CN107706286B - Led发光装置和led支架 - Google Patents
Led发光装置和led支架 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107706286B CN107706286B CN201710888133.0A CN201710888133A CN107706286B CN 107706286 B CN107706286 B CN 107706286B CN 201710888133 A CN201710888133 A CN 201710888133A CN 107706286 B CN107706286 B CN 107706286B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metallic substrates
- led
- die bond
- groove
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 114
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 90
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 15
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 31
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 7
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 3
- 239000010946 fine silver Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920006336 epoxy molding compound Polymers 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/644—Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/483—Containers
- H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/641—Heat extraction or cooling elements characterized by the materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/642—Heat extraction or cooling elements characterized by the shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/647—Heat extraction or cooling elements the elements conducting electric current to or from the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本发明涉及光电技术领域,尤其是一种LED支架,用于LED芯片的安装,其包括:金属基底,所述金属基底包括固晶区域以及环绕所述固晶区域的周边区域,所述固晶区域用于固定安装所述LED芯片;绝缘层,所述绝缘层设置在所述金属基底上并位于所述周边区域内以定义出所述固晶区域;所述绝缘层还包括对应于所述固晶区域、设置于所述金属基底中的条状绝缘部;所述金属基底还包括对应于所述固晶区域开设的至少一个第一凹槽,所述第一凹槽中填充导热填充物。本发明通过对LED支架的改进使得基板各个区域的导热效率可控可调,达到基板各个区域的温差减少、温度趋于一致的目的。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域,尤其是一种LED Emitter支架。
背景技术
目前,LED(Light-Emitting Diode,发光二极管)已广泛应用于日常生活的各个领域,为人们带来美的享受和生活的便利。
随着LED产品的应用,人们对LED发光装置的质量要求也越来越高。其中,LED芯片是集中设置在基板上的并形成一发光面,如此基板的散热效率的高低、热分布是否均匀是影响LED发光装置质量的重要因素。散热效率低、散热不均匀将严重影响整个发光装置的可靠性。
现有的LED支架100有多种尺寸,以排布稀疏的5050(长5mm*宽5mm)贴片灯珠为案例,其中装载的LED芯片数目较少、但间距大。
其中,结合图1所示,相邻两个芯片101之间的距离为D1,LED支架边缘到芯片边缘的距离D2。芯片101所在区域温度高、远离所述芯片101的区域则温度低,加上这种LED支架中,芯片排列稀疏,相邻两个芯片101之间的距离为D1以及,LED支架边缘到芯片边缘的距离D2均较大,导致LED支架中高低温度差甚至高达十几摄氏度,造成的热分布严重不均匀。
这种热分布不均会使LED发光装置质量变差:
一方面,现有的LED支架中包括硅胶封装体、绝缘层和金属基底,三者通过与粘合材料的结合。由于绝缘层的热膨胀系数CTE(13ppm/℃)小于金属铜基底的热膨胀系数(17.6ppm/℃),绝缘层边缘产生的是拉应力,翘曲易产生在边缘,绝缘层与硅胶封装体的结合力变差,易产生间隙,湿气易渗入;另一方面,硅胶封装体的膨胀系数一般为220ppm/℃,当固晶区域的中心温度较高、LED支架温度差异较大时,则会造成硅胶封装体在中间的膨胀加剧,在冷热交替的环境下,容易在温度较高处出现应力疲劳造成胶裂,也会使湿气从胶裂的缝隙中渗入。同时,硅胶封装体和绝缘体的热膨胀系数差异较大,在冷热交替环境下也容易出硅胶封装体和绝缘体侧壁的结合力变差,又将出现缝隙,最终造成水汽入侵支架内部,水汽与银发生氧化变黑,直接导致光衰,会严重影响到发光装置的品质和可靠性。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种LED支架,用于LED芯片的安装,所述LED支架包括:绝缘层和金属基底;金属基底,所述金属基底包括固晶区域以及环绕所述固晶区域的周边区域,所述固晶区域用于固定安装所述LED芯片,所述固晶区域分为芯片安装部和非芯片安装部;绝缘层,所述绝缘层设置在所述金属基底上并位于所述周边区域上以定义出所述固晶区域;所述金属基底还包括对应于所述芯片安装部开设的第一凹槽,所述第一凹槽中填充导热填充物,所述导热填充物的导热系数大于所示金属基底的导热系数。进一步地,两个相邻的所述第一凹槽之间还开设有第一连接槽,所述第一连接槽填充有所述导热填充物。
进一步地,所述金属基底的第一凹槽有多个,所述多个第一凹槽呈轴对称分布或非对称分布。
进一步地,所述金属基底还包括对应于所述非芯片安装部开设的第二凹槽,所述第二凹槽中填充低比热容填充物,所述低比热容填充物的比热容小于所示金属基底的比热容。
进一步地,两个相邻的所述第二凹槽之间还开设有第二连接槽,所述第二连接槽填充有所述低比热容填充物。
进一步地,所述第二凹槽延伸到所述周边区域内。
进一步地,所述金属基底的第二凹槽有多个,所述多个第二凹槽呈轴对称分布或非对称分布。
本发明还提供另一种LED支架,用于LED芯片的安装,所述LED支架包括:
金属基底,所述金属基底包括固晶区域以及环绕所述固晶区域的周边区域,所述固晶区域用于固定安装所述LED芯片,所述固晶区域分为芯片安装部和非芯片安装部;
绝缘层,所述绝缘层设置在所述金属基底上并位于所述周边区域上以定义出所述固晶区域;
所述金属基底还包括对应于所述非芯片安装部开设的第二凹槽,所述第二凹槽中填充低比热容填充物,所述低比热容填充物的比热容小于所示金属基底的比热容。
进一步地,所述金属基底还包括对应于所述芯片安装部开设的第一凹槽,所述第一凹槽中填充导热填充物,所述导热填充物的导热系数大于所示金属基底的导热系数
本发明还提供一种LED发光装置,其包括LED芯片,封装体及上述所述LED支架,所述LED芯片安装于固晶区域的芯片安装部上,所述封装体填充于所述固晶区域上并覆盖所述LED芯片。
通过在金属基底中引入高导热系数的导热填充物,减少高温区域产生的压应力,减少金属基底膨胀形变而加剧热积累的机会;
通过对金属基底的形状进行调节,使绝缘层到LED芯片中心的距离缩短,温度传导的距离减少而使各个区域的温差减少,温度趋于一致的目的。
本发明导热效果可控可调,节省成本之余能使资源利用最大化。
附图说明
图1为现有的LED发光装置的结构示意图。
图2a为本发明实施例一LED支架的剖面结构示意图。
图2b为本发明实施例一LED支架的俯视结构示意图。
图2c为本发明实施例一另一LED支架的俯视结构示意图。
图3a为本发明实施例二LED发光装置的剖面结构示意图。
图3b为本发明实施例二LED发光装置的俯视结构示意图。
图4a为本发明实施例二另一LED发光装置的俯视结构示意图。
图4b为本发明实施例二另一LED支架的俯视结构示意图。
图4c为本发明实施例二又一LED支架的俯视结构示意图。
图4d为本发明实施例二又一LED支架的俯视结构示意图。
图5a为本发明实施例三LED支架的剖面结构示意图。
图5b为本发明实施例三LED支架的俯视结构示意图。
图6a为本发明实施例三另一LED支架的俯视结构示意图。
图6b为本发明实施例三另一LED支架的俯视结构示意图。
图6c为本发明实施例三又一LED支架的俯视结构示意图。
图6d为本发明实施例三又一LED支架的俯视结构示意图。
图7为本发明实施例四的LED发光装置的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面,结合具体实施例详细介绍本发明。
实施例一
如图2a、图2b所示,本实施例提供一种LED支架200,用于LED芯片(图中未示出)的安装,包括:绝缘层210以及金属基底220。
具体地,金属基底220包括固晶区域221以及环绕所述固晶区域的周边区域222。所述固晶区域221分为芯片安装部223和非芯片安装部223’,所述芯片安装部223用于所述LED芯片的安装,可通过所述LED芯片在所述固晶区域221上的投影来定义,芯片安装部223以外的区域即为所述非芯片安装部223’。其中所述固晶区域221可例如为方形、矩形或圆形、碗状等多种几何形状;类似地,所述芯片安装部223可因应所述LED芯片的形状呈现为方形、矩形、三角形或圆形。
绝缘层210设置在所述金属基底220上并位于所述周边区域222内以定义出所述固晶区域221。所述绝缘层210还包括对应于所述固晶区域221的绝缘区域、设置于所述金属基底220中的条状绝缘部211,所述条状绝缘部211可对应于所述金属基底220的中心轴或非中心轴设置。
