CN100524854C - 功率型封装件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的功率型封装件及其制造方法是由LED芯片、厚金属件、薄金属件及一封装体构成，其中该封装体包覆LED芯片与部分厚金属件与薄金属件；该功率型封装件包括：一厚金属件、薄金属件、至少一发光芯片以及至少一封装体；本发明的厚金属件、薄金属件采用分别加工再组合的方式，该功率型封装件图案设计、外型设计与表面镀膜处理皆可独立进行，可提高设计自由度、增加功能，如增加散热突出物设计、将厚料与薄料重叠组合以缩小结构尺寸、分开镀膜处理以符合不同功能要求等；本发明具有结构简单且易于制造生产，该结构只包括LED芯片、厚金属件、薄金属件及封装体，材料组合类似于传统灯泡型LED，没有多重材料接合衍生的可靠性问题；本发明的功率型封装件保持厚薄料导热的优点，加工、组装容易，可降低生产成本。

Description

功率型封装件及其制造方法

技术领域

本发明是关于一种功率型封装件结构及其制造方法，特别是关于一种具有发光芯片的功率型封装件及其制造方法。

背景技术

LED产业超过30年，LED操作功率不断提升，传统灯泡型LED、SMD LED等封装形式已无法满足散热要求，各式各样高功率LED封装结构纷纷出现，以Lumileds公司的Luxeon、Nichia公司的Jupiter、Osram公司的Golden Dragon最为经典，其它如Cree、Toyota及各大小LED封装厂也纷纷提出高功率LED封装结构，用以封装与生产LED相关产品。综观这些高功率LED封装结构，为实现高散热的目的，一类是采用塑料包覆薄料导电结构再加散热座设计方式，如Lumileds公司的Luxeon，另一类则采用塑料包覆厚薄料支架方式，如Nichia公司的Jupiter。采用塑料包覆薄料导电结构再加散热座方式封装LED组件，其加工程序较传统灯泡型LED复杂，生产成本高，且其多重材料组合也易产生可靠性的问题。上述采用塑料包覆厚薄料支架方式，具有散热上的优势，但是厚薄料通常是将一片厚金属材的部份区域先加工成薄金属材形成所谓厚薄料，因属于同一块金属材料，在后续图案与外延脚加工时，设计自由度与尺寸比例都受到限制。

采用厚薄料金属材结合封装体的LED封装专利有中国台湾光鼎公司的TW558066和美国Gentex公司的US6828170 B2，其实施例如图1、图2所示。TW558066是将一片厚金属材2的部分区域先加工成薄金属材形成所谓厚薄料，再进行后续碗杯与外延脚21加工，设计自由度与尺寸都受到限制无法小型化，也无法在支架局部区域依功能需求分开镀膜。美国专利号US6828170 B2也是采用厚薄料作为支架，其技术主要仍是先将导电结构3加工成厚薄料再进行后续碗杯与外延脚31加工，但说明其厚薄料加工方式不限于将一片厚金属材的部分区域先加工成薄金属材形成所谓厚薄料，也可利用焊接或熔接方式将厚料与薄料接合成一厚薄料再进行后续碗杯与外延脚31加工。

然而，上述现有采用塑料包覆薄料导电结构再加散热座方式封装LED组件，其加工程序较传统灯泡型LED复杂，生产成本高，且其多重材料组合也易产生可靠性问题，且采用塑料包覆厚薄料支架方式，具有散热上的优势，但是厚薄料通常是将一片厚金属材的部份区域先加工成薄金属材形成所谓厚薄料，因属于同一块金属材料，在后续图案与外延脚加工时，设计自由度与尺寸比例都受到限制。

因此，如何解决现有厚薄料在后续图案与外延脚加工时，设计自由度与尺寸比例的限制以及加工程序过于复杂与造成生产成本过高，确为相关领域需要迫切面对的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种功率型封装件及其制造方法，其厚金属件与薄金属件是采用分别加工再组合的方式，该功率型封装件图案设计、外型设计与表面镀膜处理皆可独立进行，因此可提高设计自由度、增加功能，如增加散热突出物设计、将厚料与薄料重迭组合以缩小结构尺寸、分开镀膜处理以符合不同功能要求等。

