CN101335316B - 具有散热销的发光二极管封装体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有散热销的发光二极管封装体及其制造方法，其中，上述发光二极管封装体具有：基板部，该基板部在一侧安装有发光二极管芯片，且在该基板部上形成有电路和垂直开口的插入孔；以及散热销，该散热销插入到上述基板部的插入孔中，与基板部的上述一侧进行铆接，并向基板部的另一侧延伸突出，由此可以有效地散去来自发光二极管芯片的热量，且容易与电路基板结合。

Description

具有散热销的发光二极管封装体及其制造方法

技术领域

本发明涉及具有散热销(radiating pin)的发光二极管封装体(LEDpackage)及其制造方法，更具体讲，本发明涉及具有能够有效地散去从发光二极管芯片发出的热量的散热销，从而能够提高发光二极管芯片相对于面积的集成度的发光二极管封装体及其制造方法。

背景技术

发光二极管作为形成利用P-N结结构注入的所需载波(电子或空穴)并通过它们之间的再结合来辐射光能的半导体元件，与现有的光源相比，小型且寿命长，并且由于将电能直接转换成光能，因此发光效率高，从而广泛应用于汽车设备类的显示元件、光通信用光源等各种电子仪器的显示用灯、数字/文字/图形显示装置、照明装置以及卡盘读取器等。

为了适用于这样的显示装置及照明装置等，开发出了安装在这些装置上并便于使用的各种结构的发光二极管封装体。特别是，与发光效率高的特点相应地，发光二极管芯片的发热量也相当高，所以在发光二极管封装体上需要具备可将芯片的热量向外部排出的散热单元。如果在发光二极管封装体上不配有适当的散热单元，则会因发光二极管芯片的温度变得过高而使芯片本身或封装体被加热，最终导致发光效率的低下和芯片的短寿命化。

在图6中示出了具有作为散热单元的散热片的发光二极管封装体的一个例子。如图6的截面图所示，现有的发光二极管封装体的一种形式的结构为，在基板10上强制插入一体形成有反射孔2的散热片20，其中，在基板10上开有通孔7，作为与用于插入散热片20的插入孔8进行电连接的路径。此时，为了使散热片外表面与插入孔8的整个内表面紧密接触，且牢固地进行固定，散热片20被加工成使其外径比插入孔8的外径稍大些而强制插入到插入孔8中，散热片20的厚度与基板10的厚度相同。

在上述图中，未说明的附图标记1表示通孔遮蔽树脂膜，3表示发光二极管芯片，4表示接合线(bonding wire)，5表示透明环氧树脂，6表示四周截面。

但是，具有上述结构的现有的发光二极管封装体有如下的缺点：随着发光动作和停止动作的反复进行，有可能因发热和冷却之间的反复而导致散热片的脱离，且为了将散热片强制插入到基板上而需要调节散热片和基板安装部位的尺寸，又因在散热片上一体形成了反射孔，所以不易制造而导致整体制造费用上升。

另外，通常还使用在绝缘片上层叠散热板而成的发光二极管封装体。但是，采用了如此薄的片状的散热板的发光二极管封装体虽能使产品的厚度变薄，但发光二极管芯片的发热量都在片状散热板的表面形成。因此，为了按不同发光二极管芯片而维持散热水平，只能使产品面积相对变大，其结果是，对于需要相对于面积高集成度的电器设备排热的用途而言，其应用不得不受到限制。

发明内容

本发明是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于，提供一种具有能够有效地散去从发光二极管芯片发出的热量的散热销，从而能够提高发光二极管芯片相对于面积的集成度的发光二极管封装体及其制造方法。

另外，本发明的另一目的在于，提供一种容易结合到基板上，结合结构简单，牢固地维持结合状态，从而能够降低发光二极管封装体的制造成本，提高耐久性的发光二极管封装体用散热销结构。

为达成上述目的，本发明的具有散热销的发光二极管封装体具有：基板部，该基板部在一侧安装有发光二极管芯片，且在该基板部上形成有电路和垂直开口的插入孔；以及散热销，该散热销插入到上述基板部的插入孔中，与基板部的上述一侧进行铆接，并向基板部的另一侧延伸突出。

另外，在上述发光二极管封装体中，优选还具有反射部，该反射部与上述基板部的一侧以层叠方式结合，且具有垂直开口的反射孔以将上述发光二极管芯片和散热销的上方开口，并沿着上述反射孔的内表面形成有反射面。

