芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件及其制造方法，該技術(shù)方案如下：在支架的安裝槽的上方設(shè)透鏡，透鏡與支架可拆卸連接；LED芯片固定在一電極基板上，電極基板的上表面設(shè)有與LED芯片的兩個電極電性連接的電極導(dǎo)線，該電極導(dǎo)線延伸至電極基板的側(cè)邊，其中電極導(dǎo)線與電極基板絕緣；電極基板固定在一螺柱套上，螺柱套的下面設(shè)有用于套住螺柱的盲孔；螺柱穿過支架上的螺孔，伸入盲孔中，將螺柱套固定在安裝槽的底部；在螺柱套的周邊設(shè)有與LED芯片的兩個電極保持電性連接的電極彈片，電極彈片固定在安裝槽的槽底；電極彈片的上端與所述電極基板側(cè)邊的電極導(dǎo)線保持彈性接觸，LED芯片的電極、電極導(dǎo)線與電極彈片形成電性連接。
【專利說明】芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率發(fā)光器件，特別是涉及一種芯片可以更換的LED器件。
【背景技術(shù)】
[0002]LED大功率芯片通常用來制作戶外照明、車大燈等大功率照明器件。但是大功率芯片的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，良率低，生產(chǎn)成本高。而且其對使用環(huán)境要求較高。除此以外,給大功率LED芯片配置的電源電路、散熱器等輔助器件品質(zhì)和成本都很高。現(xiàn)有的大功率LED芯片封裝的LED器件中的LED芯片均不能更換。這類LED芯片如果壞掉，這整個燈具附屬的高成本的支架、電源電路以及散熱器均會被作為垃圾處理。這樣方式會造成巨大的配件浪費(fèi)，非常不環(huán)保，也會增加使用者的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是:提供一種芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，用于解決大功率LED器件的大功率LED芯片不能更換的問題。
[0004]本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是:提供一種用于制造上述器件的方法，用于解決大功率LED器件的大功率LED芯片不能更換的問題。
[0005]為了解決本發(fā)明的第一個技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，包括支架，在支架上設(shè)有LED芯片的安裝槽和位于安裝槽內(nèi)的LED芯片；在所述支架上、安裝槽的上方設(shè)有透鏡，透鏡與所述支架可拆卸連接，透鏡扣合在安裝槽上方將安裝槽密封；
[0006]所述LED芯片固定在一導(dǎo)熱的電極基板上，電極基板的上表面設(shè)有與LED芯片的兩個電極電性連接的電極導(dǎo)線，LED芯片的兩個電極分別與兩個電極導(dǎo)線電性連接；該電極導(dǎo)線延伸至電極基板的側(cè)邊，其中電極導(dǎo)線與電極基板絕緣；
[0007]電極基板固定在一導(dǎo)熱的螺柱套上，螺柱套的下面設(shè)有用于套住一導(dǎo)熱的螺柱的盲孔；
[0008]在所述支架上設(shè)有通孔，所述螺柱穿過該通孔，伸入所述螺柱套的盲孔中，將螺柱套固定在所述安裝槽的底部；
[0009]在螺柱套的周邊設(shè)有固定在安裝槽的槽底的電極彈片；電極彈片上端的自由端與所述電極基板側(cè)邊的電極導(dǎo)線保持彈性接觸，使LED芯片的電極、電極導(dǎo)線與電極彈片形成電性連接，且電極彈片與支架的電極管腳電性連接。
[0010]優(yōu)選地:所述透鏡與所述安裝槽之間形成燈腔，在燈腔空間內(nèi)設(shè)有吸氣劑。吸氣劑的設(shè)置可以設(shè)在安裝槽內(nèi)，但是安裝槽內(nèi)壁上設(shè)置為反射鏡面，則吸氣劑會吸收反射光，此種情況，吸氣劑置入一扁平狀容器中，扁平容器上設(shè)氣孔，表面為錫紙反射面，以使吸氣劑裝置不影響反射。
[0011]優(yōu)選地:所述LED芯片倒裝在所述電極基板上；或者LED芯片通過引線電性連接電極基板上的電極導(dǎo)線。LED芯片倒裝在電極基板上的兩個電極導(dǎo)線上，可以用熱壓焊，也可以用線圈壓焊。倒裝的技術(shù)方案中，需要在電極導(dǎo)線上生長一層焊料，焊料可以金或金錫合金，LED芯片的電極表面的焊料也可以是金或金錫焊料。電極導(dǎo)線的材料可以是銅、銀、銀合金、金、金錫合金、鉬、鉬銠合金以及其它的鉬合金等材料。
