CN103972357A - 发光二极管封装件及其导线架 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种发光二极管封装件，包含导线架、至少一个设置于导线架的LED芯片及封装体。导线架包括第一导块、第二导块及两个第一支撑臂。第一导块具有第一顶面及第一底面。第二导块与第一导块并排且共同形成第一间隙，并具有与第一顶面共平面的第二顶面，及与第一底面共平面的第二底面。该两个第一支撑臂分别由第二导块的相反两端一体延伸凸出第二顶面且朝第一导块侧延伸而横越该间隙并高于第一顶面。该两个第一支撑臂与第一导块互相不接触。封装体包覆导线架及LED芯片且露出第一底面及第二底面，其中至少覆盖LED芯片的区域可透光。借由导线架的支撑臂形成在第三维度的支撑结构，抑制封装体热胀冷缩而使导块位移及翘曲，降低断线的风险。

Description

发光二极管封装件及其导线架
技术领域
本发明涉及一种用于封装发光二极管的导线架及使用该导线架的封装件，特别是涉及一种具有支撑结构的导线架及使用该导线架的封装件。
背景技术
参阅图1，现有以四方形平面无引脚(Quad Flat No-lead,QFN)封装方式形成的发光二极管(LED)封装件9通常包含由一大一小的两片金属导块91、92组成的导线架、LED芯片93，及固化形成并包覆导线架及芯片93的封装胶体94。LED芯片93固定于其中较大片的导块91，并以打线方式分别与两导块91、92电连接。由于芯片93发光时会产生热能而使金属导块91、92与封装胶体94受热膨胀，而在芯片93停止发光后冷却收缩。然而，因为封装胶体94的热膨胀系数大于金属导块91、92，使得小片的导块92会随封装胶体94的热胀冷缩移动并随封装胶体94翘曲，从而导致跨接两导块91、92的金线95，经过多次膨胀收缩循环后有断线的风险。
由此可见，上述现有的发光二极管封装件在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以抑制翘曲的发光二极管封装件。
本发明的另一目的在于提供一种具有支撑结构以抑制翘曲的发光二极管导线架。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明一种发光二极管封装件，包含：导线架、至少一个设置于该导线架的LED芯片及封装体；该导线架包括第一导块及第二导块，该第一导块具有第一顶面及第一底面，该第二导块与该第一导块并排且共同形成间隙，并具有与该第一顶面共平面的第二顶面，及与该第一底面共平面的第二底面；该封装体包覆该导线架及该LED芯片且露出该第一底面及该第二底面，其中至少覆盖该LED芯片的区域可透光；其中该该导线架还包括两个第一支撑臂，分别由该第二导块的相反两端一体延伸凸出该第二顶面且朝该第一导块侧延伸而横越该间隙并高于该第一顶面，该两个第一支撑臂与该第一导块互相不接触。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳的，前述的发光二极管封装件，其中该第一导块的面积大于该第二导块的面积。
较佳的，前述的发光二极管封装件，其中定义横截该第一导块、该第二导块连同该间隙的总长度为A，且该第一支撑臂的长度为L，其中A>L>A/3。
较佳的，前述的发光二极管封装件，其中该两个第一支撑臂分别具有直线延伸的延伸段，及由该延伸段互相朝向另一第一支撑臂弯曲延伸的弯弧段，且该弯弧段位于该第一导块上方。
较佳的，前述的发光二极管封装件，其中该弯弧段的曲率中心位于两个第一支撑臂的延伸段与弯弧段交界处的连线的中心点。
较佳的，前述的发光二极管封装件，其中该弯弧段的末端相间隔且相对于曲率中心形成夹角，该夹角介于30度至120度之间。
较佳的，前述的发光二极管封装件，其中该封装体具有不透光的框体部及可透光的出光部，该框体部环绕该LED芯片界定凹杯，且该出光部填充该凹杯并覆盖该LED芯片。
较佳的，前述的发光二极管封装件，其中该封装体由可透光材料一体成型制成，且具有基部及凸出该基部的透镜体。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现的。本发明一种发光二极管的导线架，包括：第一导块及第二导块；第一导块具有第一顶面及第一底面，第二导块与该第一导块并排且共同形成第一间隙，并具有与该第一顶面共平面的第二顶面，及与该第一底面共平面的第二底面；该导线架还包括两个第一支撑臂，分别由该第二导块的相反两端一体延伸凸出该第二顶面且朝该第一导块侧延伸而横越该第一间隙并高于该第一顶面，该两个第一支撑臂与该第一导块互相不接触。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳的，前述的发光二极管的导线架，其中该导线架还包括第三导块及两个第二支撑臂；该第三导块与该第一导块并排且共同形成第二间隙，并具有与该第一顶面共平面的第三顶面，及与该第一底面共平面的第三底面；该两个第二支撑臂分别由该第三导块的相反两端一体延伸凸出该第三顶面且朝该第一导块侧横向延伸而横越该第二间隙并高于该第一顶面，该两个第二支撑臂与该第一导块互相不接触。
