CN101626050B

CN101626050B - 发光二极管封装装置、散热基座与电极支架组合及其方法

Info

Publication number: CN101626050B
Application number: CN2008101356215A
Authority: CN
Inventors: 吴嘉豪; 林贞秀
Original assignee: Lite On Technology Corp
Current assignee: Lite On Technology Changzhou Co Ltd; Lite On Technology Corp
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2028-07-07
Also published as: CN101626050A

Abstract

本发明涉及发光二极管封装装置、该装置的散热基座与电极支架组合及其方法，该发光二极管封装装置包含：一晶粒、一由高导热材质制成且供晶粒接触放置的散热基座、一电极支架、一定位单元及一包覆体。电极支架包括一基板及一自基板的镂空区周缘轴向延伸且界定出一容置空间的定位壁。定位单元设于散热基座与电极支架至少其中之一，用以使散热基座嵌卡固定于该电极支架的容置空间中。该定位单元可以是包括至少一个自该电极支架的定位壁内壁面凸出的卡榫凸点，也可以是包括一自该散热基座近顶面处径向向外凸伸的凸缘。包覆体以射出成型方式制成，将相互嵌卡固定的散热基座与电极支架部分包覆结合。

Description

发光二极管封装装置、散热基座与电极支架组合及其方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管封装装置，特别是指一种提升产品稳定性的发光二极管封装装置。

背景技术

近年来，发光二极管(以下称LED)的亮度、功率大幅提升，虽然LED本身的特性不像传统灯泡会辐射出光与热，但仍会因电路功率损耗而累积热能，尤其当LED置入密封环境时，累积的热造成温度急升，加速LED劣化，造成亮度衰减、缩短寿命。以目前高功率型的LED来说，通过电流可高达330mA～1A，产生的热量惊人。因此，LED的散热及封装问题成为在LED产业发展中，亟需解决的问题。

如图1所示，一种现有高功率LED装置1是采用高导热材料(例如铜)作成一散热基座12，供LED晶粒11通过黏结剂(silver epoxy)接触黏贴其上。晶粒11与一金属材质冲出成型的电极支架13打线连接而导通至一电路板(图未示)。这种LED装置的封装方式，是事先将电极支架13放入一模具(图未示)的穴模中，再射出成型一预留有散热基座12容置空间的包覆体15，该包覆体15本身与电极支架13结合在一起，并供散热基座12由下方置入，最后在晶粒11上方覆盖一透镜14。

然而，该散热基座12与包覆体15的结合关系简单，与电极支架13之间也无干涉，因此封装后在使用上经常发生散热基座12脱落、松动的情况，导致合格率及使用寿命降低。

发明内容

因此，本发明的目的即在于，提供一种封装结构稳固而有助于延长使用寿命的发光二极管封装装置、散热基座与电极支架组合及制造方法。

本发明的另一目的在于提供一种可提高出光效率的发光二极管封装装置。

于是，本发明发光二极管封装装置，包含：一发光二极管晶粒、一由高导热材质制成且供该晶粒接触放置的散热基座、一用以与该晶粒电极导通的电极支架、一定位单元，及一包覆体。

电极支架包括一中央镂空的基板，及一自该基板的镂空区周缘轴向延伸的定位壁，该定位壁界定出一供该散热基座部分穿设其中的容置空间。

定位单元设于该散热基座与该电极支架至少其中之一，用以使该散热基座嵌卡固定于该电极支架的容置空间中。

包覆体以射出成型方式制成，将该相互嵌卡固定的散热基座与电极支架部分包覆结合。

其中，该散热基座包括一底盘，及一自该底盘中央垂直突伸且穿设于该容置空间的本体，该本体的顶面凹陷形成一供该晶粒容置的凹陷部；

该包覆体包括一环状包覆该散热基座的本体与该电极支架的定位壁的中央环部、一间隔地位于该中央环部外围的外环部，及连接该中央环部与外环部且将该电极支架的基板部分包覆的连接部；该中央环部的顶面至多与该散热基座的本体的顶面齐高，该外环部的顶面则低于该本体的顶面。