其中,本实施例的绝缘层210的材质例如为热固性的环氧树脂(EMC,EpoxyMolding Compound)或者热固性不饱和树脂(UP,Unsaturatedpolyester)。其中,EMC材质的比热容约为550J/Kg·℃,热膨胀系数CTE为13ppm/℃,是一种升温较慢的材料。
而所述金属基底220材质可例如为铜(CTE为17.6ppm/℃)或铝(CTE约为23~24ppm/℃)等,金属基底的220的热膨胀系数大于绝缘层210。
根据封装成成品的LED光源的在点亮条件下的测试结果表明,当金属基底220上的温度差不超过5℃时,由于热分布不均匀而造成的LED光源的整体膨胀形变现象大大减少。因此,本实施例可通过改变金属基底220的材质,即在金属基底220中的热累积严重的区域引入高导热系数的导热件,减少热累积造成LED光源有温度差。
所述金属基底220设置于所述绝缘层210底部。对应于所述固晶区域221的金属基底220上设置有至少一个用于所述LED芯片安装的芯片安装部223。
其中,所述金属基底220上还开设有多个第一凹槽224,所述多个第一凹槽224可呈现轴对称设置,也可以呈现非轴对称设置。在所述第一凹槽224中填充导热填充物225。所述第一凹槽224、导热填充物225优选与所述芯片安装部223对应。当LED芯片安装于所述芯片安装部223后,LED芯片的发热使芯片安装部223持续积累大量的热,此时对应于芯片安装部223的导热填充物225可加快热量的散出,有效降低金属基底220的局部温度。
优选地,所述导热填充物225的导热系数大于所述绝缘层220的导热系数。使得导热填充物225所在位置的导热更快、散热效率更高。
进一步,第一凹槽224的形状可以是多种的,例如,可以呈矩形、圆形或椭圆形等,对应设置于所述第一凹槽224填充的导热填充物225,也相应地呈棱柱状或圆柱状等,均可以达到本发明目的。例如,本实施例中芯片安装部223包括多个大小相等的矩形区域,且平均分置于条状绝缘部211两侧。多个芯片安装部223呈现阵列对齐。第一凹槽224的数量与所述芯片安装部223的数量相当,与芯片安装部223的位置和形状一一匹配。再结合图2a可知,多个第一凹槽224的深度相同,因此填充于所述多个第一凹槽224中的多个导热填充物225深度均相同,形成多个大小相当的长方体分别与多个芯片安装部223对应。当然,导热填充物可以根据LED芯片的具体位置而调整。在其实施例中,条状绝缘部并非设置于所述固晶区域对称轴上,而是相对对称轴左偏或右偏,该情况下LED芯片或会设置在条状绝缘部的一侧或左多右少或左少右多等非对称情况;相应地,所述导热填充物也随之设置在LED芯片底部。
另外,导热填充物225的材质可选择为高导热填充物或热膨胀系数大的填充料,例如,如果金属基底220是纯铜(导热系数为401W/mK),则导热填充物225可选择纯银(导热系数为429W/mK)或石墨烯(导热系数为5300W/mK)等。如果金属基底220是铝片,则导热填充物225可为铜、银、石墨烯中任一种。
优选地,为了简化生产工艺,提高制作效率,可以在相邻两个第一凹槽224中设置第一连接槽228,在所述第一连接槽228中也填充导热填充物225,结合图2c所示,比照图2b所述的LED支架结构,一个个分散的第一凹槽224通过第一连接槽228重新连通、整合为一个整体,后续浇注导热填充物可以一体成型。
本实施例通过在金属基底的固晶区域中引入导热填充物,并根据热累积程度不同,使导热填充物在固晶区域的位置、形状均可灵活调整,达到加快发光面中心区域的导热能力,使得发光面各个区域的温差减少,整体温度趋于一致。
实施例二
如图3a、图3b所示,本实施例提供一种LED发光装置30,其包括至少一个LED芯片301;以及LED支架300、封装体303,所述LED芯片301安装于所述LED支架300中,所述封装体303覆盖于所述LED芯片301表面。
具体地,所述LED芯片301可以是奇数个、或偶数个安装。
本实施例的封装支架300包括绝缘层310以及金属基底320。
具体地,金属基底320包括固晶区域321以及环绕所述固晶区域的周边区域322,所述固晶区域321分为芯片安装部323和非芯片安装部323’,所述芯片安装部323用于所述LED芯片的安装,可通过所述LED芯片在所述固晶区域321上的投影来定义,芯片安装部323以外的区域即为所述非芯片安装部323’。其中所述固晶区域321可例如为方形、矩形或圆形、碗状等多种几何形状;类似地,所述芯片安装部323可因应所述LED芯片的形状呈现为方形、矩形或圆形。
绝缘层310设置在所述金属基底320上并位于所述周边区域322内以定义出所述固晶区域321。所述绝缘层310还包括对应于所述固晶区域321、设置于所述金属基底320中的条状绝缘部311,所述条状绝缘部311可对应于所述金属基底320的中心轴设置。当然,导热填充物可以根据LED芯片的具体位置而调整。在其实施例中,条状绝缘部并非设置于所述固晶区域对称轴上,而是相对对称轴左偏或右偏,该情况下LED芯片或会设置在条状绝缘部的一侧或左多右少或左少右多等非对称情况;相应地,所述导热填充物也随之设置在LED芯片底部。
