CN112447899A - Led支架及其制备方法、背光模组及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED支架及其制备方法、背光模组及显示装置。其中，该LED支架包括：多个阵列设置的支架本体；支架电极，所述支架电极贴合在所述支架本体的下端面上；其中，所述支架本体以及所述支架电极限定出用于收容LED芯片的容置槽；所述容置槽的侧壁上设置有第一导热金属层，所述第一导热金属层的下边缘与所述支架电极相连接。基于此，本发明所提供的LED支架在封装LED芯片后，LED芯片工作时所产生的热量不仅可以直接通过支架电极进行散热，还可以通过支架电极将热量传导至容置槽侧壁上的第一导热金属层，而后通过支架本体进行散热或者由支架本体承担部分热量，降低了高温对于封装胶的影响，从而提高了LED灯珠的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及的是一种LED支架及其制备方法、背光模组及显示装置。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)支架是LED灯珠在封装之前的底基座，在LED支架的基础上，将LED芯片固定进去，焊上正负电极，再用封装胶一次封装成形。LED支架一般是由铜、铁、铝或者陶瓷形成。
现有的LED支架通常是向五金模条(五金模条在切割后可以作为LED支架的电极)内注入环氧树脂模塑料(Epoxy Molding Compound，EMC)，待EMC固化后成型，可以形成用于收容LED芯片的容置槽。在LED支架成型后，将LED芯片固定在容置槽内，并通过金线键合将LED芯片的电极与LED支架的电极连接起来，再使用封装硅胶滴入容置槽进行LED芯片的封装，以保护芯片及金线焊点。
然而，目前的LED支架及其制备方法、背光模组及显示装置，还有待于改进和发展。
发明内容
发明人发现，现有技术中，由于封装胶散热性能较差，因此，与五金模条和封装胶接触的LED芯片，基本上只能依靠底部的五金模条进行散热，导致工作时容置槽内部温度较高，加速了封装硅胶的老化，影响了LED灯珠的使用寿命。
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种LED支架，旨在改善现有技术中由于封装胶散热性能较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种LED支架，其包括：
多个阵列设置的支架本体；支架电极，所述支架电极贴合在所述支架本体的下端面上；其中，所述支架本体以及所述支架电极限定出用于收容LED芯片的容置槽；所述容置槽的侧壁上设置有第一导热金属层，所述第一导热金属层的下边缘与所述支架电极相连接。
在进一步地优选方案中，所述支架本体由玻纤层与聚酯层压合而成；
所述玻纤层与聚酯层皆设置有多层，且多层玻纤层与多层聚酯层交替排布。
在进一步地优选方案中，所述支架电极通过隔离槽分割为正电极及负电极，所述隔离槽内填充有聚酯隔离条。
在进一步地优选方案中，所述正电极朝向所述支架本体一侧的表面以及所述负电极朝向所述支架本体的一侧分别独立地设置有第二导热金属层；
其中，所述第二导热金属层与第一导热金属层分别独立地为电镀银层。
在进一步地优选方案中，所述支架本体与所述第一导热金属层之间设置有第一电镀铜层；
所述正电极与所述第二导热金属层之间，以及所述负电极与所述第二导热金属层之间分别独立地设置有第二电镀铜层。
在进一步地优选方案中，所述支架本体与所述支架电极是利用粘合材料并通过高温压合工艺进行粘接的。
在进一步地优选方案中，所述支架本体背离所述支架电极的一侧设置有环形槽，所述环形槽与支架本体的上端面形成封装台阶。
一种制备LED支架的方法，其包括：
将玻纤层与聚酯层进行压合处理，以形成支架本体；
对所述支架本体进行钻孔处理，以在所述支架本体上形成多个阵列排布的容置槽；
利用粘合材料并通过高温压合工艺将所述支架本体与支架电极进行贴合；
