CN103794701B - 一种led支架及其led器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED支架及其LED器件，其LED支架在第一焊盘第一边缘、以及第二焊盘的第三边缘设置有增强结合力的凹凸部，在第一焊盘与反射杯底部结合的第二边缘、以及在所述第二焊盘与反射杯底部结合的第四边缘设置有增强结合力的凹凸部；在所述第一焊盘和第二焊盘之间设置有横跨所述绝缘连接胶体用于安装电气保护元器件的电气保护区，所述电气保护区与反射杯内用于安装LED芯片的区域相互隔离，所述电气保护区的高度高于电气保护元器件的高度且低于反射杯的高度；所述绝缘连接胶体、反射杯以及电气保护区由耐高温塑胶一体成型。本发明不仅可以采用低成本的LCP类耐高温塑胶，而且可靠性同样可以得到保障，并且其出光效率也进一步得到了提高。

Description

一种LED支架及其LED器件
技术领域
本发明属于LED技术领域，具体涉及一种LED支架及其LED器件。
背景技术
随着LED应用领域日趋广泛，应用端对LED可靠性提出了更严苛的要求，尤其是紫外LED光源被广泛使用后，如何制造一种高可靠性LED支架及其封装器件变得更具挑战。
目前应用最广泛的LED支架，普遍采用尼龙基聚合物（如聚邻苯二酰胺（PPA）或聚酰胺（PA）基聚合物）作为绝缘反射体。对于通过采用尼龙基聚合物（PPA、PA9T、PA6T、PA）注塑成型的LED支架光源，通电点亮时LED芯片产生的热量使得聚合物树脂降解，LED支架绝缘反射腔耐热性能降低，逐步出现黄化、变黑导致LED光源失效。特别是紫外LED这类高能量LED芯片，更加剧了LED尼龙基聚合物塑胶支架的劣化程度。
同时，尼龙基聚合物的耐热性能不太好，尤其无法适应倒装LED芯片焊接高温，倒装LED芯片金锡共晶焊料焊接温度高达的300～310℃，尼龙基聚合物将被黄化、变黑以至于失效。但倒装LED芯片因其优异的散热性能、高可靠性而被业界追捧，近年来更呈增长趋势。然而，目前业界所使用的倒装LED芯片大多采用高导热陶瓷基板，陶瓷基价格高昂，不太适合广泛推广。因此，如何找到一种可用在LED支架上的低陈本、耐高温的材料又迫在眉睫。
于是，业界便开始关注LCP塑胶材料，LCP（Liquid Crystal Polymer，液晶高分子聚合物）塑胶熔融温度高于340℃，高于倒装焊金锡共晶焊料焊接所需的300～310℃高温，因而将该材料应用到LED支架上成为一种低成本的较好选择。
LCP塑胶材料不仅具有耐高温的优点，而且还可以在LCP塑胶中可以添加紫外稳定剂，以改进其在紫外光谱内的反射率，并且保护该塑胶材料免受由LED发射的紫外光所引起的紫外降解。
但是，LCP塑胶材料也存在初始白度低的重大缺点，将其作为LED支架，尤其是作为反射材料，其取光效率低，极大的限制了LCP塑胶在LED领域的应用。
为了进一步改善LCP塑胶材料初始白度低的问题，塑胶原料厂商通常在LCP塑胶中添加小的填充颗粒，颗粒的折射率大于2.0，粒径范围通常为0.2～0.3μm，填充颗粒的添加改善了LCP塑胶反射率，我们简称这种材料为白度改进型LCP塑胶。
同时，上述白度改进型LCP塑胶材料还存在一个重大问题急待解决，就是与铜片之间的粘接力特别差，进一步影响了其在LED技术领域的推广。因为，此类LCP塑胶材料与支架的导电引脚结合力差，空气中的水汽易通过该类LCP塑胶与导电引脚结合界面渗入，进而导致LED失效。
不仅如此，经过申请人仔细研究发现，为了提高LED的可靠性，通常会在LED支架上并联一个齐纳二极管类的保护元件，这些保护元件将会吸收LED发出的光，进而降低出光效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种可以使用现有白度改进型LCP塑胶类的耐高温塑胶材料的LED支架，不仅增强了此类材料与支架底板之间的结合力进而提高LED器件的可靠性，而且其还有助于提高LED封装器件出光效率；本发明的第二目的在于提供一个高可靠性和高出光效率的LED器件。