此外，上述散热销形成为在一侧形成级差且沿长度方向延伸的圆柱形状。

另外，上述散热销构成为形成沿长度方向延伸的圆柱形状，并且从上述圆柱的预定位置起沿着长度方向具备多个翼部。

另外，上述散热销构成为形成沿长度方向延伸的圆柱形状，并且具备在上述圆柱的预定位置沿着其周围断断续续形成的级差。

另外，也可以在上述散热销的内部沿着长度方向形成至少一个以上的缝隙，或使散热销的内部为中空。

具有本发明的散热销的发光二极管封装体的制造方法包括：第1步骤，在片状的印有电路的基板部上垂直地开出用于插入散热销的插入孔；第2步骤，向上述插入孔插入沿长度方向长长地延伸的散热销的一侧端部，使其与基板部的一侧进行铆接，并使散热销的另一侧向基板部的另一侧长长地突出；以及第3步骤，在与上述基板部进行铆接的散热销部位安装发光二极管芯片。

附图说明：

图1(a)至(c)是示出本发明的一个实施例的发光二极管封装体的结构的图。

图2(a)至(c)是示出适用于本发明的发光二极管封装体的散热销的各种结构的图。

图3(a)至(c)是示出适用于本发明的发光二极管封装体的散热销的各种结构的图。

图4(a)和(b)是示出本发明的另一个实施例的发光二极管封装体的结构的图。

图5是示出应用了本发明的发光二极管封装体的发光二极管模块阵列(module array)的图。

图6是示出现有的发光二极管封装体的结构的图。

具体实施方式

下面，参照附图来具体说明本发明的实施例。

在图1(a)至(c)中示出了本发明的一个实施例的发光二极管封装体的结构。

首先，如图1(a)所示，本发明的一个实施例的发光二极管封装体由基板部100和与该基板部的一侧进行铆接且向该基板部的另一侧长长地延伸突出的散热销120构成。

上述基板部100可由印刷电路基板或塑料等绝缘树脂材料来构成，优选由印刷电路基板构成。另外，在上述基板部100上为了实现散热销与其的铆接而垂直地开有用于插入散热销120的一侧端部，即插入部121(参照图2(a)至(c)和图3(a)至(c))的插入孔101。

上述散热销120在将插入部121插入到基板部100的插入孔101中之后，通过冲压法等对上述插入部121的端部进行挤压，以形成头部121-1，从而将上述散热销120固定安装到基板部100上。

另外，如图1(b)所示，也可以在上述基板部100的一侧的上方以层叠方式结合有反射部200，用于提高安装在基板部上的发光二极管芯片的发光效率。

具体而言，上述反射部200具有垂直地开口的反射孔，以将发光二极管芯片和散热销的上方开口，在上述反射孔的内表面具有用于将从发光二极管芯片发出的光进行反射的反射面204。上述反射部200优选由印刷电路基板或塑料等绝缘树脂构成，上述反射面204的表面优选进行镀银或镀金处理，以提高反射效率。

另外，上述基板部100和反射部200的结合方法没有特别限定，但优选通过铆接方式来结合。当为了基板部100和反射部200之间的铆接而在上述基板部上层叠有反射部时，在基板部和反射部的相应的预定位置上分别开有多个铆接孔103、203。另外，作为代替方案，也可以通过树脂、玻璃将上述基板部100和反射部200连接结合。

图1(c)是示出如下的一种状态的图：利用线将发光二极管芯片和印刷电路(未图示)连接到发光二极管封装体上，在反射部200的反射孔部位接合透明环氧树脂300，以保护上述芯片和线不受来自外部的冲击等，使这样形成的发光二极管模块与电路基板400进行连接。

如图所示，本发明的发光二极管封装体的特征在于，将突出部122的端部与形成有电路401的电路基板400连接，从而可以使上述散热销的突出部122同时执行散热和作为电源连接部的功能，其中，上述突出部122的端部是散热销的向基板部100的另一侧长长地延伸突出的另一侧。

此时，可将散热销的突出部122的端部以插入方式与电路基板400的希望连接的电路部位401接触，同时在其接触面的上下部联接螺母402，或通过焊接(soldering)403等方式来实现电连接(参照图5)，也可以根据需要将上述散热销的突出部122维持为线性或将其弯曲来进行连接，从而应对用途。另一方面，上述发光二极管模块也可以根据需要具有反射部200或不具有反射部200。