[0012]優(yōu)選地:所述電極基板的側(cè)邊為凹弧面，所述電極彈片的端部設(shè)有觸頭，觸頭與電極基板的側(cè)邊弧面接觸。在一個實(shí)施例中，電極基板的側(cè)邊為平面，所述電極彈片的端部設(shè)有觸頭，觸頭與電極基板的側(cè)邊平面接觸。彈性觸頭與電極導(dǎo)線接觸的表面可以鍍上一層金，也可以用銅等化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、延展性較強(qiáng)的金屬。電極彈片的材料優(yōu)選為PtAg20合金，其它材料例如 PtPdAg20-10、PtPdAg30-10、PtPdGa (7 ?12)-(4 ?25)、鉬鎳、鉬鎳銅，PdAu(40?65)及在此基礎(chǔ)上添加鉬、銥、鐵、鎳、錳等20多種元素之一或多種而構(gòu)成的多元合金的鈀金系合金，PdAgCuAuPtZn30-14-10-10-l 和 AuAgCuPtNi 10-14-5-1 合金，Aglr3、AgRu3合金等均可以應(yīng)用。凹弧面的接觸設(shè)計(jì)可以使觸頭保持在凹弧面中，其不容易松脫，凹弧面的上下端的凸起位可以對觸頭進(jìn)行限位。在沒有觸頭的設(shè)計(jì)中，該凹弧面也可以對電極彈片的端部進(jìn)行限位?？傊?，該凹弧面是對電極彈片的上端部進(jìn)行限位的作用的。
[0013]所述電極導(dǎo)線為鉬或電極導(dǎo)線的金屬主體的表面鍍有鉬，尤其是電極導(dǎo)線的側(cè)邊，由于電極彈片的接觸，其優(yōu)選鍍上鉬材料以增加電極導(dǎo)線的表面強(qiáng)度和抗氧化能力。
[0014]優(yōu)選地:在所述螺柱套的周邊設(shè)有限位凸起。限位凸起上部內(nèi)側(cè)面呈敞口。限位凸起可以是環(huán)狀連續(xù)體，也可以是塊狀的樁體。限位凸起優(yōu)選為金屬材質(zhì)。在螺柱套與螺柱擰動的時候，限位凸起可以對螺柱套起到防止其轉(zhuǎn)動的作用，便于更容易使螺柱擰緊螺柱套。
[0015]優(yōu)選地:所述螺柱套為發(fā)泡金屬材料，在所述盲孔內(nèi)設(shè)有帶螺紋的螺紋內(nèi)層。螺柱套可以為陶瓷、銅、銅合金、碳類導(dǎo)熱物等，發(fā)泡金屬材料可以是泡沫銅、泡沫鋁、泡沫銀銅合金、石墨泡沫、鋁基石墨復(fù)合泡沫材料。螺柱套為發(fā)泡金屬(又稱泡沫金屬)時，其可以做成體積更大的部件，可以降低螺柱套的加工精度，且泡沫金屬的成本更低。泡沫金屬的孔隙，在本發(fā)明中的泡沫金屬的孔徑可以是0.1?0.5mm,如果孔隙更大,例如0.5?Imm,則可以在孔隙中填充金屬粉末以減小孔隙。在泡沫金屬中填充金屬粉末不限于0.1?Imm之間的孔隙。關(guān)于向泡沫金屬的孔隙中填充金屬粉末的方案中，可以是向其中填充鉻，因?yàn)殂t有防銹的作用，可以減弱泡沫金屬的氧化，例如在泡沫銅的孔隙內(nèi)電化學(xué)沉積鉻金屬，或者在泡沫鋁的孔隙內(nèi)電化學(xué)成績鉻金屬。除了電化學(xué)沉積的手段外可以采用高溫高壓注入的方式，即將含有鉻粉末顆粒的高密膠體在高壓下將其注入泡沫金屬內(nèi)，膠體可以是環(huán)氧樹脂等封裝膠體材料，然后固化膠體，再用膠體溶解劑浸泡泡沫金屬，使膠體溶解，填充金屬即會滯留在泡沫金屬的孔隙內(nèi)，還可以根據(jù)需要對含有填充金屬的泡沫進(jìn)行燒結(jié)處理，以固化孔隙內(nèi)的填充金屬。另外，填充金屬還可以用碳元素材質(zhì)替代，例如碳粉、石墨等具有良好導(dǎo)熱性質(zhì)的材料。為了增加和改善孔隙填充物與孔隙壁的附著力，在填充物混合物中可以增加少量低溫助燒劑，例如NiCuZn鐵氧體，特別是碳粉、石墨之類的填充，低溫助燒劑顯得非常有幫助。為了減少孔隙內(nèi)填充物的溢出，還可以在泡沫金屬的表面鍍上一層金屬，該鍍層金屬可以封閉泡沫金屬的表面的孔隙，防止其內(nèi)的填充金屬散出，另外，表面鍍層還可以起到反光作用，由于泡沫金屬的體積可能很大，其會吸收較多的安裝槽內(nèi)的反射光，降低出光率，因此，在泡沫金屬表面增加鍍層會明顯改進(jìn)器件的性能。鍍層可以是錫、銀、鋁、銅等常見的具有良好反射效果的金屬，也可以是金、鉬、鈀、銠等貴重稀有金屬。[0016]優(yōu)選地:在所述透鏡與所述支架結(jié)合的外側(cè)設(shè)有環(huán)槽，環(huán)槽內(nèi)設(shè)有密封透鏡與支架之間縫隙的密封膠圈。密封膠圈優(yōu)選為硅膠材料，硅膠有彈性，且耐高溫。如果采用橡膠，則可能需要定期更換。還可以采用其它具有彈性的樹脂材料。