为了实现本发明的第一发明目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种LED支架，包括通过绝缘连接胶体连接在一起第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和第二焊盘构成支架底板，在所述支架底板的四周环绕设置有反射杯，在所述第一焊盘与绝缘连接胶体连接的第一边缘、以及所述第二焊盘与绝缘连接胶体连接的第三边缘设置有增强结合力的凹凸部，在所述第一焊盘与反射杯底部结合的第二边缘、以及在所述第二焊盘与反射杯底部结合的第四边缘设置有增强结合力的凹凸部；在所述第一焊盘和第二焊盘之间设置有横跨所述绝缘连接胶体用于安装电气保护元器件的电气保护区，所述电气保护区与反射杯内用于安装LED芯片的区域相互隔离，所述电气保护区的高度高于电气保护元器件的高度且低于反射杯的高度；所述绝缘连接胶体、反射杯以及电气保护区由耐高温塑胶一体成型。
进一步的，在所述第一焊盘内部与反射杯底部结合的区域设置有增强结合力的第一注塑孔；在所述第二焊盘内部与反射杯底部结合的区域设置有增强结合力的第二注塑孔。
进一步的，在所述第一焊盘与绝缘连接胶体连接的第一边缘、以及所述第二焊盘与绝缘连接胶体连接的第三边缘呈阶梯状台阶。
进一步的，所述耐高温塑胶为白度改进型LCP塑胶。
为了实现本发明的第二发明目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种LED器件，包括前述任一项所述的LED支架、安装在该LED支架内的LED芯片、以及安装在该LED支架的电气保护区内的电气保护元器件。
进一步的，所述电气保护元器件为齐纳二极管，该齐纳二极管的两电极分别与第一焊盘和第二焊盘电连接。
进一步的，所述LED芯片为倒装LED芯片，所述倒装LED芯片的两电极分别与第一焊盘和第二焊盘电连接。
进一步的，在所述反射杯上方还设置有透镜。
本发明通过改变焊盘与耐高温塑胶的结构，增加了两焊盘之间、以及焊盘与反射杯之间的结合力，进而克服了耐高温塑胶（尤其是LCP塑胶）与支架的导电引脚（第一焊盘和第二焊盘）结合力差的问题，避免了空气中的水汽通过塑胶与导电引脚的结合界面渗入，从而提高了LED支架和LED器件的可靠性。
本发明通过单独设立的特定高度的电气保护区，使得LED芯片发出的光不被齐纳二极管等电气保护元器件吸收，同时该电气保护区高度低于外围的塑胶发射杯，封装时点粉胶可以形成一整体，增强封装胶与支架的结合力，从而提高LED器件的可靠性。
因此，本发明不仅可以采用低成本的LCP类耐高温塑胶，而且可靠性同样可以得到保障，并且其出光效率也进一步得到了提高。
附图说明
此附图说明所提供的图片用来辅助对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明LED支架的立体结构示意图；
图2是本发明LED支架各部分的组合关系示意图；
图3是本发明第一焊盘与第二焊盘第一种结构示意图；
图4是本发明第一焊盘与第二焊盘第二种结构示意图；
图5是本发明第一焊盘与第二焊盘第三种结构示意图；
图6是本发明第一焊盘与第二焊盘第四种结构示意图；
图7是本发明LED器件的基本结构示意图。
图中：
100、LED支架 200、LED芯片
300、电气保护元器件
101、绝缘连接胶体 102、第一焊盘
103、第二焊盘 104、反射杯
105、电气保护区 1021、第一边缘
1022、第二边缘 1023、第一注塑孔
1031、第三边缘 1032、第四边缘
1033、第二注塑孔
具体实施方式
为了充分地了解本发明的目的、特征和效果，以下将结合附图与具体实施例对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。
实施例1：
如图1和2所示，本实施例公开了一种LED支架，包括通过绝缘连接胶体101连接在一起第一焊盘102和第二焊盘103，第一焊盘102和第二焊盘103使用时与LED芯片的两个电极电气连接，起到一个支撑和导电引脚的作用，通过第一焊盘102和第二焊盘103外接电源给LED芯片供电，焊盘与外接电源的连接结构可以是焊盘边缘凸起等常规结构。
如图1和2所示，第一焊盘102和第二焊盘103构成支架底板，在所述支架底板的四周环绕设置有反射杯104，以反射LED芯片通电后发出的LED光线，提高LED出光效率。反射杯的形状包括但不限于图中所示的形状，还包括各种各样的结构，比如杯底为方形、杯口为圆形的结构，又比如杯底和杯口都为方形的结构等等，这些都是本发明的保护范围。