本发明的另一目的在于提供一种功率型封装件及其制造方法，具有结构简单且易于制造生产，它只包括LED芯片、厚金属件、薄金属件及封装体，材料组合类似于传统灯泡型LED，没有多重材料接合衍生的可靠性问题。

本发明的再一目的在于提供一种功率型封装件及其制造方法，具有功率型封装件保持厚薄料导热的优点。

本发明的次一目的在于提供一种功率型封装件及其制造方法，功率型封装件是由厚金属件与薄金属件分别加工再予以组合而成，加工、组装容易，可降低生产成本。

因此，为达上述及其它目的，本发明提出的功率型封装件的制造方法包括下列步骤：将预先形成有至少一光反射部、承载体及连接部与固定孔的至少一厚金属件：预先形成有对应该连接部与固定孔的贴合部与开孔，及供功率型封装件与外部电性连接的至少一具多条管脚的薄金属件，该厚金属件与该薄金属件通过该连接部与固定孔对应该贴合部与开孔以贴合方式进行组接；将至少一发光芯片设置在该厚金属件上的至少一光反射部内，且电性连接于该薄金属件；以及形成一封装体，借以封装该发光芯片，并且包覆部分的该厚金属件与该薄金属件。另外，该厚金属件及该薄金属件在组接前是先以加工方式一次成形至少一光反射部以及多条管脚，可提升该厚金属件及该薄金属件在组接前的设计自由度。

如上述提供一功率型封装件的步骤中，该厚金属件及该薄金属件是各别以加工方式成型再组合而成，加工方式可以是冲压或蚀刻，其加工容易、易于制造生产且无多重材料接合衍生的可靠性问题。

如上述提供一功率型封装件的步骤中，形成至少一光反射部及承载体于该厚金属件，其中，该光反射部可以是平面、凹面或凸面所形成的，且形成至少二个导电管脚于该薄金属件，其中，该厚金属件表面采亮银处理，增加LED出光反射率，亮银处理可采电镀或表面涂层方法，且保持厚薄料导热的优点。该薄金属件表面采雾银处理，增加LED电性接线的良率，雾银处理可采电镀或表面喷涂方法。

如上述提供一功率型封装件的步骤中，将该厚金属件与该薄金属件以贴合方式予以接合，贴合方式可用胶合方式粘着、模具冲压卯合、卯钉卯合或交直流点焊接合，功率型封装件是采分别加工再组合，该功率型封装件图案设计、外型设计与表面镀膜处理皆可独立进行，因此可获得许多设计自由度与功能上的好处。

如上述提供至少一发光芯片的步骤中，将至少一发光芯片设置在该厚金属件上至少一光反射部内，且电性连接于该薄金属件的导电管脚。

如上述提供至少一封装体的步骤中，使用封装技术将发光芯片、金属导电引线、厚金属件与薄金属件包覆起来，且使部分厚金属件与薄金属件裸露于封装体外部，成品即完成封装，制作过程相当简单，可降低生产成本。

借由上述制造方法制得的功率型封装件包括：一预先形成有至少一光反射部、承载体及连接部与固定孔的至少一厚金属件；具有对应该连接部与固定孔的贴合部与开孔，及供功率型封装件与外部电性连接的至少一具有多条管脚的薄金属件，该厚金属件与该薄金属件通过该连接部与固定孔对应该贴合部与开孔以贴合方式组接而成；至少一发光芯片，设置在该厚金属件上的至少一光反射部内，且电性连接于该薄金属件；以及至少一封装体，用以封装该发光芯片，且包覆部分该至少一厚金属件及该至少一薄金属件。另外，该厚金属件及该薄金属件在组接前是先以加工方式一次成形至少一光反射部以及多条管脚，可提升该厚金属件及该薄金属件在组接前的设计自由度。该封装体可以是树脂、玻璃或透明塑料。

