一種功率led熱電分離封裝結(jié)構(gòu)及方法
【專利摘要】一種功率LED熱電分離封裝結(jié)構(gòu)及方法，縱截面為梯形的金屬基座置于具有限位坑的絕緣模塊的內(nèi)部中空內(nèi)，金屬基座的外側(cè)表面設(shè)置有溝槽貫穿金屬基座的上下表面；引腳片插入到溝槽內(nèi)，并灌注絕緣熱塑材料，溝槽和引腳片延伸的方向與金屬基座下表面的垂線呈45-60度角，絕緣模塊與引腳片設(shè)置有防觸碰結(jié)構(gòu)，用于防止因絕緣熱塑材料流量不均而導(dǎo)致的引腳片與金屬基座的電接觸，LED芯片安裝于金屬基座的上表面，本LED的封裝結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品良品率高的優(yōu)點。
【專利說明】一種功率LED熱電分離封裝結(jié)構(gòu)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED封裝結(jié)構(gòu)及方法，尤其是涉及一種功率LED封裝。
【背景技術(shù)】
[0002]功率LED，尤其是白光功率LED是下一代綠色照明的重要技術(shù)路徑，并伴隨著照明產(chǎn)業(yè)市場的不斷擴大，功率LED的產(chǎn)業(yè)價值不斷提升。目前商業(yè)化的照明用LED產(chǎn)品都存在著成本高的不利因素，其成本的形成在于封裝過程中對LED散熱的嚴格要求，LED芯片在節(jié)溫過高的狀態(tài)下會使得壽命縮短，發(fā)光品質(zhì)變差。功率LED在發(fā)光時，其電能的很大一部分將會轉(zhuǎn)化成熱能，因此功率LED的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計對LED的光品質(zhì)和穩(wěn)定性影響很大。傳統(tǒng)的功率LED的封裝結(jié)構(gòu)，通常為了提高散熱效能，常常會將芯片焊接在金屬基體上，通過金屬基體的高導(dǎo)熱性能，提高LED封裝的散熱效率。然而該技術(shù)路徑需要解決熱電分離的問題，即要同時兼顧LED芯片與金屬導(dǎo)熱基體的熱接觸和LED芯片的穩(wěn)定可靠的電鏈接。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中典型的功率LED封裝結(jié)構(gòu)，其包括金屬基的基座A和封裝絕緣材料B，LED芯片設(shè)置于金屬基座A上，金屬基座具有貫通孔，將引腳片插入貫通孔內(nèi)，并在貫通孔內(nèi)填充絕緣物質(zhì)，這種封裝結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過程中引腳片往往會因為偏離貫通孔的中心位置而導(dǎo)致引腳與金屬基座的電接觸，使得封裝結(jié)構(gòu)的熱電分離性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種功率LED的封裝結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有功率LED封裝結(jié)構(gòu)中熱電分離，傳統(tǒng)技術(shù)工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性差的技術(shù)問題；
本發(fā)明的功率LED封裝結(jié)構(gòu)包括:絕緣模塊，其內(nèi)部中空；金屬基座，位于該絕緣模塊的中空內(nèi)，并且該金屬基座的下表面與該絕緣模塊的下表面在同一個平面上；LED芯片，安裝于金屬基座的上表面，引腳，以與金屬基座下表面的垂線呈一定傾斜角的方式貫穿該封裝結(jié)構(gòu)，并與LED芯片通過引線電連接；