[0017]優(yōu)選地:在所述安裝槽的槽口處設(shè)有環(huán)狀的、用于放置吸氣劑的擱劑臺，擱劑臺上設(shè)有吸氣劑；在所述透鏡底部、位于擱劑臺的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸出的、用于對吸氣劑進(jìn)行限位的擋板，在擋板上設(shè)有氣孔。在其它優(yōu)選的實(shí)施例中，可以是擋板向外翻折，即向安裝槽的方向翻折，且在擋板的外表面設(shè)置反射鏡的涂層。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，氣孔的朝向吸氣劑的孔徑大于朝向安裝槽方向的孔徑。這種孔徑外小內(nèi)大的設(shè)計(jì)可以增加反射鏡的面積，且增加吸氣劑周邊空間，促進(jìn)該空間內(nèi)的氣體的流動，使氣體可以更均勻地分布在吸氣劑的周圍，便于其發(fā)揮作用。擋板向外翻折也可以增大吸氣劑的空間，一旦有空氣進(jìn)入吸氣劑的空間，其可以擴(kuò)散到吸氣劑的周圍，被吸氣劑高效吸收。
[0018]在不采用吸氣劑的方案中，可以在安裝槽內(nèi)的空間內(nèi)填充有惰性氣體，惰性氣體可以保護(hù)安裝槽內(nèi)的電子元件，使其能夠更長時間的使用。但是如果使用惰性氣體，則在更換的時候，會比較麻煩和成本比較高，其需要在充有惰性氣體的容器內(nèi)進(jìn)行操作。
[0019]優(yōu)選地:所述電極基板主體為銅基，在銅基側(cè)面與上表面為類鉆碳層，在類鉆碳層的表面為所述電極導(dǎo)線。電極基板的主體還可以是鋁基、硅基等具有良好導(dǎo)熱性質(zhì)的材料。這次良好導(dǎo)熱材料往往都能導(dǎo)電，因此，需要在主體與電極導(dǎo)線之間設(shè)置一層絕緣層，除了上述的類鉆碳以外，還可以是二氧化硅鈍化層，或者氧化鋁沉積層。如果電極基板的主體為不導(dǎo)電的陶瓷材料，則電極導(dǎo)線與主體之間可以不用增加層結(jié)構(gòu)。
[0020]為了解決本發(fā)明的第二個技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于制造芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件的制造方法，其包括在真空環(huán)境中進(jìn)行如下步驟:
[0021]SO1、將LED芯片固定在電極基板上，使LED芯片的兩個電極與電極基板上的兩個電極導(dǎo)線形成電性連接；
[0022]S02、將電極基板焊接到螺柱套上；
[0023]S03、用安裝框架將電極彈片撐開；
[0024]S04、使螺柱套穿過安裝框架的孔，螺柱套置于安裝槽底處，螺柱穿過支架伸入螺柱套的盲孔中，擰動螺柱，使螺柱套緊固在安裝槽底部；
[0025]S05、除去安裝框架，使電極彈片彈性接觸在電極基板的側(cè)邊電極導(dǎo)線上；
[0026]S06、在安裝槽的槽口邊緣固定吸氣劑；
[0027]S07、扣上透鏡，使透鏡與支架固定；
[0028]S08、在透鏡和支架結(jié)合處套上密封膠圈。
[0029]本發(fā)明的有益效果:相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用了螺柱穿孔固定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)LED芯片的更換。本發(fā)明將LED芯片的散熱基板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成螺柱套結(jié)構(gòu)，且增加了電極彈片以實(shí)現(xiàn)LED芯片與支架的電性連接。這種結(jié)構(gòu)不需要對芯片進(jìn)行封裝，在燈腔內(nèi)設(shè)置有吸氣劑即可滿足燈腔內(nèi)的真空隔離。當(dāng)LED芯片壞掉的時候，只需要打開透鏡，將LED芯片取出更換新的LED芯片即可。這種結(jié)構(gòu)的LED燈具廢棄的只是LED芯片以及其下面的基板，而支架、支架下面的散熱器和LED的驅(qū)動電路均可以重復(fù)使用，這樣可以大量節(jié)約資源和降低使用成本。【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2電極基板與電極彈片接觸的結(jié)構(gòu)放大圖。
