CN109713107A - 支架结构、led器件和灯组阵列 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种支架结构、LED器件和灯组阵列，其中，支架结构包括：支撑基板；金属框架，金属框架设置在支撑基板上，并围成用于安装芯片的杯腔，金属框架包括叠置的多层金属框，多层金属框通过电镀工艺成型并相固定连接。本发明解决了现有技术中，因LED器件的支架整体均由陶瓷烧结形成，存在加工制造工艺困难，成本高以及影响LED器件的出光性能的问题。

Description

支架结构、LED器件和灯组阵列

技术领域

本发明涉及LED灯照明技术领域，具体而言，涉及一种支架结构、LED器件和灯组阵列。

背景技术

紫外LED或深紫外LED以其具有强劲的杀菌功效，在冰箱或家电照明中被广泛使用。

为了确保LED器件芯片的使用寿命，通常需要对芯片进行密封保护。传统封装工艺中使用诸如硅胶、环氧树脂等有机材料对芯片进行密封保护，但上述有机材料在高温、高紫外环境中使用容易老化变质，从而易造成器件失效，严重影响了LED器件的工作稳定性，因此，有机封装在LED封装技术领域中已逐渐被淘汰。

相关技术中，无机封装被广泛使用，即将无机透光材料制成的封装组件盖设在用于承载芯片的支架上，并将两者稳固连接以起到密封芯片的作用。

现有技术中，用于承载芯片的支架通常由陶瓷制成，为了方便与封装组件之间的安装连接，同时确保对芯片发出的光线起到汇聚作用，陶瓷支架通常需要设置杯腔，这种形式的陶瓷支架结构复杂，烧结难度大，加工制造成本高，因此，提升了LED器件的整体成本，不利于LED器件产品市场竞争力的提升。不仅如此，陶瓷对紫外光的反射率较低，且陶瓷还具有吸收紫外光的性能，从而影响了LED器件的出光性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种支架结构、LED器件和灯组阵列，以解决现有技术中的LED器件的支架整体均由陶瓷烧结形成，存在加工制造工艺困难，成本高以及影响LED器件的出光性能的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种支架结构，包括：支撑基板；金属框架，金属框架设置在支撑基板上，并围成用于安装芯片的杯腔，金属框架包括叠置的多层金属框。

进一步地，多层金属框通过电镀工艺成型并相固定连接。

进一步地，金属框架的高度H大于等于300um且小于等于700um，且各层金属框的厚度T不大于150um。

进一步地，支撑基板包括基板本体和金属连接层，金属连接层通过烧结工艺成型在基板本体的上表面，金属框架设置在金属连接层上，金属框架包括至少两层金属框，且金属框架的底层金属框通过电镀工艺成型固定在金属连接层的上表面。

进一步地，金属框架的上表面镀有金属保护层；和/或金属框架的至少一个侧表面镀有金属保护层。

进一步地，基板本体由陶瓷制成，金属连接层和金属框架由铜制成，金属保护层为金层或银层。

进一步地，金属框架的朝向杯腔一侧的内周表面和/或金属框架的背离杯腔一侧的外周表面为通过打磨工艺或喷涂工艺形成的光滑表面。

进一步地，金属框架的朝向杯腔一侧的内周表面和/或金属框架的背离杯腔一侧的外周表面为具有凹凸起伏结构的粗糙表面。

进一步地，杯腔的腔横截面积沿远离支撑基板的方向逐渐增大。

进一步地，杯腔的腔横截面为圆形或四边形，杯腔的远离支撑基板的一端形成开口，且金属框架的朝向杯腔一侧的内周表面由支撑基板的上表面向开口一侧倾斜。

进一步地，支撑基板的下表面还设置有金属极性板，金属极性板的底部设置有金属加强件。

进一步地，金属框架的外周表面包括多个相连接的外壁面，相邻两个外壁面的连接处沿弧面过渡。

进一步地，金属框架在支撑基板的上表面的投影位于支撑基板的上表面的内部。

根据本发明的另一方面，提供了一种LED器件，包括：支架结构，支架结构为上述的支架结构；芯片，芯片安装在支架结构的杯腔内并与焊盘焊接；封装组件，封装组件盖设在支架结构的金属框架的上表面，以密封杯腔。

