CN206864499U - 组合式半导体结构及灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式半导体结构及灯具，组合式半导体结构包括至少一多层线路板以及导热基板；导热基板远离多层线路板的第一表面设有若干导电焊盘，导热基板朝向多层线路板的第二表面设有若干第一连接焊盘；导热基板内设有若干第一导电柱，第一导电柱的两端分别贯穿第一表面和第二表面与导电焊盘和第一连接焊盘连接；多层线路板朝向导热基板的表面设有若干第二连接焊盘，第二连接焊盘与第一连接焊盘连接导通导电焊盘和多层线路板。本实用新型结构简单，通过导热基板与导电性能好的多层线路板的组合，实现对智能照明所要求的对不同颜色发光器件实现大电流大范围的控制，对能使用的光源种类没有限制，整体导电导热性能好，适用于产业化制造。

Description

组合式半导体结构及灯具

技术领域

本实用新型涉及一种组合式半导体结构，尤其涉及一种适用制造大功率智能照明光源的组合式半导体结构及灯具。

背景技术

随着半导体发光效率的提升、制造成本的下降和使用寿命的提高，其应用范围已经涵盖显示、背光和照明等领域。

为了满足不同情景下的照明需求，能通过APP无线控制自由变色的智能照明己广泛应用于商业、家居、办公、景观、舞台等领域。有别于普通单色白光照明，为了在不同的情景下，从同一个照明灯具中投射出不同颜色的光线，其光源必须由不同波长的单色光，如红、绿、蓝、黄，和/或不同色温的白光组成，再由电源控制器控制每一种颜色光源的发光强度，从而可以组合出成千上万种不同颜色的光投射到被照面上，实现智能照明的目的。

上述智能照明的基本原理与人们熟知的全彩显示屏十分类似。常见的全彩显示屏通常采用将不同颜色的半导体发光元件，如红、绿、蓝发光二极管按次序排布在多层线路板上，通过电源和寻址控制器控制通过每一个红、绿、蓝发光二极管的电流来实现全彩显示的目的。多层线路板为刚性或柔性，采用的基材包括但不限于纸质、玻纤布质、合成纤维质、无纺布质、复合材质。

如图1所示，目前常用的全彩显示屏中，包括多层线路板10、外接焊盘11、设置在多层线路板10内的导电电路12、设置在多层线路板10表面的导电焊盘13、连接导电焊盘13和导电电路12的金属导电柱14、以及焊接在导电焊盘13上的发光二极管15。

由图1可知，对于面积大、无须聚光和无投射距离等要求的全彩显示屏而言，每一个发光二极管15所通过电流仅为几毫安到几十毫安，产生的热量完全可以通过设置在多层线路板10背后的风扇，通过强制冷却多层线路板10的方法实现全彩显示屏的散热，对多层线路板10材质的导热能力要求不高。

智能照明的使用环境与使用要求与全彩显示屏完全不同。一方面，为了能放置在体积有限的照明灯具内，智能照明用的光源尺寸十分有限；另一方面，为了满足在一定投射距离处的被照表面有足够的照度，智能照明用的光源表面的亮度或单位光源表面积所要求的光通量输出远远大于全彩显示屏。为了达到上述目的，图1所示的每一个发光二极管所通过的电流不是几十毫安而是几百至几千毫安。显然，其产生的热量无法顺利通过热阻很大的多层线路板，即使背面仍然采用风扇强制冷却，多层线路板热阻所产生的巨大温差可以导致多层线路板表面温升很大，不仅影响发光二极管的使用寿命、可靠性和光衰，还有可能烧毁树脂基线路板。

显而言见，目前常用的多层线路板不能作为智能照明用发光光源的导热基板使用。因此，有必要设计一种能用于大功率智能照明用发光光源的组合式半导体结构。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种适用制造大功率智能照明光源的组合式半导体结构及使用该组合式半导体结构的灯具。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种组合式半导体结构，包括至少一多层线路板以及导热基板；所述导热基板远离所述多层线路板的第一表面设有若干导电焊盘，所述导热基板朝向所述多层线路板的第二表面设有若干第一连接焊盘；所述导热基板内设有若干第一导电柱，所述第一导电柱的两端分别贯穿所述导热基板的第一表面和第二表面，与所述导电焊盘和第一连接焊盘连接；