進一步的，該金屬基座上表面面積大于下表面面積，其垂直于水平面的截面呈上邊長于下邊的梯形；
進一步的，該金屬基座的外側(cè)面開設(shè)有從上表面至下表面的溝槽，該溝槽與絕緣模塊形成容納引腳的空間；
進一步的，引腳安置于金屬基座的邊緣溝槽與絕緣模塊形成的空間內(nèi)，并通過絕緣物質(zhì)與金屬基座隔離；
進一步的，該溝槽和引腳片與金屬基座下表面的垂線之間的傾角為45-60度；
進一步的，引腳片上端為被折彎的折彎部，折彎部的上表面與金屬基座的上表面在同一水平面上。折彎部處的絕緣封裝模塊具有容納該折彎部的限位坑，限位坑剛好可以完全容納該折彎部，因此，限位坑6的深度等于引腳片的厚度，寬度略大于引腳片的寬度，限位坑的寬度要小于溝槽的寬度，限位坑中心與溝槽中心的連線穿過金屬基座的中軸線；
進一步的，引腳片和絕緣模塊設(shè)置有防觸碰結(jié)構(gòu)，以防止引腳片的側(cè)面觸碰溝槽的側(cè)面；該觸碰結(jié)構(gòu)包括引腳片上經(jīng)沖壓形成的凸起，和絕緣模塊內(nèi)側(cè)表面的凹槽，凸起限位于凹槽內(nèi)，該凹槽的寬度小于金屬基座的邊緣溝槽的寬度，大致與限位坑的寬度相同，凹槽的中心與溝槽中心的連線穿過金屬基座的中軸線；
進一步的，凹槽的位置位于絕緣模塊的中間靠下的位置；
本發(fā)明還提供一種功率LED的封裝方法:
(1)提供絕緣模塊，其內(nèi)部中空，所述中空的結(jié)構(gòu)為上部面積大于下部面積，并且在所述絕緣模塊上表面開設(shè)有限位坑，所述絕緣模塊內(nèi)側(cè)面還設(shè)置有防觸碰結(jié)構(gòu)中的凹槽；
(2)提供金屬基座，其具有與所述中空的結(jié)構(gòu)匹配的形狀，并且在外側(cè)面開設(shè)有從上表面至下表面的溝槽；
(3)金屬基座從該絕緣模塊的上部放置于所述中空內(nèi)，以使得金屬基座能夠完全容置于所述絕緣模塊的中空內(nèi)，金屬基座的尺寸設(shè)置為能夠使得除所述溝槽部分外的金屬基座的外側(cè)面與所述中空的壁之間的距離小于5毫米，調(diào)整金屬基座的位置使溝槽與限位坑的位置對應(yīng)，溝槽與凹槽的位置對應(yīng)，對應(yīng)的標準是限位坑中心與溝槽中心的連線穿過金屬基座的中軸線，凹槽中心與溝槽中心的連線穿過金屬基座的中軸線,所述金屬基座的下表面與所述絕緣模塊的下表面在同一水平面上；
(4)在金屬基座與該絕緣模塊之間使用粘性材料進行牢固地粘接，所述溝槽沒有所述粘性材料；
(5)將引腳片從溝槽的上部向下插入到溝槽中，所述引腳的長度與溝槽的長度相同，其下端的端面與金屬基座的下表面同在一個水平面上，并且所述引腳片的上端具有折彎角，其折彎方向為遠離金屬基座的方向，并且折彎部分位于所述絕緣模塊上表面的限位凹坑內(nèi)，所述折彎部分的上表面為水平面，所述引腳片還具有經(jīng)沖壓工藝形成的防觸碰結(jié)構(gòu)中的凸起，并使得所述凸起限位于凹槽內(nèi)；
(6)在所述插入有引腳的溝槽內(nèi)灌注絕緣熱塑材料，以使得該金屬基座與引腳電隔
離；
(7)絕緣熱塑材料固化后，在所述金屬基座上安裝LED芯片，并對LED芯片與引腳片進行引線連接；
進一步的，所述絕緣模塊和金屬基座的平行于水平面的截面為多變形或圓形，其垂直于水平面的截面呈上邊長于下邊的梯形；
進一步的，所述溝槽和引腳延伸的方向與金屬基座下表面的垂線之間具有的傾斜角為45-60 度；
進一步的，所述限位凹坑的寬度小于所述溝槽的寬度；凹槽的寬度與限位凹坑的寬度相同，也小于溝槽的寬度；
進一步的，凹槽的位置位于絕緣模塊的中間靠下的位置；
