專利名稱：垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架和垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架和用該支架構(gòu)成的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)光二極管，特別是小功率發(fā)光二極管，例如05mm、03mm封裝的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管，通常由支架(相互分開的電極支架和晶片支架，分別包含頭部和從頭部向下大致平行延伸形成的兩管腳)、位于支架(晶片支架)頭部的晶片、包封晶片和兩頭部的由透明有機(jī)材料例如環(huán)氧樹脂構(gòu)成的包封體構(gòu)成。這種發(fā)光二極管在構(gòu)成節(jié)能型發(fā)光二極管燈中得到了廣泛的應(yīng)用。為了提高這種發(fā)光二極管的照明壽命，本發(fā)明人先前提出了一種內(nèi)、外包封的雙包封體方案，即利用硅膠作為包封晶片的內(nèi)包封體和用環(huán)氧樹脂作為包封兩頭部的外包封體，從而解決了用環(huán)氧樹脂作為單一包封體的發(fā)光二極管長期使用產(chǎn)生的光衰問題，大大提高了發(fā)光二極管的照明壽命。然而在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，這種改進(jìn)了的發(fā)光二極管在正常使用中晶片的一電極的焊線(一種極細(xì)的金屬絲)容易斷開而使發(fā)光二極管損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，其目的在于提供一種正常使用中不會斷開晶片的一電極的焊線、從而能提高發(fā)光二極管的使用壽命的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架。另一目的在于提供一種包含上述支架的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管。本發(fā)明人針對這種焊線斷開現(xiàn)象進(jìn)行了研究，最先找到了焊線斷開的原因。S卩，在現(xiàn)有技術(shù)的方案中，焊線的兩段分別包封于內(nèi)、外包封體中，當(dāng)發(fā)光二極管工作時，發(fā)光二極管的頭部處于較高的溫度，當(dāng)發(fā)光二極管不工作時，發(fā)光二極管的頭部處于較低的環(huán)境溫度，這種大溫差的變化會因內(nèi)、外包封體為不同材料因而兩者的溫度系數(shù)不同而在內(nèi)、夕卜包封體相接的界面上對焊線產(chǎn)生了應(yīng)力(應(yīng)變力)，在發(fā)光二極管反復(fù)地通、斷電使用過程中，焊線在這種應(yīng)力的重復(fù)作用下會發(fā)生斷開。本發(fā)明人根據(jù)上述研究，提出了如下結(jié)構(gòu)的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架和包含該支架的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管。本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架，該發(fā)光二極管包含發(fā)光用的至少一個晶片，所述支架包含電極支架和晶片支架，電極支架包含用于與所述晶片的一電極的焊線電連接的一頭部和從一頭部向下延伸的一管腳，晶片支架包含用于安裝所述晶片的另一頭部和從另一頭部向下延伸的另一管腳，其特征在于，一頭部和另一頭部被連接固定成一體且一頭部的一頂面和另一頭部的另一頂面相互電隔離，在所述兩頂面形成以所述兩頂面中各自的至少一部分為杯的內(nèi)底面的向上開口的杯，所述內(nèi)底面包含位于一頂面的用于一頭部與所述焊線電連接的焊接區(qū)、和位于另一頂面的用于所述晶片安裝于另一頭部的安裝區(qū)。按照本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架，形成有杯且晶片的安裝區(qū)和晶片的電極上的焊線的焊接區(qū)均位于同一杯的內(nèi)底面，因此，晶片和焊線可全部被內(nèi)包封體包封，從而消除了兩種包封體溫度系數(shù)不同引起的焊線斷開現(xiàn)象，提高了用這種支架構(gòu)成的發(fā)光二極管的正常使用壽命。