CN117276457B - 一种led封装结构及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及应用于半导体器件领域的一种LED封装结构及封装方法，包括有封装壳、固定设置在封装壳下端的金属热沉和固定设置在封装壳上端的透镜，采用上述电路板、热感循环组和循环散热电路的配合，有效在LED的运用过程中，对其内部的热量进行循环流动式作用，有效促进热量的散发和传导，避免热量堆积对其内部构建造成的损伤，进而有效减缓了LED光通量的衰弱，保持了其光效的有效性和持续性，延长了LED的使用寿命，并且还通过辅助晶片、主光晶片和荧光粉层的配合，有效基于RGB调控实现广色域、高品质的电视画面表现能力，还能够有效减少荧光粉的淬灭的概率，有效提高NTSC色域的范围，提高电视画面品质，充分满足市场需求。
Description
技术领域
本发明涉及的LED封装结构，特别是涉及应用于半导体器件领域的一种LED封装结构及封装方法。
背景技术
LED（半导体发光二极管）封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯，而且还要能够透光。所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。
前市场上贴片式发光二极管（SMD LED）应用电视背光的技术已日渐成熟，而该贴片式发光二极管多以蓝光晶片激发黄色荧光粉或蓝光激发绿粉和红粉发出冷白光来实现，其经过一系列的模组和配光设计后应用于电视背光，电视的NTSC色域约在60%-90%之间。
但是通过单晶片激发荧光粉发出冷白光的方式，在长时间的使用后，通常会出现总体光通量的衰弱，即使得贴片式发光二极管的光效下降，进而降低了其的使用寿命，也降低了其在电视背光中应用时电视的NTSC色域，不能够有效满足市场上对高清画质的需求。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是单晶片激发荧光粉发出冷白光的方式，在长时间的使用后，通常会出现总体光通量的衰弱，即使得贴片式发光二极管的光效下降的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种LED封装结构，包括有封装壳、固定设置在封装壳下端的金属热沉和固定设置在封装壳上端的透镜，金属热沉上端分别固定设置有位于封装壳内的电路板和位于电路板外侧的导热护板，且导热护板内开设有与电路板相配合的穿透孔；
电路板上端焊接有主光晶片和位于主光晶片右侧的辅助晶片，且电路板分别与辅助晶片、主光晶片电性连接，主光晶片上端覆盖有荧光粉层，封装壳左右两端分别嵌接有一对导电电极，且位于右侧的两个导电电极与辅助晶片电性连接，位于左侧的两个导电电极与主光晶片电性连接，形成两个独立的驱动路径；
穿透孔内壁嵌接有多个热感循环组，电路板上还印刷有与热感循环组电性连接的循环散热电路。
在上述LED封装中，对LED内部的热量进行循环流动式作用，有效促进热量的散发和传导，避免热量堆积对其内部器件造成的损伤，进而有效减缓了LED光通量的衰弱，保持了其光效的有效性和持续性。
作为本申请的补充，热感循环组包括有嵌接在穿透孔内壁的导热框，且热感循环组远离电路板一端与封装壳相抵接，导热框靠近封装壳一侧内壁固定连接有电磁吸附块，导热框内滑动连接有与电磁吸附块相配合的磁性吸附滑片，电磁吸附块和磁性吸附滑片相靠近一端均固定连接有相互配合的限位触发头，电磁吸附块和磁性吸附滑片之间还固定连接有复位弹簧，且复位弹簧套设在限位触发头的外侧。
作为本申请的补充，限位触发头与循环散热电路电性连接，并与相对应的电磁吸附块进行电路控制，温感触发片与循环散热电路电性连接，并设置在循环散热电路的主电源线路中。
作为本申请的补充，两个限位触发头的长度尺寸之和至少为复位弹簧完全收缩后的长度尺寸的1.05倍。
作为本申请的进一步改进，位于穿透孔右内壁一侧的磁性吸附滑片远离电磁吸附块一端固定连接有温感触发片，温感触发片远离电磁吸附块的一端延伸至导热框外侧，且温感触发片与导热框呈滑动配合。
