CN108091753B - 一种光源元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光源元件包括基板本体和电极面面向基板本体的LED芯片，电极面包括N电极和P电极，基板本体上成型有多个用于焊接安装LED芯片的安装区块，每一安装区块均为突起高出基板本体板面的安装凸台，基板本体以及安装凸台的表面均覆盖有一层导热绝缘层；每一安装凸台上均由隔离槽分隔出负电极区和正电极区，导热绝缘层上印刷有负极引线和正电极引线，LED芯片上位于N电极和P电极之间设置有绝缘墙，绝缘墙的下端面与位于隔离槽中的导热绝缘层的上表面相贴合。本发明能保证LED芯片在较小GAP下的焊接成品率，改善元件的散热能力，提高LED芯片焊接工艺的稳定性，防止因焊料互溢渗透带来的短路失效风险，能满足高亮、高散热发光元件的批量生产需求。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电子领域，涉及一种半导体发光器件，具体地说是一种光源元件。
背景技术
随着LED发光二极管行业的不断发展，技术工艺的不断提升，使单位面积的半导体元件所获取的光量越来越高，芯片尺寸也越来越小，由此对发光器件的封装精度、效率及可靠性也提出了更高的要求。倒装芯片基于其发光与散热异侧的特征，可以很好的利用其倒装焊等工艺使器件发热从电极面更快的传递给热沉，保证了LED芯片在大电流密度注入下也能保持很好的发光效率。因为倒装芯片电极面朝向基板，所以对封装工艺控制要求较高，焊料的多少及位置都决定了器件封装的成品率。焊料过多会导致焊料互溢出，形成短路；焊料过少会导致芯片导热面减小，影响芯片工作结温；一般情况下，封装工艺会防止虚焊等因素，锡膏量会超出芯片电极，且需要在基板的正负电极间形成较宽的隔离Gap，来保证电极间不短路，以此牺牲了芯片导热面积，特别是在小芯片焊接时，固定的GAP宽度设计占芯片总面积更大，严重影响芯片使用时的散热。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供结构新颖、设计合理，并且散热效果好，能防止因焊料互溢导致漏电失效，提高产品生产合格率的一种光源元件。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种光源元件，包括具有良好导热性能的基板本体和出光面背向基板本体电极面面向基板本体的LED芯片，电极面包括左右对称设置的N电极和P电极，基板本体上一体成型有多个用于焊接安装LED芯片的安装区块，每一安装区块均为突起高出基板本体板面能使焊料向下溢出以增加焊接面积和散热能力的安装凸台，基板本体的表面以及安装凸台的表面均覆盖有一层具有导热和绝缘功能的导热绝缘层；每一安装凸台上均由隔离槽分隔出与N电极相对应的负电极区和与P电极相对应的正电极区，导热绝缘层上印刷有连接每一负电极区的负极引线和连接每一正电极区的正电极引线，LED芯片上在位于N电极和P电极之间设置有在焊接安装时与隔离槽插接配合防止因焊料互溢造成短路的绝缘墙，在绝缘墙插接到位时，该绝缘墙的下端面与位于隔离槽中的导热绝缘层的上表面相贴合，N电极与负极引线间以及P电极与正极引线间留有采用焊料电连接焊接安装的狭小焊接空间。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的安装凸台为长方形凸块，负电极区和正电极区为由中间的隔离槽在安装凸台上分隔出的两个方形区块。
上述的负电极区成型有为焊接负电极区溢出的焊料提供导流作用的负极导流斜面，正电极区成型有为焊接正电极区溢出的焊料提供导流作用的正极导流斜面。
上述的基板本体的材质为铝、铝合金、铜或铜合金中的一种。
上述的绝缘墙的材质为硅、铝、硼的氧化物或氮化物的无机绝缘材料。
上述的绝缘墙的材质为含80％AlN粉末质量比的环氧树脂，该绝缘墙以喷涂沉积方式设置在N电极和P电极之间。
上述的绝缘墙的宽度大于5微米而小于50微米，该绝缘墙的下端面与LED芯片电极面间的距离至少为10微米。
多个安装区块在基板本体呈行列排布。
上述的隔离槽为具有一定厚度的正电极引线和具有一定厚度的负电极引线在安装凸台上形成的一道凹入长条。
上述的隔离槽为切割或刻蚀在安装凸台上的一道凹入长条。