较佳地，该定位单元可以是包括至少一个自该电极支架的定位壁内壁面凸出的卡榫凸点，该卡榫凸点与该散热基座穿设于该容置空间的部分紧配合地接触；也可以是包括一自该散热基座近顶面处径向向外凸伸的凸缘，该凸缘外径大于该电极支架的定位壁内径。

本发明提供一种发光二极管封装装置的散热基座与电极支架组合，包含：一散热基座，由高导热材质制成；一电极支架，包括一中央镂空的基板，及一自该基板的镂空区周缘轴向延伸的定位壁，该定位壁界定出一供该散热基座部分穿设其中的容置空间；一定位单元，设于该散热基座与该电极支架至少其中之一，用以使该散热基座嵌卡固定于该电极支架的容置空间中；及一包覆体，以射出成型方式制成，将该相互嵌卡固定的散热基座与电极支架部分包覆结合。该散热基座包括一底盘，及一自该底盘中央垂直突伸且穿设于该容置空间的本体；该包覆体包括一环状包覆该散热基座的本体与该电极支架的定位壁的中央环部、一间隔地位于该中央环部外围的外环部，及连接该中央环部与外环部且将该电极支架的基板部分包覆的连接部；该中央环部的顶面至多与该散热基座的本体的顶面齐高，该外环部的顶面则低于该本体的顶面。

本发明发光二极管封装装置的散热基座与电极支架组合制作方法，则包含以下步骤：

(A)提供该散热基座。

(B)冲出成型该电极支架，使该电极支架包括该中央镂空的基板，及该自基板的镂空区周缘轴向延伸的定位壁，该定位壁界定出容置空间。

(C)通过定位单元使该散热基座嵌卡固定于该电极支架的容置空间中。

(D)以射出成型方式将该相互嵌卡固定的散热基座与电极支架部分包覆结合。

其中，该步骤(A)所提供的散热基座包括一底盘，及一自该底盘中央垂直突伸且穿设于该容置空间的本体；该包覆体包括一环状包覆该散热基座的本体与该电极支架的定位壁的中央环部、一间隔地位于该中央环部外围的外环部，及连接该中央环部与外环部且将该电极支架的基板部分包覆的连接部；该中央环部的顶面至多与该散热基座的本体的顶面齐高，该外环部的顶面则低于该本体的顶面。

本发明的有益技术效果在于，该发光二极管封装装置由于散热基座与金属支架之间先相互嵌卡固定，才射出成型该包覆体，一改业界长期以来先射出成型包覆体之后才塞装散热基座的固定做法，可确实改善现有装置散热基座脱落、松动的情况，进而提升产品质量及稳定性，并大幅提高其使用寿命；此外，本发明的结构设计对于任何形式的晶粒(例如正面出光、覆晶式等)都可适用，在提高合格率的同时有助于降低成本，值得推广，确实可达到本发明的目的。

附图说明

图1是一现有高功率发光二极管装置的立体剖视图；

图2是一立体图，说明本发明发光二极管封装装置第一较佳实施例的外观；

图3是图2沿III-III线的侧剖视图；

图4是该装置的部分分解立体图，说明该第一较佳实施例的散热基座与电极支架；

图5是该装置的部分组合立体图，说明图4中散热基座与电极支架组合后并射出成型一包覆体；

图6是图5沿VI-VI线的侧剖视图；

图7是一类似于图4的视图，说明本发明第二较佳实施例的散热基座与电极支架；及

图8是一类似于图6且说明该第二较佳实施例的侧剖视图。

其中，附图标记说明如下：

100发光二极管封装装置 2发光二极管晶粒

21周面 3荧光层

4散热基座 41底盘

42本体 43凹陷部

431底面 432侧壁面

5电极支架 51基板

52定位壁 53接脚

54容置空间 61卡榫凸点

62凸缘 7包覆体

71中央环部 72外环部

73连接部 8透镜

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的两个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的附图标记来表示。