作为本申请的再进一步改进，电路板上端开设有位于荧光粉层外侧的防溢槽，电路板内嵌接有位于辅助晶片和主光晶片之间的热阻导贴片。
作为本申请的更进一步改进，主光晶片为蓝光晶片，辅助晶片为绿光晶片，荧光粉层为红色荧光粉层。
作为本申请的又一种改进，主光晶片为蓝光晶片，辅助晶片为红光晶片，荧光粉层为绿色荧光粉层。
另外，本发明还提供了一种LED封装方法，制备上述的一种LED封装结构，包括如下步骤：
S1.将主光晶片和辅助晶片分别焊接在电路板对应位置上；
S2.将带有辅助晶片和主光晶片的电路板安装至封装壳内金属热沉的上端，并将导电电极分别嵌入封装壳内，与电路板相配合；
S3.利用金线将主光晶片与左侧的两个导电电极电性连接，将辅助晶片与右侧的两个导电电极电性连接；
S4.然后在主光晶片上端覆盖荧光粉层；
S5.将带有热感循环组的导热护板固定设置在金属热沉上端，并通过穿透孔套设在电路板外侧，对导电电极进行扣接；
S6.然后将透镜安装在封装壳上端，完成封装。
综上，通过电路板、热感循环组和循环散热电路的配合，有效在LED的运用过程中，对其内部的热量进行循环流动式作用，有效促进热量的散发和传导，避免热量堆积对其内部构建造成的损伤，进而有效减缓了LED光通量的衰弱，保持了其光效的有效性和持续性，延长了LED的使用寿命，并且还通过辅助晶片、主光晶片和荧光粉层的配合，有效基于RGB调控实现广色域、高品质的电视画面表现能力，还能够有效减少荧光粉的淬灭的概率，有效提高NTSC色域的范围，提高电视画面品质，充分满足市场需求。
附图说明
图1为本申请第1-4种实施方式的LED封装结构轴测图；
图2为本申请第1-4种实施方式的LED封装方法流程图；
图3为本申请第1-4种实施方式的LED封装结构爆炸图；
图4为本申请第1-4种实施方式的LED封装结构俯视图；
图5为本申请第1-4种实施方式的热感循环组俯视剖面图；
图6为本申请第1-4种实施方式的热感循环组被温感触发时前期作用俯视图；
图7为本申请第1-4种实施方式的热感循环组被温感触发时后期作用俯视图；
图8为本申请第1-4种实施方式的循环散热电路示意图；
图9为本申请第1-4种实施方式的LED封装结构的光谱图。
图中标号说明：
1封装壳、11透镜、12金属热沉、2导热护板、21穿透孔、3电路板、31防溢槽、32热阻导贴片、4辅助晶片、5主光晶片、6荧光粉层、7导电电极、8热感循环组、81导热框、82温感触发片、83磁性吸附滑片、84电磁吸附块、85限位触发头、86弹性线束套、87复位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的4种实施方式作详细说明。
第1种实施方式：图1-9示出一种LED封装结构，包括有封装壳1、固定设置在封装壳1下端的金属热沉12和固定设置在封装壳1上端的透镜11，金属热沉12上端分别固定设置有位于封装壳1内的电路板3和位于电路板3外侧的导热护板2，且导热护板2内开设有与电路板3相配合的穿透孔21；
电路板3上端焊接有主光晶片5和位于主光晶片5右侧的辅助晶片4，且电路板3分别与辅助晶片4、主光晶片5电性连接，主光晶片5上端覆盖有荧光粉层6，封装壳1左右两端分别嵌接有一对导电电极7，且位于右侧的两个导电电极7与辅助晶片4电性连接，通过110mA驱动主光晶片5，位于左侧的两个导电电极7与主光晶片5电性连接，通过70mA驱动辅助晶片4，形成两个独立的驱动路径；
穿透孔21内壁嵌接有多个热感循环组8，电路板3上还印刷有与热感循环组8电性连接的循环散热电路，通过电路板3、热感循环组8和循环散热电路的配合，有效在LED的运用过程中，对其内部的热量进行循环流动式作用，有效促进热量的散发和传导，避免热量堆积对其内部器件造成的损伤，进而有效减缓了LED光通量的衰弱，保持了其光效的有效性和持续性，延长了LED的使用寿命，并且还通过辅助晶片4、主光晶片5和荧光粉层6的配合，有效基于RGB调控实现广色域、高品质的电视画面表现能力，还能够有效减少荧光粉的淬灭的概率，有效提高NTSC色域的范围，提高电视画面品质，充分满足市场需求。