如图2-3所示，本实施例在第一焊盘102与绝缘连接胶体101连接的第一边缘1021、以及所述第二焊盘103与绝缘连接胶体101连接的第三边缘1031设置有增强结合力的凹凸部，该凹凸部的设置增加了第一焊盘102、第二焊盘103与绝缘连接胶体101之间的接触面积，进而增强了两焊盘间的结合力。需要说明的是，图中仅仅示意出了阶梯状台阶这一种结构的凹凸情况，这并不代表对本发明的凹凸部的限定，本发明还包括其他多种多样的凹凸结构，比如锯齿状等各种边缘呈现凹凸结构情况，比如在相互接触的表面本身设置凹凸不平整结构的情况，这些通过凹凸结构方式增加接触面积和相互配合的关系，进而增强结合的结构，都是本发明的保护范围。
如图2-3所示，本实施例在第一焊盘102与反射杯104底部结合的第二边缘1022、以及在所述第二焊盘102与反射杯104底部结合的第四边缘1032设置有增强结合力的凹凸部；需要说明的是，图中仅仅示意出了内凹半圆或这一种结构的凹凸情况，这并不代表对本发明的凹凸部的限定，本发明还包括其他多种多样的凹凸结构，比如锯齿状等各种边缘呈现凹凸结构情况，比如在相互接触的表面本身设置凹凸不平整结构的情况，这些通过凹凸结构方式增加接触面积和相互配合的关系，进而增强结合的结构，都是本发明的保护范围。
如图1和2所示，本实施例在第一焊盘102和第二焊盘103之间设置有横跨所述绝缘连接胶体101用于安装电气保护元器件的电气保护区105（图中虚线圈的区域），电气保护区105与反射杯104内用于安装LED芯片的区域相互隔离，所述电气保护区105的高度高于电气保护元器件的高度且低于反射杯104的高度。该电气保护区105由耐高温塑胶围绕设置形成，用于安装电气保护元器件，单独设置该电气保护区105，可以将电气保护元器件置于其中，且电气保护区105高度高于电气保护元器件高度，使得LED芯片发出的光不被齐纳二极管等电气保护元器件吸收，同时该电气保护区105高度低于外围的塑胶发射杯104，封装时点粉胶可以形成一整体，增强封装胶与支架的结合力，从而提高LED器件的可靠性。
如图1和2所示，本实施例中的绝缘连接胶体101、反射杯104以及电气保护区105由耐高温塑胶一体成型，这三者一体成型可使得第一焊盘102和第二焊盘103连接更加牢固，进一步增强塑胶与焊盘之间的结合力，提高其可靠性。
其中，所述耐高温塑胶为白度改进型LCP塑胶，该白度改进型LCP塑胶中添加了紫外稳定剂和填充颗粒的改进型LCP塑胶，其不仅具有耐高温的优点，而且添加紫外稳定剂后改进了其在紫外光谱内的反射率，进而使得该塑胶材料能够免受由LED发射的紫外光所引起的紫外降解。并且，填充颗粒的添加改善了LCP塑胶反射率。该白度改进型LCP塑胶具有优异的耐热性能，且其熔融温度高于340℃，高于倒装焊金锡共晶焊料焊接所需的300～310℃高温，因而可与现有的倒装焊工艺兼容。
需要说明的是，本实施例选用的是白度改进型LCP塑胶，当然随着新材料的不断出现，其他性质类似于白度改进型LCP塑胶的耐高温塑胶都是本发明的等同保护范围。
本实施例通过以上结构的改进，增加了两焊盘之间、以及焊盘与反射杯之间的结合力，进而克服了耐高温塑胶（尤其是LCP塑胶）与支架的导电引脚（第一焊盘和第二焊盘）结合力差的问题，避免了空气中的水汽通过塑胶与导电引脚的结合界面渗入，从而提高了LED支架和LED器件的可靠性。
本实施例通过单独设立的特定高度的电气保护区105，使得LED芯片发出的光不被齐纳二极管等电气保护元器件吸收，同时该电气保护区高度低于外围的塑胶发射杯，封装时点粉胶可以形成一整体，增强封装胶与支架的结合力，从而提高LED器件的可靠性。
因此，本实施例不仅可以采用低成本的LCP类耐高温塑胶，而且可靠性同样可以得到保障，并且其出光效率也进一步得到了提高。
实施例2：
如图4所示，本实施例与实施例1的不同在于：在所述第一焊盘102的第二边缘1022与第二焊盘103的第四边缘1032上设置凹凸部形状不同，其凸部是方形或类半圆形的向外突出部分，凹部是两突出部分之间的间隙部分。
与实施例1相比，本实施例向外突出的方形或类半圆形凸部既增大了反射杯104与金属焊盘（102、103）之间的结合力，又增加了产品的散热面积，因而该实施例支架散热性更佳。
实施例3：
如图5所示，本实施例与实施例1-2的不同仅仅在于：在所述第一焊盘102内部与反射杯104底部结合的区域设置有增强结合力的第一注塑孔1023，在所述第二焊盘103内部与反射杯104底部结合的区域设置有增强结合力的第二注塑孔1033，图中的注塑孔为类椭圆形注塑孔，并不代表对本发明注塑孔形状的限定，还可以是其他形状的注塑孔，注塑孔的存在增加了支架注塑时金属焊盘与塑胶的结合面积，同时该结构的存在使得塑胶反射杯104底部与注塑孔底部形成金属焊盘厚度的高度差，进一步强化两者之间的结合，该实施例支架结构强度更有优势。