借由上述技术方案，本发明发光二极管封装件及其导线架至少具有下列优点及有益效果：借由导线架的第一支撑臂形成在第三维度的支撑结构，也就是说第一支撑臂与第一导块、第二导块并非共平面，能够抑制第二导块随封装体热胀冷缩而相对第一导块位移及翘曲，以降低连接LED芯片与第二导块的金线断线的风险，从而增加发光二极管封装件的信赖性。再者，该第一支撑臂可具有弯弧段，除了抑制翘曲外，也可借由弯弧段来反射LED芯片所发出的光线，增加出光效率。而导线架还可包含第三导块，借由第二、第三导块的支撑臂来抑制翘曲，减少断线几率，也可借由第二、第三导块规划导电路径和导热路径，使发光二极管封装件达到电热分离的效果，增加产品信赖性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是俯视图，说明现有的发光二极管封装件。
图2是立体图，说明本发明发光二极管封装件的第一较佳实施例。
图3是立体图，说明该第一较佳实施例的导线架。
图4是说明该第一较佳实施例的导线架的俯视图。
图5是说明该第一较佳实施例的导线架的仰视图。
图6是说明该第一较佳实施例的导线架的侧视图。
图7是立体图，说明本发明发光二极管封装件的第二较佳实施例。
图8是立体图，说明本发明发光二极管封装件的第三较佳实施例。
图9是说明该第三较佳实施例的导线架的俯视图。
图10是说明该第三较佳实施例的导线架的仰视图。
图11是说明该第三较佳实施例的导线架的侧视图。
图12是立体图，说明本发明发光二极管封装件的第四较佳实施例的导线架。
图13是说明该第四较佳实施例的导线架的仰视图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种发光二极管封装件及其导线架的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
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编号来表示。
参阅图2至图6，本发明发光二极管封装件100的第一较佳实施例包含导线架1、LED芯片2，及封装体3。
导线架1包括第一导块11、第二导块12、两个第一支撑臂13及多个分别由第一导块11、第二导块12凸出的连接凸柱15。第一导块11具有第一顶面111、第一底面112及较第一底面112内凹的凹陷部113。凹陷部113围绕第一底面112且将第一底面112分割为两区块。第二导块12与该第一导块11并排且共同形成第一间隙14，并具有与该第一顶面111共平面的第二顶面121，及与该第一底面112共平面的第二底面122。该第一导块11的面积大于该第二导块12。两第一支撑臂13分别由该第二导块12的相反两端一体延伸凸出该第二顶面121且朝该第一导块11侧延伸而横越该第一间隙14并高于该第一顶面111。各第一支撑臂13具有与第二导块12弯弧连接的连接段130及由连接段130直线延伸的延伸段131。该两个第一支撑臂13与该第一导块11互相不接触，以避免造成电路短路。定义横截该第一导块11、该第二导块12连同该第一间隙14的总长度为A，总长度A不包含凸出第一导块11、第二导块12侧边的连接凸柱15长度，另定义该第一支撑臂13的长度为L。
在本实施例中，第一支撑臂13是由第二导块12往第一导块11延伸，但是在等效的实施状态，第一支撑臂13也可以是由第一导块11往第二导块12延伸，也具有降低发光二极管封装件100剪力的效果，并不以本实施例为限。
LED芯片2设置于该导线架1。详细而言，LED芯片2固定在第一导块11且以金线21分别将LED芯片2的正、负极与第一导块11和第二导块12电连接。虽然在本实施例仅以一个LED芯片2为例说明，可理解地，LED芯片2也可设置多个。
封装体3包覆该导线架1且露出第一导块11的第一底面112及第二导块12的第二底面122。以借由露出的第一底面112及第二底面122焊接于电路板(未图示)。在本实施例，封装体3由可透光的封装胶体一体成型制成，且具有基部31及凸出该基部31的透镜体32。基部31包覆该导线架1及该LED芯片2，且填充该第一导块11与第二导块12之间的第一间隙14以及第一导块11的凹陷部113。借由基部31固定导线架1使第一导块11与第二导块12彼此保持电性绝缘，而利用凹陷部113使封装体3与导线架1的结合较为稳固。LED芯片2发出的光线经由透镜体32射出，可具有较佳的出光均匀性。此外，可于LED芯片2的表面涂布荧光层(未图示)或于透镜体32表面涂布荧光层(未图示)，以使LED芯片2产生的光线与荧光材料产生的光线混光。