[0032]圖3是電極彈片的結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖4是螺柱套的結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖5是實(shí)施例二的電極基板與電極彈片的結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖6是安裝LED芯片之前時，安裝框架將電極彈片撐開的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖7是安裝框架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖8是實(shí)施例三的螺柱套的結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖9是圖1中A部的放大圖。
[0039]圖10是圖1中A部結(jié)構(gòu)的第二個實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
[0040]圖11是帶引線結(jié)構(gòu)的LED芯片結(jié)構(gòu)圖。
[0041]圖12是透鏡與支架螺紋連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖中標(biāo)識說明:LED芯片1、透鏡2、電極基板3、電極彈片4、扣接結(jié)構(gòu)5、環(huán)槽6、密封膠圈7、吸氣劑8、擋板9、彈片座10、支架11、螺柱套12、散熱層13、通孔14、螺柱15、盲孔16、燈腔36、安裝槽37 ;電極17、電極導(dǎo)線18、觸頭19 ;封膠20、螺紋內(nèi)層21、導(dǎo)向喇叭口 22、限位凸起23、內(nèi)螺紋24;電極基板3’、電極彈片4’、電極導(dǎo)線18’、觸頭19’、凹弧面25 ;電極層26、安裝框架27、孔270 ;第二弧面28 ;焊接層29、螺紋內(nèi)層(內(nèi)壁殼)30、LED芯片I’、螺柱套12’ ；氣孔31、擱劑臺32 ;反射鏡33、吸氣劑8’、擋板9’、氣孔31’、芯片電極17’ ’、LED芯片I’ ’、電極導(dǎo)線18，，、引線34、鍵合層35 ;螺紋連接38、螺紋邊39。
【具體實(shí)施方式】
[0043]本發(fā)明提出的芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)參見圖1所示，其包括支架11，在支架11上設(shè)有LED芯片的安裝槽37和位于安裝槽內(nèi)的LED芯片I。在支架上、安裝槽的上方設(shè)有透鏡2，透鏡2與支架11可拆卸連接，透鏡扣合在安裝槽上方將安裝槽密封，在一個實(shí)施例中，它們之間的可拆卸連接為扣接結(jié)構(gòu)5。參見圖12，在一個實(shí)施例中，透鏡和支架的扣合結(jié)構(gòu)還可以是螺紋連接38，例如，在透鏡的下面外側(cè)設(shè)有帶內(nèi)螺紋邊39，在支架的外側(cè)表面設(shè)外螺紋，其設(shè)在環(huán)槽內(nèi)，在環(huán)槽內(nèi)設(shè)有密封膠圈。
[0044]LED芯片I固定在導(dǎo)熱的電極基板3上，參見圖2，電極基板3的上表面設(shè)有與LED芯片的兩個電極17電性連接的電極導(dǎo)線18，LED芯片的兩個電極分別與兩個電極導(dǎo)線電性連接；該電極導(dǎo)線18延伸至電極基板的側(cè)邊，其中電極導(dǎo)線與電極基板絕緣。在一個實(shí)施例中，電極基板3主體為銅基，在銅基側(cè)面與上表面為類鉆碳層，類鉆碳層作為絕緣層，在類鉆碳層的表面為電極導(dǎo)線。電極導(dǎo)線為銅、鉬、鉬金合金或氧化銦錫(ITO)等材料，進(jìn)一步，如果側(cè)面的電極導(dǎo)線不是鉬金屬，則可以在該層上鍍一層鉬用于加強(qiáng)強(qiáng)度。