该厚金属件包括至少一光反射部及承载体，该厚金属件的底部与部分侧边裸露于该封装体的外部以增加散热途径，其中，该光反射部是用以反射该发光芯片所产生的光源，其中，该承载体是用以承载固定该封装体。该薄金属件包括至少二个导电引脚。

该功率型封装件是由一厚金属件与至少一薄金属件组成，该厚金属件与该至少一薄金属件可由相同或不同材料组成，且可在表面镀上相同或不相同反光或导电材料。

由于现有技术是将一厚金属材加工成一薄金属材形成所谓的厚薄料，在后续图案与外延脚加工时，设计自由度与尺寸比例皆受到限制以及加工程序过于复杂与造成生产成本过高，且采用塑料包覆薄料功率型封装件再加散热座方式封装LED组件，其加工程序较传统灯泡型LED复杂，生产成本高，且多重材料组合也易产生可靠性的问题。

因此，本发明的厚金属件与薄金属件，它是采分别加工再组合而成，该功率型封装件图案设计、外型设计与表面镀膜处理皆可独立进行，因此解决了现有厚薄料，在后续图案与外延脚加工时，设计自由度与尺寸比例皆受到限制以及加工程序过于复杂与造成生产成本过高等问题，且由于组成简单仅由一功率型封装件组成，故可解决多重材料组合产生可靠性的问题。

本发明的厚金属件与薄金属件采用分别加工再组合的方式，该功率型封装件图案设计、外型设计与表面镀膜处理皆可独立进行，因此可提高设计自由度、增加功能，如增加散热突出物设计、将厚料与薄料重迭组合以缩小结构尺寸、分开镀膜处理以符合不同功能要求等；本发明具有结构简单且易于制造生产，该结构只包括LED芯片、厚金属件、薄金属件及封装体，材料组合类似于传统灯泡型LED，没有多重材料接合衍生的可靠性问题；本发明的功率型封装件保持厚薄料导热的优点，加工、组装容易，可降低生产成本。

附图说明

图1是现有LED厚料加工成薄料，形成所谓厚薄材的立体封装图；

图2是现有LED功率型封装件的立体图；

图3是本发明功率型封装件的厚金属件与薄金属件分离示意图；

图4是本发明薄金属件与厚金属件接合的实施例1立体图；

图5是本发明发光芯片借焊线电性连接到功率型封装件的立体图；

图6是本发明使用封装技术将封装体封装在部分该功率型封装件的立体示意图；

图7是本发明成品完成封装的立体图；

图8是本发明实施例2的制造方法在原有薄金属件上迭加另一层薄金属件的示意图；以及

图9是本发明实施例3的制造方法在该封装体内设置一光反射部示意图。

具体实施方式

实施例1

以下实施例进一步详细说明本发明的观点，但并非以任何观点限制本发明的范畴。

请参阅图4，本发明的功率型封装件包括：一功率型封装件1，是由预先形成有至少一光反射部的至少一厚金属件11与供功率型封装件与外部电性连接的至少一具有多条管脚的薄金属件12组接而成；至少一发光芯片13，设置在该厚金属件11上的至少一光反射部112内，且电性连接于该薄金属件12；以及至少一封装体15(未标出)，用以封装该发光芯片13，且包覆部分该至少一厚金属件11及该至少一薄金属件12，其中该厚金属件11及该薄金属件12在组接之前是先以加工方式一次成形至少一光反射部112以及多条管脚，可提升该厚金属件11及该薄金属件12在组接前的设计自由度，其中，该封装体15可以是树脂、玻璃或透明塑料。

图3是本发明的功率型封装件的厚金属件11与薄金属件12分离示意图，该厚金属件11包括至少一光反射部112及承载体111，其中，该光反射部112可以是平面、凹面或凸面所形成的，且该薄金属件12包括至少二个导电管脚121，请参阅图6，该厚金属件11的底部与部分侧边裸露于该封装体15的外部以增加散热途径，请参阅图5，其中，该光反射部112是用以反射该发光芯片13产生的光源，其中，该承载体111是用以承载固定该封装体15(如图6所示)。

