CN102593115A - Led表面贴装器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED表面贴装器件及其制造方法。LED表面贴装器件包括：表面具有金属层的绝缘基底、设在金属层上的隔断条和反射框，隔断条将反射框分隔成RGB区和W区，RGB区贴有红光、绿光和蓝光LED芯片，W区贴有第一LED芯片，隔断条与反射框之间有覆盖与第一LED芯片匹配的荧光粉层，以使第一LED芯片发出的光透过荧光粉层后呈白光，金属层分割成互不导通的金属分区，以分别供各个LED芯片的正极和负极连接。本发明提高了LED表面贴装器件的发光效率，降低了发热量，用于LED显示屏应用时，可以利用W区的高效白光替代RGB三色混合白光部分，节约能耗，并降低了芯片的发热量，提高应用产品的稳定性和寿命。

Description

LED表面贴装器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及LED领域，具体涉及LED表面贴装器件及其制造方法。

背景技术

现有LED全彩显示屏采用RGB三合一达到全彩显示，其红、绿、蓝的发光配比约为3：6：1，在显示过程中，靠不同的光配比组合而混合成不同颜色的光，实现全彩显示。其256灰度级别的全白显示时，三种颜色的功耗达到最高值，利用RGB混合合成白光，目前的光电转换效率在10-15lm/W。采用R、G、B三种发光颜色芯片封装成的LED显示器件并通过R、G、B信号进行驱动控制该器件，功耗很大，发光效率很低，尤其，在户外安装大面积LED显示屏的情况下，能耗非常可观；并且，在炎热的夏天或者气候炎热的地区，LED显示屏产生的大量热能难以尽快扩散，长期的高温使LED显示屏的稳定性能和寿命都会大打折扣。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明供了一种采用RGBW 4合1（即将红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝色LED芯片和用于发出白光的LED芯片封装在一起）特殊的封装结构LED表面贴装器件，利用RGBW 4色LED显示屏控制系统，使用此LED表面贴装器件，可以制作LED显示屏，进一步降低LED显示屏的能耗，并解决LED显示屏散热过高的问题，提高LED显示屏的稳定性和使用寿命。

为了解决现有技术的LED显示器件寿命低等技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种LED表面贴装器件，包括：表面具有金属层的绝缘基底、设在金属层上的隔断条和反射框，所述隔断条将反射框分隔成RGB区和W区，所述RGB区贴有红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片，所述W区贴有第一LED芯片，隔断条与反射框之间有覆盖与第一LED芯片匹配的荧光粉层，以使第一LED芯片发出的光透过所述荧光粉层后呈白光，金属层分割成互不导通的金属分区，以分别供红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片的正极和负极连接。

由于采用上述技术方案，使得LED表面贴装器件的发光效率大大提高，发热量大大减小，提高了器件的性能和延长了使用寿命。目前蓝色芯片+黄色荧光粉的白光LED封装技术，普遍可以实现75-90 lm/W的发光光效，相比现有技术，本发明的白光光电转换效率能提高5-10倍。

进一步地，为了提高LED表面贴装器件的稳定性，并且同时提高发光效率和降低发热量，还采用了以下技术方案：

所述绝缘基底边缘设有六个引脚，金属层分割成五个金属分区，所述红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片的相同极性端均连接到相同的金属分区，其余端子分别连接到其余的金属分区，该相同的金属分区与其中两个引脚连接，其余四个金属分区分别与其余四个引脚一一对应连接。

由于采用了两个引脚对四个芯片进行供电（共阳极）或者共地（共阴极），这样即使有一个引脚由于虚焊等原因而失效，整个LED表面贴装器件仍可以工作，因此提高了器件的稳定性；另外电流从两个引脚分流，降低了电阻，减小了金属层的电能消耗，进一步提高了发光效率和降低发热量。

进一步地，为了提高发光效率和降低发热量，还采用了以下技术方案：

所述红光LED芯片的驱动电压比绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片的驱动电压低，所述绝缘基底边缘设有六个引脚，金属层分割成六个金属分区，六个金属分区与六个引脚一一对应连接，所述绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片的相同极性端均连接到相同的金属分区，其余端子分别与另外的三个金属分区一一对应连接，所述红光LED芯片的两个端子分别与余下的两个金属分区连接。

由于红光LED芯片比其余三种芯片的驱动电压都低，红光LED芯片通过独立的两个引脚用较低的电压进行驱动，另外绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片用较高的电压进行驱动，不仅仅提高了红光LED芯片的发光效率，同时从前面的论述可知，另外三种芯片的发光效率也是提高了。