图1-7示出热感循环组8包括有嵌接在穿透孔21内壁的导热框81，且热感循环组8远离电路板3一端与封装壳1相抵接，导热框81靠近封装壳1一侧内壁固定连接有电磁吸附块84，导热框81内滑动连接有与电磁吸附块84相配合的磁性吸附滑片83，电磁吸附块84和磁性吸附滑片83相靠近一端均固定连接有相互配合的限位触发头85，电磁吸附块84和磁性吸附滑片83之间还固定连接有复位弹簧87，且复位弹簧87套设在限位触发头85的外侧，通过电磁吸附块84对磁性吸附滑片83的吸附作用，能够有效利用磁性吸附滑片83的移动对电路板3上端的空气进行促进流动的作用，并且在多个热感循环组8交替配合下，实现了电路板3上端空气的循环流动的效果，进而促进对热量的传导和散发作用，避免了热力量的堆积，提高了热量的传导率，有效避免了辅助晶片4、主光晶片5和荧光粉层6由于应用温度过高造成的损伤，有效保证了其的光效有效性。
图8示出限位触发头85与循环散热电路电性连接，并与相对应的电磁吸附块84进行电路控制，温感触发片82与循环散热电路电性连接，并设置在循环散热电路的主电源线路中，磁性吸附滑片83和电磁吸附块84之间还固定连接有一对弹性线束套86，弹性线束套86分别位于复位弹簧87左右两侧，并与导热框81内壁滑动连接，弹性线束套86内设置有连接线束，分别将温感触发片82、电磁吸附块84和限位触发头85与循环散热电路连接，通过温感触发片82的配合，能够在封装壳1内温度具有一处较高后，有效实现快速的触发循环散热电路和电磁吸附块84，实现对电路板3上端进行促进散热和热传导的作用，进而能够实现散热的灵敏度，提高了保护效果。
位于左侧后方的导电电极7直接与电路板3固定连接，在为主光晶片5提供驱动电流的同时，为电路板3提供驱动电流，进而在导热护板2内可设有与电磁吸附块84、限位触发头85、温感触发片82相连接的导电线路，然后在导热护板2下端与上述导电电极7配合的槽内设置有导通触点，通过导通触点在导热护板2下端与导电电极7卡接时，实现通过导电电极7与电路板3上循环散热电路的电性连接。
图1-7示出两个限位触发头85的长度尺寸之和至少为复位弹簧87完全收缩后的长度尺寸的1.05倍，有效保证限位触发头85的抵接触发效果，避免由于复位弹簧87的限制造成限位触发头85触发不良的问题。
图1-7示出位于穿透孔21右内壁一侧的磁性吸附滑片83远离电磁吸附块84一端固定连接有温感触发片82，温感触发片82远离电磁吸附块84的一端延伸至导热框81外侧，且温感触发片82与导热框81呈滑动配合，温感触发片82为接入循环散热电路内的温度感应式开关，在温度较高时被触发闭合，导致循环散热电路和多个热感循环组8接通产生作用，温感触发片82可以仅设置在位于穿透孔21单侧壁面上的磁性吸附滑片83上，这种方式能够降低制造成本，但是散热灵敏度较差，温感触发片82设置在全部的磁性吸附滑片83上，在其中一个感应到温度过高后，能够直接对循环散热电路进行导通触发，使得循环散热电路配合电磁吸附块84进行循环流动式的散热作用，有效提高散热灵敏度。
图1-7示出电路板3上端开设有位于荧光粉层6外侧的防溢槽31，电路板3内嵌接有位于辅助晶片4和主光晶片5之间的热阻导贴片32，防溢槽31能够对荧光粉层6的位置进行指示，能够避免荧光粉层6的过量，保证荧光粉层6对主光晶片5的覆盖有效性，并且还能够对荧光粉层6的位置进行限制，避免荧光粉层6的溢出对电路板3和辅助晶片4造成影响，有效保证LED的光效质量，热阻导贴片32的设置能够对主光晶片5和辅助晶片4之间的热量进行阻隔，避免由于热量交叉造成的损伤。