[0045]電極基板的主體還可以是招基、娃基等具有良好導(dǎo)熱性質(zhì)的材料。這次良好導(dǎo)熱材料往往都能導(dǎo)電，因此，需要在主體與電極導(dǎo)線之間設(shè)置一層絕緣層，除了上述的類鉆碳以外，還可以是二氧化硅鈍化層，或者氧化鋁沉積層。如果電極基板的主體為不導(dǎo)電的陶瓷材料，則電極導(dǎo)線與主體之間可以不用增加層結(jié)構(gòu)。
[0046]電極基板3固定在導(dǎo)熱的螺柱套12上，螺柱套12的下面設(shè)有用于套住導(dǎo)熱的螺柱15的盲孔15。盲孔15可以是螺孔，也可以不是螺孔。如果螺柱套為泡沫銅材質(zhì)，則螺柱在栓入盲孔的過程中，會絞緊盲孔內(nèi)壁上的泡沫銅材料，使螺柱緊固螺栓套。
[0047]在支架11上設(shè)有通孔14，螺柱15穿過該通孔14，伸入螺柱套的盲孔16中，將螺柱套12固定在安裝槽37的底部。通孔可以為螺孔，也可以不是螺孔。
[0048]在支架的背面設(shè)有散熱層13，散熱層可以是鍍的銅，散熱層的厚度優(yōu)選與螺柱的螺柱頭的厚度一致，以使支架底部顯得平整，在使用時，螺柱不至于承受較大的外力。
[0049]在螺柱套12的周邊設(shè)有與LED芯片的兩個電極保持電性連接的電極彈片4，電極彈片4通過彈片座10固定在安裝槽的槽底。
[0050]電極彈片4的上端與電極基板側(cè)邊的電極導(dǎo)線18保持彈性接觸，使LED芯片的電極、電極導(dǎo)線與電極彈片形成電性連接。電極彈片與支架的電極管腳電性連接。
[0051]透鏡2與安裝槽37之間形成燈腔36，在燈腔36空間內(nèi)設(shè)有吸氣劑8。在安裝槽37的槽口處設(shè)有環(huán)狀的、用于放置吸氣劑的擱劑臺32，參看圖9。擱劑臺32上設(shè)有吸氣劑
8。在透鏡底部、位于擱劑臺的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸出的、用于對吸氣劑進(jìn)行限位的擋板9，在擋板9上設(shè)有氣孔31。參見圖10，其為擱劑臺的一個變形結(jié)構(gòu)，其中，擋板9’向外彎折，在擋板外表面還鍍有反射鏡33，擋板上設(shè)有氣孔31’，氣孔31’朝向吸氣劑的方向孔口的口徑大于朝向燈腔方向的孔口 口徑，這種結(jié)構(gòu)可以增大反射鏡的面積，同時又不影響吸氣劑吸氣。除此以外，在真空度要求較低的情況下，使用內(nèi)壁涂有吸氣劑的透鏡。吸氣劑的設(shè)置可以設(shè)在安裝槽內(nèi)，但是安裝槽內(nèi)壁上設(shè)置為反射鏡面，則吸氣劑會吸收反射光，此種情況，吸氣劑置入一扁平狀容器中，扁平容器上設(shè)氣孔，表面為錫紙反射面，以使吸氣劑裝置不影響反射。
[0052]在不采用吸氣劑的方案中，可以在安裝槽內(nèi)的空間內(nèi)填充有惰性氣體，惰性氣體可以保護(hù)安裝槽內(nèi)的電子元件，使其能夠更長時間的使用。但是如果使用惰性氣體，則在更換的時候，會比較麻煩和成本比較高，其需要在充有惰性氣體的容器內(nèi)進(jìn)行操作。
[0053]在圖1的實(shí)施例中，LED芯片倒裝在電極基板上。在其它實(shí)施例中，如圖11所示，LED芯片I’’通過引線34電性連接電極基板上的電極導(dǎo)線18’’。在LED芯片上有封膠20’’。LED芯片底部有鍵合層35。LED芯片倒裝在電極基板上的兩個電極導(dǎo)線上，可以用熱壓焊，也可以用線圈壓焊。倒裝的技術(shù)方案中，需要在電極導(dǎo)線上生長一層焊料，焊料可以金或金錫合金，LED芯片的電極表面的焊料也可以是金或金錫焊料。電極導(dǎo)線的材料可以是銅、銀、銀合金、金、金錫合金、鉬、鉬銠合金以及其它的鉬合金等材料。
