CN101140972A - 功率发光二极管封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率发光二极管封装结构，主要组成部分包括热沉、线路板、发光二极管芯片、内引线、封装胶体。热沉嵌于线路板沉孔结构内部，发光二极管芯片安放于热沉上，热沉底部与外部直接接触。内引线连接发光二极管芯片电极和线路板引线电极，封装胶体覆盖内引线及发光二极管芯片。本发明提供了一种散热效果好、生产效率高、成本低的功率发光二极管封装结构，可广泛应用于各类基于LED的照明产品中。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种功率发光二极管封装结构，特别是涉及一种散热效果好、生产效率高、成本低的功率发光二极管封装结构，可广泛应用于各类基于LED的照明产品中。
背景技术
在引发了微电子革命之后，半导体技术正在孕育一场新的产业革命一一照明革命。在5年至10年内，用发光二极管(LED)作为新光源的固态照明灯，将逐渐出现在传统照明市场的每一个角落。在器件的封装结构方面，世界各大LED生产企业相继推出了各种功率型LED封装结构产品。
美国lumileds公司申请的名称为“SURFACE MOUNTABLE LEDPACKAGE”、专利号为“US6274924”的专利，介绍了一种带散热块的大功率LED封装结构，如图1所示，其主要特点在于：在原来普通PLCC型LED塑封框架1-1的基础上，加入散热块(heat-sinking)1-2，该支架结构的主要特点是在金属支架1-3上塑封白色或黑色胶体1-4，形成腔体，固定电极引线1-3与散热块1-2，芯片1-5与热沉1-6安放在散热块1-2的发射杯1-7内，框架上方安装光学透镜1-8。
美国Cree公司申请的名称为“POWER SURFACE MOUNT LIGHTEMITTING DIE PACKAGE”、专利号为“US7264378”的专利，介绍了一种功率LED封装结构，如图2所示，其主要特点在于：芯片2-1直接安放在印刷有线路的陶瓷基板2-2上，陶瓷基板2-2及其线路组成LED的散热和导电结构，陶瓷基板2-2上方安装一个金属反射腔2-3，支撑透镜2-4并形成光学结构。
以上发明专利的相关产品在功率发光二极管生产制造初期起了非常重要的引导作用，其光学结构、散热结构存在本身的优点。但随着功率发光二极管生产规模的扩大，应用领域的进一步推广，专利号为“US6274924”的产品结构生产制造工艺复杂，效率低。以陶瓷为基板的器件热阻比较大，散热效果不理想，进一步降低热阻的空间小，而且生产成本高。因此需要开发一种生产效率高、生产成本低的新型产品，以满足日益发展的市场需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热效果好、生产效率高、成本低、结构牢固的功率发光二极管封装结构。
本发明通过如下技术方案来实现上述目的：
一种功率发光二极管封装结构，主要组成部分包括热沉、线路板、发光二极管芯片、内引线、封装胶体，线路板上印刷有金属电极，发光二极管芯片安放于热沉上，封装胶体覆盖内引线及发光二极管芯片，内引线连接发光二极管芯片电极和线路板金属电极，其特征在于，线路板具有沉孔结构，热沉嵌于线路板沉孔内，从而固定热沉防止脱落。
作为上述方案的进一步说明，所述热沉外形与线路板沉孔结构相匹配，既可以固定热沉防止脱落，又可以减少器件封装的厚度。
所述线路板为单层或多层面板结构，当为多层面板结构的线路板时，其上层线路板的下表面和下层线路板的上表面具有相互连接的金属电极，热沉夹在上下层线路板之间，两层线路板复合在一起。
