CN216928580U - 一种热电分离的防硫化支架结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热电分离的防硫化支架结构，它涉及LED支架技术领域。塑胶本体的背面安装有正极引脚、负极引脚及底部焊盘，正极引脚、负极引脚与底部焊盘之间分别设有正极绝缘层、负极绝缘层，正极引脚、负极引脚分别通过正极绝缘层、负极绝缘层与底部焊盘衔接成一个整体；底部焊盘正面形成的支架功能区上通过固晶胶固定有芯片，芯片两端通过引线分别与正极引脚上形成的正极焊线区、负极引脚上形成的负极焊线区连接，塑胶本体形成的碗杯结构侧边设有反光面，塑胶本体上还设有标识角。本实用新型采用热电分离支架替代单一的整块金属，提升LED灯珠信赖性，芯片串并联方式多样，优化支架功能区布局，同时方便支架多引脚设计，应用前景广阔。

Description

一种热电分离的防硫化支架结构

技术领域

本实用新型涉及的是LED支架技术领域，具体涉及一种热电分离的防硫化支架结构。

背景技术

LED是一种固态的半导体器件，作为一种新型的照明光源，由于其稳定性好、寿命长、亮度高及节能等优点，应用前景广泛。随着各国节能环保的意识不断增强，以及LED市场的不断成熟，人们对LED灯珠的集成化程度和丰富多样的功能提出了越来越多的要求。在LED制造中，除了必须解决LED芯片光功率低、光效不高、生产效率不高等难题，更需要找到适当的方案来改善这部分的问题，LED支架作为灯珠一个重要组成部分，也可以取到很大的作用，高功率小型化也越来越受到青睐。

目前在LED芯片端，尺寸已经随着制造工艺的成熟，已经不断在往小的方向发展，但是在成品端的品质要求是不能降低的，包括亮度、散热以及封装可操作性等。现今LED支架常规的材质为PPA，电极主要是在塑胶料的凹槽内镀一层具有一定电极图形的铜或者银。由于塑胶料是绝缘材料，导热性差，而且LED芯片底部到散热基板有一定的厚度，镀的一层铜或银的电镀层也很薄，所以在制成LED后，LED芯片工作时散发出的热量不能及时的传导到散热基板，LED的结温会升高，这将导致稳定性差，使LED的光效和光通量下降，而且LED的波长会向长波漂移，同时，节温升高还会影响LED的使用寿命。

人们对LED灯珠的集成化程度和丰富多样的功能也提出了越来越多的要求，一款支架碗杯有可能放置多颗或多种不同颜色类型的LED晶片，通过串并联等方式组成各种各样功能、亮度各异的LED灯珠，常见的有：常规串并联LED、全彩LED、热电分离支架等。如图1、图2所示的两个引脚支架结构，图3、图4所示的六个引脚支架(常规5050全彩)，这两种支架结构中的正极功能区15、负极功能区16、正极引脚6、负极引脚7、正极焊盘17、负极焊盘18是连接在一起的，由整块金属组成，两个金属块分别组成了支架正负极功能区、引脚、底部焊盘，如果将两个金属块作为一个支架的基本单元，多引脚支架，也是由多个单元通过塑胶注塑连接在一起。另外，在一款支架上不仅可以放单颗芯片，也可以放多颗芯片，通过串并联方式组成高压、高功率灯珠。

目前的LED支架正负极分别由单一的一整块金属组成，存在如下缺点：

(1)芯片的串并联方式受限，不便于单电极芯片进行串联方案的设计：如图5、6、7分别为双电极双串联、三串联、四串联结构，可以看出：双电极串联，由于芯片3有正负两个电极，芯片可以放置于功能区，焊线时线材可以直接焊接在芯片正负电极上。但如果是单电极芯片(图8为单芯单电极的支架示意图，图9为三芯单电极的支架示意图)，由于单电极芯片采用垂直结构，芯片3表面只有一个电极，芯片衬底材料也可以导电，固晶时，通过导电胶将芯片固定于支架功能区。由于支架功能区、引脚、底部焊盘是连接在一起的，由整块金属组成，因此单电极芯片在一块功能区上，无法串联；在一块功能区上，单电极芯片与多电极芯片也不能串联。基于上述单电极芯片和常规支架的不匹配，现有的LED灯珠一般只放一颗单电极芯片，无法采用单电极多个芯片串联方案。