所述多层线路板朝向所述导热基板的表面设有若干第二连接焊盘，所述第二连接焊盘与所述第一连接焊盘连接导通所述导电焊盘和多层线路板。

优选地，所述多层线路板包括基材、设置在所述基材内的若干层导电电路和若干第二导电柱、设置在所述基材上的若干外接焊盘；所述第二连接焊盘设置在所述基材朝向所述导热基板的表面上，所述外接焊盘设置在所述基材背向和/或朝向所述导热基板的表面上；所述第二导电柱与所述导电电路电连接，并且贯穿所述基材的表面，分别连接所述第二连接焊盘和外接焊盘。

优选地，所述导电电路包括正极导电电路和负极导电电路；所述外接焊盘包括正极外接焊盘和负极外接焊盘；

所述第二导电柱包括若干正极导电柱和若干负极导电柱；若干所述正极导电柱通过一所述正极导电电路与所述正极外接焊盘相连通，或者，若干所述负极导电柱通过一所述负极导电电路与所述负极外接焊盘相连通。

优选地，若干所述导电焊盘中，极性不同的所述导电焊盘之间相绝缘，极性相同的所述导电焊盘互连后再通过所述第一导电柱与所述第一连接焊盘相连通。

优选地，若干所述第一连接焊盘中，极性不同的所述第一连接焊盘之间相绝缘，极性相同的所述第一连接焊盘互连后再与对应的所述第二连接焊盘相连通。

优选地，若干所述第二连接焊盘中，极性不同的所述第二连接焊盘之间相绝缘，极性相同的所述第二连接焊盘互连。

优选地，所述导热基板为陶瓷板、导热塑胶板或金属板；

所述多层线路板为刚性或柔性覆铜板。

优选地，所述导热基板远离所述多层线路板的第一表面设有若干外接焊盘，所述外接焊盘与至少一所述导电焊盘相连接；和/或，所述导热基板朝向所述多层线路板的第二表面设有若干外接焊盘，所述外接焊盘与至少一第一连接焊盘相连接。

优选地，所述导热基板的第一表面、第二表面和/或侧面设有至少一导热区。

优选地，所述组合式半导体结构还包括与所述导热区紧密连接的导热件。

优选地，所述导热件延伸包围部分或全部所述组合式半导体结构的***，形成所述组合式半导体结构的热沉、支撑物、壳体、和/或散热体。

优选地，与所述组合式半导体结构相连接的所述导热件固定在热沉、壳体、支撑物、和/或散热器表面。。

优选地，所述组合式半导体结构还包括连接在所述导电焊盘上的发光二极管，和/或发光二极管芯片。

所述组合式半导体结构还包括连接在所述导电焊盘上的发光二极管。

本实用新型还提供一种灯具，包括以上任一项所述的组合式半导体结构。

优选地，所述灯具还包括散热器；所述组合式半导体结构的热沉、支撑物、壳体和/或散热体与所述散热器连接。

本实用新型的组合式半导体结构，结构简单，通过导热性能好的导热基板与导电性能好的多层线路板的组合，可实现对智能照明所要求的对不同颜色发光器件实现大电流大范围的控制，对能使用的光源种类没有限制，且组合体结构简单，整体导电导热性能好，适用于产业化制造。使用该组合式半导体结构的灯具，种类广泛，可大功率照明。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有技术的全彩显示屏中多层线路板的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例的组合式半导体结构的结构示意图；

图3是本实用新型第二实施例的组合式半导体结构的结构示意图；

图4是本实用新型第三实施例的组合式半导体结构的结构示意图；

图5是本实用新型第四实施例的组合式半导体结构的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图2所示，本实用新型第一实施例的组合式半导体结构，包括至少一多层线路板20以及导热基板30，多层线路板20和导热基板30可相对间隔设置。

其中，导热基板30可包括相背的第一表面和第二表面，还包括连接在第一表面和第二表面周缘之间的侧面。导热基板30远离多层线路板20的第一表面设有若干导电焊盘31，导热基板30朝向多层线路板20的第二表面设有若干第一连接焊盘32，导热基板30内设有若干第一导电柱33，第一导电柱33的两端分别贯穿导热基板30的第一表面和第二表面，与导电焊盘31和第一连接焊盘32连接，从而导电焊盘31通过第一导电柱33与第一连接焊盘32相连通。