[0054]參見圖2和圖5，在另一個實(shí)施例中，電極基板3’的側(cè)邊為凹弧面25，電極彈片4’的端部設(shè)有觸頭19’，該觸頭可以為圓柱形，觸頭與電極基板的側(cè)邊弧面接觸。彈性觸頭與電極導(dǎo)線接觸的表面可以鍍上一層金，也可以用銅等化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、延展性較強(qiáng)的金屬。電極彈片的材料優(yōu)選為PtAg20合金，其它材料例如PtPdAg20-10、PtPdAg30-10、PtPdGa (7?12)-(4?25)、鉬鎳、鉬鎳銅，PdAu(40?65)及在此基礎(chǔ)上添加鉬、銥、鐵、鎳、錳等20多種元素之一或多種而構(gòu)成的多元合金的鈀金系合金，PdAgCuAuPtZn30-14-10-10-l和AuAgCuPtNi 10-14-5-1合金,Aglr3、AgRu3合金等均可以應(yīng)用。凹弧面的接觸設(shè)計(jì)可以使觸頭保持在凹弧面中，其不容易松脫，凹弧面的上下端的凸起位可以對觸頭進(jìn)行限位。在沒有觸頭的設(shè)計(jì)中，該凹弧面也可以對電極彈片的端部進(jìn)行限位。總之，該凹弧面是對電極彈片的上端部進(jìn)行限位的作用的。所述電極導(dǎo)線為鉬或電極導(dǎo)線的金屬主體的表面鍍有鉬，尤其是電極導(dǎo)線的側(cè)邊，由于電極彈片的接觸，其優(yōu)選鍍上鉬材料以增加電極導(dǎo)線的表面強(qiáng)度和抗氧化能力。
[0055]參見圖4，在一個優(yōu)選方案中，在螺柱套12的周邊設(shè)有限位凸起23。限位凸起可以是環(huán)狀連續(xù)體，也可以是點(diǎn)狀或塊狀的樁體。限位凸起優(yōu)選為金屬材質(zhì)。在螺柱套與螺柱擰動的時候，限位凸起可以對螺柱套起到防止其轉(zhuǎn)動的作用，便于更容易使螺柱擰緊螺柱套。限位凸起存在一個導(dǎo)向的敞口，即導(dǎo)向喇叭口 22，螺紋內(nèi)層21設(shè)有內(nèi)螺紋24，在LED芯片I上有封膠20。封膠20可以是環(huán)氧樹脂、硅膠、UV膠等封裝膠，其可以起到保護(hù)芯片作用，將LED芯片與外界隔離，增加LED芯片的壽命。
[0056]螺柱套優(yōu)選為發(fā)泡金屬材料，例如泡沫銅、泡沫銅銀等材料，例如泡沫銅材料的孔徑可以為0.05mm?0.1mm，在盲孔內(nèi)設(shè)有帶螺紋的螺紋內(nèi)層，螺紋內(nèi)層的設(shè)置主要是為材質(zhì)較軟的螺柱套準(zhǔn)備的構(gòu)架加強(qiáng)方案，螺紋內(nèi)層可以是硬度較大的金屬，例如含鉬合金，其可以鍍在盲孔內(nèi)壁上，這些硬度較大的金屬一方面自身硬度較大，另外一方面可以填充泡沫銅的孔隙，加強(qiáng)了孔壁的硬度。選用泡沫金屬的另一個好處就是可以把螺柱套做得很大，但是成本很低，且不影響散熱。螺柱套做得大有利于對其加工和穩(wěn)定支撐。如圖8所示，螺柱套12’就可以做成類似圓臺或方臺形狀，這種結(jié)構(gòu)可以適用較大的螺柱，進(jìn)而降低加工難度。特別是螺柱套屬于被更換拋棄的部分，較大的螺柱套其實(shí)質(zhì)量和成本并不高。在圖8中，LED芯片通過焊接層29焊接在螺柱套12’ ’上，螺柱套的盲孔內(nèi)設(shè)有螺紋內(nèi)層30。
[0057]螺柱套可以為陶瓷、銅、銅合金、碳類導(dǎo)熱物等，發(fā)泡金屬材料可以是泡沫銅、泡沫鋁、泡沫銀銅合金、石墨泡沫、鋁基石墨復(fù)合泡沫材料。螺柱套為發(fā)泡金屬(又稱泡沫金屬)時，其可以做成體積更大的部件，可以降低螺柱套的加工精度，且泡沫金屬的成本更低。泡沫金屬的孔隙，在本發(fā)明中的泡沫金屬的孔徑可以是0.1?0.5_，如果孔隙更大，例如
0.5?1_，則可以在孔隙中填充金屬粉末以減小孔隙。在泡沫金屬中填充金屬粉末不限于
0.1?Imm之間的孔隙。關(guān)于向泡沫金屬的孔隙中填充金屬粉末的方案中，可以是向其中填充鉻，因?yàn)殂t有防銹的作用，可以減弱泡沫金屬的氧化，例如在泡沫銅的孔隙內(nèi)電化學(xué)沉積鉻金屬，或者在泡沫鋁的孔隙內(nèi)電化學(xué)成績鉻金屬。除了電化學(xué)沉積的手段外可以采用高溫高壓注入的方式，即將含有鉻粉末顆粒的高密膠體在高壓下將其注入泡沫金屬內(nèi)，膠體可以是環(huán)氧樹脂等封裝膠體材料，然后固化膠體，再用膠體溶解劑浸泡泡沫金屬，使膠體溶解，填充金屬即會滯留在泡沫金屬的孔隙內(nèi)，還可以根據(jù)需要對含有填充金屬的泡沫進(jìn)行燒結(jié)處理，以固化孔隙內(nèi)的填充金屬。另外，填充金屬還可以用碳元素材質(zhì)替代，例如碳粉、石墨等具有良好導(dǎo)熱性質(zhì)的材料。為了增加和改善孔隙填充物與孔隙壁的附著力，在填充物混合物中可以增加少量低溫助燒劑，例如NiCuZn鐵氧體，特別是碳粉、石墨之類的填充，低溫助燒劑顯得非常有幫助。為了減少孔隙內(nèi)填充物的溢出，還可以在泡沫金屬的表面鍍上一層金屬，該鍍層金屬可以封閉泡沫金屬的表面的孔隙，防止其內(nèi)的填充金屬散出，另夕卜，表面鍍層還可以起到反光作用，由于泡沫金屬的體積可能很大，其會吸收較多的安裝槽內(nèi)的反射光，降低出光率，因此，在泡沫金屬表面增加鍍層會明顯改進(jìn)器件的性能。鍍層可以是錫、銀、鋁、銅等常見的具有良好反射效果的金屬，也可以是金、鉬、鈀、銠等貴重稀有金屬。