热沉嵌于线路板沉孔结构内部；热沉底部齐平或略凸出于线路板下表面。
所述线路板表面还印刷有金属线路，金属电极分为内部金属电极和外部金属电极，内引线连接内部金属电极，金属线路连接内部金属电极和外部金属电极；所述线路板上表面印刷有阻流圈。
所述阻流圈围绕在安放发光二极管芯片的热沉上表面周围。
所述热沉为圆形、椭圆形、方形、长方形的梯台结构。
所述引线材质为金或铝。
所述封装胶体为透明材料或荧光胶体，覆盖发光二极管芯片、引线、热沉上部，形成光学透镜结构；所述封装胶体与装有热沉、芯片的线路板为半包封结构。
所述设置在热沉上的芯片为1个或多个。
所述上述结构作为一单元，可以阵列为N行M列，N≥1，M≥1适用于大批量生产。
采用本发明封装结构的功率发光二极管具有如下优点：
1、散热效果好，热沉底部与外部直接接触，封装胶体可采用半封装结构，有利于提高散热效果；
2、生产效率高，本发明结构安装简单方便，且可由单体制成阵列结构，适用于大批量生产；
3、成本低，本发明由线路板上印刷金属电极，结构简单，配件成本低；
4、结构牢固，本发明采用热沉置于沉孔结构，且二者外形相匹配，因而结合更为牢固，通过封装胶体将芯片、引线牢固封装在一起。
附图说明
图1已知lumileds公司功率发光二极管封装结构图；
图2已知Cree公司功率发光二极管封装结构图；
图3本发明的功率发光二极管封装结构图；
图4本发明的功率发光二极管外形图；
图5本发明的功率发光二极管半包封结构图；
图6本发明的双层线路板复合热沉结构图；
图7-图8本发明的热沉结构图；
图9本发明的功率发光二极管阵列结构图。
附图标记说明：1、热沉2、线路板3、芯片4、内引线5、封装胶体6、金属线路7、内部金属电极8、外部金属电极9、阻流圈10、沉孔结构11、上层线路板12、通孔结构13、下层线路板
具体实施方式
如图3、图4所示，本发明的功率发光二极管封装结构，主要组成部分包括热沉1、线路板2、发光二极管芯片3、内引线4、封装胶体5，线路板上印刷有内外部金属电极7、8及金属线路6，内引线4连接内部金属电极7，金属线路6连接内部金属电极7和外部金属电极8；引线4材质为金或铝；所述线路板2上表面印刷有阻流圈9。阻流圈9围绕在安放发光二极管芯片3的热沉1上表面周围。线路板2为单层面板结构，发光二极管芯片3安放于热沉1上，封装胶体5覆盖内引线4及发光二极管芯片3，内引线4连接发光二极管芯片3电极和线路板金属电极7，线路板2具有沉孔结构，热沉1外形与线路板2沉孔结构相匹配，热沉1嵌于线路板2沉孔内，热沉1底部齐平或略凸出于线路板2下表面。所述封装胶体5为透明材料或荧光胶体，覆盖发光二极管芯片3、引线4、热沉1上部，形成光学透镜结构；所述封装胶体5将与装有热沉1、芯片3的线路板2为半包封结构。
如图6所示，当为多层面板结构的线路板时，其上层线路板的下表面和下层线路板的上表面具有相互连接的金属电极，热沉夹在上下层线路板之间，两层线路板复合在一起。
如图7、图8，所述热沉为圆形、椭圆形、方形、长方形的梯台结构等。
本发明的功率发光二极管结构实施实例如下：
1)线路板的制备：完成线路板2表面的线路腐蚀，线路分为金属线路6、内部金属电极7、外部金属电极8几部分，内部金属电极7和外部金属电极8通过金属线路6连接，然后制备线路板表面的阻流圈9，阻流圈9围绕在安放发光二极管芯片3的热沉1上表面和内部电极7周围。
2)沉孔结构制备：通过线路板的孔成形工艺完成沉孔结构10的加工。
3)热沉制备：完成热沉1的成形。