本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管，包含發(fā)光二極管用的至少一個晶片、內(nèi)包封體和外包封體，其特征在于，還包含本發(fā)明的多個方案的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架之一，所述晶片安裝在所述安裝區(qū)，所述晶片的所述一電極的焊線焊接于所述焊接區(qū)，對所述杯充填所述內(nèi)包封體，所述內(nèi)包封體和所述杯被包封在所述外包封體中，使得所述焊線的任何部分不會位于外包封體中。按照本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管，由于晶片和其電極的焊線與頭部電連接的焊接區(qū)均位于杯的內(nèi)底面，且晶片和其電極的焊線全部被內(nèi)包封體包封，從而消除了兩種包封體溫度系數(shù)不同引起的焊線斷開現(xiàn)象，提高了該發(fā)光二極管的正常使用的壽命。


圖1為顯示本發(fā)明一實(shí)施例垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管的基本結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。圖2為圖1的基本結(jié)構(gòu)中支架的俯視圖，其中的剖面線非剖視，表示不同結(jié)構(gòu)部分。圖3為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管的基本結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。圖4為圖3的基本結(jié)構(gòu)中所使用的支架、其管腳區(qū)未彎折前的支架展示圖，其中的剖面線部分非剖視，表示不同結(jié)構(gòu)。圖5為顯不圖3和圖4所不另一實(shí)施例的變化例的基本結(jié)構(gòu)的正視圖。圖6為圖5變化 例中支架的底視(箭頭A的指向)圖，其中的剖面線非剖視，表示不同結(jié)構(gòu)。圖7為圖5變化例中支架的俯視(箭頭B的指向)圖，其中的剖面線非剖視，表示不同結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式參見圖1-4，本發(fā)明提供了垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管的2個基本實(shí)施例(一實(shí)施例和另一實(shí)施例)，和兩基本實(shí)施例中垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架(以下簡稱為“支架”)的2個具體結(jié)構(gòu)例，即在圖1和圖3中除去晶片9、內(nèi)包封體5和外包封體6后的結(jié)構(gòu)部分。概括這兩個具體結(jié)構(gòu)例可見，本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的支架包含電極支架I和晶片支架2。電極支架I包含用于與晶片9的一電極上的焊線10電連接的一頭部11和從一頭部11向下延伸的一管腳12。晶片支架2包含用于安裝晶片9的另一頭部21和從另一頭部21向下延伸的另一管腳22。一頭部11和另一頭部21被連接固定成一體且一頭部11的一頂面111和另一頭部21的另一頂面211相互電隔離，在兩頂面111和211形成以每個頂面111、211的至少一部分(圖1和圖2中示出了全部頂面的情況，圖3和圖4中示出了部分頂面的情況)為杯3的內(nèi)底面的向上開口的杯3，所述內(nèi)底面包含位于一頂面111的用于一頭部11與一電極上的焊線10電連接的焊接區(qū)(未標(biāo)號)、和位于另一頂面211的用于晶片9安裝于另一頭部21的安裝區(qū)212 (見圖1)。安裝區(qū)212可以是另一頂面211位于所述內(nèi)底面的部分(見圖4中標(biāo)號3，它與標(biāo)號212重合)，也可以是在所述部分形成的碗212的結(jié)構(gòu)(見圖1)。