所述封装体303对应于所述固晶区域321、覆盖于所述LED芯片301上。所述封装体303同时与所述金属基底320、所述绝缘层310连接,能够使得所述LED芯片301处于相对密封的环境下,阻隔水汽或杂质的侵入。具体地,封装体303的材质可例如为硅胶。
其中,本实施例的绝缘层310的材质例如为热固性的环氧树脂(EMC,EpoxyMolding Compound)或者热固性不饱和树脂(UP,Unsaturatedpolyester)。其中,因此所述绝缘层310又可称为EMC绝缘层;EMC材质的比热容约为550J/Kg·℃,热膨胀系数CTE为13ppm/℃,是一种升温较慢的材料。
而所述金属基底320材质可例如为铜(CTE为17.6ppm/℃)或铝(CTE约为23~24ppm/℃)等,金属基底的320的热膨胀系数大于绝缘层310。
根据反复测试结果表面,当金属基底320上的温度差不超过5℃时,由于热分布不均匀而造成的膨胀形变现象大大减少。因此,在金属基底320中的热累积严重的区域引入高导热系数的导热件,增加固晶区域321的散热能力。
所述金属基底320设置于所述绝缘层310底部。对应于所述固晶区域321的金属基底320裸露出来,多个LED芯片301布设在条状绝缘部311的两侧,每个LED芯片301在固晶区域321上的投影可定义为一个最小面积的芯片安装部323。一般地,为了散热均匀,LED芯片的数目一般为偶数,如此,LED芯片可以对称分配在条状绝缘部311的两侧并呈矩阵排列,相应地多个芯片安装部323根据LED芯片的数目、对称分配在条状绝缘部311两侧并呈矩阵排列,如图3b所示。相应地,再结合图3a所示,多个所述第一凹槽324(导热填充物325)优选分别与多个芯片安装部323一一对应,即每个芯片安装部323均对应有导热件负责散热工作,例如实施例一图2b所述的LED支架可满足本实施例的LED芯片的设计。当然,导热件可以根据LED芯片的具体位置而调整。在其实施例中,条状绝缘部并非设置于所述固晶区域对称轴上,而是相对对称轴左偏或右偏,该情况下LED芯片或会设置在条状绝缘部的一侧或左多右少或左少右多等非对称情况;相应地,所述导热件也随之集中设置在LED芯片底部。
另外,对于有些特殊案例在对称支架中只能放置奇数颗LED芯片401,如图4a、图4b所示,LED芯片401在整个固晶区域421的分布是不对称的。类似地,结合图4a、图4b所示,多个第一凹槽424开设在金属基底上、不对称分布于条状绝缘部411两侧。第一凹槽的槽口位置分别与多个LED芯片401一一对应,第一凹槽424填充导热填充物425,导热填充物425的材质为高导热材料,其导热系数大于所示金属基底的导热系数。此时,第一凹槽424以及填充导热填充物425在固晶区域421分布是不对称的,通过调整导热效率的设计来改善热分布差异,减少温度差造成的应力,提升可靠性。
导热填充物的形状、以及第一凹槽的形状可参考实施例一所示,在此不再赘述。
另外,导热填充物的材质可选择为高导热填充物或热膨胀系数大的填充料,例如,如果金属基底是纯铜(导热系数为401W/mK),则导热填充物可选择纯银(导热系数为429W/mK)或石墨烯(导热系数为5300W/mK)等。如果金属基底是铝片,则导热填充物可为铜、银、石墨烯中任一种。
进一步地,当LED芯片的数目增多、排布较密集时,两个芯片安装部之间的距离相对缩小,热温差缩小,为了降低生产难度和成本,多个芯片安装部可同时对应同一个面积较大的导热填充物。如图4c所示,条状绝缘部411左侧、右侧(也可以上侧、下侧)分别开设一个面积较大的第一凹槽424,每个第一凹槽424的槽口形状呈矩形、其面积大于当前一侧的所有芯片安装部(图中未示出)的总和,使得填充于所述第一凹槽424中的导热填充物425导热面积完全能覆盖当前一侧的所有芯片安装部(图中未示出)的总和。
又或者,结合图4b所示,在同一侧相邻两个第一凹槽424中设置第一连接槽428,在所述第一连接槽428中也填充导热填充物425,使得一个个分散的第一凹槽424通过第一连接槽428重新连通、整合为一个整体,后续浇注导热填充物可以一体成型。
实施例三
本实施例与实施例一不同的是,本实施例在金属基底的低温区域引人比热容较低的导热件,能够吸收一定的热量而具有较高的升温效率,实现高、低温区域的温差缩小的目的。
鉴于此,本实施例在实施例一的基础上进一步引入低比热容填充物。
如图5a所示,本实施例如的LED支架500,用于LED芯片(图中用虚线示出)的安装,包括:绝缘层510以及金属基底520。
具体地,金属基底520包括固晶区域521以及环绕所述固晶区域的周边区域522,所述固晶区域521分为芯片安装部523和非芯片安装部523’,所述芯片安装部523用于所述LED芯片的安装,可通过所述LED芯片在所述固晶区域521上的投影来定义,芯片安装部523以外的区域即为所述非芯片安装部523’。其中所述固晶区域521可例如为方形、矩形或圆形等多种几何形状;类似地,所述芯片安装部523可因应所述LED芯片的形状呈现为方形、矩形或圆形。
绝缘层510设置在所述金属基底520上并位于所述周边区域522内以定义出所述固晶区域521。所述绝缘层510还包括对应于所述固晶区域521、设置于所述金属基底520中的条状绝缘部511。
所述金属基底520设置于所述绝缘层510底部。对应于所述固晶区域521的金属基底520裸露出来,例如条状绝缘部511和芯片安装部523之间的区域、绝缘层510外侧边缘至邻近的芯片安装部的部分均可属于非芯片安装部523’。