(2)LED信赖性：

①LED支架底部白道影响：

Ⅰ)水气等容易由白道19渗进支架功能区：由图1、2可以看出：支架底部焊盘与塑胶间存在间隙20，水气可以由支架底部间隙20渗透进支架各功能区，造成功能区氧化、硫化、变黄发黑等现象，从而对LED产生信赖性影响：例如支架变黑发黄会吸光，使LED亮度降低；线材发黑；芯片氧化；封装胶与支架由于水气产生剥离等。因此LED支架检验会做红墨水、硫化等密封性实验。

Ⅱ)LED支架容易折断：白道部分是由塑胶将焊盘连接起来形成的，一般支架断裂都是由白道塑胶断裂引起的。

Ⅲ)耗费线材：由于焊线时，线材需跨过白道19打在支架另一边的功能区，跨距较大，线材拉线较长。线材长时，也存在线弧不好设定，塌线等隐患。

②支架散热影响：

Ⅰ)由图1、2可以看出：芯片放置于负极功能区16，芯片3电极正极由线材焊接于正极功能区15，两个功能区之间由白道19隔开，从而造成芯片的热量大部分由负极焊盘18导出，正极功能区15导出的热量较少。

Ⅱ)由图3、4可以看出：5050支架没有散热垫，仅有六个引脚，LED芯片热量不能被导出，造成此类支架只能做成低功率灯珠，通较低的电流。

Ⅲ)LED灯珠在长期使用过程中，由于热胀冷缩，塑胶和金属焊盘间隙有可能会不断增加，造成水气的大量渗入，影响LED灯珠的信赖性。

③芯片的摆放数量及位置受限：

Ⅰ)支架功能区放置芯片面积较小：由上述图可以看出，支架白道一侧功能区面积较小，不能够放置LED芯片，或放置不了大尺寸LED芯片；支架白道塑胶部分也占了一部分面积，白道部分一般也不放置芯片。因此芯片放置区域缩小，一般仅放置在支架大功能区一侧，芯片放置数量也会相应减少。

Ⅱ)受焊线工艺影响，芯片的放置方向及位置受到一定的限制。

为了解决上述问题，设计一种新型的热电分离的防硫化支架结构尤为必要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种热电分离的防硫化支架结构，结构简单，设计合理，采用热电分离支架替代单一的整块金属，提升LED灯珠信赖性，芯片串并联方式多样，优化支架功能区布局，同时方便支架的多引脚设计，易于推广使用。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种热电分离的防硫化支架结构，包括塑胶本体、支架功能区、芯片、引线、底部焊盘、正极引脚、负极引脚、正极绝缘层、负极绝缘层、标识角和反光面，塑胶本体的背面安装有正极引脚、负极引脚及底部焊盘，正极引脚、负极引脚与底部焊盘之间分别设置有起电性绝缘隔离作用的正极绝缘层、负极绝缘层，正极引脚、负极引脚伸出塑胶本体的两端设置，正极引脚、负极引脚分别通过正极绝缘层、负极绝缘层与底部焊盘衔接成一个整体；所述的底部焊盘正面形成的支架功能区上通过固晶胶固定有芯片，芯片两端通过引线分别与正极引脚上形成的正极焊线区、负极引脚上形成的负极焊线区连接，所述的塑胶本体形成的碗杯结构侧边设置有一圈反光面，塑胶本体上还设置有方便对支架正负极作区分的标识角。

作为优选，所述的芯片采用单电极芯片、双电极芯片中的一种或多种组合，各芯片之间依次串联，既可实现单电极芯片串联电路，也可实现单电极芯片与双电极芯片串联。所述的单电极芯片设置有多个，单电极芯片通过固晶胶安装在支架功能区上，所述固晶胶采用导电银胶，各单电极芯片之间依次串接，该串联结构的首端芯片的衬底通过引线焊接在正极焊线区，末端芯片表面的电极通过引线焊接在负极焊线区。

作为优选，所述的正极绝缘层与负极绝缘层两者之间设置有一个，可扩大支架功能区固晶面积。当正极引脚与底部焊盘之间设置正极绝缘层，负极引脚与底部焊盘之间无绝缘层时，负极引脚与正极引脚之间通过正极绝缘层相隔离，芯片通过固晶胶固定在负极引脚表面形成的、面积扩大的支架功能区上；当负极引脚与底部焊盘之间设置负极绝缘层，正极引脚与底部焊盘之间无绝缘层时，正极引脚与负极引脚之间通过负极绝缘层相隔离，芯片通过固晶胶固定在正极引脚表面形成的、面积扩大的支架功能区上。