参阅图2、图3，本发明发光二极管封装装置100在以下两个实施例中，皆是以白光发光二极管(LED)举例作说明。该装置100包含一发光二极管晶粒2、一荧光层3、一散热基座4、一电极支架5、一定位单元、一包覆体7，及一透镜8。

配合参阅图4，本实施例散热基座4是由金属或陶瓷等高导热材质制成，其材料可以是铜、钼、钨、铝、氮化铝、氧化铝、硅、铬或其合金。散热基座4包括一底盘41，及一自底盘41中央垂直突伸的本体42。本体42的顶面凹陷形成一凹陷部43；该凹陷部43具有一底面431及一直立围绕该底面431周缘的侧壁面432。晶粒2以几何中心相对齐地设于凹陷部43的底面431，且该晶粒2具有一实质平行于凹陷部43的侧壁面432的周面21。荧光层3填设于该凹陷部43中并覆盖晶粒2。

电极支架5利用金属材质冲出成型，通过金属导线50与晶粒2电极导通。电极支架5包括一中央镂空的基板51、一自基板51的镂空区周缘轴向延伸的环状定位壁52，及自基板51向外延伸且用以与电路板(图未示)连接的多个接脚53。定位壁52界定出一供散热基座4的本体42部分穿设其中的容置空间54。

配合参阅图6，本实施例的定位单元包括三个自电极支架5的定位壁52的内壁面凸出的卡榫凸点61，当然，卡榫凸点61的数量不以此为限。这些卡榫凸点61是在该电极支架5冲出成型过程中，对该定位壁52由外而内冲压形成，可以在散热基座4由下往上使本体42穿设于电极支架5的容置空间54时，与该散热基座4的本体42表面紧配合地接触，以此使散热基座4嵌卡固定于电极支架5的容置空间54中。

如图4、图5所示，当散热基座4与电极支架5相互嵌卡固定，则一起放入一模具(图未示)的穴模中，再射出成型该包覆体7。包覆体7包括一环状包覆散热基座4的本体42与电极支架5的定位壁52的中央环部71、一间隔地位于中央环部71外围的外环部72，及连接该中央环部71与外环部72且将电极支架5的基板51部分包覆的连接部73。当包覆体7成型，且使晶粒2如图3所示置入散热基座4凹陷部43，再使荧光层3填设于凹陷部43中并覆盖该晶粒2，最后将透镜8固定于该包覆体7上且遮覆该晶粒2，甚至在透镜8内部填胶，即制成如图2所示的发光二极管封装装置100。

值得一提的是，为提高白光LED出光效率，本实施例特别设计荧光层3的顶面至少与包覆体7的顶面齐高；详细来说，如图3、图6所示，包覆体7的中央环部71的顶面高度，应制作为与散热基座4的本体42的顶面齐高或略低，且外环部72的顶面低于本体42的顶面。如此一来，当荧光层3填平于凹陷部43，荧光层3的顶面与本体42的顶面在同一平面上，包覆体7的中央环部71或外环部72都不会影响出光。

如图7、图8所示，本发明发光二极管封装装置100的第二较佳实施例与第一较佳实施例的差异在于定位单元的设置位置及结构不同，但其作用都是用以使散热基座4嵌卡固定于电极支架5的容置空间54中，第二较佳实施例的定位单元是包括一自散热基座4的本体42近顶面处径向向外凸伸的凸缘62，该凸缘62的外径大于电极支架5的定位壁52的内径；定义该本体42在凸缘62与底盘41之间为颈部420，当散热基座4由下往上穿设于电极支架5，使颈部420穿设于容置空间54中，这过程中需使凸缘62被推挤过该定位壁52，凸缘62的底面抵于定位壁52的顶缘，限制散热基座4向下脱落。当然，散热基座4的底盘41外径也大于定位壁52的内径，以此，散热基座4受限于底盘41而无法往上移动，又受限于凸缘62而无法往下移动，因此被嵌卡固定于电极支架5。