借由导线架1的第一支撑臂13凸出第一导块11和第二导块12的第一顶面111、第二顶面121且横跨第一导块11和第二导块12以形成未与第一导块11和第二导块12共平面的第三维度结构，能够抑制第二导块12随封装体3热胀冷缩而相对第一导块11位移及翘曲，减少发光二极管封装件100的剪力，进而降低连接LED芯片2与第二导块12的金线21断线的风险，从而增加发光二极管封装件100的信赖性。其中第一支撑臂13至少需横越第一导块11和第二导块12之间的第一间隙14，也就是说，以图4所示方向说明，第一支撑臂13由第二导块12往第一导块11方向延伸，其末端至少要超过第一导块11相邻第一间隙14的侧边，而且其长度L以大于三分之一总长度A且小于总长度A较佳，即A>L>A/3较具有支撑的效果。以模拟软件分析本实施例连接LED芯片2与第二导块12的金线21在冷热循环过程中所受应力变化，并以图1的发光二极管封装件9为对照组模拟分析。模拟分析结果显示，图1的发光二极管封装件9在单位面积下所受到的应力为954Mpa，而本实施例的发光二极管封装件100在单位面积下所受到的应力为832Mpa，本实施例与现有习知的发光二极管封装件9相比，因有第一支撑臂13的支撑，应力减少了13%。所以借由第一支撑臂13的支撑，可以减少金线21所受应力变化的影响，降低金线21断裂的风险，进而增加发光二极管封装件100的信赖性。
再者，相较于图1的金属导块91，本实施例的第一导块11为矩形，具有较大的固定芯片面积，除了供设置较多的LED芯片2外，也可提供较佳的散热能力。
在本实施例，发光二极管封装件100以QFN封装方式制成。其中导线架1由金属板以蚀刻及半蚀刻方式成形，且该第一支撑臂13于金属板蚀刻成形后进一步由平面弯折而成在第三维度的支撑结构。
参阅图7，本发明发光二极管封装件100的第二较佳实施例与第一较佳实施例大致相同，其差异之处在于，在第二较佳实施例，封装体3具有不透光的框体部33及可透光的出光部34。框体部33环绕LED芯片2界定凹杯331并填充该第一导块11与第二导块12之间的第一间隙14以及第一导块11的凹陷部113。出光部34填充凹杯331并覆盖LED芯片2。借由凹杯331结构可反射LED芯片2的侧向光线，增加出光的均匀性。出光部34可由可透光的封装胶体混和荧光粉制成，或于LED芯片2的表面涂布荧光层(未图示)后再覆盖可透光的封装胶体形成出光部34，以使LED芯片2产生的光线与荧光材料产生的光线混光。
参阅图8至图11，本发明发光二极管封装件100的第三较佳实施例与第一较佳实施例大致相同，其差异之处在于，导线架1的该第一支撑臂13还进一步弯曲延伸。具体而言，在第三较佳实施例，该两个第一支撑臂13分别具有与该第二导块12垂直连接的连接段130、由该连接段130直线延伸的延伸段131，及由该延伸段131互相朝向另一第一支撑臂13弯曲延伸的弯弧段132，该延伸段131较佳为长直状，且所述多个弯弧段132位于该第一导块11上方。所述多个弯弧段132的曲率中心O位于两第一支撑臂13的延伸段131与弯弧段132交界处的连线D的中心点。而且所述多个弯弧段132的末端133相间隔且相对于曲率中心O形成夹角α，夹角α可介于20度至160度之间，较佳于30度至120度之间，在本实施例夹角α为40度。此外，本实施例的导线架1由金属板以蚀刻及半蚀刻方式成形。
在第三较佳实施例不仅能借由导线架1的第一支撑臂13所形成第三维度的结构抑制第二导块12随封装体3热胀冷缩而相对第一导块11位移及翘曲，而且当封装体3如第一较佳实施例为全部可透光时，还能借由第一支撑臂13的弯弧段132来反射LED芯片2发出的光线，增加出光效率。尤其两第一支撑臂13之间的夹角α介于30度至120度之间，出光效率较佳。如下表1所示，以不同角度的夹角α所模拟分析的出光亮度(lm)比较值，其中以夹角α为180度的出光亮度为基准，比较各角度的出光亮度可发现夹角α介于30度至120度之间较佳。
表1
夹角α 0 20 30 40 90 120 180
lm% 99.50 99.20 100.40 104.00 103.80 100.60 100.00