对所述支架电极进行蚀刻分割处理，以在所述支架电极中形成隔离槽；
利用绝缘聚酯材料填充所述隔离槽，以形成聚酯隔离条；
对所述容置槽的侧壁及所述支架电极朝向所述支架本体一侧的表面进行初次电镀处理，分别形成第一电镀铜层以及第二电镀铜层；
对所述第一电镀铜层的表面以及所述第二电镀铜层的表面进行二次电镀处理，分别形成第一导热金属层及第二导热金属层。该方法制备的LED支架可以是前面描述的LED支架。由此，该方法可以具有前面描述的LED支架所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。
一种背光模组，其包括：
如上所述的LED支架或者利用如上所述的方法制备的LED支架；
LED芯片，所述LED芯片设置在所述LED支架的所述容置槽中。由此，该背光模组可以具有前面描述的LED支架或者前面描述的方法所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。
一种显示装置，其包括如上所述的背光模组。由此，该显示装置可以具有前面描述的背光模组所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。
与现有技术相比，本发明提供的LED支架，包括：多个阵列设置的支架本体，所述支架本体下端面贴合有支架电极，支架本体以及支架电极限定出用于收容LED芯片的容置槽。容置槽的侧壁上设置有第一导热金属层，所述第一导热金属层的下边缘与所述支架电极相连接。基于此，本发明所提供的LED支架在封装LED芯片后，LED芯片工作时所产生的热量不仅可以直接通过支架电极进行散热，还可以通过支架电极将热量传导至容置槽侧壁上的第一导热金属层，而后通过支架本体进行散热或者由支架本体承担部分热量，降低了高温对于封装胶的影响，从而提高了LED灯珠的使用寿命。
附图说明
图1是本发明中LED支架制作时所用支架本体阵列的结构示意图。
图2是本发明中LED支架制作时所用支架电极阵列的结构示意图。
图3是本发明中LED支架的剖面图。
附图标记说明：
100：支架本体；110：第一导热金属层；120：第二导热金属层；200：支架电极；210：聚酯隔离条；300：粘合剂。
具体实施方式
本发明提供一种LED支架，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
LED芯片是被完全固定在LED支架中的容置槽内的，其底部与支架电极贴合，除底部外的其他几个侧面全部被封装胶包裹，在封装胶散热性能较差的情况下，LED芯片工作所产生的热量只能通过支架电极散出，在支架电极散热能力有限的情况下，无法散逸出去的热量不可避免的会对封装胶产生影响。若能提高支架电极的散热能力、或者提高封装胶的散热能力、或者提高封装胶的耐热性能或者将无法通过支架电极散逸出去的热量分散至支架本体，则可以降低残留高温对于封装胶的影响，延长LED灯珠的使用寿命。需要注意的是，本发明的目的在于改善散热问题，而非彻底解决散热问题。
基于上述思路，本发明提供了一种LED支架，如图3所示，其包括：多个阵列设置的支架本体100及支架电极200。支架电极200贴合在支架本体100的下端面上(图3中箭头指向的端面即为下端面)。支架本体100以及支架电极200限定出用于收容LED芯片的容置槽。所述容置槽以支架电极200的上端面为底壁，即容置槽是在支架本体100上开设出来的穿透槽，当多个阵列设置的支架本体100与支架电极200连接在一起之后，支架电极200上端面与容置槽底部对应的部分即可被视为容置槽的底壁。也就是说，所述容置槽包括无底壁及有底壁两种状态，支架本体100与支架电极200未连接时，容置槽处于无底壁状态；支架本体100与支架电极200连接时，容置槽处于有底壁状态且其底壁为支架电极200的上端面。
所述容置槽的侧壁上设置有第一导热金属层110，所述第一导热金属层110的下边缘与所述支架电极200相连接，即支架电极200与第一导热金属层110之间可以传导热量。