综合言之，本发明发光二极管封装装置100的散热基座4与电极支架5之间通过定位单元及包覆体7紧密结合，以下称如图5所示的装置100部分结构为“散热基座4与电极支架5组合”，该组合制作方式如下：

提供该散热基座4；若定位单元是如第二较佳实施例包括一凸缘62(图7)，则在制作散热基座4时一体成型该凸缘62；若如第一较佳实施例则不需一体成型该凸缘62。

冲出成型该电极支架5；若定位单元是如第一较佳实施例包含至少一个卡榫凸点61(图4)，则在冲出成型的过程中，对定位壁52由外而内冲压形成该卡榫凸点61；若如第二较佳实施例则不需冲压卡榫凸点61。

通过该定位单元使散热基座4嵌卡固定于电极支架5的容置空间54中。

以射出成型方式将该相互嵌卡固定的散热基座4与电极支架5部分包覆结合。

归纳上述，本发明发光二极管封装装置100由于散热基座4与金属支架5之间先相互嵌卡固定，才射出成型该包覆体7，一改业界长期以来先射出成型包覆体7之后才塞装散热基座4的固定做法，可确实改善现有装置散热基座4脱落、松动的情况，进而提升产品质量及稳定性，并大幅提高其使用寿命；此外，本发明的结构设计对于任何形式的晶粒(例如正面出光、覆晶式等)都可适用，在提高合格率的同时有助于降低成本，值得推广，确实可达到本发明的目的。

然而以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明的保护范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的保护范围内。

Claims

1.一种发光二极管封装装置，包含：

一发光二极管晶粒；

一散热基座，由高导热材质制成，供该晶粒接触放置；

一电极支架，用以与该晶粒电极导通，并包括一中央镂空的基板，及一自该基板的镂空区周缘轴向延伸的定位壁，该定位壁界定出一供该散热基座部分穿设其中的容置空间；

一定位单元，设于该散热基座与该电极支架至少其中之一，用以使该散热基座嵌卡固定于该电极支架的容置空间中；及

一包覆体，以射出成型方式制成，将该相互嵌卡固定的散热基座与电极支架部分包覆结合；

2.依据权利要求1所述的发光二极管封装装置，其中，该定位单元包括至少一个自该电极支架的定位壁的内壁面凸出的卡榫凸点，所述卡榫凸点与该散热基座穿设于该容置空间的部分紧配合地接触。

3.依据权利要求2所述的发光二极管封装装置，其中，该电极支架为金属材质冲出成型；所述至少一个卡榫凸点是在该电极支架冲出成型过程中，对该定位壁由外而内冲压形成。

4.依据权利要求1所述的发光二极管封装装置，其中，该定位单元包括一自该散热基座的近顶面处径向向外凸伸的凸缘，该凸缘的外径大于该电极支架的定位壁的内径。

5.依据权利要求4所述的发光二极管封装装置，其中，该散热基座包括一外径大于该定位壁的内径的底盘，及一自该底盘中央垂直突伸的本体；该凸缘设在该本体近顶面处，且该本体在凸缘与该底盘之间的部分定义为一颈部，该颈部用于穿设于该电极支架的容置空间中。

6.依据权利要求1所述的发光二极管封装装置，其中，该封装装置还包含一层覆盖该晶粒的荧光层。

7.依据权利要求6所述的发光二极管封装装置，其中，该凹陷部具有一底面及一直立围绕该底面周缘的侧壁面；该晶粒以几何中心相对齐地设于该凹陷部的底面，该晶粒具有一实质平行于该凹陷部的侧壁面的周面；该荧光层填设于该凹陷部中并覆盖该晶粒。