实施例4：
如图6所示，本实施例与实施例1-3的不同仅仅在于：第一焊盘102和第二焊盘103边缘各有两个圆形注塑孔（1023、1033），该注塑孔几何尺寸小于实施例3中的类椭圆形注塑孔，所述4个注塑孔（1023、1033）呈对称分布。
该实施例与实施例4中支架相比，所述注塑孔（1023、1033）面积小于实施例4中单个注塑孔，在增强结合力同时，对散热面积影响小。
实施例5：
如图7所示，本实施例公开了一种LED器件，包括实施例1-4任一实施例公开的LED支架100、安装在该LED支架内的LED芯片200以及安装在该LED支架的电气保护区105内的电气保护元器件300。
其中，所述电气保护元器件300为齐纳二极管，该齐纳二极管的两电极分别与第一焊盘102和第二焊盘103电连接，以起到过压或过流保护，以提高LED期间的使用寿命。当然，电气保护元器件300还可以是其他类型的保护性元器件，并不局限于齐纳二极管。
其中，所述LED芯片200为倒装LED芯片，所述倒装LED芯片的两电极分别与第一焊盘102和第二焊盘103电连接。倒装LED芯片的金锡共晶焊料焊接温度高达的300～310℃，最适合实施例1-4的LED支架，当然正装和垂直结构的LED芯片也可以用在本发明。
当然，为了便于出光构成最终成品，在所述反射杯104上方还设置有透镜（图中未示意出）。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种LED支架，包括通过绝缘连接胶体(101)连接在一起第一焊盘(102)和第二焊盘(103)，所述第一焊盘(102)和第二焊盘(103)构成支架底板，在所述支架底板的四周环绕设置有反射杯(104)，其特征在于：
在所述第一焊盘(102)与绝缘连接胶体(101)连接的第一边缘(1021)、以及所述第二焊盘(103)与绝缘连接胶体(101)连接的第三边缘(1031)设置有增强结合力的凹凸部，在所述第一焊盘(102)与反射杯(104)底部结合的第二边缘(1022)、以及在所述第二焊盘(102)与反射杯(104)底部结合的第四边缘(1032)设置有增强结合力的凹凸部；
在所述第一焊盘(102)和第二焊盘(103)之间设置有横跨所述绝缘连接胶体(101)用于安装电气保护元器件的电气保护区(105)，所述电气保护区(105)与反射杯(104)内用于安装LED芯片的区域相互隔离，所述电气保护区(105)的高度高于电气保护元器件的高度且低于反射杯(104)的高度；
所述绝缘连接胶体(101)、反射杯(104)以及电气保护区(105)由耐高温塑胶一体成型。
2.根据权利要求1所述的LED支架，其特征在于：
在所述第一焊盘(102)内部与反射杯(104)底部结合的区域设置有增强结合力的第一注塑孔(1023)；
在所述第二焊盘(103)内部与反射杯(104)底部结合的区域设置有增强结合力的第二注塑孔(1033)。
3.根据权利要求1所述的LED支架，其特征在于：
在所述第一焊盘(102)与绝缘连接胶体(101)连接的第一边缘(1021)、以及所述第二焊盘(103)与绝缘连接胶体(101)连接的第三边缘(1031)呈阶梯状台阶。
4.根据权利要求1-3任一项所述的LED支架，其特征在于：
所述耐高温塑胶为白度改进型LCP塑胶。
5.一种LED器件，其特征在于包括权利要求1-4任一项所述的LED支架(100)、安装在该LED支架内的LED芯片(200)、以及安装在该LED支架的电气保护区(105)内的电气保护元器件(300)。
6.根据权利要求5所述的LED器件，其特征在于：
所述电气保护元器件(300)为齐纳二极管，该齐纳二极管的两电极分别与第一焊盘(102)和第二焊盘(103)电连接。
7.根据权利要求5所述的LED器件，其特征在于：
所述LED芯片(200)为倒装LED芯片，所述倒装LED芯片的两电极分别与第一焊盘(102)和第二焊盘(103)电连接。
8.根据权利要求5所述的LED器件，其特征在于：
在所述反射杯(104)上方还设置有透镜。
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