作为优选，所述的正极引脚、负极引脚设置有多个，正极引脚、负极引脚与塑胶本体及底部焊盘形成多引脚支架结构，各正极引脚之间、以及正极引脚与底部焊盘之间通过正极绝缘层隔离，各负极引脚之间、以及负极引脚与底部焊盘之间通过负极绝缘层隔离。

作为优选，所述的底部焊盘通过锡膏焊接在PCB板上，正极引脚、负极引脚也均通过锡膏焊接在PCB板上，作电性连接。底部焊盘、正极引脚、负极引脚三者可以根据不同的用途设计成不同结构及不同形状功能区，以满足相应的固焊排布，其基板的材质可采用铝、铜、陶瓷或其他。

作为优选，所述的塑胶本体用于固定线路板，并为电气线路的设计创造出相应安全的空间，采用白色PCT、白色PPA、黑色PPA、透明PC、白色EMC、白色陶瓷中的一种，塑胶材质的颜色和材料、形状和尺寸均可以根据用途有多种设计

作为优选，所述的塑胶本体的支架杯口为圆形、方形、椭圆形中的一种，支架整体根据用途设计出不同的形状及尺寸。

本实用新型的有益效果：本装置采用热电分离支架替代单一的整块金属，提升LED灯珠信赖性，提升支架的气密性、支架强度和支架散热性能，固焊区域可以根据实际使用情况设计，合理利用分布空间，节省线材，克服支架由白道塑胶断裂引起的风险，芯片串并联方式多样，优化支架功能区布局，同时方便支架的多引脚设计，应用前景广阔。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为背景技术中两个引脚支架的结构示意图；

图2为图1的后视图；

图3为背景技术中六个引脚支架的结构示意图；

图4为图3的后视图；

图5为背景技术中双电极双串联架构的结构示意图；

图6为背景技术中双电极三串联架构的结构示意图；

图7为背景技术中双电极四串联架构的结构示意图；

图8为背景技术中单芯单电极的支架结构示意图；

图9为背景技术中三芯单电极的支架结构示意图；

图10为本实用新型的平面结构示意图；

图11为图10的后视图；

图12为图10的左视图；

图13为本实用新型的立体结构示意图；

图14为本实用新型单设正极绝缘层的支架结构示意图；

图15为本实用新型缩小支架功能区的支架结构示意图；

图16为本实用新型四个单电极芯片的支架结构示意图；

图17为本实用新型四个引脚的支架结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图10-17，本具体实施方式采用以下技术方案：一种热电分离的防硫化支架结构，包括塑胶本体1、支架功能区2、芯片3、引线4、底部焊盘5、正极引脚6、负极引脚7、正极绝缘层8、负极绝缘层9、标识角10和反光面11，塑胶本体1的背面安装有正极引脚6、负极引脚7及底部焊盘5，正极引脚6、负极引脚7与底部焊盘5之间分别设置有起电性绝缘隔离作用的正极绝缘层8、负极绝缘层9，正极引脚6、负极引脚7伸出塑胶本体1的两端设置，正极引脚6、负极引脚7分别通过正极绝缘层8、负极绝缘层9与底部焊盘5衔接成一个整体；所述的底部焊盘5正面形成的支架功能区2上通过固晶胶12固定有芯片3，芯片3两端通过引线4分别与正极引脚6上形成的正极焊线区13、负极引脚7上形成的负极焊线区14连接，所述的塑胶本体1形成的碗杯结构侧边设置有一圈反光面11，塑胶本体1上还设置有方便对支架正负极作区分的标识角10。

值得注意的是，所述的底部焊盘5通过锡膏焊接在PCB板上，正极引脚6、负极引脚7也均通过锡膏焊接在PCB板上，作电性连接。底部焊盘5、正极引脚6、负极引脚7三者可以根据不同的用途设计成不同结构及不同形状功能区，以满足相应的固焊排布，其基板可采用铝、铜、陶瓷或其他材质，基材表面处理方式、镀层材质、绝缘层材质、形状尺寸以及引脚形状及数量等不限。

值得注意的是，所述的塑胶本体1用于固定线路板，并为电气线路的设计创造出相应安全的空间，采用白色PCT、白色PPA、黑色PPA、透明PC、白色EMC、白色陶瓷中的一种，塑胶材质的颜色和材料、形状和尺寸均可以根据用途有多种设计。