8.依据权利要求6或7所述的发光二极管封装装置，其中，该荧光层的顶面至少与该包覆体的顶面齐高。

9.依据权利要求6所述的发光二极管封装装置，其中，该荧光层填设于该凹陷部。

10.依据权利要求1所述的发光二极管封装装置，其中，该发光二极管封装装置还包含一透镜，该透镜固定于该包覆体上，并遮覆该晶粒。

11.依据权利要求1所述的发光二极管封装装置，其中，该散热基座的材料为金属或陶瓷。

12.依据权利要求1所述的发光二极管封装装置，其中，该散热基座的材料为铜、钼、钨、铝、氮化铝、氧化铝、硅、铬或其合金。

13.一种发光二极管封装装置的散热基座与电极支架组合，包含：

一散热基座，由高导热材质制成；

一电极支架，包括一中央镂空的基板，及一自该基板的镂空区周缘轴向延伸的定位壁，该定位壁界定出一供该散热基座部分穿设其中的容置空间；

一定位单元，设于该散热基座与该电极支架的至少其中之一，用以使该散热基座嵌卡固定于该电极支架的容置空间中；及

该散热基座包括一底盘，及一自该底盘中央垂直突伸且穿设于该容置空间的本体；该包覆体包括一环状包覆该散热基座的本体与该电极支架的定位壁的中央环部、一间隔地位于该中央环部外围的外环部，及连接该中央环部与外环部且将该电极支架的基板部分包覆的连接部；该中央环部的顶面至多与该散热基座的本体的顶面齐高，该外环部的顶面则低于该本体的顶面。

14.依据权利要求13所述的散热基座与电极支架组合，其中，该定位单元包括至少一个自该电极支架的定位壁内壁面凸出的卡榫凸点，所述至少一个卡榫凸点与该散热基座穿设于该容置空间的部分紧配合地接触。

15.依据权利要求14所述的散热基座与电极支架组合，其中，该电极支架为金属材质冲出成型；所述至少一个卡榫凸点是在该电极支架冲出成型过程中，对该定位壁由外而内冲压形成。

16.依据权利要求13所述的散热基座与电极支架组合，其中，该定位单元包括一自该散热基座近顶面处径向向外凸伸的凸缘，该凸缘外径大于该电极支架的定位壁内径。

17.依据权利要求16所述的散热基座与电极支架组合，其中，该散热基座包括一外径大于该定位壁的内径的底盘，及一自该底盘中央垂直突伸的本体；该凸缘是设在该本体近顶面处，且该本体在凸缘与该底盘之间的部分定义为一颈部，该颈部用于穿设于该电极支架的容置空间中。

18.一种发光二极管封装装置的散热基座与电极支架组合制作方法，包含以下步骤：

步骤(A)：提供一散热基座；

步骤(B)：冲出成型一电极支架，使该电极支架包括一中央镂空的基板，及一自该基板的镂空区周缘轴向延伸的定位壁，该定位壁界定出一容置空间；

步骤(C)：通过一设于该散热基座与该电极支架至少其中之一的定位单元，使该散热基座嵌卡固定于该电极支架的容置空间中；及

步骤(D)：以射出成型方式将该相互嵌卡固定的散热基座与电极支架部分包覆结合；

19.依据权利要求18所述的散热基座与电极支架组合制作方法，其中，该步骤(B)在电极支架冲出成型的过程中，对该定位壁由外而内冲压形成至少一个卡榫凸点，所述卡榫凸点即为该步骤(C)中所谓的定位单元，该步骤(C)使该散热基座由下向上穿设于该容置空间，该卡榫凸点与该散热基座穿设于该容置空间的部分紧配合地接触。

20.依据权利要求18所述的散热基座与电极支架组合制作方法，其中，该底盘外径大于该定位壁的内径；该本体近顶面处径向向外凸伸一外径大于该电极支架的定位壁内径的凸缘，且该本体在凸缘与该底盘之间的部分定义为一颈部，该颈部用于穿设于该电极支架的容置空间中；该凸缘即为该步骤(C)中所谓的定位单元，该步骤(C)使该散热基座由下向上穿设于该容置空间，该凸缘底面抵于该定位壁顶缘，限制该散热基座向下脱落。