图4是本发明功率型封装件1的立体示意图，其中，该功率型封装件1是由一厚金属件11与至少一薄金属件12所组成，该厚金属件11与该至少一薄金属件12可由相同或不同材料组成，且可在表面镀上相同或不相同反光或导电材料。

图5是本发明功率型封装件制造方法实施例1的示意图。本发明的功率型封装件的制造方法包括下列步骤：将预先形成有至少一光反射部112的厚金属件11与供功率型封装件与外部电性连接的至少一具有多条管脚的薄金属件12进行组接，形成一功率型封装件1；将至少一发光芯片13设置在该厚金属件11上的至少一光反射部112内，且电性连接于该薄金属件12；以及形成一封装体15(未标出)，借以封装该发光芯片13，并且包覆部分的该厚金属件11与该薄金属件12，其中该厚金属件11及该薄金属件12在组接前是先以加工方式一次成形至少一光反射部112以及多条管脚，可提升该厚金属件11及该薄金属件12在组接前的设计自由度。

请参阅图4，它是本发明的功率型封装件的功率型封装件1制造方法立体示意图。其中，该厚金属件11及该薄金属件12是以加工方式成型，其加工方式可以是冲压或蚀刻，该加工方式容易、易于制造生产且无多重材料接合衍生的可靠性问题。

请参阅图3，它是本发明的功率型封装件的厚金属件11与薄金属件12制造方法，它在该厚金属件11上形成至少一光反射部112及承载体111，该厚金属件11表面采取亮银处理，增加LED出光反射率，亮银处理可采电镀或表面涂层方法，且可保持厚薄料导热的优点。

请参阅图3，形成至少二个导电引脚121在该薄金属件12，该薄金属件12表面采雾银处理，增加LED电性接线的良率，雾银处理可采电镀或表面喷涂方法。

请参阅图4，它是本发明的功率型封装件的薄金属件12与厚金属件11组合立体图，将该薄金属件12的至少一贴合部122与开孔123(如图3所示)，对准该厚金属件11的至少一连接部113与固定孔114之后以贴合方式予以接合，其贴合方式可用胶合方式粘着、用模具冲压卯合、用卯钉卯合或用交直流点焊接合，该厚金属件11与该薄金属件12是采用分别加工再组合，该功率型封装件1图案设计、外型设计与表面镀膜处理皆可独立进行，因此可获得许多设计自由度与功能上的好处。

图6是本发明的功率型封装件完成封装该功率型封装件1的立体示意图。使用封装技术将发光芯片13、金属导电引线14、该厚金属件11与该薄金属件12包覆起来，且使部分厚金属件11与薄金属件12裸露于封装体15外部，其制作过程相当简单，故可降低生产成本。

请参阅图7，它是本发明功率型封装件的成品完成封装的立体图。

实施例2

请参阅图8，它是本发明的功率型封装件制造方法实施例2的示意图，它与图7的功率型封装件的制造方法的差异在于，它可在原有一薄金属件12上迭加一层绝缘层或也可以是一层导电层后，再迭加另一层薄金属件16，也就是该绝缘层或导电层位于该薄金属件12及另一薄金属件16之间，此层层相迭可增加导电管脚的数目。

实施例3

请参阅图9，它是本发明的功率型封装件制造方法实施例3的示意图，其与图7本发明功率型封装件的制造方法差异在于它可在原封装体15内装设至少一组合式光反射件17，该光反射件的形状可以是半圆壳状或椭圆壳状，类似于汽车的灯罩，可改变光行进的路线，也有聚光且提升光亮度的效果。

综上所述，本发明揭示的功率型封装件及其制造方法，其功率型封装件1确实具有结构相当简单及易于制造生产，且无多重材料接合衍生的可靠性问题，因而可降低制造过程的成本，同时，该功率型封装件1图案设计、外型设计与表面镀膜处理皆可独立进行，因此可获得许多设计自由度与功能上的好处，且还可提升功率型封装件1的导热效果。