进一步地,结合图5b所示,所述金属基底520还包括多个大小不一的第二凹槽526,所述多个第二凹槽526设置在所述芯片安装部523周围、对应于非芯片安装部523’,且多个第二凹槽526中填充有低比热容填充物527。例如,本实施例中,芯片安装部523与所述绝缘层510之间的非芯片安装部523’区域相对较窄,第二凹槽526的槽口形状也相应较窄,间隔地设置在芯片安装部523与所述绝缘层510之间;类似地,芯片安装部523与金属基底520边缘之间的非芯片安装部523’区域相对较宽,多个第二凹槽526的形状也相应较宽,间隔地设置在芯片安装部523与金属基底520边缘之间。如此,本实施例在非芯片安装部523’设置了若干个矩形的第二凹槽526,可因应所述非芯片安装部523’的面积大小调整第二凹槽526的槽口面积,例如可以呈矩形、圆形、椭圆形等,对应设置于所述第二凹槽526填充的低比热容填充物527,也相应地呈棱柱状、碗状或圆柱状等,均可以达到本发明目的。
当然,导热填充物可以根据LED芯片的具体位置而调整。在其实施例中,条状绝缘部可以是并非设置于所述固晶区域对称轴上,而是相对对称轴左偏或右偏,该情况下LED芯片或会设置在条状绝缘部的一侧或左多右少或左少右多等非对称情况;相应地,所述导热填充物也随之设置在LED芯片底部。
对于芯片排布较稀疏或芯片安装部523与非芯片安装部523’的间距较大时,由于热源间距大导致横向传导热量的距离受限,非芯片安装部523’的温度与523的温度会逐渐拉大,低比热容填充物527设置于非芯片安装部,目的是吸收较少的热量便可升高较多的温度,从而提高低温区的温度、减少低温区与高温区之间的差值。所述低比热容填充物527的材质例如,若金属基底520是铜,比热容为386J/Kg·℃,则低比热容填充物527可设置为铅(130J/Kg·℃),或钼(248J/Kg·℃),或铂(133J/Kg·℃)或锡(228J/Kg·℃)等材料中的至少一种;若金属基底520是铝(比热容为905J/Kg·℃),则低比热容填充物527的选择性更多,只需要选择材料的比热容比铝的比热容要小(小于905J/Kg·℃)便可以达到本发明目的。
当然,类似地,为了降低生产难度和成本,可根据芯片安装部的数量和形状调整,例如,如图6a、图6b所示,芯片安装部623呈对称分布于条状绝缘部611左侧、右侧(也可以上侧、下侧),在芯片安装部623与条状绝缘部611之间、以及芯片安装部623到金属基板610边缘的区域均为非芯片安装部623’区域。第二凹槽626对应于芯片安装部623、围绕或夹持整个芯片安装部623设置,形成一个面积较大的第二凹槽626,其中填充低比热容填充物627。当然,导热填充物可以根据芯片安装部的具体位置而调整。在其实施例中,条状绝缘部并非设置于所述固晶区域对称轴上,而是相对对称轴左偏或右偏,该情况下芯片安装部或会设置在条状绝缘部的一侧或左多右少或左少右多等非对称情况;相应地,所述导热填充物也随之设置在芯片安装部。
对于一些包括有奇数个LED芯片的光电结构而言,由于芯片安装部也是非对称的,所设置的第二凹槽以及低比热容填充物的形状也是不规则的。例如,如图6c所示,芯片安装部623呈品字形分布在固晶区域621中,芯片安装部623非对称设置于条状绝缘部611两侧,条状绝缘部611左侧设有两个上下排列的芯片安装部623、右侧设有一个居中排列的芯片安装部623,第二凹槽626则填充于非芯片安装部623’,由于非芯片安装部623’的形状不确定性,第二凹槽626的形状也是多变的、多样的。非芯片安装部623’则因应具体区域空间大小而布设大小、形状不同的第二凹槽626和低比热容填充物627。只需要满足本实施对第二凹槽、低比热容填充物的要求,同样可以达到本发明目的。
另外,导热填充物的材质可选择为高导热填充物或热膨胀系数大的填充料,例如,如果金属基底是纯铜(导热系数为401W/mK),则导热填充物可选择纯银(导热系数为429W/mK)或石墨烯(导热系数为5300W/mK)等。如果金属基底是铝片,则导热填充物可为铜、银、石墨烯中任一种。
优选地,为了简化生产工艺,提高制作效率,可以在相邻两个第二凹槽626中设置第二连接槽628,在所述第二连接槽628中也填充导热填充物627,结合图6d所示,比照图5b所述的LED支架结构,同位于条状绝缘部611左侧的第二凹槽626通过第二连接槽628重新连通、整合为一个整体,俯视结构类似“H”型;同位于条状绝缘部611右侧的第二凹槽626通过第二连接槽628重新连通,从原来岛状的、独立的形状形成一整体的多边形,然后后续浇注导热填充物627可以一起完成,一体成型。
对于低比热容填充物627的尺寸和比热容的定义:根据比热容公式C=Q/(m*△T)可知:
其中,Q=LED电功率-光功率,Q可视为常数;则分别将低比热容填充物、金属基底的参数代入比热容公式,求两者的比热容C低比热容填充物、C金属基底之比,获得如下方程式1:
C低比热容填充物/C金属基底=(m金属基底*△T金属基底)/(m低比热容填充物*△T低比热容填充物)
若现有的固晶区域中的高低温差约为16℃,而本发明目的的温差需控制在5℃以内,则有如下方程式2:
C低比热容填充物/C金属基底=(16*ρ金属基底*V金属基底)/(5*ρ低比热容填充物*V低比热容填充物)
其中ρ代表密度,V代表体积。
从上述可知,只要确定了低比热容填充物、金属基底的材质,则可根据方程式2,代入已知的参数,求出低比热容填充物的体积(V低比热容填充物)。再根据金属基底的厚度,定义低比热容填充物合适的填充厚度和填充面积。