参阅图12与图13，本发明发光二极管封装件100的第四较佳实施例与第一较佳实施例大致相同，其差异之处在于，导线架1还包括第三导块16及两个第二支撑臂17。该第三导块16与该第一导块11并排且共同形成第二间隙18，并具有与该第一顶面111共平面的第三顶面161，及与该第一底面112共平面的第三底面162。该两个第二支撑臂17分别由该第三导块16的相反两端一体延伸凸出该第三顶面161且朝该第一导块11侧横向延伸而横越该第二间隙18并高于该第一顶面111。该两个第二支撑臂17与该第一导块11互相不接触。简单而言，在本实施例中，导线架1以第一导块11为中心，使两侧的第二导块12连同第一支撑臂13与第三导块16连同第二支撑臂17对称设置。如此，除了有效降低金线21(见图2)断线外，也可使LED芯片2的电路径与热路经分开，达到电热分离的效果。
再者，第一导块11的面积可依据设置LED芯片2的数量而调整，其两侧的连接凸柱15也可各为一个。而且第一导块11分别相邻第二导块12和第三导块16的两侧也呈对称较佳，如此能够让LED芯片2与两侧的第二导块12、第三导块16电连接的打线工艺较容易进行。
综上所述，借由导线架1的第一支撑臂13形成支撑，能够降低连接LED芯片2的金线21断线的风险，从而增加发光二极管封装件100的信赖性。再者，该第一支撑臂13可具有弯弧段132以反射LED芯片2发出的光线，增加出光效率。又，第一导块11具有较大的面积可供固定芯片，故可供设置较多的LED芯片2，且具有较佳的散热能力。此外，当导线架1具有三个导块时，发光二极管封装件100除了降低断线风险外，也可达到电热分离的效果，增加产品信赖性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种发光二极管封装件，其特征在于其包含：导线架、至少一个设置于该导线架的LED芯片及封装体；该导线架包括第一导块及第二导块，该第一导块具有第一顶面及第一底面，该第二导块与该第一导块并排且共同形成第一间隙，并具有与该第一顶面共平面的第二顶面，及与该第一底面共平面的第二底面；该封装体包覆该导线架及该LED芯片且露出该第一底面及该第二底面，其中至少覆盖该LED芯片的区域可透光；
该导线架还包括两个第一支撑臂，分别由该第二导块的相反两端一体延伸凸出该第二顶面且朝该第一导块侧延伸而横越该间隙并高于该第一顶面，该两个第一支撑臂与该第一导块互相不接触。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其特征在于其中该第一导块的面积大于该第二导块的面积。
3.如权利要求2所述的发光二极管封装件，其特征在于其中定义横截该第一导块、该第二导块连同该间隙的总长度为A，且该第一支撑臂的长度为L，其中A>L>A/3。
4.如权利要求2所述的发光二极管封装件，其特征在于其中该两个第一支撑臂分别具有直线延伸的延伸段，及由该延伸段互相朝向另一第一支撑臂弯曲延伸的弯弧段，且该弯弧段位于该第一导块上方。
5.如权利要求4所述的发光二极管封装件，其特征在于其中该弯弧段的曲率中心位于两个第一支撑臂的延伸段与弯弧段交界处的连线的中心点。
6.如权利要求5所述的发光二极管封装件，其特征在于其中该弯弧段的末端相间隔且相对于曲率中心形成夹角，该夹角介于30度至120度之间。
7.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其特征在于其中该封装体具有不透光的框体部及可透光的出光部，该框体部环绕该LED芯片界定凹杯，
且该出光部填充该凹杯并覆盖该LED芯片。
8.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其特征在于其中该封装体由可透光材料一体成型制成，且具有基部及凸出该基部的透镜体。
9.一种发光二极管的导线架，其特征在于其包括：第一导块及第二导块；第一导块具有第一顶面及第一底面，第二导块与该第一导块并排且共同形成第一间隙，并具有与该第一顶面共平面的第二顶面，及与该第一底面共平面的第二底面；
该导线架还包括两个第一支撑臂，分别由该第二导块的相反两端一体延伸凸出该第二顶面且朝该第一导块侧延伸而横越该第一间隙并高于该第一顶面，该两个第一支撑臂与该第一导块互相不接触。
10.如权利要求9所述的发光二极管的导线架，其特征在于其中该导线架还包括第三导块及两个第二支撑臂；该第三导块与该第一导块并排且共同形成第二间隙，并具有与该第一顶面共平面的第三顶面，及与该第一底面共平面的第三底面；该两个第二支撑臂分别由该第三导块的相反两端一体延伸凸出该第三顶面且朝该第一导块侧横向延伸而横越该第二间隙并高于该第一顶面，该两个第二支撑臂与该第一导块互相不接触。
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