进一步地，为了提高LED表面贴装器件的稳定性和寿命，并且提升显示效果，还采用了以下技术方案：

优选地，所述反射框内具有透明或雾状的环氧树脂，所述环氧树脂覆盖金属层、红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和荧光粉层。

这样可以有效地防止空气、水分等对LED芯片和金属层的腐蚀，从而提高了器件的稳定性和寿命，并且有利于使得红光、绿光、蓝光和白光在环氧树脂内充分折射而融合，提高显示效果。

进一步地，为了提高LED表面贴装器件的支撑强度，同时不影响其发光效果，还采用了以下技术方案：

所述隔断条由多段依次连接的子隔断条构成，所述子隔断条处于红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片两两连线段之外。

优选地，所述隔断条与金属层接触的底部逐渐向顶部收窄，以进一步利于红光蓝光绿光的融合。

进一步地，为了提高LED表面贴装器件的安全性，同时在不影响性能的情况下降低器件的体积，并且方便组装LED显示屏，还采用了以下技术方案：

与贴装面相对一侧的绝缘基底表面边缘设有凹部，引脚分别沿绝缘基底外侧伸入凹部的不同位置，引脚的厚度与凹部的深度基本相同，或者略高于绝缘基底凹部的厚度。这样引脚伸入基底的凹槽部分，在存储、运输和组装过程中不容易将引脚折断，同时基本保证了整个基底地面的平整度，且利于组装摆放和进行焊接。

进一步地，为了提高LED表面贴装器件的安全性，并且提高LED表面贴装器件的使用寿命，还采用了以下技术方案：

还包括外塑胶层，引脚伸出所述贴装面，所述外塑胶层覆盖绝缘基底外侧、绝缘基底外侧表面的引脚及反射框的外侧而形成平面。

这样有效防止引脚在存储、运输和组装等过程容易折断，并且有效地防止空气、水分等对LED芯片和金属层的腐蚀。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种制造所述的表面LED表面贴装器件的方法，包括以下步骤：

A.将金属层分割成互不导通的金属分区；

B.通过模具在金属层两面一体注塑成型封装体，所述封装体包括所述绝缘基底、反射框和隔断条；

C.将露出封装体的金属分区分别沿封装体外侧弯折伸入基底的凹部而形成引脚；

D.分别贴装所述红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片；

E.在所述W区用所述荧光粉层覆盖第一LED芯片并进行烘干；

F.在所述反射框内用环氧树脂覆盖金属层、红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和荧光粉层。

本发明的有益效果是：提高了LED表面贴装器件的发光效率，降低了发热量，并且提高了使用稳定性、安全性及寿命，用于LED显示屏应用时，可以利用W区的高效白光替代RGB三色混合白光部分，节约能耗，并降低了芯片的发热量，提高应用产品的稳定性和寿命。

附图说明

图1是本发明LED表面贴装器件的一种具体实施例的结构示意图；

图2是图1的各LED芯片连接的等效电路图；

图3图1的某个剖面示意图；

图4是本发明LED表面贴装器件的另一种具体实施例的结构示意图；

图5是本发明LED表面贴装器件的另一种具体实施例的结构示意图；

图6是本发明LED表面贴装器件的另一种具体实施例的某个剖面示意图；

图7是本发明LED表面贴装器件的另一种具体实施例的结构示意图；

图8是本发明LED表面贴装器件的另一种具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合如图，对本实用新型的具体实施例做进一步的详细说明。

如图1-3所示，本发明的LED表面贴装器件的一种具体实施例，包括：表面具有金属层100的绝缘基底330、设在金属层100上的隔断条310和反射框300，所述隔断条310将反射框300分隔成RGB区和W区，所述RGB区贴有红光LED芯片220、绿光LED芯片230和蓝光LED芯片240，所述W区贴有第一LED芯片210，隔断条310与反射框300之间有覆盖与第一LED芯片210匹配的荧光粉层400，以使第一LED芯片210发出的光透过所述荧光粉层400后呈白光，金属层100分割成互不导通的金属分区，以分别供红光LED芯片220、绿光LED芯片230、蓝光LED芯片240和第一LED芯片210的正极和负极连接。在本实施例中，本领域技术人员可以知道，RGB区的红光LED芯片220、绿光LED芯片230和蓝光LED芯片240的位置并不局限图1所示的位置，三者之间可以相互调换。

第一LED芯片210可以采用蓝色LED芯片，对应的荧光粉层400采用黄色荧光粉；或者第一LED芯片210采用紫色LED芯片，对应的荧光粉层400采用三色荧光粉，这样配合后，第一LED芯片210发出的光透出荧光粉层400后就呈白光了。还可以采用其他的配合方式以使透出的光呈白色。