本实施例通过在金属基底中远离LED芯片的低温区域引入低比热容填充物,并可灵活调整低比热容填充物的形状、大小,低比热容填充物的引入能够吸收热量后减缓低温区域温度下降的速度,使得金属基底整体温度趋于一致。
实施例四
本实施例与实施例一不同的是,本实施例希望通过改变金属基底的尺寸,减少绝缘层与LED芯片之间的距离,实现高、低温区域的温差缩小的目的。
结合图7所示,本实施例提供一种LED发光装置70,包括:LED支架700和LED芯片701。LED支架700包括:绝缘层710以及装设于所述绝缘层710上的LED芯片701。
具体地,金属基底720包括固晶区域721以及环绕所述固晶区域的周边区域722,所述固晶区域721用于固定安装所述LED芯片。其中所述固晶区域721可例如为方形、矩形或圆形等多种几何形状。
绝缘层710设置在所述金属基底720上并位于所述周边区域722内以定义出所述固晶区域721。所述绝缘层710还包括对应于所述固晶区域721、设置于所述金属基底720中的条状绝缘部711。
其中,所述绝缘层710的材质可优选为EMC,相邻两个LED芯片701之间的距离为D1=0.8mm,则绝缘层710中心到相邻的LED芯片701中心之间的距离可推算出0.4mm,而绝缘层710到相邻LED芯片701边缘的距离D2=0.45mm,不大于0.5mm。通过减少金属基底720的尺寸,使得位于金属基底720边缘的EMC与LED芯片701更近,有效减少因距离偏大而导致温差偏高的问题。
上述实施例一、实施例二、实施例三仅为本发明的示例性说明,在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下,各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。
Claims (9)
1.一种LED支架,用于LED芯片的安装,所述LED支架包括:
金属基底,所述金属基底包括固晶区域以及环绕所述固晶区域的周边区域,所述固晶区域用于固定安装所述LED芯片,所述固晶区域分为芯片安装部和非芯片安装部;
绝缘层,所述绝缘层设置在所述金属基底上并位于所述周边区域上以定义出所述固晶区域;
所述金属基底还包括对应于所述芯片安装部开设的第一凹槽,所述第一凹槽中填充导热填充物,所述导热填充物的导热系数大于所述金属基底的导热系数;
其特征在于,两个相邻的所述第一凹槽之间还开设有第一连接槽,所述第一连接槽填充有所述导热填充物。
2.根据权利要求1所述LED支架,其特征在于,所述金属基底的第一凹槽有多个,所述多个第一凹槽呈轴对称分布或非对称分布。
3.根据权利要求1所述LED支架,其特征在于,所述金属基底还包括对应于所述非芯片安装部开设的第二凹槽,所述第二凹槽中填充低比热容填充物,所述低比热容填充物的比热容小于所述金属基底的比热容。
4.根据权利要求3所述LED支架,其特征在于,两个相邻的所述第二凹槽之间还开设有第二连接槽,所述第二连接槽填充有所述低比热容填充物。
5.根据权利要求3所述LED支架,其特征在于,所述第二凹槽延伸到所述周边区域内。
6.根据权利要求3所述LED支架,其特征在于,所述金属基底的第二凹槽有多个,所述多个第二凹槽呈轴对称分布或非对称分布。
7.一种LED支架,用于LED芯片的安装,所述LED支架包括:
金属基底,所述金属基底包括固晶区域以及环绕所述固晶区域的周边区域,所述固晶区域用于固定安装所述LED芯片,所述固晶区域分为芯片安装部和非芯片安装部;
绝缘层,所述绝缘层设置在所述金属基底上并位于所述周边区域上以定义出所述固晶区域;
其特征在于,所述金属基底还包括对应于所述非芯片安装部开设的第二凹槽,所述第二凹槽形成在所述金属基底用于安装所述LED芯片的上表面,所述第二凹槽中填充低比热容填充物,所述低比热容填充物的比热容小于所述金属基底的比热容。
8.根据权利要求7所述LED支架,其特征在于,所述金属基底还包括对应于所述芯片安装部开设的第一凹槽,所述第一凹槽中填充导热填充物,所述导热填充物的导热系数大于所述金属基底的导热系数。
9.一种LED发光装置,其包括LED芯片,封装体及如权利要求1至8任意一项所述LED支架,所述LED芯片安装于固晶区域的芯片安装部上,所述封装体填充于所述固晶区域上并覆盖所述LED芯片。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710888133.0A CN107706286B (zh) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Led发光装置和led支架 |
US16/112,755 US10763416B2 (en) | 2017-09-27 | 2018-08-26 | Light emitting device and leadframe thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710888133.0A CN107706286B (zh) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Led发光装置和led支架 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107706286A CN107706286A (zh) | 2018-02-16 |