由于垂直于水平面的縱截面呈上邊長于下邊的梯形，因此會在溝槽和引腳片延伸的方向與金屬基座下表面的垂線之間具有的傾斜角。當引腳插入溝槽時，在引腳片自身重力的作用下，引腳片自然地依靠絕緣模塊的表面而遠離金屬基座；同時，防觸碰結(jié)構(gòu)也解決的在灌膠過程中因絕緣熱塑材料流量不均勻?qū)е碌囊_片偏離而與金屬基座電接觸的問題。因此，在封裝過程中，不必擔(dān)心引腳與金屬之間的短路，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良品率，降低了生產(chǎn)成本，提高了熱電分離的穩(wěn)定性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0004]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的功率LED封裝結(jié)構(gòu)；
圖2是本發(fā)明實施例提供的一種功率LED封裝結(jié)構(gòu)的頂視圖；
圖3是本實施例提供的一種功率LED封裝結(jié)構(gòu)的縱截面圖(沿圖2中的D-D'方向)
圖4為本發(fā)明實施例提供的一種功率LED封裝結(jié)構(gòu)的引腳片立體圖；
圖5是圖2的局部放大圖(圖2中的C部)；
圖6是在沒有防觸碰裝置的情況下，灌膠過程中絕緣熱塑材料流量不均導(dǎo)致的引腳片與金屬基座的溝槽側(cè)面觸碰。
[0005]【具體實施方式】:
為了使得本發(fā)明的目的和有益效果和優(yōu)點變得更加直觀和清除，以下將結(jié)合實施例和附圖，來對本發(fā)明做進一步詳細的說明。應(yīng)當理解，此處提供的具體實施例僅是用以理解本發(fā)明，并不能限定本發(fā)明；
請參考圖2-6，本發(fā)明的實施例一方面提供一種功率LED的封裝結(jié)構(gòu):具有多面體或圓柱體的絕緣封裝模塊(1)，其可由各種已知的絕緣材料通過注塑成型工藝制備得到。以圓柱體為例，該圓柱體的中間為中空部分，該中空部分上下貫通于圓柱體，形成類似中空的管狀結(jié)構(gòu)；該中空部分的上部分的面積大于下部分的面積，其縱截面為梯形；
在該絕緣封裝模塊(I)的中空部分容納有金屬基座(2)，金屬基座通過粘性材料粘接牢固，金屬基座的形狀與中空部分的形狀匹配以使得能夠較好的結(jié)合；在金屬基座的外側(cè)面具有兩個相對設(shè)立的溝槽(5)貫穿金屬基座的上下表面，該溝槽(5)與金屬基座(2)的下表面的垂線成α角，ct角優(yōu)選為45-60度,最優(yōu)選為55度；金屬引腳片(3)位于該溝槽(5)內(nèi)，金屬引腳片的寬度d32小于該溝槽(5)的寬度d51，金屬引腳片的厚度d31小于溝槽(5)的深度d52。金屬引腳片(3)不與金屬基座接觸，金屬引腳片(3)上端為被折彎的折彎部(32)，折彎方向為遠離金屬基座(2)的方向，折彎部(32)的上表面與金屬基座(2)的上表面在同一水平面上；
折彎部(32)處的絕緣封裝模塊(I)的上表面具有容納該折彎部(32)的限位坑(6)，限位坑(6)剛好可以完全容納該折彎部(32)因此，限位坑6的深度(垂直于圖2平面的方向上)等于金屬引腳片(3)的厚度d31，寬度d61基本與金屬引腳片的寬度d32相同；
比較重要的一點是:限位坑(6)的寬度d61要小于溝槽(5)的寬度d51，優(yōu)選為限位坑(6)的寬度d61為溝槽(5)寬度d51的四分之三，并且限位坑(6)中心與溝槽(5)中心的連線穿過金屬基座(2)的中軸線。這樣做的優(yōu)點是使得容納在限位坑(6)中的金屬引腳片(3)不能與溝槽(5)的側(cè)壁接觸，從而避免金屬引腳片(3)與金屬基座(2)電接觸；
在溝槽(5)具有填充的絕緣材料(4)，該絕緣材料填滿除金屬引腳片(3)的全部溝槽
(5)；
在金屬引腳片(3)和絕緣封裝模塊(I)中還設(shè)置有防觸碰結(jié)構(gòu)(7)，該防觸碰結(jié)構(gòu)用于防止在灌膠過程中由于絕緣熱塑材料(4)流量不均導(dǎo)致的金屬引腳片(3)與金屬基座的溝槽(5)的側(cè)面(51，52)相碰觸，如圖6所示的，在灌膠過程中溝槽(5)—側(cè)的絕緣熱塑材料
