀材料制成。
文檔編號(hào)H01L33/62GK201408782SQ20092005436
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者林建明, 陳秀蓮 申請(qǐng)人:珠海市宏科光電子有限公司