另一方面，在图1(a)至(c)中例示出了在基板部100上形成四个插入孔101，且插入到上述插入孔101中的散热销120为四个的情况，但插入孔101和散热销120的数量不限于上述数量，可以根据要安装的发光二极管芯片的发热量来选择适当的数量。

在图2(a)至(c)和图3(a)至(c)中示出了适用于本发明的发光二极管封装体的散热销的各种结构。

本发明的发光二极管封装体的散热销根据要安装到基板上的发光二极管芯片的发热量而制造成各种大小。即，如图所示，基本制造成沿长度方向长长地延伸的销形状，但为了满足所要求的散热水平，可以改变形状，以便能得到各种长度和宽度以及表面积。另外，只要能够体现出充分的散热效果，则也可以在一个散热销上安装多个发光二极管芯片。

更具体而言，本发明的发光二极管封装体的散热销120形成为具有插入到基板部100中而与基板部的一侧铆接的插入部121和向基板部的另一侧延伸突出的突出部122的销形状。

特别是，上述插入部121和突出部122的接触截面互异，因此在它们的边界形成级差，从而在将插入部121插入到基板部100上时，使上述突出部122与基板部100接触而卡合在其上。作为代替方案，也可以使上述插入部121和突出部122具有相同形状的截面，在它们的边界形成断断续续的级差，从而在将插入部121插入到基板部100上时，使突出部122与基板部100卡合。

在图2(a)中示出了通过插入部121和突出部122而在散热销120的一侧形成级差且沿着长度方向长长地延伸的圆柱形状的散热销的结构。在图2(b)中示出了如下的散热销的结构：形成为沿着长度方向延伸的圆柱形状，且从上述圆柱的插入部121和突出部122的边界沿长度方向具备矩形的翼部122-1，从而在插入部121和突出部122的边界形成断断续续的级差。此处，翼部的数量优选至少为两个以上。在图2(c)中示出了如下的散热销的结构：形成为沿着长度方向延伸的圆柱形状，并且沿着上述圆柱的插入部121和突出部122的边界的周围断断续续地形成具有比上述圆柱的截面大的截面的圆柱形的级差122-2。

另外，不限于上述图示的状态，上述散热销在插入部和突出部的边界形成级差，并且形成可沿着长度方向延伸的多角柱形状等，只要能够实现所要求的散热效果和功能的结构则无特别限制，可以进行各种变形。

另一方面，在图3(a)至(c)中示出了在散热销的突出部122中形成有作为空气通道的缝隙的结构。在图3(b)中示出了形成有缝隙的散热销结构的纵截面，在图3(c)中示出了横截面结构。如图3(a)至(c)所示，在上述的图2(a)至(c)的散热销结构中，在突出部122上形成作为空气通道的缝隙122-3，从而促进空气流动以使散热效果达到极大化。另外，在上述的图2(a)至(c)的散热销结构中，也可以使突出部122的内部为中空的。

如上所述，本发明所应用的散热销120由插入部121和突出部122构成，且通过在插入部121和突出部122的边界形成的级差来明确划分与基板部100铆接的散热销部位，通过铆接可以牢固地进行固定，因此与图6的现有技术相比，与基板部结合所需的散热销的尺寸调节必要性相对降低。从而，能够减少散热销的制造所下的功夫，其结果是，具有可以降低发光二极管封装体的制造成本的效果。

另外，当根据发光二极管芯片的发热量而不需要从基板部突出散热销时，作为代替方案，将线性的圆柱形销用作散热销120，将上述散热销插入到基板部100的插入孔101中，之后，使一侧配置于夹具(jig)上，再利用冲压法来进行挤压固定，对于散热销的相反侧也以同样的方式调换位置后利用挤压固定，从而在无需散热销的准确的尺寸调节的情况下也能使散热销简单且方便地与基板部结合。

在图4(a)和(b)中示出了安装高输出发光二极管芯片50时的发光二极管封装体的实施例。如图所示，当根据使用用途而需要应用高输出发光二极管芯片50时，按照在具有充分大的表面积和宽度以及充分长的长度的一个散热销120上安装一个高输出发光二极管芯片50的方式来构成发光二极管封装体。另外，也可以在具有充分大的表面积和宽度以及充分长的长度的一个散热销120上安装两个或三个以上的多个发光二极管芯片。由此，可以使散热销将来自发光二极管芯片的高的发热量适当地扩散到外部。

除此之外，在基板部100上垂直地开出插入孔，使散热销的插入部121插入到上述基板部100的插入孔中，与基板部100的一侧进行铆接，使散热销的突出部122向基板部100的另一侧长长地延伸突出，这样的结构与图1(a)至(c)中的实施例的相应结构相同。