CN107706286B true CN107706286B (zh) | 2019-10-11 |
Family
ID=61174994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710888133.0A Active CN107706286B (zh) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Led发光装置和led支架 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10763416B2 (zh) |
CN (1) | CN107706286B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11335842B2 (en) * | 2018-02-14 | 2022-05-17 | Maven Optronics Co., Ltd. | Chip-scale packaging light-emitting device with electrode polarity identifier and method of manufacturing the same |
CN108538997B (zh) * | 2018-03-29 | 2020-05-05 | 开发晶照明(厦门)有限公司 | 表面贴装型支架和多芯片光电器件 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2485801Y (zh) * | 2001-06-27 | 2002-04-10 | 台湾省光宝电子股份有限公司 | 低热阻发光二极管结构 |
CN1967888A (zh) * | 2005-11-02 | 2007-05-23 | 株式会社托里昂 | 发光二极管安装基板 |
CN101093828A (zh) * | 2006-06-20 | 2007-12-26 | 常州东村电子有限公司 | 紧凑型大功率发光二极管的封装结构 |
JP2012227230A (ja) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Citizen Electronics Co Ltd | 半導体発光装置 |
CN105098046A (zh) * | 2014-05-19 | 2015-11-25 | 四川新力光源股份有限公司 | Led光源基板及其制作方法和led光源 |
CN205488198U (zh) * | 2016-01-14 | 2016-08-17 | 东莞市凯昶德电子科技股份有限公司 | Led封装用的高导热氮化铝陶瓷支架 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6785137B2 (en) * | 2002-07-26 | 2004-08-31 | Stmicroelectronics, Inc. | Method and system for removing heat from an active area of an integrated circuit device |
KR100592508B1 (ko) * | 2005-07-15 | 2006-06-26 | 한국광기술원 | 비콘 모양의 기판을 구비한 고출력 발광 다이오드 패키지 |
US9111778B2 (en) * | 2009-06-05 | 2015-08-18 | Cree, Inc. | Light emitting diode (LED) devices, systems, and methods |
US20120261689A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Bernd Karl Appelt | Semiconductor device packages and related methods |
DE102016109853B4 (de) * | 2016-05-30 | 2021-08-12 | Infineon Technologies Ag | Chipträger und Halbleitervorrichtung mit Umverteilungsstrukturen sowie Verfahren zur Herstellung einer Umverteilungsstruktur |
-
2017
- 2017-09-27 CN CN201710888133.0A patent/CN107706286B/zh active Active
-
2018
- 2018-08-26 US US16/112,755 patent/US10763416B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2485801Y (zh) * | 2001-06-27 | 2002-04-10 | 台湾省光宝电子股份有限公司 | 低热阻发光二极管结构 |