对应第一连接焊盘32，多层线路板20朝向导热基板30的表面设有若干第二连接焊盘21，第二连接焊盘21与第一连接焊盘32连接导通导电焊盘31和多层线路板20。第二连接焊盘21与第一连接焊盘32之间的连接可通过焊接或导线连接等方式实现。

具体地，多层线路板20可包括基材22、若干层导电电路23、若干第二导电柱24和若干外接焊盘25。第二连接焊盘21设置在基材22朝向导热基板30的表面上；外接焊盘25可以设置在基材22背向导热基板30的表面上，也可以设置在基材22朝向导热基板30的表面上；或者，外接焊盘25部分设置在基板22背向导热基板30的表面，其余部分设置在基板22朝向导热基板30的表面。导电电路23和第二导电柱24设置在基材22内；第二导电柱24与导电电路23电连接，并且贯穿基材22的表面，分别连接第二连接焊盘21和外接焊盘25，从而第二连接焊盘21、导电电路23、第二导电柱24和外接焊盘25相连通，进而导热基板30上的导电焊盘31通过第一导电柱33、第一连接焊盘32、第二连接焊盘21、导电电路23以及第二导电柱24与外接焊盘25相连通。

多层线路板20可为刚性或柔性覆铜板。多层线路板20的基材22的材质包括但不限于纸质、玻纤布质、合成纤维质、无纺布质、复合材质等。

导热基板30可为陶瓷板、导热塑胶板或金属板(如铜板或铝板等)；其中陶瓷板包括但不限于氧化铝、氮化铝、微晶玻璃、氮化硼等。

导电焊盘31用于连接发光二极管40和/或发光二极管芯片，从而本实用新型的组合式半导体结构还可包括发光二极管40和/或发光二极管芯片，可通过焊接等方式连接在导电焊盘31上。当然，发光二极管40和/或发光二极管芯片也可不包括在组合式半导体结构中。

进一步地，在若干导电焊盘31中，包括有正极导电焊盘和负极导电焊盘，分别与发光二极管40的正极和负极连接；一个正极导电焊盘和一个负极导电焊盘形成一组与一个发光二极管40连接。极性不同的导电焊盘31之间相绝缘，极性相同的导电焊盘32可互连后再通过第一导电柱33与第一连接焊盘32相连通。

对应地，若干第一导电柱33包括有正极导电柱和负极导电柱，正极导电柱与正极导电焊盘连接，负极导电柱与负极导电焊盘连接。

在若干第一连接焊盘32中，包括有正极连接焊盘和负极连接焊盘；正极连接焊盘与正极导电柱连接，负极连接焊盘与负极导电柱连接。极性不同的第一连接焊盘32之间相绝缘，极性相同的第一连接焊盘32可互连后再与对应的第二连接焊盘21相连通。

在若干第二连接焊盘21中，包括有正极连接焊盘和负极连接焊盘；第二连接焊盘21的正极连接焊盘与第一连接焊盘32的正极连接焊盘连接，第二连接焊盘21的负极连接焊盘与第一连接焊盘32的负极连接焊盘连接。极性不同的第二连接焊盘21之间相绝缘，极性相同的第二连接焊盘22可互连。极性相同的第二连接焊盘22互连后再通过多层线路板20内的第二导电柱24与导电电路23相连接导通。

可以理解地，上述的导电焊盘31、第一连接焊盘32和第二连接焊盘21中，可选择其一或多个进行同极性的互连。

此外，导电电路23也包括有正极导电电路和负极导电电路，第二导电柱24包括有正极导电柱和负极导电柱，外接焊盘25包括正极外接焊盘和负极外接焊盘。

导电焊盘31的正极导电焊盘通过第一导电柱33的正极导电柱、第一连接焊盘32的正极连接焊盘、第二连接焊盘21的正极连接焊盘、正极导电电路以及第二导电柱24的正极导电柱与正极外接焊盘相连通；导电焊盘31的负极导电焊盘通过第一导电柱33的负极导电柱、第一连接焊盘32的负极连接焊盘、第二连接焊盘21的负极连接焊盘、负极导电电路以及第二导电柱24的负极导电柱与负极外接焊盘相连通。

如图3所示，本实用新型第二实施例的组合式半导体结构，包括至少一多层线路板20以及导热基板30，多层线路板20和导热基板30可相对间隔设置。

其中，导热基板30远离多层线路板20的第一表面设有若干导电焊盘31，导热基板30朝向多层线路板20的第二表面设有若干第一连接焊盘32，导热基板30内设有若干第一导电柱33，第一导电柱33的两端分别贯穿导热基板30的第一表面和第二表面，与导电焊盘31和第一连接焊盘32连接，从而导电焊盘31通过第一导电柱33与第一连接焊盘32相连通。