[0058]如果螺柱套采用全金屬結(jié)構(gòu)，例如全銅，則如果它被隨著LED芯片被更換拋棄，勢必造成較大的浪費(fèi)。
[0059]螺柱套如果為泡沫金屬，則盲孔內(nèi)壁可以優(yōu)選設(shè)置一個金屬的內(nèi)壁殼，即螺紋內(nèi)層21，參見圖8，內(nèi)壁殼采用硬質(zhì)材料制作，內(nèi)壁殼的內(nèi)壁上可以帶螺紋，便于螺柱與螺柱套連接。內(nèi)壁殼可以是鐵、銅、鋁、銀等合金，也可以采用鉬等硬質(zhì)金屬。圖8中的螺柱套采用的是較大體積的結(jié)構(gòu)，其呈草垛形狀，即下部為柱體，上部為正臺體。這種結(jié)構(gòu)可以用于較大功率的LED芯片或者集成的小芯片組。需要指出的是，這種草垛形的螺柱套，由于其體積較大，其表面優(yōu)選設(shè)置一層反光層，以減少吸收安裝槽內(nèi)反射的光，增加出光率。
[0060]在透鏡2與支架結(jié)合的外側(cè)設(shè)有環(huán)槽6，環(huán)槽6內(nèi)設(shè)有密封透鏡與支架之間縫隙的密封膠圈7。密封膠圈優(yōu)選為硅膠材料，硅膠有彈性，且耐高溫。如果采用橡膠，則可能需要定期更換。還可以采用其它具有彈性的樹脂材料。
[0061]另外，在安裝槽內(nèi)壁上還需要做反射層以利于提高出光率。
[0062]上述芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件的制造方法，其包括在真空環(huán)境中進(jìn)行如下步驟:
[0063]S01、將LED芯片固定在電極基板上，使LED芯片的兩個電極與電極基板上的兩個電極導(dǎo)線形成電性連接；
[0064]S02、將電極基板焊接到螺柱套上；
[0065]S03、用安裝框架27將電極彈片撐開；
[0066]S04、使螺柱套穿過安裝框架的孔270，螺柱套置于安裝槽底處，螺柱穿過支架伸入螺柱套的盲孔中，擰動螺柱，使螺柱套緊固在安裝槽底部；
[0067]S05、除去安裝框架，使電極彈片彈性接觸在電極基板的側(cè)邊電極導(dǎo)線上；
[0068]S06、在安裝槽的槽口邊緣固定吸氣劑；
[0069]S07、扣上透鏡，使透鏡與支架固定；
[0070]S08、在透鏡和支架結(jié)合處套上密封膠圈。
[0071]其中安裝框架結(jié)構(gòu)參看圖6和圖7。安裝框架27的邊緣與第二凹弧面28，其用于容置電極彈片的觸頭。安裝框架的中間為一個孔，其供LED芯片穿過之用。圖6中，電極彈片為四個，分別設(shè)在LED芯片的四周，每兩個通過電極層26電性連接在一起，電極層26為鋪設(shè)在支架上的導(dǎo)線，其與支架管腳電性連接。
[0072]本發(fā)明燈的制造最好在真空容器中有機(jī)械手進(jìn)行操作。但是如果質(zhì)量要求降低的情況下，在套上密封膠圈之間的步驟，也可以在無塵的環(huán)境中進(jìn)行人工操作，然后將做好的半成品置入真空容器中一段時間，例如24小時，使燈腔達(dá)到一定的真空度，由真空容器中取出，然后套上密封膠圈即可。
[0073]本發(fā)明的LED芯片的更換，可以參考上述在真空環(huán)境中操作，也可以不在真空環(huán)境中處理，而普通環(huán)境中進(jìn)行，只不過這種情況，LED芯片的使用壽命會縮短，鑒于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是芯片可以更換的，因此不影響本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢。更換芯片時，先去下密封膠圈，打開透鏡，更換新的吸氣劑和LED芯片以及芯片下方的螺柱套，換上新的LED芯片和螺柱套后，扣上透鏡和密封膠圈即可。
【權(quán)利要求】