与现有的技术相比，本发明的光源元件由基板本体和焊接在基板本体上的LED芯片组成，基板本体成型有用于安装LED芯片的安装凸台，安装凸台由中间的隔离槽分隔出负电极区和正电极区，并在负电极区和正电极区成型有能为焊料提供导流作用的导流斜面，导流斜面包括负极导流斜面和正极导流斜面。在LED芯片的N电极与负电极区的负电极引线焊接时或在LED芯片的P电极与正电极区的正电极引线焊接时，多余焊料能沿着导流斜面下移，防止多余焊料在芯片侧壁附着，附着后易阻挡芯片侧面的出光和产生侧壁短路通道。LED芯片在N电极和P电极之间增设有与隔离槽插接配合绝缘墙，绝缘墙能阻止在LED芯片焊接时N电极处的焊料与P电极处的焊料因互溢造成的短路问题，绝缘墙不仅能提高光源元件的产品焊接合格率，而且还极大地增加产品的生产效率。
本发明能保证LED芯片在较小GAP下的焊接成品率，改善光源元件的散热能力，提高LED芯片焊接工艺的稳定性，防止因焊料互溢渗透带来的短路失效风险，能满足高亮、高散热发光器件的批量生产需求。
附图说明
图1是本发明LED芯片的剖视结构示意图；
图2是本发明基板本体的俯看示意图；
图3是图2中安装区块的结构示意图；
图4是图3的B-B向剖视图；
图5是图3的A-A向剖视图之一；
图6是图3的A-A向剖视图之二。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
其中的附图标记为：基板本体1、LED芯片2、N电极21、P电极22、绝缘墙23、安装凸台3、隔离槽3a、负极导流斜面3b、正极导流斜面3c、负电极区31、正电极区32、导热绝缘层4、负极引线5、正电极引线6、焊料7。
本发明公开了具有散热能力强并且能防止因焊料互溢导致漏电失效，提高产品生产合格率的一种光源元件，该光源元件包括基板本体1和通过焊料焊接在基板本体1上的多个LED芯片2，基板本体1具有良好导热性能以利于散热，基板本体1的材质最佳为材质最佳为铝、铝合金、铜或铜合金中的一种。LED芯片2的电极面面向基板本体1焊接，LED芯片2的出光面背向基板本体1，LED芯片2的电极面包括左右对称设置的N电极21和P电极22，即PN电极。基板本体1上一体成型有多个用于焊接安装LED芯片2的安装区块，每个安装区块上焊接有一个LED芯片2，多个安装区块在基板本体1呈行列排布。当然安装区块也可以根据需要呈任意方式排布，例如呈辐射状排布，呈同心圆排布或成各种图案排布。本发明的技术关键要点在于，每一安装区块均为突起的、高出基板本体1板面的安装凸台3，该安装凸台3在LED芯片2采用焊料7焊接在基板本体1上时，焊料7能沿安装凸台3向下流动溢出，防止多余焊料7在芯片2侧壁附着，附着后易阻挡芯片2侧面的出光和产生侧壁短路通道，在保证安装凸台3焊接面的前提下，保证了焊接的牢固性。为了满足LED芯片2与基板本体1间既要导热好又要绝缘好，本发明在基板本体1的表面以及安装凸台3的表面均覆盖有一层具有导热和绝缘功能的导热绝缘层4。本发明每一安装凸台3的中分线处均设置有使正负电极隔离的隔离槽3a，隔离槽3a将安装凸台3分隔出负电极区31和正电极区32。在LED芯片2焊接时，负电极区31与LED芯片2的N电极21相对应，正电极区32与LED芯片2的P电极22相对应。LED芯片2在焊接前，基板本体1的导热绝缘层4上即采用印刷的方式印刷有连接每一负电极区31的负极引线5和连接每一正电极区32的正电极引线6，负极引线5使每一LED芯片2的N电极21电连接，正电极引线6使每一LED芯片2的P电极22电连接。
本发明的另一关键技术要点是在LED芯片2上位于N电极21和P电极22之间设置有绝缘墙23，绝缘墙23在LED芯片2焊接安装时能与隔离槽3a插接配合将负电极区31和正电极区32隔离成两个互为独立的区域，从而使N电极处21的焊料与P电极22处的焊料在焊接时不会因焊料互溢而造成短路，有了绝缘墙23的存在可以在较小芯片Gap下，增加芯片焊接面积提高了LED芯片2经焊料向基板本体1导热传递的能力，使LED芯片2的散热能力增强。
绝缘墙23的材质可以是硅、铝、硼的氧化物或氮化物的无机绝缘材料。本发明优选绝缘墙23的材质为含80％AlN粉末质量比的环氧树脂。含80％AlN粉末质量比的环氧树脂通过喷涂沉积在LED芯片2上形成LED芯片2的绝缘墙23。
本发明在绝缘墙23与隔离槽3a插接到位时，该绝缘墙23的下端面与位于隔离槽3a中的导热绝缘层4的上表面相贴合，此时N电极21与负极引线5间以及P电极22与正极引线6间应正好留有采用焊料7电连接焊接安装的狭小焊接空间。这里的狭小焊接空间的高度由电极面与导热绝缘层4的上表面间的距离决定，即绝缘墙23的下端面与LED芯片电极面间的距离，本发明在绝缘墙23插接到位时狭小焊接空间的高度至少为10微米。本发明绝缘墙23的宽度大于5微米而小于50微米。