另外，与图1(a)至(c)中的实施例相同，在基本部100的一侧，反射部200以层叠方式与其结合，以便将安装在散热销上的发光二极管芯片50露出并将散热销的上方开口，其中，上述反射部200具有镀金或镀银而成的反射面204。此处，反射部200和基板部100之间的结合可以采用基于接合的接触结合方式或利用了铆接体60的铆接结合方式。

在图5中示出了应用本发明发光二极管封装体的发光二极管模块阵列。

本发明的发光二极管封装体构成为将散热销向基板部的另一侧长长地延伸突出，因此可以通过调节上述散热销的突出部的长度来提高电器设备在单位面积上的集成度。即，如图5所示，为了将发光二极管芯片排列成根据不同用途而要求的间隔和形状，将适当地调节了突出部122的长度的散热销按照预定排列与一个基板部100进行铆接，再对上述散热销和发光二极管芯片进行线接合(wire bonding)，从而能够形成适合于用途的发光二极管模块阵列。

另一方面，散热销和电路基板400之间的连接方式没有特别限制，但可以如图所示那样，将突出部122的端部插入到电路基板400上的希望连接的电路部位，在其上下部联接螺母402，或在希望连接的电路部位焊接散热销的突出部122的端部的方式来进行连接。

由于如上所述那样构成，通过散热销的突出部122使基板部100和电路基板400之间的间隔相隔上述突出部122的长度那么多，因此从散热销散出的热量随着空气流动而易于散去，从而能够进一步提高散热效果。另外，在上述相隔开的空间具备使冷却剂循环等的适当的冷却单元，从而能够防止光源被过度加热。

接着，说明具有本发明的散热销的发光二极管封装体的制造方法。

具有本发明的散热销的发光二极管封装体的制造方法包括：第1步骤，对片状的印有电路的基板部100垂直地开出用于插入散热销120的插入孔101；第2步骤，向上述插入孔101插入沿着长度方向长长地延伸的散热销的一侧端部，即插入部121，使其与基板部100的一侧结合，使散热销的另一侧，即突出部122向基板部的另一侧长长地突出；以及第3步骤，向与上述基板部100铆接的散热销部位安装发光二极管芯片。

在上述第2步骤中，对于基板部100上的散热销的结合过程而言，为了作业工艺简单且实现牢固的固定，采用铆接。即，将散热销的插入部121插入到基板部100的插入孔101中，直到突出部122与基板部接触为止，然后，利用冲压法等对上述插入部121的端部进行挤压来形成头部121-1，由此来进行固定。

另外，在根据发光二极管芯片的发热量而无需使散热销从基板部突出的情况下，作为代替方案可以采用在基板的两侧形成头部从而固定的方式，例如使用线性的圆柱形销作为散热销120，将上述散热销插入到基板部100的插入孔101中之后，先将一侧配置于夹具之上之后，利用冲压法来进行挤压固定，且对于散热销的相反侧也用相同的方式来调换位置而进行挤压固定等。

另外，在上述第1步骤中，还可具有如下的步骤：在片状的反射部200上开出反射孔，在基板部100和反射部200上垂直地分别开出用于将它们相互结合的铆接孔103、203。上述反射孔可以如图1(a)至(c)和图4(a)、(b)所示那样形成为圆柱形，且为了提高反射效率，还可以形成为直径从下至上逐渐变大的圆锥形。

如上所述，在对基板部100和反射部200形成铆接孔103、203之后，作为第2步骤的后续工艺，可以包括如下步骤：向在上述基板部100上层叠反射部200之后进行开口而得到的铆接孔103、203插入铆接体60，从而对基板部和反射部进行铆接。在向基板部100层叠反射部200而成的发光二极管封装体的结构中，如上所述，通过利用铆接来将基板部100和反射部200结合，从而具有比利用结合剂的结合方式更简单且牢固地进行固定的优点。

另一方面，也可以如现有技术那样，利用树脂或玻璃来将基板部100和反射部200结合。此时，需要对结合部位进行适当的热处理而使结合牢固的过程。

接着，作为上述第3步骤的后续工艺，可以具有如下步骤：通过线等来将安装在发光二极管芯片50和印刷在基板部100的表面的电路电连接，将散热销的向基板部的另一侧长长地延伸突出的突出部122的端部连接到电路基板400上。

