CN103107264A

CN103107264A - 集成led光源封装支架

Info

Publication number: CN103107264A
Application number: CN2013100309735A
Authority: CN
Inventors: 陈德华; 欧文; 束红运
Original assignee: DONGGUAN CLED OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN CLED OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: CN103107264B

Abstract

本发明公开了一种集成LED光源封装支架，属于LED制造领域。所述集成LED光源封装支架包括：基板、塑胶壳和电极层；所述塑胶壳包括位于所述基板上面的电极安放部和插入到所述基板中的腿部；所述电极层位于所述塑胶壳的电极安放部内；所述基板上设置有安装通孔，所述塑胶壳的腿部插入到所述安装通孔内；所述基板包括：由上至下依次设置的电路层、绝缘层和基材层；所述电路层用于承载多颗LED芯片；所述基板、所述塑胶壳和所述电极层紧密连接在一起。本发明通过上述技术方案提高了支架的电气绝缘强度。

Description

集成LED光源封装支架

技术领域

本发明涉及LED制造领域，特别涉及一种集成LED光源封装支架。

背景技术

LED（Light Emitting Diode，发光二级管）光源是一种新型光源，和传统光源相比，由于其具有节能、环保等优点，得到了大力普及。

为了得到大功率的LED光源，将多颗LED芯片集成封装在一起，但是，封装在一起的多颗LED芯片由于工作电压的不同对承载LED光源的支架有不同的电气绝缘强度要求，对在安全特低电压下（直流电压42V以下）工作的LED光源（带电体）其支架的电气绝缘强度需要达到a级标准500V即可，而在非安全特低电压下（直流电压42V以上）工作的LED光源（带电体），其支架的电气绝缘强度必须至少达b级标准，高则达到d级绝缘强度要求。

由于现有的LED光源在使用中采用的是串并联连接方式，LED光源工作时最高电压不超过42V，故采用a级标准电气绝缘强度500V既可，随着光源可靠性的提高，电源工艺技术的改善，采取集中供电，可提高电源的可靠定性和利用效率，降低电源使用成本和维护费用，提高灯具在市场的竞争和市场占有率，无论是前沿趋势所向的集中供电，还是非隔离电源，其供电都是将市电直接转换成大于42V的直流输出电压，例如LED光源的多颗芯片在使用时采用全部串联的结构，将70颗芯片串联形成70W的光源，其工作电压已达210V，由于现有的LED光源（带电体）直接和支架（灯具）散热外壳直接接触，当我们采用加强绝缘要求时，此时70WLED光源支架的电气绝缘强度需满足d级标准即：4×210+2750=3590V，210V为工作电压，因此需要提高承载LED光源的支架的电气绝缘强度，参照GB7000.1-2007(灯具一般安全要求与试验)。

发明内容

为了解决现有技术的问题，一方面，本发明实施例提供了一种集成LED光源封装支架。所述集成LED光源封装支架包括：基板、塑胶壳和电极层，所述塑胶壳包括位于所述基板上面的电极安放部和位于所述基板中的腿部；

所述电极层位于所述塑胶壳的电极安放部内；

所述基板上设置有安装通孔，所述塑胶壳的腿部位于所述安装通孔内；

所述基板包括：由上至下依次设置的电路层、绝缘层和基材层；

所述电路层用于承载多颗LED芯片；

所述基板、所述塑胶壳和所述电极层紧密连接在一起。

优选，所述塑胶壳的材质为聚邻苯二甲酰胺，所述塑胶壳与所述基板、所述电极层通过一体化注塑方式紧密连接在一起。

优选，所述塑胶壳的材质为陶瓷，所述塑胶壳与所述基板、所述电极层通过低温烧结方式紧密连接在一起。

优选，所述塑胶壳的材质为硅胶，所述塑胶壳与所述基板、所述电极层通过点围墙胶加热固化方式紧密连接在一起。

优选，所述基材层的厚度值大于所述绝缘层的厚度值。

优选，所述基材层的材质为铜或铝，所述基材层的厚度值为1～5mm。

优选，所述绝缘层的材质为氧化铝或氮化铝，所述绝缘层的厚度值为0.1～2mm。

优选，所述电路层的材质为铜。

优选，所述电路层上面有镀银层。

优选，所述绝缘层的材质为蓝宝石。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将电极层放于塑胶壳的电极安放部内，塑胶壳的腿部放于基板的安装通孔内；然后使基板、塑胶壳和电极层紧密连接在一起，基板包括由上至下依次设置的电路层、绝缘层和基材层，电路层用于承载多颗LED芯片。提高了支架的电气绝缘强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种集成LED光源封装支架的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种集成LED光源封装支架的结构示意图；