对应第一连接焊盘32，多层线路板20朝向导热基板30的表面设有若干第二连接焊盘21，第二连接焊盘21与第一连接焊盘32连接导通导电焊盘31和多层线路板20。第二连接焊盘21与第一连接焊盘32之间的连接可通过焊接或导线连接等方式实现。

多层线路板20可包括基材22、若干层导电电路23、若干第二导电柱24和若干外接焊盘25，具体设置可参考上述第一实施例。

进一步地，导电电路23包括正极导电电路231和负极导电电路232；外接焊盘25包括正极外接焊盘251和负极外接焊盘252。

第二导电柱24包括若干正极导电柱241和若干负极导电柱242。其中，若干正极导电柱241可通过一正极导电电路231与正极外接焊盘251相连通，该正极导电电路231形成共极导电电路；或者，若干负极导电柱242通过一负极导电电路232与负极外接焊盘252相连通，该负极导电电路23形成共极导电电路。

本实施例中，如图3所示，其示出了若干正极导电柱241通过一正极导电电路231与一个正极外接焊盘251相连通，若干负极导电柱242通过若干负极导电电路232分别与若干负极外接焊盘252相连通。

共极导电电路的设置，可减少外接焊盘25的设置，简化结构及后续的导通连接。

如图4所示，本实用新型第三实施例的组合式半导体结构，包括至少一多层线路板20以及导热基板30，多层线路板20和导热基板30可相对间隔设置。

导热基板30上导电焊盘等设置以及多层线路板20的结构等均可参照上述第一或第二实施例，在此不再赘述。

与上述第一、第二实施例不同的是：导热基板30的第一表面、第二表面和/或侧面设有至少一导热区34，用于连接导热件50，从而发光二极管40、发光二极管芯片产生的热量可通过导热基板30传递至导热件50，达到散热的目的。

本实施例中，组合式半导体结构还包括与导热区34紧密连接的导热件50。导热件50与导热区34的紧密连接实现方式包括但不限于回流焊接、导热剂粘接、压件固定、螺丝紧固等，导热区34与导热件50的连接处无空隙，确保导热效果。

导热件50可采用铜、铝等导热性能好的材料制成。

作为选择，导热件50可为环形结构，位于多层线路板20的侧面连接在导热区34上。或者，如图4所示，本实施例中，导热件50延伸包围部分或全部组合式半导体结构的***，形成热沉、支撑物、壳体、和/或散热体。

如图5所示，本实用新型第四实施例的组合式半导体结构，包括至少一多层线路板20以及导热基板30，多层线路板20和导热基板30可相对间隔设置。

导热基板30上导电焊盘等设置以及多层线路板20的结构等均可参照上述第一或第二实施例，在此不再赘述。

导热基板30的第一表面、第二表面和/或侧面设有至少一导热区34，用于连接导热件50，从而发光二极管40、发光二极管芯片产生的热量可通过导热基板30传递至导热件50，达到散热的目的。

本实施例中，组合式半导体结构还包括与导热区34紧密连接的导热件50。

本实施例与上述第三实施例不同的是：导热件50固定在热沉、壳体、支撑物、和/或散热器表面。因此，本实施例还可包括与导热件50连接的热沉60、壳体、支撑物、和/或散热器。

本实施例中，导热件50为环形结构，位于多层线路板20的侧面连接在导热区34上。热沉60包围部分或全部多层线路板20的***；其中，热沉60上设有凹坑61，多层线路板20容置在凹坑61内，从而热沉60大致呈U形，将多层线路板20包围在其中。

热沉60主要由铜制成；导热件50可由铜、铝等材料制成，两者可通过焊接等方式连接在一起。

另外，本实用新型的组合式半导体结构中，导热基板30远离多层线路板20的第一表面还可设有若干外接焊盘(未图示)，外接焊盘与至少一导电焊盘31相连接；和/或，导热基板30朝向多层线路板20的第二表面设有若干外接焊盘(未图示)，外接焊盘与至少一第一连接焊盘32相连接。