实施例中，本发明的安装凸台3为长方形凸块，负电极区31和正电极区32为由中间的隔离槽3a在安装凸台3上分隔出的两个方形区块。或安装凸台3为正方形，负电极区31和正电极区32为由中间的隔离槽3a分隔出的两个长方形区块，或安装凸台3为椭圆形，负电极区31和正电极区32为由中间的隔离槽3a分隔出的两个半椭圆形区块。安装凸台3的形状也可以根据需要设定，本发明所要保护的要点是安装凸台3的设计高度要高于基板的板面。
为了进一步提高光源元件的散热性能和防止焊料7互溢，本发明的负电极区31成型有为焊接负电极区31溢出的焊料7提供导流作用的负极导流斜面3b，正电极区32成型有为焊接正电极区32溢出的焊料7提供导流作用的正极导流斜面3c。负极导流斜面3b和正极导流斜面3c能保证正负电极端的焊料7分流，避免短路。
实施例中，图5显示了本发明隔离槽3a的第一种结构，即隔离槽3a直接为由具有一定厚度的正电极引线6和具有一定厚度的负电极引线5在安装凸台3上形成的一道凹入长条。
为了取得更好的技术效果，如图6所示，隔离槽3a为切割或刻蚀在安装凸台3上的一道凹入长条。
本发明的负极引线5和正电极引线6的材质均为铜箔电极，并且负极引线5和正电极引线6的厚度均为30微米。
以上所述，仅为本发明优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖于本发明保护范围内。
Claims (10)
1.一种光源元件，包括具有良好导热性能的基板本体(1)和出光面背向基板本体(1)电极面同时面向基板本体(1)的LED芯片(2)，所述的电极面包括左右对称设置的N电极(21)和P电极(22)，所述的基板本体(1)上一体成型有多个用于焊接安装LED芯片(2)的安装区块，其特征是：每一所述的安装区块均为突起高出基板本体(1)板面，能使焊料(7)向下溢出以增加焊接面积和散热能力的安装凸台(3)，所述的基板本体(1)的表面以及安装凸台(3)的表面均覆盖有一层具有导热和绝缘功能的导热绝缘层(4)；每一所述的安装凸台(3)上均由隔离槽(3a)分隔出与N电极(21)相对应的负电极区(31)和与P电极(22)相对应的正电极区(32)，所述的导热绝缘层(4)上印刷有连接每一负电极区(31)的负极引线(5)和连接每一正电极区(32)的正极引线(6)，所述的LED芯片(2)上在位于N电极(21)和P电极(22)之间设置有在焊接安装时与隔离槽(3a)插接配合防止因焊料互溢造成短路的绝缘墙(23)，在所述的绝缘墙(23)插接到位时，该绝缘墙(23)的下端面与位于隔离槽(3a)中的导热绝缘层(4)的上表面相贴合，所述的N电极(21)与负极引线(5)间以及P电极(22)与正极引线(6)间留有采用焊料(7)电连接焊接安装的狭小焊接空间。
2.根据权利要求1所述的一种光源元件，其特征是：所述的安装凸台(3)为长方形凸块，所述的负电极区(31)和正电极区(32)为由中间的隔离槽(3a)在安装凸台(3)上分隔出的两个方形区块。
3.根据权利要求2所述的一种光源元件，其特征是：所述的负电极区(31)成型有为焊接负电极区(31)溢出的焊料(7)提供导流作用的负极导流斜面(3b)，所述的正电极区(32)成型有为焊接正电极区(32)溢出的焊料(7)提供导流作用的正极导流斜面(3c)。
4.根据权利要求3所述的一种光源元件，其特征是：所述的基板本体(1)的材质为铝、铝合金、铜或铜合金中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种光源元件，其特征是：所述的绝缘墙(23)的材质为硅、铝、硼的氧化物或氮化物的无机绝缘材料。
6.根据权利要求5所述的一种光源元件，其特征是：所述的绝缘墙(23)的材质为含80%AlN粉末质量比的环氧树脂，该绝缘墙(23)以喷涂沉积方式设置在N电极(21)和P电极(22)之间。
7.根据权利要求6所述的一种光源元件，其特征是：所述的绝缘墙(23)的宽度大于5微米而小于50微米，该绝缘墙(23)的下端面与LED芯片电极面间的距离至少为10微米。
8.根据权利要求7所述的一种光源元件，其特征是：多个所述的安装区块在基板本体(1)呈行列排布。
9.根据权利要求8所述的一种光源元件，其特征是：所述的隔离槽(3a)为正极引线(6)和负极引线(5)在安装凸台(3)上形成的一道凹入长条。
10.根据权利要求8所述的一种光源元件，其特征是：所述的隔离槽(3a)为切割或刻蚀在安装凸台(3)上的一道凹入长条。
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