图3是沿图1中的A-A线的剖视图；

图4是沿图2中的B-B线的剖视图；

图中符号说明：1基板、2电极定位孔、3塑胶壳、4电极层、9穿线孔、10基材层、11绝缘层、12电路层、13镀银层、80LED芯片焊盘、81二焊焊盘。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1～图4，本发明实施例提供了一种集成LED光源封装支架，该支架包括：基板1（也可称为固晶基板）、电极层4和塑胶壳3；塑胶壳3包括位于基板1上面的电极安放部和位于基板1中的腿部；电极层4位于塑胶壳3的电极安放部内；基板1上设置有安装通孔，塑胶壳3的腿部插入到安装通孔内；基板1包括：由上至下依次设置的电路层12、绝缘层11和基材层10，电路层12用于承载多颗LED芯片，在电路层12上面安装有多颗LED芯片，基板1、塑胶壳3和电极层4紧密连接在一起。

为了提高支架的电气绝缘强度，塑胶壳3的材质优选地为PPA（Polyphthalaminde，聚邻苯二甲酰胺）。同时为了达到气密性良好的效果，塑胶壳3与基板1、电极层4通过一体化注塑方式紧密连接在一起，一体化注塑方式可通过现有技术得知。

为了提高支架的电气绝缘强度，塑胶壳3的材质为陶瓷，同时为了达到气密性良好的效果，塑胶壳3与基板1、电极层4通过低温烧结方式紧密连接在一起，该低温的温度范围优选为800～1000℃，低温烧结方式可通过现有技术得知。

为了提高支架的电气绝缘强度，塑胶壳3的材质为硅胶，同时为了达到气密性良好的效果，塑胶壳3与基板1、电极层4通过点围墙胶加热固化方式紧密连接在一起，该加热温度范围优选为100～200℃，围墙胶是一种白色有机硅橡胶，其触变性高，可以被点成理想的形状，或注塑成型，或加热固化，与玻璃、陶瓷、金属有良好的黏结性，点围墙胶加热固化可通过现有技术得知。

基板1包括的基材层10与绝缘层11采用高温烧结压合技术连接在一起，在实际使用中，该高温的温度范围优选为1400～1600℃，为了在高温烧结压合时不发生变形和将LED芯片在使用过程中产生的热量导出，基材层10和绝缘层11都要有一定的厚度，优选地，基材层10的厚度值大于绝缘层11的厚度值。由于LED芯片在使用过程中，会产生大量的热，为了得到更好的散热效果，基材层10的厚度值优选为1～5mm，绝缘层11的厚度值优选为0.1～2mm。

为了得到好的散热效果，基材层10的材质为导热性能良好的材料，优选为铜或铝。

为了得到好的绝缘性且将LED芯片产生的热量较好的传递至基材层10（导热系数高）且热膨胀系数低，热稳定性好，无黄变，绝缘层11的材质为氧化铝或氮化铝，优选为蓝宝石。

基板1包括的电路层12与绝缘层11的连接也是采用DBC直接接合铜基板技术或DPC直接镀铜基板技术连接在一起。具体如下：

当电路层12与绝缘层11采用DBC技术连接在一起时，DBC技术将高绝缘性的氧化铝（AL₂O₃）或氮化铝（AlN）陶瓷基板的单面或者双面覆上铜金属，经由高温（该高温的温度范围优选为1000～1100℃）的环境加热，使铜金属因高温氧化、扩散与氧化铝或氮化铝材质产生共晶熔体，使铜金属与陶瓷基板粘合，形成陶瓷复合金属基板。

当电路层12与绝缘层11采用DPC技术连接在一起时，DPC技术首先将氧化铝（AL₂O₃）或氮化铝（AlN）陶瓷基板处理清洁，然后利用薄膜专业制造技术-真空镀膜方式于陶瓷基板上溅镀结合于铜金属复合层，形成陶瓷复合金属基板。

由于银的反光折射率高，为了使LED光源出光效率高，同时便于电路层跟用于实现LED芯片串联或并联或串并联连接的金线焊接和固定芯片用的银胶连接，在电路层12上面有镀银层13。在电路层12上面镀银，可采用现有技术中的电镀银技术或者真空镀银技术。

在实际使用中，需要将多颗LED芯片进行串联、并联或者串并联的连接以实现集成LED光源，图1所示支架为不带焊盘的支架，将多颗LED芯片安装在不带焊盘的支架时，在电路层12上面的多颗LED芯片的串联、并联或者串并联连接通过在LED芯片之间打金线（未示出）实现，图2所示支架为带焊盘的支架，将多颗LED芯片安装在带焊盘的支架时，LED芯片安装在LED芯片焊盘80上，多颗LED芯片的串联、并联或者串并联连接通过在LED芯片之间打的金线（未示出）与二焊焊盘81连接实现，LED芯片焊盘和二焊焊盘通过采用DBC（Direct Bonded Copper，直接接合铜基板）厚膜技术丝网印刷并高温烧结而成或采用DPC（Direct Plate Copper，直接镀铜基板）技术制作而成。