4)组装：热沉1嵌入线路板2的沉孔结构10内部。
5)芯片安放：芯片3安放在热沉1上。
6)引线连接：内引线4将芯片3的电极和线路板2上的内部电极7连接起来。
7)封装成型：采用成型工艺用封装胶体5把芯片3、引线4、内部电极7、热沉1等结构封装起来。成品结构图如图4所示。
作为本实施实例的进一步说明，图5中封装胶体将装有热沉、芯片的线路板半包封起来，增加产品的可靠性。
本发明的功率发光二极管结构实施实例2如下：
如图5所示，本实施实例重点介绍热沉嵌入双层线路板沉孔结构内部的实施实例：
实施实例1中线路板的沉孔结构10直接通过孔成形工艺完成，然后将热沉1嵌入沉孔结构内部。本实施实例中采用双层线路板的结构组合成沉孔结构，直接将热沉夹在双层线路板中间，双层线路板采用大小不一的通孔结构，下层通孔具有倒锥形结构，防止热沉脱落。实施方案如下：
1)上层线路板制备：完成上层线路板11的线路印刷后制备通孔结构12。
2)下层线路板制备：完成下层线路板13的线路印刷后制备通孔结构12’，通孔具有倒锥形结构。
3)热沉制备：完成热沉1’的成形。
4)组装：将热沉夹在上下层线路板11、13之间，然后将两层线路板复合在一起。上层线路板的下表面和下层线路板的上表面具有相互连接的电极。
作为本实例的进一步说明，热沉为圆形、椭圆形、方形、长方形的梯台结构，图7、图8中分别列举了下半部分为圆形或椭圆形的不同热沉结构。
本发明的功率发光二极管结构实施实例3如下：
在如图3所示的功率发光二极管结构单元的基础上，阵列为4行6列，阵列结构图如图9所示。
Claims (10)
1.一种功率发光二极管封装结构，主要组成部分包括热沉、线路板、发光二极管芯片、内引线、封装胶体，线路板上印刷有金属电极，发光二极管芯片安放于热沉上，封装胶体覆盖内引线及发光二极管芯片，内引线连接发光二极管芯片电极和线路板金属电极，其特征在于，线路板具有沉孔结构，热沉嵌于线路板沉孔内。
2.根据权利要求1所述的功率发光二极管封装结构，其特征在于所述热沉外形与线路板沉孔结构相匹配。
3.根据权利要求1所述的功率发光二极管封装结构，其特征在于所述线路板为单层或多层面板结构。
4.根据权利要求3所述的功率发光二极管封装结构，其特征在于多层面板结构的线路板上层线路板的下表面和下层线路板的上表面具有相互连接的金属电极，热沉夹在上下层线路板之间，两层线路板复合在一起。
5.根据权利要求1、2或3所述的功率发光二极管封装结构，其特征在于热沉嵌于线路板沉孔结构内部；热沉底部齐平或略凸出于线路板下表面。
6.根据权利要求1、2或3所述的功率发光二极管封装结构，其特征在于所述线路板表面还印刷有金属线路，金属电极分为内部金属电极和外部金属电极，内引线连接内部金属电极，金属线路连接内部金属电极和外部金属电极。
7.根据权利要求1、2或3所述的功率发光二极管封装结构，其特征在于所述线路板上表面印刷有阻流圈；阻流圈围绕在安放发光二极管芯片的热沉上表面周围。
8.根据权利要求1、2或3所述的功率发光二极管封装结构，其特征在于所述热沉为圆形、椭圆形、方形、长方形的梯台结构。
9.根据权利要求1、2或3所述的功率发光二极管封装结构，其特征在于所述封装胶体为透明材料或荧光胶体，覆盖发光二极管芯片、引线、热沉上部，形成光学透镜结构。
10.根据权利要求1、2或3所述的功率发光二极管封装结构，其特征在于所述封装胶体与装有热沉、芯片的线路板为半包封结构；所述设置在热沉上的芯片为1个或多个。
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