本实用新型的组合式半导体结构整体导电导热性能好，适用于各种灯具中，特别是大功率灯具，且适用于产业化制造。

参考图2-5，本实用新型的灯具，包括上述第一至第四实施中任一种组合式半导体结构。

进一步地，灯具还可包括散热器。散热器可与组合式半导体结构的热沉、支撑物、壳体和/或散热体连接，从而组合式半导体结构的热量通过热沉、支撑物、壳体和/或散热体传递到散热器，达到很好的散热效果，确保灯具的正常、持续工作。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种组合式半导体结构，其特征在于，包括至少一多层线路板以及导热基板；所述导热基板远离所述多层线路板的第一表面设有若干导电焊盘，所述导热基板朝向所述多层线路板的第二表面设有若干第一连接焊盘；所述导热基板内设有若干第一导电柱，所述第一导电柱的两端分别贯穿所述导热基板的第一表面和第二表面，与所述导电焊盘和第一连接焊盘连接；

所述多层线路板朝向所述导热基板的表面设有若干第二连接焊盘，所述第二连接焊盘与所述第一连接焊盘连接导通所述导电焊盘和多层线路板。

2.根据权利要求1所述的组合式半导体结构，其特征在于，所述多层线路板包括基材、设置在所述基材内的若干层导电电路和若干第二导电柱、设置在所述基材上的若干外接焊盘；所述第二连接焊盘设置在所述基材朝向所述导热基板的表面上，所述外接焊盘设置在所述基材背向和/或朝向所述导热基板的表面上；所述第二导电柱与所述导电电路电连接，并且贯穿所述基材的表面，分别连接所述第二连接焊盘和外接焊盘。

3.根据权利要求2所述的组合式半导体结构，其特征在于，所述导电电路包括正极导电电路和负极导电电路；所述外接焊盘包括正极外接焊盘和负极外接焊盘；

所述第二导电柱包括若干正极导电柱和若干负极导电柱；若干所述正极导电柱通过一所述正极导电电路与所述正极外接焊盘相连通，或者，若干所述负极导电柱通过一所述负极导电电路与所述负极外接焊盘相连通。

4.根据权利要求1所述的组合式半导体结构，其特征在于，若干所述导电焊盘中，极性不同的所述导电焊盘之间相绝缘，极性相同的所述导电焊盘互连后再通过所述第一导电柱与所述第一连接焊盘相连通。

5.根据权利要求1所述的组合式半导体结构，其特征在于，若干所述第一连接焊盘中，极性不同的所述第一连接焊盘之间相绝缘，极性相同的所述第一连接焊盘互连后再与对应的所述第二连接焊盘相连通。

6.根据权利要求1所述的组合式半导体结构，其特征在于，若干所述第二连接焊盘中，极性不同的所述第二连接焊盘之间相绝缘，极性相同的所述第二连接焊盘互连。

7.根据权利要求1所述的组合式半导体结构，其特征在于，所述导热基板为陶瓷板、导热塑胶板或金属板；

所述多层线路板为刚性或柔性覆铜板。

8.根据权利要求1所述的组合式半导体结构，其特征在于，所述导热基板远离所述多层线路板的第一表面设有若干外接焊盘，所述外接焊盘与至少一所述导电焊盘相连接；和/或，所述导热基板朝向所述多层线路板的第二表面设有若干外接焊盘，所述外接焊盘与至少一第一连接焊盘相连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的组合式半导体结构，其特征在于，所述导热基板的第一表面、第二表面和/或侧面设有至少一导热区。

10.根据权利要求9所述的组合式半导体结构，其特征在于，所述组合式半导体结构还包括与所述导热区紧密连接的导热件。

11.根据权利要求10所述的组合式半导体结构，其特征在于，所述导热件延伸包围部分或全部所述组合式半导体结构的***，形成所述组合式半导体结构的热沉、支撑物、壳体、和/或散热体。

12.根据权利要求10所述的组合式半导体结构，其特征在于，与所述组合式半导体结构相连接的所述导热件固定在热沉、壳体、支撑物、和/或散热器表面。

13.根据权利要求1-8任一项所述的组合式半导体结构，其特征在于，所述组合式半导体结构还包括连接在所述导电焊盘上的发光二极管，和/或发光二极管芯片。

14.一种灯具，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的组合式半导体结构。

15.根据权利要求14所述的灯具，其特征在于，所述灯具还包括散热器；所述组合式半导体结构的热沉、支撑物、壳体和/或散热体与所述散热器连接。