在DBC技术中，当形成陶瓷复合金属基板后，关于LED芯片焊盘和二焊焊盘的设计，即电路层的设计，可根据实际使用中的LED芯片数量、电路层的尺寸以及用户的需要等，进行LED芯片焊盘和二焊焊盘的设计，利用干法或湿法蚀刻方式把不需要的地方蚀刻掉以制备实现串联、并联或串并联连接的线路。

在DPC技术中，当形成陶瓷复合金属基板后，关于LED芯片焊盘和二焊焊盘的设计，即电路层的设计，可根据实际使用中的LED芯片数量、电路层的尺寸以及用户的需要等，进行LED芯片焊盘和二焊焊盘的设计，以黄光微影之光阻被覆曝光、显影、蚀刻、去膜工艺完成线路制作，最后以电镀或者化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作（应该说DPC技术对于薄膜线路来说，精度更高稳定性更好）。图1和图2所示支架为热电分离型，因为LED芯片通电后会有一部分能量转换为热能，一部分转换成光，承载LED芯片的位置会有热量；将多颗LED芯片通过金线或金线与二焊焊盘组成的连接线路连接起来时，在LED芯片通电后，该连接线路会有电流流过，有电流就会产生热量，由于承载LED芯片的位置和连接线路是相互独立的，避免了两个热量的叠加，所以该支架为热电分离型。

在实际使用中，经串联、并联或者串并联连接好的多颗LED芯片通过金线与电极层4连接起来，电极层通过电极定位孔2与外部电路实现连接，外部电路通过穿线孔9与电极定位孔2连接，在实际使用中，当有电流通过电极层4流入LED光源时时，电流通过金线（未示出）或金线与二焊焊盘进入LED芯片，使LED芯片发光，LED芯片对输入电压和电流的要求可根据电路层12中多颗LED芯片的连接方式进行确定，最后将连接好的多颗LED芯片通过硅胶封装保护，硅胶同时也能起到提高电气绝缘强度的效果。

本发明实施例提供的集成LED光源封装支架，通过将电极层放于塑胶壳的电极安放部内，塑胶壳的腿部放于基板的安装通孔内；然后使基板、塑胶壳和电极层紧密连接在一起，基板包括由上至下依次设置的电路层、绝缘层和基材层，电路层用于承载多颗LED芯片，提高了支架的电气绝缘强度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种集成LED光源封装支架，包括基板、塑胶壳和电极层，其特征在于，

所述塑胶壳包括：

位于所述基板上面的电极安放部、和

插入到所述基板中的腿部；

所述电极层位于所述塑胶壳的电极安放部内；

所述基板上设置有安装通孔，所述塑胶壳的腿部插入到所述安装通孔内；

所述电路层用于承载多颗LED芯片；

所述基板、所述塑胶壳和所述电极层紧密连接在一起。

2.根据权利要求1所述的集成LED光源封装支架，其特征在于，

所述塑胶壳的材质为聚邻苯二甲酰胺，所述塑胶壳与所述基板、所述电极层通过一体化注塑方式紧密连接在一起。

3.根据权利要求1所述的集成LED光源封装支架，其特征在于，

所述塑胶壳的材质为陶瓷，所述塑胶壳与所述基板、所述电极层通过低温烧结方式紧密连接在一起。

4.根据权利要求1所述的集成LED光源封装支架，其特征在于，

所述塑胶壳的材质为硅胶，所述塑胶壳与所述基板、所述电极层通过点围墙胶加热固化方式紧密连接在一起。

5.根据权利要求1所述的集成LED光源封装支架，其特征在于，

所述基材层的厚度值大于所述绝缘层的厚度值。

6.根据权利要求1所述的集成LED光源封装支架，其特征在于，

所述基材层的材质为铜或铝，所述基材层的厚度值为1～5mm。

7.根据权利要求1所述的集成LED光源封装支架，其特征在于，

所述绝缘层的材质为氧化铝或氮化铝，所述绝缘层的厚度值为0.1～2mm。

8.根据权利要求1所述的集成LED光源封装支架，其特征在于，

所述电路层的材质为铜。

9.根据权利要求1所述的集成LED光源封装支架，其特征在于，

所述电路层上面有镀银层。

10.根据权利要求7所述的集成LED光源封装支架，其特征在于，

所述绝缘层的材质为蓝宝石。