(4)量大于另一側(cè)，絕緣熱塑材料(4)在重力作用下往下移動，雖然金屬引腳片(3)的上端折彎部(32)被限位坑(6)限制，但仍然會導(dǎo)致金屬引腳片(3)的下端向令一側(cè)移動而觸碰到金屬基座的溝槽(5)的側(cè)面(51，52)。該防觸碰結(jié)構(gòu)(7)包括在金屬引腳片(3)的(31)中通過沖壓形成的凸起(312)和限位該凸起(312)的在絕緣封裝模塊(I)的內(nèi)側(cè)面設(shè)置的凹槽(71)，凹槽(71)的寬度(垂直于圖3平面的方向)小于溝槽(5)的寬度(d51)，大至等于限位坑(6)的寬度，并且凹槽(71)中心與溝槽(5)中心的連線穿過金屬基座的中軸線。該防觸碰結(jié)構(gòu)(7)優(yōu)選設(shè)置在絕緣封裝模塊(I)中部以下，這樣能更好的防止金屬引腳片(3)與金屬基座(2)的碰觸；
下面將詳細說明一種制造上述功率LED封裝結(jié)構(gòu)的方法:
由注塑工藝一體成型制備圓柱體形絕緣封裝模塊(1)，該絕緣封裝模塊(I)中間為中空部分，中空部分的上表面面積大于下表面面積，中空部分上下貫通于圓柱體，形成類似中空的管狀結(jié)構(gòu)；該中空部分的上部分的面積大于下部分的面積，其縱截面為梯形，該絕緣封裝模塊上表面設(shè)有限位坑(6)，內(nèi)側(cè)面設(shè)置有防觸碰結(jié)構(gòu)(7)中的凹槽(71)；
將金屬基座(2)從上到下安置于絕緣封裝模塊(I)的中空部分內(nèi)，該金屬基座(2)具有與中空部分相匹配的形狀，即其形狀相同，但尺寸略小，以使得金屬基座(2)的外側(cè)面與絕緣封裝模塊(I)內(nèi)側(cè)面的距離小于5毫米；該金屬基座的外側(cè)表面開設(shè)有溝槽(5)貫穿金屬基座(2)的上下表面；調(diào)整金屬基座的位置使溝槽(5)與限位坑(6)的位置對應(yīng)，溝槽(5)與凹槽(71)的位置對應(yīng)，對應(yīng)的標準是限位坑(6)中心與溝槽(5)中心的連線穿過金屬基座(2)的中軸線，溝槽(5)中心與凹槽(71)中心的連線穿金屬基座(2)的中軸線，在金屬基座(2)的外側(cè)面與絕緣封裝模塊(I)內(nèi)側(cè)面的間隙使用粘接材料粘接牢固；
金屬引腳片(3)，具有上端的折彎部(32)和經(jīng)沖壓工藝形成的防觸碰結(jié)構(gòu)(7)中的凸起(312)，將金屬引腳片(3)從上之下插入溝槽(5)內(nèi)。使得金屬引腳片(2)的折彎部(32)位于限位坑(6)內(nèi)，防觸碰結(jié)構(gòu)(7)中的凸起(312)限位于絕緣封裝模塊的凹槽(71)內(nèi)；為使得金屬引腳片(3)能夠插入溝槽，設(shè)置凸起(312)的高度小于溝槽(5)的深度d52的四分之三。于溝槽(5)內(nèi)從上至下填充絕緣熱塑材料(4)，固化；
優(yōu)選的，防觸碰結(jié)構(gòu)(7)的位置位于絕緣模塊(I)的中間靠下的位置；在金屬基座的上表面貼LED芯片(10)，并用引線與金屬引腳片(3)電連接；
本發(fā)明的優(yōu)點和益處通過實施例的詳細說明變得清晰，由于金屬引腳片受到自身重力G的作用，在傾斜的溝槽(5)內(nèi)，自然地會遠離金屬基座(2)，而依靠于絕緣緣封裝模塊(I)的內(nèi)表面，同時，限位坑(6)又避免了金屬引腳片與溝槽(5)上部與金屬基座(2)電接觸，防觸碰結(jié)構(gòu)(7)解決了因灌膠過程中絕緣熱塑材料(4)流量不均勻?qū)е碌慕饘僖_下端與金屬基座電接觸的問題。因此，本發(fā)明大大提高了 LED封裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，工藝簡單，良品率聞。
【權(quán)利要求】