当LED芯片被收容至容置槽，且进行封装后，LED芯片处于被封装胶包裹的状态，LED芯片工作所产生的热量中第一部分将直接通过支架电极200散逸出去，第二部分将通过支架电极200传导至与支架电极200相连的第一导热金属层110，而后第一导热金属层110将该部分温度传导至支架本体100，从而在一定程度上降低封装胶的温度。
作为本发明地优选实施例，所述支架本体100由玻纤层与聚酯层压合而成，较佳地是，玻纤层及聚酯层皆设置有多层，多层玻纤层与多层聚酯层交替排布，压合后形成的支架本体100密度高，比如FR4(FR4是玻璃纤维环氧树脂覆铜板耐燃材料等级的代号，指树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格)，其具有耐高温(在250摄氏度下性能不变)、耐光照(长时间蓝光及紫光照射下性能不变)、机械强度高、化学性能稳定(基本不存在有机化学反应的问题)、抗电性能较好等优点。
进一步地，支架本体100最下层(即距离支架电极200最近的一层)为聚酯层，支架本体100最上层(即距离支架电极200最远的一层)也为聚酯层，玻纤层则优选为玻纤布。
较佳地是，所述容置槽的底壁设置有第二导热金属层120，所述第二导热金属层120与第一导热金属层110皆为电镀银层，电镀银层相对于其他金属层，提高了支架本体100对于光线的反射率，提高了LED灯珠的发光效果。在具体实施时，所述电镀银层的厚度可以为6～20um，优选的为20微米。
本发明利用电镀技术，对容置槽的侧壁及底壁(还可以包括支架电极200焊脚)分别进行高质量的电镀(容置槽的侧壁及底壁镀银，支架电极200焊脚底部镀铬或者其他易焊、导电及导热性能较好的惰性金属)，以保证LED支架具有优良的键合焊接性和表面贴装技术(Surface Mounting Technology，SMT)的可焊性，保证树脂封胶(即封装胶)的高光效，使LED支架具有良好的导热性。
优选所述容置槽的形成，首先对玻纤层与聚酯层的压合结构进行预钻孔操作形成槽体所需的开窗孔，然后利用激光烧灼技术对开窗孔进行槽体整形，以形成容置槽侧壁所需的坡度，以利于光线出射。容置槽侧壁与底壁的切面角根据实际光学需要进行确定，在容置槽成型后，可利用激光清除底壁上多余的粘合物质，以保证容置槽的清洁度。
较佳地是，所述支架本体100背离支架电极200的一侧设置有环形槽，所述环形槽与支架本体100的上端面形成封装台阶，所述封装台阶无需电镀。
根据本发明地另一方面，所述支架本体100的下端面和/或支架电极200的上端面经糙化处理后，支架本体100与支架电极200粘接；即在本发明进一步地优选实施例中，支架本体100与支架电极200相贴合的两个面至少要有一个经过糙化处理，以便增强玻纤与铜材之间的结合紧密度。
在糙化处理后，支架本体100与支架电极200优选通过半固化片(Prepreginsulator，PPI)及聚苯硫醚(Poly Phenylene Sulphide，PPS)等高性能粘合材料并利用高温压合工艺进行粘接，逐渐压合固化，固化过程将伴随着温度调整，整个高温压合工艺温度调整过程分为：预热、高温及退温；即压合固化过程根据温度的不同又可细分为多个阶段：预热压合、高温压合及退温压合。其中，预热压合阶段包括：在真空条件下，压力为100～380psi，温度为130～200℃，保持时间为20～40分钟；高温压合阶段包括：在真空条件下，压力为350～400psi，温度为200～250℃，保持时间为20～40分钟；退温压合阶段包括：压力为100～380psi，温度为130～200℃，保持时间为20～40分钟。需要说明的是，在退温压合阶段，温度以及压力是分别独立地逐渐降低。
更具体的，在一个实施例中，具体的压合参数如表1所示：
表1