图1-9示出在LED应用过程中，若由于热传导效率较慢造成封装壳1内即电路板3上端温度较高，使得温感触发片82在感应到温度后产生触发，控制循环散热电路导通，且k1闭合，致使位于穿透孔21右侧（或者左侧）的单侧面上的电磁吸附块84被导通，通电产生磁性，对磁性吸附滑片83进行磁性吸附，进而使得磁性吸附滑片83在导热框81内朝向靠近电磁吸附块84方向的滑动，进而对电路板3上端的空气进行吸附，使得气流产生伴随磁性吸附滑片83的流动，然后在磁性吸附滑片83被不断吸附逐渐靠近电磁吸附块84时，复位弹簧87不断被压缩，两个限位触发头85逐渐靠近并形成抵接接触，限位触发头85抵接的信号会传递至循环散热电路，使得循环散热电路内的k1断开，并且k2的闭合点从201移动至202，使得位于穿透孔21右侧（或者左侧）的单侧面上的单侧电磁吸附块84断电，电磁吸附块84断电失去对磁性吸附滑片83的吸附磁力，使得磁性吸附滑片83在复位弹簧87的弹性作用下产生复位，并且推动气流形成向远离电磁吸附块84一侧的移动，同时，位于穿透孔21后侧（或者前侧）的单侧面上的电磁吸附块84全部被导通，通电产生磁性，对磁性吸附滑片83进行磁性吸附，进而使得磁性吸附滑片83在导热框81内朝向靠近电磁吸附块84方向的滑动，进而对电路板3上端的空气进行吸附，使得气流产生伴随磁性吸附滑片83的流动，形成前期作用；
然后在磁性吸附滑片83被不断吸附逐渐靠近电磁吸附块84时，复位弹簧87不断被压缩，两个限位触发头85逐渐靠近并形成抵接接触，限位触发头85抵接的信号会传递至循环散热电路，使得循环散热电路内的k2的闭合点从202移动至201，并且k3闭合，使得位于穿透孔21后侧（或者前侧）的单侧面上的电磁吸附块84全部断电，电磁吸附块84断电失去对磁性吸附滑片83的吸附磁力，使得磁性吸附滑片83在复位弹簧87的弹性作用下产生复位，并且推动气流形成向远离电磁吸附块84一侧的移动，同时，位于穿透孔21左侧（或者右侧）的单侧面上的电磁吸附块84被导通，通电产生磁性，对磁性吸附滑片83进行磁性吸附，进而使得磁性吸附滑片83在导热框81内朝向靠近电磁吸附块84方向的滑动，进而对电路板3上端的空气进行吸附，使得气流产生伴随磁性吸附滑片83的流动，然后在磁性吸附滑片83被不断吸附逐渐靠近电磁吸附块84时，复位弹簧87不断被压缩，两个限位触发头85逐渐靠近并形成抵接接触，限位触发头85抵接的信号会传递至循环散热电路，使得循环散热电路内的k3断开，并且k4的闭合点从401移动至402，使得位于穿透孔21左侧（或者右侧）的单侧面上的电磁吸附块84断电，电磁吸附块84断电失去对磁性吸附滑片83的吸附磁力，使得磁性吸附滑片83在复位弹簧87的弹性作用下产生复位，并且推动气流形成向远离电磁吸附块84一侧的移动，同时，位于穿透孔21后侧（或者前侧）的单侧面上的电磁吸附块84全部导通，通电产生磁性，对磁性吸附滑片83进行磁性吸附，进而使得磁性吸附滑片83在导热框81内朝向靠近电磁吸附块84方向的滑动，进而对电路板3上端的空气进行吸附，使得气流产生伴随磁性吸附滑片83的流动，形成后期作用；
在前期作用和后期作用完成后构成一个完整的循环流动式作用，然后在磁性吸附滑片83被不断吸附逐渐靠近电磁吸附块84时，复位弹簧87不断被压缩，两个限位触发头85逐渐靠近并形成抵接接触，限位触发头85抵接的信号会传递至循环散热电路，使得循环散热电路内的k4的闭合点从402移动至401，使得位于穿透孔21后侧（或者前侧）的单侧面上的电磁吸附块84全部断电，电磁吸附块84断电失去对磁性吸附滑片83的吸附磁力，使得磁性吸附滑片83在复位弹簧87的弹性作用下产生复位，并且推动气流形成向远离电磁吸附块84一侧的移动；
若此时温感触发片82感应到封装壳1内即电路板3上端的温度降低，则循环散热电路保持此状况，且温感触发片82切断循环散热电路，若此时仍有温感触发片82感应到封装壳1内即电路板3上端的温度较高，则此时的循环散热电路保持持续的通路，即在k4的闭合点从402移动至401的同时，k1闭合，重新进行循环流动式作用，促进电路板3上端空气充分与导热护板2和封装壳1接触，提高热传导效率，避免热量的堆积造成的损伤，进而有效减缓了LED光通量的衰弱，保持了其光效的有效性和持续性，延长了LED的使用寿命。