此时，将突出部122的端部通过插入而与电路基板400上的希望连接的电路部位401进行接触，同时在其接触面的上下部联接螺母402，从而实现电连接。由此，如果利用上述第1步骤至第3步骤而制造成的发光二极管封装体，则可以在无需另外的引线的情况下利用散热销的突出部来简单地与电源部进行连接。

具有本发明的散热销的发光二极管封装体及其制造方法，由于形成为散热销向基板部的另一侧长长地突出的结构，因此可以有效地散去从发光二极管芯片发出的热量，从而可提高发光二极管芯片相对于面积的集成度。

另外，根据具有本发明的散热销的发光二极管封装体及其制造方法，具有如下优点：散热销与基板部的结合容易，结合结构简单，且可牢固地维持结合状态，因此可以降低发光二极管封装体的整体制造成本，同时可提高耐久性。

本发明仅对所描述的具体实施例进行了详细说明，但本领域的技术人员当然可以理解在本发明的构思和范围内进行各种变更或变形，且这些变更或变形将落在权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，该发光二极管封装体具有：基板部，在该基板部上形成有电路和垂直开口的插入孔；以及散热销，该散热销插入到所述基板部的插入孔中，与所述基板部的一侧进行铆接，并向所述基板部的另一侧延伸突出，其中，在与所述基板部进行铆接的散热销部位安装有发光二极管芯片。

2.如权利要求1所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，该发光二极管封装体还具有反射部，该反射部与所述基板部的一侧以层叠方式结合，且具有垂直开口的反射孔以将所述发光二极管芯片和所述散热销的上方开口，沿着所述反射孔的内表面形成有反射面。

3.如权利要求2所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，向所述基板部的另一侧延伸突出的所述散热销与电路基板连接。

4.如权利要求3所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，向所述基板部的另一侧延伸突出的所述散热销的突出部的端部与所述电路基板的电路进行螺合。

5.如权利要求4所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，在所述反射孔的反射面上进行了镀金或镀银。

6.如权利要求5所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，所述基板部和所述反射部具有当对它们进行了层叠时在相互对应的位置分别垂直开口的多个铆接孔，从而进行铆接。

7.如权利要求6所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，所述散热销形成为在散热销的插入所述插入孔中的插入部与散热销的所述突出部的边界形成级差且沿长度方向延伸的圆柱形状。

8.如权利要求6所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，所述散热销构成为形成沿长度方向延伸的圆柱形状，并且从该圆柱的散热销的插入所述插入孔中的插入部与散热销的所述突出部的边界起沿着长度方向具备多个翼部。

9.如权利要求6所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，所述散热销构成为形成沿长度方向延伸的圆柱形状，并且具备在散热销的插入所述插入孔中的插入部与散热销的所述突出部的边界沿着其周围断断续续形成的级差。

10.如权利要求6所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，所述散热销形成为在散热销的插入所述插入孔中的插入部与散热销的所述突出部的边界形成级差而沿着长度方向延伸的多角柱形状。

11.如权利要求7至10中任一项所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，所述散热销在其内部具有至少一个以上的沿着长度方向形成的缝隙。

12.如权利要求7至10中任一项所述的具有散热销的发光二极管封装体，其特征在于，所述散热销的内部形成为中空。

13.一种具有散热销的发光二极管封装体的制造方法，该制造方法包括：第1步骤，在片状的印有电路的基板部上垂直地开出用于插入散热销的插入孔；第2步骤，向所述插入孔插入沿长度方向延伸的散热销的一侧端部，使其与所述基板部的一侧进行铆接，并使所述散热销的另一侧向所述基板部的另一侧突出；以及第3步骤，在与所述基板部进行铆接的散热销部位安装发光二极管芯片。

14.如权利要求13所述的具有散热销的发光二极管封装体的制造方法，其特征在于，上述第1步骤还具有如下的步骤：在片状的反射部中开出反射孔，在所述基板部和所述反射部上垂直地开出用于将它们结合的铆接孔，

作为上述第2步骤的后续工艺，还具有第2-1步骤，在该第2-1步骤中，向在所述基板部层叠所述反射部之后开口而成的铆接孔插入铆接体，从而将所述基板部和所述反射部铆接。

15.如权利要求14所述的具有散热销的发光二极管封装体的制造方法，其特征在于，作为上述第3步骤的后续工艺，还具有第3-1步骤，在该第3-1步骤中，利用线将所述发光二极管芯片与印刷电路进行连接，将所述散热销的沿长度方向延伸的另一侧端部与电路基板连接。

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