參見圖1和圖2，它們示出了本發(fā)明的支架的一具體結(jié)構(gòu)例。該具體結(jié)構(gòu)例表明，在本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的支架的基礎(chǔ)上，電極支架I和晶片支架2是空間上隔開的兩個獨(dú)立的構(gòu)件。支架進(jìn)一步包含絕緣材料構(gòu)成的一填充件4。填充件4可通過對兩頭部11、21進(jìn)行注塑工藝形成。填充件4從兩頂面111、211向下地、將每個頭部11、21的至少一部分包圍在填充件4中、且填充在電極支架I和晶片支架2隔開的與被包圍的兩頭部11、21的部分相對應(yīng)的空間中。但是，圖1給出的是兩個頭部11、21被填充件4全包圍和全填充的情況。通過所述包圍和所述填充將兩頭部11、21連接固定成一體。杯3的杯壁31由填充件4的包圍兩頭部11、21的外周壁向上延伸構(gòu)成。參見圖3和圖4，它們示出了本發(fā)明的支架的另一具體結(jié)構(gòu)例。該另一具體結(jié)構(gòu)例表明，在本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的支架的基礎(chǔ)上，支架由一塊金屬敷銅板構(gòu)成。該金屬敷銅板包含金屬基板、例如鋁基板，與金屬基板上面相接的絕緣層，和與絕緣層上面相接的金屬箔層、例如銅箔層(圖中未給出金屬敷銅板及其各個層的標(biāo)號)。參見圖4，它示出了從圖3俯視、且在支架的管腳區(qū)未彎折前的支架展示圖。該展示圖表明，沿金屬敷銅板的長度方向劃分為一管腳區(qū)12A，與一管腳區(qū)12A相接的頭部區(qū)1121，和與頭部區(qū)1121相接的另一管腳區(qū)22A。頭部區(qū)1121形成有在寬度方向上僅僅隔斷金屬箔層的箔層通道8。進(jìn)一步，箔層通道8可靠近一管腳區(qū)12A設(shè)置。金屬敷銅板以箔層通道8為界劃分為包含一管腳區(qū)12A在內(nèi)的電極支架I和包含另一管腳區(qū)22A在內(nèi)的晶片支架2。其中，與一管腳區(qū)12A相接的頭部區(qū)部分為電極支架I的一頭部11，與另一管腳區(qū)22A相接的頭部區(qū)部分為晶片支架2的另一頭部21。位于一頭部11的金屬箔層部分的外表面構(gòu)成一頂面111，位于另一頭部21的金屬箔層部分的外表面構(gòu)成另一頂面211。將一管腳區(qū)12A和另一管腳區(qū)22A朝向金屬敷銅板的與金屬箔層所在一側(cè)相反的另一側(cè)、即金屬基板側(cè)彎折(參見圖4中虛線表示的彎折線)，使得一管腳區(qū)12A上的金屬箔層部分構(gòu)成一管腳12和另一管腳區(qū)22A上的金屬箔層部分構(gòu)成另一管腳22。在該具體結(jié)構(gòu)例中，從支架形成的上述過程可見，兩頭部U、21是通過金屬基板連接固定成一體。安裝晶片9用的安裝區(qū)是另一頂面211的一部分，或是形成在另一頂面211的下凹的碗(未圖示)。晶片9的一電極上的焊線10與一頭部11電連接用的焊接區(qū)是一頂面111的一部分。在兩頭部11、21形成向上開口的、內(nèi)底面包含所述安裝區(qū)和焊接區(qū)的杯3。 作為優(yōu)選，杯3通過對金屬敷銅板的頭部區(qū)1121沖壓形成。如果安裝區(qū)是碗，也可沖壓形成。作為另一優(yōu)選，參見圖4，從金屬箔層上方俯視金屬敷銅板，整個金屬箔層的四周均有冗余的絕緣層部分和金屬基板部分。該冗余的絕緣層部分和金屬基板部分可通過對金屬箔層進(jìn)行蝕刻去除金屬箔層的周邊部分形成。圖3和圖4的支架的具體結(jié)構(gòu)例更適合包含不可錫焊的金屬基板、例如鋁基板的金屬敷銅板所構(gòu)成的支架。參見圖5、圖6和圖7，它們示出了圖3和圖4另一實(shí)施例的變化例。該變化例除了金屬敷銅板的材料和外形、以及在電極支架I的一頭部11形成有在寬度上僅僅隔斷金屬基板的基板通道88外，其余結(jié)構(gòu)基本上與圖3和圖4所示結(jié)構(gòu)相同(在圖5、6和7中省略基本相同結(jié)構(gòu)的標(biāo)號)。該變化例中的支架結(jié)構(gòu)更適用于金屬箔層和金屬基板都可錫焊的金屬敷銅板、例如雙面敷銅板構(gòu)成的支架。