所述反射框300、隔断条310优选采用塑胶，塑胶的颜色可以采用白色、灰色和黑色等任何的颜色。绝缘基底330可以根据不同的应用采用不同的厚度，例如在户外应用时可以适当加厚绝缘基底330，以方便安装和装配其他相关的配件。

如图1所示，本发明的LED表面贴装器件的一种更为具体的实施例，所述红光LED芯片220的驱动电压比绿光LED芯片230、蓝光LED芯片240和第一LED芯片210的驱动电压低，所述绝缘基底330边缘设有六个引脚，包括第一引脚101、第二引脚102、第三引脚103、第四引脚104、第五引脚105和第六引脚106，金属层100分割成六个金属分区，包括分别与第一引脚101、第二引脚102、第三引脚103、第四引脚104、第五引脚105和第六引脚106一一对应连接的第一金属分区111、第二金属分区112、第三金属分区113、第四金属分区114、第五金属分区115和第六金属分区116，所述绿光LED芯片230、蓝光LED芯片240和第一LED芯片210的相同极性端（如阳极）均连接到相同的金属分区即第四金属分区114，其余端子分别与另外的三个金属分区第五金属分区115、第六金属分区116和第三金属分区113一一对应连接，所述红光LED芯片220的两个端子分别与余下的两个金属分区第一金属分区111和第二金属分区112连接。如图2所示是本具体实施例中采用共阳控制的四个LED芯片的等效电路图。

如图4所示，本发明的LED表面贴装器件的一种具体实施例，其在前述金属层100分为六个金属分区的技术方案稍有差别：所述绝缘基底330边缘设有六个引脚，包括第一引脚101、第二引脚102、第三引脚103、第四引脚104、第五引脚105和第六引脚106，金属层100分割成五个金属分区，包括相同金属分区（如图4所示，由第一金属分区111与第四金属分区114导通形成）第二金属分区112、第三金属分区113和第五金属分区115，所述红光LED芯片220、绿光LED芯片230、蓝光LED芯片240和第一LED芯片210的相同极性端（如阳极）均连接到相同的金属分区，其余端子分别连接到其余的金属分区，即红光LED芯片220、绿光LED芯片230、蓝光LED芯片240和第一LED芯片210的阴极分别与第二金属分区112、第五金属分区115、第六金属分区116和第三金属分区113连接，该相同的金属分区与其中两个引脚第一引脚101和第四引脚104连接，其余四个金属分区：第二金属分区112、第五金属分区115、第六金属分区116和第三金属分区113分别与其余四个引脚：第二引脚102、第五引脚105、第六引脚106和第三引脚103一一对应连接。

所述反射框300内有透明或雾状环氧树脂500，环氧树脂500将金属层100、红光LED芯片220、绿光LED芯片230、蓝光LED芯片240和荧光粉层400均覆盖。

如图5所示，本发明的LED表面贴装器件的一种更为具体的实施例，所述隔断条310由多段依次连接的子隔断条构成，包括第一子隔断条311和第二子隔断条312，所述第一子隔断条311和第二子隔断条312处于红光LED芯片220、绿光LED芯片230和蓝光LED芯片240两两连线段之外，在提高器件支撑强度的同时以避免第一子隔断条311和第二子隔断条312挡住红光LED芯片220和绿光LED芯片230之间相互透射的光线。隔断条310的底部（与金属层100接触的一端为底部）逐渐向顶部收窄，以防止RGB区中各个芯片发出的光被隔断条挡住，而影响各种颜色的光的融合。

如图3所示，本发明的LED表面贴装器件的一种更为具体的实施例，与贴装面（即与金属层100、荧光粉层400相接的一面）相对一侧的绝缘基底330表面边缘设有凹部320，引脚分别沿绝缘基底外侧伸入凹部320的不同位置，引脚的厚度与凹部320的深度基本相同，或者略高于绝缘基底凹部320的厚度。如图3中所示，引脚104伸入凹部320，使得绝缘基底330的表面与引脚104的表面基本构成一个平面。

如图6所示，本发明的LED表面贴装器件的一种更为具体的实施例，的LED表面贴装器件还包括外塑胶层340，引脚104伸出所述贴装面，所述外塑胶层340覆盖绝缘基底330外侧表面331、绝缘基底330外侧表面331的引脚104及反射框300的外侧表面350而形成平面，即是说，绝缘层基底330的外侧面331已经完全被外塑胶层340覆盖而看不到引脚104。 