根据本发明地实施例，所述支架电极200的中部开设有隔离槽，所述隔离槽将支架电极200分为正电极及负电极两部分(隔离槽的延伸方向并不限定为直线)，本发明利用塞孔技术，在隔离槽内填充有聚酯隔离条210，以保证LED支架底部的密封性。所述聚酯隔离条210优选为耐高温聚酯隔离条，以保证聚酯隔离条210在高温下的使用可靠性。形成正电极以及负电极后，正电极朝向支架本体100一侧的表面以及负电极朝向支架本体100的一侧分别独立地设置有上述第二导热金属层120。进一步的，支架本体100与第一导热金属层110之间设置有第一电镀铜层；正电极与第二导热金属层120之间，以及负电极与第二导热金属层120之间分别独立地设置有第二电镀铜层。第一电镀铜层以及第二电镀铜层的用量分别独立地为0.5盎司至2盎司，优选为1盎司。更具体的，第一电镀铜层的面积为4-6mm2，优选地，1盎司的铜可以均匀电镀在容置槽面积5mm2的侧壁上；第二电镀铜层的面积可以为2-5mm2，优选地，1盎司的铜可以均匀电镀在容置槽面积3mm2的底壁上。
在具体实施时，本发明利用蚀刻技术，对高纯度铜材支架电极200进行腐蚀，以形成支架电极200中部的隔离槽，制作误差可以做到0.1mm。以3030LED灯珠为例，所述高纯度铜材支架电极200用量大于3盎司，优选为6盎司，与支架本体100之间的粘合剂300为PPI、PPS或其他性能较好的粘合材料。其中，3030LED灯珠的支架电极电镀面积可以为8-10mm2，优选地，可以为9mm2。
一种背光模组，所述背光模组包括：如上所述的LED支架或者利用如上所述的方法制备的LED支架；以及LED芯片，所述LED芯片设置在所述LED支架的所述容置槽中。由此，该背光模组可以具有前面描述的LED支架或者前面描述的方法所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。
本发明还提供了一种显示装置，所述显示装置包括如上所述背光模组。具体的，显示装置可以是电视机、也可以是计算机显示器等等，此处无法一一列举，可以理解的是，凡可以用到上述背光模组且具有显示功能的设备都应视为属于本发明中的显示装置。
本发明还提供了一种制备LED支架的方法，其包括步骤如下：
将玻纤层与聚酯层进行压合处理，以形成支架本体，具体如上述装置实施例所述；
对所述支架本体进行钻孔处理，以在所述支架本体上形成多个阵列排布的容置槽，具体如上述装置实施例所述；
利用粘合材料并通过高温压合工艺将所述支架本体与支架电极进行贴合，具体如上述装置实施例所述；
对所述支架电极进行蚀刻分割处理，以在所述支架电极中形成隔离槽，具体如上述装置实施例所述；
利用绝缘聚酯材料填充所述隔离槽，以形成聚酯隔离条，具体如上述装置实施例所述；
对所述容置槽的侧壁及所述支架电极朝向所述支架本体一侧的表面进行初次电镀处理，分别形成第一电镀铜层以及第二电镀铜层，具体如上述装置实施例所述；
对所述第一电镀铜层的表面以及所述第二电镀铜层的表面进行二次电镀处理，分别形成第一导热金属层及第二导热金属层，具体如上述装置实施例所述。
以3030LED灯珠为例，其LED支架的制备方法具体如下：
将玻纤层与聚酯层进行压合，形成支架本体(一次形成若干个阵列排布的支架本体，如图1所示，在完成LED支架的制作后沿相邻支架本体之间的间隙可以进行裁剪)；
采用计算机数字控制(Computer number control，CNC)工艺或其他工艺对支架本体进行钻孔处理，以在支架本体上形成多个阵列排布的容置槽。同时，可以利用CNC工艺在支架本体的上端面形成环形槽，环形槽与支架本体的上端面形成封装台阶。封装台阶圆形直径2.35mm，容置槽侧壁的上端直径是2.1mm，底壁直径是1.9mm，玻纤层厚0.4mm(3030要求)，封装台阶的台阶面至支架本体上端面的间距为0.1mm；
采用高温压合工艺，将预处理好的多个阵列设置的支架本体和铜板材(支架电极的雏形)压合；铜板材亦一次预处理若干个，如图2所示，在完成LED支架的制作后沿相邻支架电极之间的间隙可以进行裁剪。其中，高温压合工艺固化过程根据温度的不同又可细分为多个阶段：预热压合、高温压合及退温压合。预热压合阶段包括：在真空条件下，压力为100～380psi，温度为130～200℃，保持时间为20～40分钟；高温压合阶段包括：在真空条件下，压力为350～400psi，温度为200～250℃，保持时间为20～40分钟；退温压合阶段包括：压力为100～380psi，温度为130～200℃，保持时间为20～40分钟。需要说明的是，在退温压合阶段，温度以及压力是分别独立地逐渐降低。