进一步地，金属框架的上表面具有与其面积相适配的胶接层，封装组件通过胶接层与金属框架粘接。

进一步地，封装组件为上表面呈平面的平板透镜或上表面为曲面的部分表面的曲面透镜。

进一步地，封装组件的下表面形成有凸部，凸部的横截面形状与金属框架的杯腔的腔截面相适配，当封装组件盖设在金属框架的上表面时，凸部位于杯腔内。

根据本发明的另一方面，提供了一种灯组阵列，包括支撑架，支撑架上以阵列的形式排布设置有多个LED器件，LED器件为上述的LED器件。

应用本发明的技术方案，通过优化支架结构的构成，将支架结构设置成包括支撑基板和设置在支撑基板上的金属框架的分体结构形式，从而使支架结构的各部分组成单独发挥作用；即支撑基板起到对芯片的稳定安装作用，而金属框架用于与封装组件连接安装；由于金属框架包括通过电镀工艺成型并相固定连接的多层金属框，其本身的加工难度得到了简化，且支撑基板和金属框架连接，这种分体结构形式的支架结构也容易加工制造，有利于降低支架结构的整体成本，提升LED器件的经济性以及市场竞争力，而且利用金属框架的金属特性，使得支架结构与封装组件具有多样性的连接方式，而且金属框架不会吸收位于杯腔内的芯片发出的光线，同时更有利于对芯片发出的光线进行反射，提升LED器件的出光性能，综合提高了LED器件的产品质量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例一的支架结构的主视剖视示意图；

图2示出了根据本发明的实施例二的支架结构的主视剖视示意图；

图3示出了根据本发明的实施例三的支架结构的主视剖视示意图；

图4示出了根据本发明的实施例四的支架结构的主视剖视示意图；

图5示出了图1中的支架结构的俯视示意图；

图6示出了图5中的支架结构的金属框架的上表面涂覆有胶接层的俯视示意图；

图7示出了根据本发明的一种可选实施例的LED器件的主视剖视示意图；

图8示出了根据本发明的另一种可选实施例的LED器件的主视剖视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、支架结构；2、芯片；3、封装组件；4、胶接层；10、支撑基板；11、基板本体；12、金属连接层；13、金属极性板；14、金属加强件；20、金属框架；21、杯腔；211、开口；22、金属框；23、外周表面；231、外壁面；24、内周表面；30、凹凸起伏结构；31、平板透镜；32、曲面透镜；33、凸部；40、焊盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中的LED器件的支架整体均由陶瓷烧结形成，存在加工制造工艺困难，成本高以及影响LED器件的出光性能的问题，本发明提供了一种支架结构、LED器件和灯组阵列，其中，灯组阵列包括上述和下述的LED器件，LED器件具有上述和下述的支架结构。

实施例一

图1示出了本申请的实施例一的支架结构的主视剖视示意图，如图示，支架结构1包括支撑基板10和金属框架20，金属框架20设置在支撑基板10上，并围成用于安装芯片2的杯腔21，金属框架20包括叠置的多层金属框22，多层金属框22通过电镀工艺成型并相固定连接。

通过优化支架结构1的构成，将支架结构1设置成包括支撑基板10和设置在支撑基板10上的金属框架20的分体结构形式，从而使支架结构1的各部分组成单独发挥作用；即支撑基板10起到对芯片2的稳定安装作用，而金属框架20用于与封装组件3连接安装。

由于金属框架20包括通过电镀工艺成型并相固定连接的多层金属框22，其本身的加工难度得到了简化，且支撑基板10和金属框架20连接，这种分体结构形式的支架结构1也容易加工制造，有利于降低支架结构1的整体成本，提升LED器件的经济性以及市场竞争力，而且利用金属框架20的金属特性，使得支架结构1与封装组件3具有多样性的连接方式。