Claims (24)

1.一种功率型封装件，其特征在于，该功率型封装件包括：

至少一厚金属件，预先形成有至少一光反射部、承载体及连接部与固定孔；

至少一薄金属件，预先形成有对应该连接部与固定孔的贴合部与开孔，及供功率型封装件与外部电性连接的管脚，该厚金属件与该薄金属件通过该连接部与固定孔对应该贴合部与开孔以贴合方式组接；

至少一发光芯片，设置在该厚金属件上的该光反射部内，且电性连接于该薄金属件；以及

至少一封装体，用以封装该发光芯片，且包覆部分该至少一厚金属件及该至少一薄金属件。

2.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该承载体是用以承载固定该封装体。

3.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该厚金属件表面采用亮银处理，增加发光芯片出光反射率。

4.如权利要求3所述的功率型封装件，该亮银处理采用电镀或表面涂层方法。

5.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该光反射部是为平面、凹面或凸面组成群组中的一种。

6.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该厚金属件的底部与部分侧边裸露于该封装体的外部以增加散热途径。

7.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该光反射部是用以反射该发光芯片产生的光源。

8.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该薄金属件包括至少二个导电管脚。

9.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该薄金属件表面采用雾银处理，增加发光芯片电性接线的良率。

10.如权利要求9所述的功率型封装件，其特征在于，该雾银处理采用电镀或表面喷涂方法。

11.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该厚金属件与薄金属件可选择由相同或不同材料组成。

12.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该厚金属件与薄金属件在表面选择镀上相同或不相同反光及导电材料。

13.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该封装体是树脂、玻璃或透明塑料。

14.如权利要求1所述的功率型封装件，其特征在于，该厚金属件及该薄金属件在组接前是分别先以加工方式一次成形至少一光反射部以及多条管脚，可提升该厚金属件及该薄金属件在组接前的设计自由度。

15.一种功率型封装件的制造方法，其特征在于，功率型封装件的制造方法包括下列步骤：

预先形成有至少一光反射部、承载体及连接部与固定孔的至少一厚金属件；

预先形成有具有对应该连接部与固定孔的贴合部与开孔，及供功率型封装件与外部电性连接的管脚的薄金属件，该厚金属件与该薄金属件通过该连接部与固定孔对应该贴合部与开孔以贴合方式进行组接；

将至少一发光芯片设置在该厚金属件上的该光反射部内，且电性连接于该薄金属件；以及

形成一封装体，借以封装该发光芯片，并且包覆部分的该厚金属件与该薄金属。

16.如权利要求15所述的功率型封装件的制造方法，其特征在于，该厚金属件及该薄金属件是以加工方式成型。

17.如权利要求16所述的功率型封装件的制造方法，其特征在于，该加工方式是冲压或蚀刻方式。

18.如权利要求15所述的功率型封装件的制造方法，其特征在于，该薄金属件形成有至少二个导电引脚。

19.如权利要求15所述的功率型封装件的制造方法，其特征在于，该厚金属件表面采用亮银处理，增加发光芯片出光反射率。

20.如权利要求19所述的功率型封装件的制造方法，其特征在于，该亮银处理采用电镀或表面涂层方法。

21.如权利要求15所述的功率型封装件的制造方法，其特征在于，该薄金属件表面采雾银处理，增加发光芯片电性接线的良率。

22.如权利要求21所述的功率型封装件的制造方法，其特征在于，该雾银处理采电镀或表面喷涂方法。

23.如权利要求15所述的功率型封装件的制造方法，其特征在于，该贴合方式用胶合方式粘着、模具冲压卯合、卯钉卯合或交直流点焊接合。

24.如权利要求15所述的功率型封装件，其特征在于，该厚金属件及该薄金属件在组接前是分别先以加工方式一次成形至少一光反射部以及多条管脚，可提升该厚金属件及该薄金属件在组接前的设计自由度。

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