一种LED表面贴装器件，既可以采用如图1所示的方形截面的反射框300，也可以采用如图5所示的圆形截面的反射框300，隔断条310也可以采用多种形式，如图5或者图8所示将反射框300分隔出大体四分之一的面积作为W区，这些均是本领域技术人员根据上述的描述可以作出的，应当属于本发明保护范围之内。

一种LED显示系统，采用前述任一所述的LED表面贴装器件，还包括显示控制系统，所述显示控制系统将输入R、G、B信号转为输出R、G、B信号和W信号，W信号用以控制透出荧光粉层后的白光全部或部分代替输入R、G、B信号所驱动红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片而形成的白光。

一种制造所述的表面LED表面贴装器件的方法，包括以下步骤：

A.将金属层100分割成互不导通的金属分区； 

B.通过模具在金属层100两面一体注塑成型封装体，所述封装体包括所述绝缘基底330、反射框300和隔断条310；

C.将露出封装体的金属分区分别沿封装体外侧弯折伸入绝缘基底330的凹部320而形成引脚，如图1和6所示，第四金属分区114沿着绝缘基底330的外侧面331被弯折成引脚104，进而伸进绝缘基底330凹部320；

D.在RGB区分别贴装所述红光LED芯片220、绿光LED芯片230和蓝光LED240芯片，在W区贴装第一LED芯片210，并相应将各芯片的正负极与各个金属分区进行连接，如图1和3所示，在前面实施例中已有详细论述，在此不再赘述；

E.在所述W区用所述荧光粉层400覆盖第一LED芯片210并进行烘干；

F.在所述反射框内用环氧树脂500覆盖金属层、红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和荧光粉层，待荧光粉层400烘干后进行覆盖环氧树脂500，否则有可能使环氧树脂500透过未烘干的荧光粉层400直接与第一芯片210接触，达不到发出白光的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种LED表面贴装器件，其特征是，包括：表面具有金属层的绝缘基底、设在金属层上的隔断条和反射框，所述隔断条将反射框分隔成RGB区和W区，所述RGB区贴有红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片，所述W区贴有第一LED芯片，隔断条与反射框之间有覆盖与第一LED芯片匹配的荧光粉层，以使第一LED芯片发出的光透过所述荧光粉层后呈白光，金属层分割成互不导通的金属分区，以分别供红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片的正极和负极连接。

2.如权利要求1所述的LED表面贴装器件，其特征是：所述绝缘基底边缘设有六个引脚，金属层分割成五个金属分区，所述红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片的相同极性端均连接到相同的金属分区，其余端子分别连接到其余的金属分区，该相同的金属分区与其中两个引脚连接，其余四个金属分区分别与其余四个引脚一一对应连接。

3.如权利要求1所述的LED表面贴装器件，其特征是：所述红光LED芯片的驱动电压比绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片的驱动电压低，所述绝缘基底边缘设有六个引脚，金属层分割成六个金属分区，六个金属分区与六个引脚一一对应连接，所述绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片的相同极性端均连接到相同的金属分区，其余端子分别与另外的三个金属分区一一对应连接，所述红光LED芯片的两个端子分别与余下的两个金属分区连接。

4.如权利要求1所述的LED表面贴装器件，其特征是：所述反射框内具有透明或雾状的环氧树脂，所述环氧树脂覆盖金属层、红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和荧光粉层。

5.如权利要求1所述的LED表面贴装器件，其特征是：所述隔断条由多段依次连接的子隔断条构成，所述子隔断条处于红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片两两连线段之外。

6.如权利要求1-5任一所述的LED表面贴装器件，其特征是：所述隔断条与金属层接触的底部逐渐向顶部收窄。

7.如权利要求2或3所述的LED表面贴装器件，其特征是：与贴装面相对一侧的绝缘基底表面边缘设有凹部，引脚分别沿绝缘基底外侧伸入凹部的不同位置。

8.如权利要求7所述的LED表面贴装器件，其特征是：还包括外塑胶层，引脚伸出所述贴装面，所述外塑胶层覆盖绝缘基底外侧、绝缘基底外侧表面的引脚及反射框的外侧而形成平面。

9.一种制造如权利要求1-8任一所述的表面LED表面贴装器件的方法，其特征是，包括以下步骤：

A.将金属层分割成互不导通的金属分区；

B.通过模具在金属层两面一体注塑成型封装体，所述封装体包括所述绝缘基底、反射框和隔断条；

C.将露出封装体的金属分区分别沿封装体外侧弯折伸入绝缘基底的凹部而形成引脚；

D.分别贴装所述红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和第一LED芯片；

E.在所述W区用所述荧光粉层覆盖第一LED芯片并进行烘干；

F.在所述反射框内用环氧树脂覆盖金属层、红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片和荧光粉层。

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