如图5所示，金属框架20的外周表面23包括多个相连接的外壁面231，相邻两个外壁面231的连接处沿弧面过渡。

进一步地，金属框架20在支撑基板10的上表面的投影位于支撑基板10的上表面的内部。这样，防止在多个LED器件共同生产后切割成单个LED器件时，切割到金属框架20，从而损害金属框架20造成LED器件漏光。

此外，金属框架20不会吸收位于杯腔21内的芯片2发出的光线，同时更有利于对芯片2发出的光线进行反射，提升LED器件的出光性能，综合提高了LED器件的产品质量。

可选地，在本实施例中，金属框架20的高度H大于等于300um且小于等于700um，且各层金属框22的厚度T不大于150um。通过优化金属框架20的高度H的数值范围，以及单层金属框22的厚度T的数值范围，不仅使得金属框架20能够适配应用于各种不同型号尺寸的芯片2，提高了其实用性，而且避免金属框架20的高度过高而增加了金属框架20的加工制造耗材，提升了支架结构1的经济性。

如图1所示，支撑基板10包括基板本体11和金属连接层12，金属连接层12通过烧结工艺成型在基板本体11的上表面，金属框架20设置在金属连接层12上；这样，在基板本体11的上表面烧结形成金属连接层12，确保了金属连接层12位于基板本体11上的稳固性，且金属连接层12有利于与同为金属材质的金属框架20的连接，降低了连接工艺的难度，同时提升了两者之间的连接稳定性，使得支架结构1的整体结构稳固。

可选地，金属框架20包括至少两层金属框22，且金属框架20的底层金属框22通过电镀工艺成型固定在金属连接层12的上表面。这样，确保了至少两层相叠置的金属框22所围成的杯腔21具有足够的容积而能够容纳芯片2，提高了芯片2安装在支架结构1上的稳定性；且有利于控制支架结构1的整体成本。

在本实施例中，优选地，金属框架20包括三层金属框22。

可选地，金属框架20的上表面镀有金属保护层；该实施例中，金属保护层起到了对金属框架20的上表面的保护作用，防止金属框架20的上表面被氧化而表面不平整，从而影响盖设在金属框架20的上表面上的封装组件3与其之间的气密性；且通过优化控制金属保护层的总面积，使其高效地发挥性能，有利于控制支架结构1的成型成本。

当然，在另一可选实施例中，金属框架20的至少一个侧表面镀有金属保护层。这样，使得金属框架20的外表面、内表面以及上表面均被金属保护层保护而避免被空气氧化，此外，金属框架20的内表面镀有的金属保护层还能够提高对芯片2发出光线的反射效果，从而进一步提升LED器件的发光强度。

可选地，本实施例中，基板本体11由陶瓷制成，金属连接层12和金属框架20由铜制成，金属保护层为金层或银层。这种材质组合形式的支架结构1便于各部分结构的取材，极大地节约了支架结构1的整体加工制造成本。

支撑基板10的下表面还设置有金属极性板13，金属极性板13的底部设置有金属加强件14。金属加强件14的设置能够避免因金属与陶瓷的应力不同，金属极性板13出现弯曲的现象，防止后续LED器件使用过程中出现焊接不良的问题。

如图1和图5所示，本实施例中，金属框架20的朝向杯腔21一侧的内周表面24和金属框架20的背离杯腔21一侧的外周表面23为通过打磨工艺或喷涂工艺形成的光滑表面。金属框架20的内周表面24光滑有利于提高对芯片2发出光线的反射效果，提升LED器件的发光强度；金属框架20的外周表面23光滑使得LED器件的整体结构外观规整，有利于提升LED器件的外观美感。

当然，考虑到支架结构1的加工制造工艺的复杂程度，在对金属框架20的内周表面24和外周表面23进行处理时，也可以选择性地只对金属框架20的内周表面24或只对金属框架20的外周表面23打磨或喷涂，以形成光滑表面。

实施例二

如图2所示，该实施例与实施例一的区别在于，金属框架20的朝向杯腔21一侧的内周表面24和金属框架20的背离杯腔21一侧的外周表面23为具有凹凸起伏结构30的粗糙表面。需要说明的是，凹凸起伏结构30是在电镀多层金属框22以形成金属框架20时自然形成的，考虑到金属框架20的结构尺寸很小，避免增加后续的加工工艺而降低金属框架20的成型成本，该凹凸起伏结构30能够合理存在，不会影响到LED器件的整体发光效果，且金属框架20的外周表面23具有凹凸起伏结构30，便于安装LED器件时对其抓取。