1.一種功率LED熱電分離封裝結(jié)構(gòu)，包括:絕緣模塊，其內(nèi)部中空；金屬基座，位于所述絕緣模塊的中空內(nèi)，所述金屬基座的下表面與所述絕緣模塊的下表面在同一個平面上；LED芯片，安裝于金屬基座的上表面；其特征在:于所述封裝結(jié)構(gòu)還包括引腳片，引腳片與絕緣模塊具有防觸碰結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種功率LED熱電分離封裝結(jié)構(gòu),其特征在于:金屬基座上表面面積大于下表面面積，其垂直于水平面的截面呈上邊長于下邊的梯形。
3.如權(quán)利要求2所述的一種功率LED熱電分離封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:該金屬基座的外側(cè)面開設(shè)有一個或多個從上表面至下表面的溝槽，該溝槽與絕緣模塊形成容納引腳的空間。
4.如權(quán)利要求3所述的一種功率LED熱電分離封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:引腳片安置于所述金屬基座的溝槽與所述絕緣模塊形成的空間內(nèi)，并通過絕緣物質(zhì)與金屬基座隔離。
5.如權(quán)利要求4所述的一種功率LED熱電分離封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述防觸碰結(jié)構(gòu)包括引腳片上的凸起和所述絕緣模塊內(nèi)側(cè)面的用于限位所述凸起的凹槽。
6.一種制備功率LED熱電分離封裝結(jié)構(gòu)的方法，其包括步驟: (1)提供絕緣模塊，其內(nèi)部中空，所述中空的結(jié)構(gòu)為上部面積大于下部面積，并且在所述絕緣模塊上表面開設(shè)有限位坑，所述絕緣模塊內(nèi)側(cè)面還設(shè)置有防觸碰結(jié)構(gòu)中的凹槽； (2)提供金屬基座，其具有與所述中空的結(jié)構(gòu)匹配的形狀，并且在外側(cè)面開設(shè)有從上表面至下表面的溝槽； (3)金屬基座從該絕緣模塊的上部放置于所述中空內(nèi)，以使得金屬基座能夠完全容置于所述絕緣模塊的中空內(nèi)，金屬基座的尺寸設(shè)置為能夠使得除所述溝槽部分外的金屬基座的外側(cè)面與所述中空的壁之間的距離小于5毫米，調(diào)整金屬基座的位置使溝槽與限位坑的位置對應(yīng)，溝槽與凹槽的位置對應(yīng)，對應(yīng)的標準是限位坑中心與溝槽中心的連線穿過金屬基座的中軸線，凹槽中心與溝槽中心的連線穿過金屬基座的中軸線,所述金屬基座的下表面與所述絕緣模塊的下表面在同一水平面上； (4)在金屬基座與該絕緣模塊之間使用粘性材料進行牢固地粘接，所述溝槽沒有所述粘性材料； (5)將引腳片從溝槽的上部向下插入到溝槽中，所述引腳的長度與溝槽的長度相同，其下端的端面與金屬基座的下表面同在一個水平面上，并且所述引腳片的上端具有折彎角，其折彎方向為遠離金屬基座的方向，并且折彎部分位于所述絕緣模塊上表面的限位凹坑內(nèi)，所述折彎部分的上表面為水平面，所述引腳片還具有經(jīng)沖壓工藝形成的防觸碰結(jié)構(gòu)中的凸起，并使得所述凸起限位于凹槽內(nèi)； (6)在所述插入有引腳的溝槽內(nèi)灌注絕緣熱塑材料，以使得該金屬基座與引腳電隔離； (7)絕緣熱塑材料固化后，在所述金屬基座上安裝LED芯片，并對LED芯片與引腳片進行引線連接。
【文檔編號】H01L33/62GK103956423SQ201410227585
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】司紅康, 葉連, 葉軍, 王孝兵, 于寶林, 周洋 申請人:安徽紅葉節(jié)能電器科技有限公司