CN1967888A (zh) * | 2005-11-02 | 2007-05-23 | 株式会社托里昂 | 发光二极管安装基板 |
CN101093828A (zh) * | 2006-06-20 | 2007-12-26 | 常州东村电子有限公司 | 紧凑型大功率发光二极管的封装结构 |
JP2012227230A (ja) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Citizen Electronics Co Ltd | 半導体発光装置 |
CN105098046A (zh) * | 2014-05-19 | 2015-11-25 | 四川新力光源股份有限公司 | Led光源基板及其制作方法和led光源 |
CN205488198U (zh) * | 2016-01-14 | 2016-08-17 | 东莞市凯昶德电子科技股份有限公司 | Led封装用的高导热氮化铝陶瓷支架 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10763416B2 (en) | 2020-09-01 |
US20190097109A1 (en) | 2019-03-28 |
CN107706286A (zh) | 2018-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9299628B2 (en) | Power semiconductor module | |
US6400014B1 (en) | Semiconductor package with a heat sink | |
CN1873973B (zh) | 一种大功率半导体发光元件的封装 | |
EP3529833A1 (en) | Stacked semiconductor die assemblies with high efficiency thermal paths and molded underfill | |
CN107706286B (zh) | Led发光装置和led支架 | |
TW201622083A (zh) | 功率模組及其製造方法 | |
US9748462B2 (en) | Floating heat sink support with conductive sheets and LED package assembly for LED flip chip package | |
CN202434513U (zh) | 基于引线框架的led阵列封装光源模块 | |
US9640745B2 (en) | Light emitting diode and method of manufacturing the same | |
US20170084510A1 (en) | A Wide Band Gap Semiconductor Device and Its Fabrication Process | |
CN107731757B (zh) | 光电装置及其基板 | |
KR101401919B1 (ko) | 일체화 고효율 다층식 조명장치 | |
CN205508884U (zh) | 一种色温均匀散热性良好的led封装结构 | |
CN203631590U (zh) | 一种垂直的led灯条 | |
CN209249451U (zh) | 一种压接型igbt的封装结构 | |
CN202721186U (zh) | 具有多层式结构的一体化高效率照明装置 | |
WO2015003402A1 (zh) | 承载散热板和远程荧光粉结构的led光源及其生产方法 | |
CN205376582U (zh) | 散热型led封装 | |
CN205657084U (zh) | 发光二极管封装结构以及发光二极管灯泡 | |
CN203895451U (zh) | 大功率led封装结构 | |
CN204834684U (zh) | 一种采用倒装芯片封装的cob光源 | |
CN203631591U (zh) | 一种垂直的led灯条 | |
KR101108572B1 (ko) | 발광다이오드 모듈의 제조방법 | |
CN203553208U (zh) | 一种正装的led封装结构及led灯条 | |
CN203553161U (zh) | 一种倒装的led灯条 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 361101 No. 101, Xiang Xing Road, Torch Industrial Park (Xiangan) Industrial Zone, Xiamen, Fujian Patentee after: Purui Optoelectronics (Xiamen) Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 361101 No. 101, Xiang Xing Road, Torch Industrial Park (Xiangan) Industrial Zone, Xiamen, Fujian Patentee before: KAISTAR LIGHTING (XIAMEN) Co.,Ltd. Country or region before: China |