此外，所述的塑胶本体1可根据用途设计出不同的形状及尺寸，其支架杯口可采用圆形、方形、椭圆形中的一种或其他形状，支架功能区可以设计成不同形状，如图15所示，将支架功能区扩大、引脚面积缩小；支架尺寸也可以设计为3528、5050、2835、5730等。

本具体实施方式支架引脚和底部焊盘之间采用绝缘层衔接，其中正极绝缘层8与负极绝缘层9可同时设置，也可两者之间设置一个，这样可扩大支架功能区的固晶面积。例如，当正极引脚6与底部焊盘5之间设置正极绝缘层8，负极引脚7与底部焊盘5之间不设置绝缘层时(图14)，负极引脚7与正极引脚6之间通过正极绝缘层8相隔离，芯片3通过固晶胶12固定在负极引脚7表面形成的、面积扩大的支架功能区上。当负极引脚7与底部焊盘5之间设置负极绝缘层9，正极引脚6与底部焊盘5之间无绝缘层时，正极引脚6与负极引脚7之间通过负极绝缘层9相隔离，芯片3通过固晶胶12固定在正极引脚6表面形成的、面积扩大的支架功能区上。

本具体实施方式既可实现单电极芯片串联电路，也可实现单电极芯片与双电极芯片串联，所述的芯片3采用单电极芯片、双电极芯片中的一种或多种组合，各芯片之间依次串联。所述的单电极芯片设置有多个，单电极芯片通过固晶胶12安装在支架功能区2上，所述固晶胶12采用导电银胶，各单电极芯片之间依次串接，该串联结构的首端芯片的衬底通过引线4焊接在正极焊线区13，末端芯片表面的电极通过引线4焊接在负极焊线区14。例如图16所示的四个单电极芯片的串联示意图，由于设置了芯片单独放置区域，可实现单电极芯片之间或单电极芯片与双电极芯片的串联，且首端芯片的衬底通过引线焊接在正极引脚，末端芯片表面的电极通过引线焊接在负极引脚上。同理，可以根据实际需要设计固焊区域：将芯片放置区分开放置倒装芯片，实现倒装芯片与正装芯片同时放置的情况。

另外，本支架结构正极引脚6、负极引脚7的数量可变，可根据需要设置多个，正极引脚6、负极引脚7与塑胶本体1及底部焊盘5形成多引脚支架结构，各正极引脚6之间、以及正极引脚6与底部焊盘5之间通过正极绝缘层8隔离，各负极引脚7之间、以及负极引脚7与底部焊盘5之间通过负极绝缘层9隔离。例如图17为四个引脚的支架结构示意图，其中正极引脚6、负极引脚7均设置有两个，支架功能区2上安装有两个芯片3，各芯片通过引线4与对应侧的正极引脚6、负极引脚7连接，形成四个引脚支架。

本具体实施方式采用热电分离支架替代单一的整块金属，通过导电层设计可以将支架功能区设计成不同的线路模式，在支架的负极引脚、正极引脚与底部焊盘之间采用负极绝缘层、正极绝缘层衔接，作电性绝缘隔离作用，使其整合成一个整体，取代常规用白道塑胶来作电性隔离。其技术优势在于：

(1)芯片串并联方式多样化：可以根据实际需要调整支架固焊区、绝缘层和底部焊盘的组合方式，以满足实际需求，实现合理的固焊分布。

(2)提升LED灯珠的信赖性：①支架引脚和底部焊盘之间采用绝缘层衔接，使其整合成一个整体，没有常规支架塑胶与焊盘的间隙(白道)，因此极大提升支架的气密性，可以有效杜绝水气渗入支架功能区造成的支架硫化、变黄发黑、胶水剥离等隐患；也可以提升支架强度，防止支架由白道断裂。