1.一種芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，包括支架，在支架上設(shè)有LED芯片的安裝槽和位于安裝槽內(nèi)的LED芯片；其特征在于:在所述支架上、安裝槽的上方設(shè)有透鏡，透鏡與所述支架可拆卸連接，透鏡扣合在安裝槽上方將安裝槽密封； 所述LED芯片固定在一導(dǎo)熱的電極基板上，電極基板的上表面設(shè)有與LED芯片的兩個電極電性連接的電極導(dǎo)線，LED芯片的兩個電極分別與兩個電極導(dǎo)線電性連接；該電極導(dǎo)線延伸至電極基板的側(cè)邊，其中電極導(dǎo)線與電極基板絕緣； 電極基板固定在一導(dǎo)熱的螺柱套上，螺柱套的下面設(shè)有用于套住一導(dǎo)熱的螺柱的盲孔； 在所述支架上設(shè)有通孔，所述螺柱穿過該通孔，伸入所述螺柱套的盲孔中，將螺柱套固定在所述安裝槽的底部； 在螺柱套的周邊設(shè)有固定在安裝槽的槽底的電極彈片；電極彈片上端的自由端與所述電極基板側(cè)邊的電極導(dǎo)線保持彈性接觸，使LED芯片的電極、電極導(dǎo)線與電極彈片形成電性連接，且電極彈片與支架的電極管腳電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述透鏡與所述安裝槽之間形成燈腔，在燈腔空間內(nèi)設(shè)有吸氣劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述LED芯片倒裝在所述電極基板上；或者LED芯片通過引線電性連接電極基板上的電極導(dǎo)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述電極基板的側(cè)邊為凹弧面，所述電極彈片的端部設(shè)有觸頭，觸頭與電極基板的側(cè)邊弧面接觸；或者電極基板的側(cè)邊為平面，所述電極彈片的端部設(shè)有觸頭，觸頭與電極基板的側(cè)邊平面接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，其特征在于:在所述螺柱套的周邊設(shè)有限位凸起。限位凸起上部內(nèi)側(cè)面呈敞口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述螺柱套為發(fā)泡金屬材料，在所述盲孔內(nèi)設(shè)有帶螺紋的螺紋內(nèi)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，其特征在于:在所述透鏡與所述支架結(jié)合的外側(cè)設(shè)有環(huán)槽，環(huán)槽內(nèi)設(shè)有密封透鏡與支架之間縫隙的密封膠圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，其特征在于:在所述安裝槽的槽口處設(shè)有環(huán)狀的、用于放置吸氣劑的擱劑臺，擱劑臺上設(shè)有吸氣劑；在所述透鏡底部、位于擱劑臺的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸出的、用于對吸氣劑進(jìn)行限位的擋板，在擋板上設(shè)有氣孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述電極基板主體為銅基，在銅基側(cè)面與上表面為類鉆碳層，在類鉆碳層的表面為所述電極導(dǎo)線。
10.一種用于制造芯核置換式大功率發(fā)光半導(dǎo)體器件的制造方法，其包括在真空環(huán)境中進(jìn)行如下步驟: S01、將LED芯片固定在電極基板上，使LED芯片的兩個電極與電極基板上的兩個電極導(dǎo)線形成電性連接； S02、將電極基板焊接到螺柱套上； S03、用安裝框架將電極彈片撐開； S04、使螺柱套穿過安裝框架的孔，螺柱套置于安裝槽底處，螺柱穿過支架伸入螺柱套的盲孔中，擰動螺柱，使螺柱套緊固在安裝槽底部；S05、除去安裝框架，使電極彈片彈性接觸在電極基板的側(cè)邊電極導(dǎo)線上；S06、在安裝槽的槽口邊緣固定吸氣劑；S07、扣上透鏡，使透鏡與支架固定；S08、在透鏡和支架結(jié)合處套上密封膠圈。
【文檔編號】H01L33/64GK103633236SQ201310664283
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】梁光勇 申請人:梁光勇