利用蚀刻技术对铜板材进行蚀刻分割处理，形成隔离开来的正负电极，在正负电极底部的焊脚分别镀铬或其他易焊、导电及导热较好的惰性金属；
蚀刻形成的隔离槽使用绝缘树脂材料塞孔，以保证LED支架底部的密封性；
在容置槽的底壁与侧壁电镀铜层(分别形成第一电镀铜层及第二电镀铜层)，用量0.5盎司至2盎司，优选为1盎司，底壁的电镀须按照隔离槽的隔离位置分别进行，防止电镀好的铜层连成一体；更具体的，第一电镀铜层的面积为4-6mm2，优选地，1盎司的铜可以均匀电镀在容置槽面积5mm2的侧壁上；第二电镀铜层的面积可以为2-5mm2，优选地，1盎司的铜可以均匀电镀在容置槽面积3mm2的底壁上。
在容置槽的底壁与侧壁电镀银层，银层厚度为6～20um，优选的为20微米；
采用超声波清洗技术对容置槽的底壁与侧壁进行清洗，确保LED支架的整洁度。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种LED支架，其特征在于，包括：
多个阵列设置的支架本体；
支架电极，所述支架电极贴合在所述支架本体的下端面上；
其中，所述支架本体以及所述支架电极限定出用于收容LED芯片的容置槽；
所述容置槽的侧壁上设置有第一导热金属层，所述第一导热金属层的下边缘与所述支架电极相连接。
2.根据权利要求1所述的LED支架，其特征在于，所述支架本体由玻纤层与聚酯层压合而成；
所述玻纤层与聚酯层皆设置有多层，且多层玻纤层与多层聚酯层交替排布。
3.根据权利要求1所述的LED支架，其特征在于，所述支架电极通过隔离槽分割为正电极及负电极，所述隔离槽内填充有聚酯隔离条。
4.根据权利要求3所述的LED支架，其特征在于，所述正电极朝向所述支架本体一侧的表面以及所述负电极朝向所述支架本体的一侧分别独立地设置有第二导热金属层；
其中，所述第二导热金属层与第一导热金属层分别独立地为电镀银层。
5.根据权利要求4所述的LED支架，其特征在于，所述支架本体与所述第一导热金属层之间设置有第一电镀铜层；
所述正电极与所述第二导热金属层之间，以及所述负电极与所述第二导热金属层之间分别独立地设置有第二电镀铜层。
6.根据权利要求1所述的LED支架，其特征在于，所述支架本体与所述支架电极是利用粘合材料并通过高温压合工艺进行粘接的。
7.根据权利要求1所述的LED支架，其特征在于，所述支架本体背离所述支架电极的一侧设置有环形槽，所述环形槽与支架本体的上端面形成封装台阶。
8.一种制备LED支架的方法，其特征在于，包括：
将玻纤层与聚酯层进行压合处理，以形成支架本体；
对所述支架本体进行钻孔处理，以在所述支架本体上形成多个阵列排布的容置槽；
利用粘合材料并通过高温压合工艺将所述支架本体与支架电极进行贴合；
对所述支架电极进行蚀刻分割处理，以在所述支架电极中形成隔离槽；
利用绝缘聚酯材料填充所述隔离槽，以形成聚酯隔离条；
对所述容置槽的侧壁及所述支架电极朝向所述支架本体一侧的表面进行初次电镀处理，分别形成第一电镀铜层以及第二电镀铜层；
对所述第一电镀铜层的表面以及所述第二电镀铜层的表面进行二次电镀处理，分别形成第一导热金属层及第二导热金属层。
9.一种背光模组，其特征在于，包括：
如权利要求1～7任一项所述的LED支架或者利用权利要求8所述的方法制备的LED支架；
LED芯片，所述LED芯片设置在所述LED支架的所述容置槽中。
10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求9所述的背光模组。
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