②固焊区域可以根据实际使用情况设计，可以合理利用分布空间，焊线时也可以有效避免跨距较大、线材拉线较长、线弧不好设定、塌线等隐患，从而节省线材。

③提升支架散热性能：采用支架引脚与底部焊盘的一体化设计，芯片热量可以及时导出，不会存在两个焊盘热量导出不一致情况，因此可以做成大功率灯珠，通较大电流。

④避免LED灯珠在长期使用过程中，由于热胀冷缩、塑胶和金属焊盘间隙的不断增加，造成的水气渗入等信赖性问题。

⑤一体化设计克服支架由白道塑胶断裂引起的风险。

(3)优化支架功能区布局：芯片放置数量可以适当增加，摆放位置及方向也可以适当改进。

(4)方便支架的多引脚设计：通过调整引脚、绝缘层、焊盘的组合方式，可以方便设计成多引脚支架。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种热电分离的防硫化支架结构，其特征在于，包括塑胶本体(1)、支架功能区(2)、芯片(3)、引线(4)、底部焊盘(5)、正极引脚(6)、负极引脚(7)、正极绝缘层(8)、负极绝缘层(9)、标识角(10)和反光面(11)，塑胶本体(1)的背面安装有正极引脚(6)、负极引脚(7)及底部焊盘(5)，正极引脚(6)、负极引脚(7)与底部焊盘(5)之间分别设置有正极绝缘层(8)、负极绝缘层(9)，正极引脚(6)、负极引脚(7)伸出塑胶本体(1)的两端设置，正极引脚(6)、负极引脚(7)分别通过正极绝缘层(8)、负极绝缘层(9)与底部焊盘(5)衔接成一个整体；所述的底部焊盘(5)正面形成的支架功能区(2)上通过固晶胶(12)固定有芯片(3)，芯片(3)两端通过引线(4)分别与正极引脚(6)上形成的正极焊线区(13)、负极引脚(7)上形成的负极焊线区(14)连接，所述的塑胶本体(1)形成的碗杯结构侧边设置有一圈反光面(11)，塑胶本体(1)上还设置有方便对支架正负极作区分的标识角(10)。

2.根据权利要求1所述的一种热电分离的防硫化支架结构，其特征在于，所述的芯片(3)采用单电极芯片、双电极芯片中的一种或多种组合，各芯片之间依次串联。

3.根据权利要求2所述的一种热电分离的防硫化支架结构，其特征在于，所述的单电极芯片设置有多个，单电极芯片通过固晶胶(12)安装在支架功能区(2)上，所述固晶胶(12)采用导电银胶，各单电极芯片之间依次串接，该串联结构的首端芯片的衬底通过引线(4)焊接在正极焊线区(13)，末端芯片表面的电极通过引线(4)焊接在负极焊线区(14)。

4.根据权利要求1所述的一种热电分离的防硫化支架结构，其特征在于，所述的正极绝缘层(8)与负极绝缘层(9)两者设置有一个；当正极引脚(6)与底部焊盘(5)之间设置正极绝缘层(8)，负极引脚(7)与底部焊盘(5)之间无绝缘层时，负极引脚(7)与正极引脚(6)之间通过正极绝缘层(8)相隔离，芯片(3)通过固晶胶(12)固定在负极引脚(7)表面形成的支架功能区上；当负极引脚(7)与底部焊盘(5)之间设置负极绝缘层(9)，正极引脚(6)与底部焊盘(5)之间无绝缘层时，正极引脚(6)与负极引脚(7)之间通过负极绝缘层(9)相隔离，芯片(3)通过固晶胶(12)固定在正极引脚(6)表面形成的支架功能区上。

5.根据权利要求1所述的一种热电分离的防硫化支架结构，其特征在于，所述的正极引脚(6)、负极引脚(7)设置有多个，正极引脚(6)、负极引脚(7)与塑胶本体(1)及底部焊盘(5)形成多引脚支架结构，各正极引脚(6)之间、以及正极引脚(6)与底部焊盘(5)之间通过正极绝缘层(8)隔离，各负极引脚(7)之间、以及负极引脚(7)与底部焊盘(5)之间通过负极绝缘层(9)隔离。

6.根据权利要求1所述的一种热电分离的防硫化支架结构，其特征在于，所述的底部焊盘(5)、正极引脚(6)、负极引脚(7)的基材采用铝、铜、陶瓷中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种热电分离的防硫化支架结构，其特征在于，所述的底部焊盘(5)、正极引脚(6)、负极引脚(7)均通过锡膏焊接在PCB板上。

8.根据权利要求1所述的一种热电分离的防硫化支架结构，其特征在于，所述的塑胶本体(1)采用白色PCT、白色PPA、黑色PPA、透明PC、白色EMC、白色陶瓷中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种热电分离的防硫化支架结构，其特征在于，所述的塑胶本体(1)的支架杯口为圆形、方形、椭圆形中的一种。

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