其支架與圖3和圖4所示具體結(jié)構(gòu)例在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別特征(見圖6)在于，在電極支架I的一頭部11形成有在寬度上僅僅隔斷金屬基板的基板通道88。圖3和圖4中的整個金屬箔層的四周均有冗余的絕緣層部分和金屬基板部分的特征在本變化例中可有可無，最好不要(見圖7)，以免增加工序。作為該變化例的優(yōu)選例，基板通道88的兩端部進(jìn)一步沿絕緣層面指向晶片支架2的另一頭部21延伸，使得從底視方向(箭頭A方向)看，所述兩端部至少延伸到箔層通道8中且基板通道88的延伸部分的外側(cè)，全部與外界連通、即不存在金屬基板。參見圖1、圖3和圖5，它們給出了用本發(fā)明的支架的2個具體結(jié)構(gòu)例和一變化例構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管的各個例子。各個例子中的發(fā)光二極管包含發(fā)光用的至少一個晶片9,內(nèi)包封體5和外包封體6。每個發(fā)光二極管還包含本發(fā)明多個方案的支架之一。多個方案的支架包含基本結(jié)構(gòu)的支架，2個具體結(jié)構(gòu)例、變化例和它們中涉及的優(yōu)選例的支架，以及根據(jù)它們概括而成的支架。晶片9安裝在所述安裝區(qū)。如果安裝區(qū)是碗，晶片9就安裝在碗內(nèi)。晶片9的一電極的焊線10焊接于所述焊接區(qū)。對杯3充填內(nèi)包封體5，內(nèi)包封體5和杯3被包封在外包封體6中，使得焊線10的任何部分不會位于外包封體6中。晶片9的一電極的焊線10與一頭部11的電連接就是通過將焊線10焊接于一頂面111的位于杯3的內(nèi)底面的焊接區(qū)實(shí)現(xiàn)的。內(nèi)包封體5填充于杯3中并可從杯3的杯口向上隆起，晶片9、焊線10、和焊線10與一頂面111的焊接點(diǎn)被包封在杯3內(nèi)和內(nèi)包封體5中。內(nèi)包封體5和杯3被外包封體6包封。一頭部11、另一頭部21也可被外包封體6包封。作為內(nèi)、夕卜包封體5、6的材料,例如內(nèi)包封體5可由含有娃的材料、如娃膠構(gòu)成,夕卜包封體6可由透明有機(jī)材料、如環(huán)氧樹脂構(gòu)成。在上述各實(shí)施例和 變化例中，晶片9的中心線、杯3、內(nèi)包封體5和外包封體6的各個中心線一致，即共軸線。以上結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是實(shí)施例中描述的細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求書所限定的精髓為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架，所述發(fā)光二極管包含發(fā)光用的至少一個晶片(9),所述支架包含電極支架(I)和晶片支架(2)，電極支架(I)包含用于與晶片(9)的一電極的焊線(10)電連接的一頭部(11)和從一頭部(11)向下延伸的一管腳(12)，晶片支架(2)包含用于安裝晶片(9)的另一頭部(21)和從另一頭部(21)向下延伸的另一管腳(22)，其特征在于，一頭部(11)和另一頭部(21)被連接固定成一體且一頭部(11)的一頂面(111)和另一頭部(21)的另一頂面(211)相互電隔離，在兩頂面(111、211)形成以兩頂面(111、211)中各自的至少一部分為杯(3)的內(nèi)底面的向上開口的杯(3)，所述內(nèi)底面包含位于一頂面(111)的用于一頭部(11)與焊線(10)電連接的焊接區(qū)、和位于另一頂面(211)的用于晶片(9)安裝于另一頭部(21)的安裝區(qū)(212)。
2.如權(quán)利要求1所述的支架，其特征在于，電極支架和晶片支架是空間上隔開的兩個獨(dú)立的構(gòu)件，所述支架進(jìn)一步包含絕緣材料構(gòu)成的一填充件(4)，該填充件從所述兩頂面(111、211)向下地、將至少部分的兩頭部(11、21)包圍在所述填充件中、且填充在電極支架和晶片支架隔開的與被包圍的兩頭部的部分對應(yīng)的空間中，通過所述包圍和所述填充將兩頭部(11、21)連接固定成一體，杯(3)的杯壁(31)由填充件(4)的包圍兩頭部的外周壁向上延伸構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的支架，其特征在于，所述安裝區(qū)是從所述另一頂面(211)下凹的碗(212)。