当然，考虑到支架结构1的加工制造工艺的复杂程度，在对金属框架20的内周表面24和外周表面23进行处理时，也可以选择性地只对金属框架20的内周表面24或只对金属框架20的外周表面23打磨或喷涂，以形成光滑表面。即仅使得金属框架20的外周表面23或内周表面24上具有凹凸起伏结构30。

实施例三

如图3所示，该实施例与实施例一的区别在于，金属框架20的外周表面23具有凹凸起伏结构30；更重要的是，杯腔21的腔横截面积沿远离支撑基板10的方向逐渐增大。这种结构形式的杯腔21更有利于芯片2发出光线的发散，大大地提升了LED器件的发光性能。

可选地，考虑到便于杯腔21成型，使得金属框架20的整体结构规整，杯腔21的腔横截面为圆形或四边形，杯腔21的远离支撑基板10的一端形成开口211，且金属框架20的朝向杯腔21一侧的内周表面24由支撑基板10的上表面向开口211一侧倾斜。

实施例四

如图4所示，该实施例与实施例三的区别在于，金属框架20的内周表面24也具有凹凸起伏结构30。

如图7和图8所示，本申请提供的LED器件包括支架结构1、芯片2和封装组件3，其中，支架结构1为上述的支架结构，芯片2安装在支架结构1的杯腔21内并与焊盘40焊接，封装组件3盖设在支架结构1的金属框架20的上表面，以密封杯腔21。焊盘40为支架结构1的部分结构，其一部分形成于支架结构1的基板本体11的上表面，且位于杯腔21内；在本申请中，芯片2可选为能够发出紫外光或深紫外光的芯片。

需要说明的图7和图8的区别，其中，图7是在图2中的实施例二的支架结构1上加盖了封装组件3形成的LED器件，且该实施例中的封装组件3为上表面呈平面的平板透镜31。加盖这种结构形式的封装组件3，在确保了LED器件具有稳定出光效果的同时，有利于控制LED器件的整体尺寸。而在图8中，是在图1中的实施例一的支架结构1上加盖了封装组件3形成的LED器件，且该实施例中的封装组件3为上表面为曲面的部分表面的曲面透镜32。加盖这种结构形式的封装组件3，能够对LED器件发光角度和发光面的面积进行进一步优化。

可选地，曲面透镜32的上表面为球面的部分表面或椭球面的部分表面。

在图8的可选实施例中，封装组件3的下表面形成有凸部33，凸部33的横截面形状与金属框架20的杯腔21的腔截面相适配，当封装组件3盖设在金属框架20的上表面时，凸部33位于杯腔21内。凸部33位于杯腔21内，与杯腔21的腔壁面止挡配合，从而起到了防呆作用，便于封装组件3与金属框架20之间的装配定位。如图5至图7所示，图5示出了图1中的实施例一的支架结构1的俯视示意图，图6示出了在图5中的支架结构1的金属框架20的上表面涂覆胶液而形成胶接层4，即如图7所示，金属框架20的上表面具有与其面积相适配的胶接层4，即胶接层4铺满金属框架20的上表面，封装组件3通过胶接层4与金属框架20粘接。胶接层4的设置，有利于提升封装组件3与金属框架20的粘接稳定性，且提升了LED器件的整体外观美感。

需要说明的是，本申请提供的灯组阵列，包括支撑架，支撑架上以阵列的形式排布设置有多个上述的LED器件。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种支架结构，其特征在于，包括：

支撑基板(10)；

金属框架(20)，所述金属框架(20)设置在所述支撑基板(10)上，并围成用于安装芯片(2)的杯腔(21)，所述金属框架(20)包括叠置的多层金属框(22)。

2.根据权利要求1所述的支架结构，其特征在于，所述多层金属框(22)通过电镀工艺成型并相固定连接。

3.根据权利要求1所述的支架结构，其特征在于，所述金属框架(20)的高度H大于等于300um且小于等于700um，且各层所述金属框(22)的厚度T不大于150um。

4.根据权利要求1所述的支架结构，其特征在于，所述支撑基板(10)包括基板本体(11)和金属连接层(12)，所述金属连接层(12)通过烧结工艺成型在所述基板本体(11)的上表面，所述金属框架(20)设置在所述金属连接层(12)上，所述金属框架(20)包括至少两层所述金属框(22)，且所述金属框架(20)的底层所述金属框(22)通过电镀工艺成型固定在所述金属连接层(12)的上表面。

5.根据权利要求4所述的支架结构，其特征在于，

所述金属框架(20)的上表面镀有金属保护层；和/或

所述金属框架(20)的至少一个侧表面镀有金属保护层。

6.根据权利要求5所述的支架结构，其特征在于，所述基板本体(11)由陶瓷制成，所述金属连接层(12)和所述金属框架(20)由铜制成，所述金属保护层为金层或银层。

7.根据权利要求1所述的支架结构，其特征在于，所述金属框架(20)的朝向所述杯腔(21)一侧的内周表面(24)和/或所述金属框架(20)的背离所述杯腔(21)一侧的外周表面(23)为通过打磨工艺或喷涂工艺形成的光滑表面。

8.根据权利要求1所述的支架结构，其特征在于，所述金属框架(20)的朝向所述杯腔(21)一侧的内周表面(24)和/或所述金属框架(20)的背离所述杯腔(21)一侧的外周表面(23)为具有凹凸起伏结构(30)的粗糙表面。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的支架结构，其特征在于，所述杯腔(21)的腔横截面积沿远离所述支撑基板(10)的方向逐渐增大。

10.根据权利要求9所述的支架结构，其特征在于，所述杯腔(21)的腔横截面为圆形或四边形，所述杯腔(21)的远离所述支撑基板(10)的一端形成开口(211)，且所述金属框架(20)的朝向所述杯腔(21)一侧的内周表面(24)由所述支撑基板(10)的上表面向所述开口(211)一侧倾斜。

11.根据权利要求1所述的支架结构，其特征在于，所述支撑基板(10)的下表面还设置有金属极性板(13)，所述金属极性板(13)的底部设置有金属加强件(14)。

12.根据权利要求1所述的支架结构，其特征在于，所述金属框架(20)的外周表面(23)包括多个相连接的外壁面(231)，相邻两个所述外壁面(231)的连接处沿弧面过渡。

13.根据权利要求1所述的支架结构，其特征在于，所述金属框架(20)在所述支撑基板(10)的上表面的投影位于所述支撑基板(10)的上表面的内部。

14.一种LED器件，其特征在于，包括：

支架结构(1)，所述支架结构(1)为权利要求1至13中任一项所述的支架结构；

芯片(2)，所述芯片(2)安装在所述支架结构(1)的杯腔(21)内并与焊盘(40)焊接；

封装组件(3)，所述封装组件(3)盖设在所述支架结构(1)的金属框架(20)的上表面，以密封所述杯腔(21)。

15.根据权利要求14所述的LED器件，其特征在于，所述金属框架(20)的上表面具有与其面积相适配的胶接层(4)，所述封装组件(3)通过所述胶接层(4)与所述金属框架(20)粘接。

16.根据权利要求14所述的LED器件，其特征在于，所述封装组件(3)为上表面呈平面的平板透镜(31)或上表面为曲面的部分表面的曲面透镜(32)。

17.根据权利要求14所述的LED器件，其特征在于，所述封装组件(3)的下表面形成有凸部(33)，所述凸部(33)的横截面形状与金属框架(20)的杯腔(21)的腔截面相适配，当所述封装组件(3)盖设在所述金属框架(20)的上表面时，所述凸部(33)位于所述杯腔(21)内。

18.一种灯组阵列，其特征在于，包括支撑架，所述支撑架上以阵列的形式排布设置有多个LED器件，所述LED器件为权利要求14至17中任一项所述的LED器件。