4.如權(quán)利要求1所述的支架，其特征在于，所述支架由一塊金屬敷銅板構(gòu)成，該金屬敷銅板包含金屬基板、與金屬基板上面相接的絕緣層和與絕緣層上面相接的可錫焊的金屬箔層，沿金屬敷銅板的長度方向劃分為一管腳區(qū)(12A)、與一管腳區(qū)相接的頭部區(qū)(1121)、和與頭部區(qū)相接的另一管腳區(qū)(22A)，頭部區(qū)形成有在寬度上僅僅隔斷金屬箔層的箔層通道(8)，金屬敷銅板以箔層通道為界劃分為包含一管腳區(qū)在內(nèi)的電極支架(I)和包含另一管腳區(qū)在內(nèi)的晶片支架(2)，其中，與一管腳區(qū)相接的頭部區(qū)部分為電極支架的一頭部(11)，與另一管腳區(qū)相接的頭部區(qū)部分為晶片支架的另一頭部(21)，位于一頭部的金屬箔層部分的外表面構(gòu)成一頂面(111)，位于另一頭部的金屬箔層部分的外表面構(gòu)成另一頂面(211)，將一管腳區(qū)和另一管腳區(qū)朝向敷銅板的與金屬箔層所在一側(cè)相反的另一側(cè)、即金屬基板側(cè)彎折，使得一管腳區(qū)上的金屬箔層部分構(gòu)成一管腳(12)和另一管腳區(qū)上的金屬箔層部分構(gòu)成另一管腳(22)。
5.如權(quán)利要求4所述的支架，其特征在于，所述杯(3)通過對金屬敷銅板的頭部區(qū)沖壓形成。
6.如權(quán)利要求5所述的支架,其特征在于,從金屬箔層上方俯視所述一塊金屬敷銅板，整個金屬箔層的四周均有冗余的絕緣層部分和金屬基板部分。
7.如權(quán)利要求5所述的支架，其特征在于，在電極支架的一頭部形成有在寬度上僅僅隔斷金屬基板的基板通道(88 )。
8.如權(quán)利要求7所述的支架，其特征在于，所述基板通道的兩端部進(jìn)一步沿絕緣層面指向晶片支架的另一頭部延伸，使得從底視方向(A向)看，所述兩端部至少延伸到箔層通道中且基板通道的延伸部分的外側(cè)，全部與外界連通、即不存在金屬基板。
9.一種垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管，包含發(fā)光二極管用的至少一個晶片、內(nèi)包封體和外包封體，其特征在于，還包含如權(quán)利要求1-8任一權(quán)利要求所述的支架，所述晶片安裝在所述安裝區(qū)，所述晶片的所述一電極的焊線焊接于所述焊接區(qū)，對所述杯充填所述內(nèi)包封體，所述內(nèi)包封體和所述杯被包封在所述外包封體中，使得所述焊線的任何部分不會位于外包封體中。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管,其特征在于，所述內(nèi)包封體由含有娃的材料構(gòu)成，所述外包封體由透明有機(jī)材料構(gòu)成。
全文摘要
一種垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管用支架和用其構(gòu)成的發(fā)光二極管，支架的特征在于，晶片支架和電極支架的兩頭部被連接固定成一體且相互電隔離，在兩頭部的兩頂面形成以兩頂面的至少一部分為內(nèi)底面的向上開口的杯，內(nèi)底面包含位于一頂面的用于一頭部與一電極的焊線電連接的焊接區(qū)、和位于另一頂面的用于晶片安裝于另一頭部的安裝區(qū)。所構(gòu)成的發(fā)光二極管的進(jìn)一步的特征是，對杯充填內(nèi)包封體，內(nèi)包封體和杯被包封在外包封體中，使得焊線的任何部分不會位于外包封體中。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，如上構(gòu)成的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光二極管在使用中不會導(dǎo)致焊線斷開，大大提高了發(fā)光二極管的使用壽命。
文檔編號H01L33/62GK103035818SQ201210487050
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者俞志龍 申請人:上海威廉照明電氣有限公司