第2种实施方式：图1-9示出基于第1种实施方式的主光晶片5为蓝光晶片，辅助晶片4为绿光晶片，荧光粉层6为红色荧光粉层，红色荧光粉层对蓝光晶片发出的蓝光进行覆盖和叠加，然后形成品红光，达到某一坐标值时，再与绿光晶片发出的绿光混光，混成电视背光所需的另一色坐标要求－白光，蓝光主波长在447-452.5nm，红色荧光粉峰值波长在650nm，绿光主波长在515-520nm，有效将电视色域NTSC从原来的60%-90%提升到95%-110%，实现广色域、高品质的电视画面表现能力，还能够有效减少荧光粉的淬灭的概率，有效提高NTSC色域的范围，提高电视画面品质。
第3种实施方式：图1-9示出基于第1种实施方式的主光晶片5为蓝光晶片，辅助晶片4为红光晶片，荧光粉层6为绿色荧光粉层，绿色荧光粉层对蓝光晶片发出的蓝光进行覆盖和叠加，然后形成青光，达到某一坐标值时，再与红光晶片发出的红光混光，混成电视背光所需的另一色坐标要求－白光，有效将电视色域NTSC从原来的60%-90%提升到95%-110%，实现广色域、高品质的电视画面表现能力，还能够有效减少荧光粉的淬灭的概率，有效提高NTSC色域的范围，提高电视画面品质。
第4种实施方式：图1-9示出一种LED封装方法，基于第1种实施方式的，包括如下步骤：
S1.将主光晶片5和辅助晶片4分别焊接在电路板3对应位置上；
S2.将带有辅助晶片4和主光晶片5的电路板3安装至封装壳1内金属热沉12的上端，并将导电电极7分别嵌入封装壳1内，与电路板3相配合；
S3.利用金线将主光晶片5与左侧的两个导电电极7电性连接，将辅助晶片4与右侧的两个导电电极7电性连接；
S4.然后在主光晶片5上端覆盖荧光粉层6；
S5.将带有热感循环组8的导热护板2固定设置在金属热沉12上端，并通过穿透孔21套设在电路板3外侧，对导电电极7进行扣接；
S6.然后将透镜11安装在封装壳1上端，完成封装，利用RGB的原理以及双晶片加荧光粉的设计，在有效控制LED的封装成本的同时，还能够有效扩大其的色域，有效实现广色域、高品质的电视画面表现能力，还能够有效减少荧光粉的淬灭的概率，有效提高NTSC色域的范围，提高电视画面品质，促进LED的应用性，满足市场需求，并且在热感循环组8的配合下，还能够有效减缓了LED光通量的衰弱，保持了其光效的有效性和持续性，延长了LED的使用寿命，提高LED封装的经济效益。
结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种LED封装结构，其特征在于：包括有封装壳（1）、固定设置在封装壳（1）下端的金属热沉（12）和固定设置在封装壳（1）上端的透镜（11），所述金属热沉（12）上端分别固定设置有位于封装壳（1）内的电路板（3）和位于电路板（3）外侧的导热护板（2），且导热护板（2）内开设有与电路板（3）相配合的穿透孔（21）；
所述电路板（3）上端焊接有主光晶片（5）和位于主光晶片（5）右侧的辅助晶片（4），且电路板（3）分别与辅助晶片（4）、主光晶片（5）电性连接，所述主光晶片（5）上端覆盖有荧光粉层（6），所述封装壳（1）左右两端分别嵌接有一对导电电极（7），且位于右侧的两个导电电极（7）与辅助晶片（4）电性连接，位于左侧的两个导电电极（7）与主光晶片（5）电性连接，形成两个独立的驱动路径；
所述穿透孔（21）内壁嵌接有多个热感循环组（8），所述电路板（3）上还印刷有与热感循环组（8）电性连接的循环散热电路，所述热感循环组（8）包括有嵌接在穿透孔（21）内壁的导热框（81），且热感循环组（8）远离电路板（3）一端与封装壳（1）相抵接，所述导热框（81）靠近封装壳（1）一侧内壁固定连接有电磁吸附块（84），所述导热框（81）内滑动连接有与电磁吸附块（84）相配合的磁性吸附滑片（83），所述电磁吸附块（84）和磁性吸附滑片（83）相靠近一端均固定连接有相互配合的限位触发头（85），所述电磁吸附块（84）和磁性吸附滑片（83）之间还固定连接有复位弹簧（87），且复位弹簧（87）套设在限位触发头（85）的外侧；
位于穿透孔（21）右内壁一侧的所述磁性吸附滑片（83）远离电磁吸附块（84）一端固定连接有温感触发片（82），所述温感触发片（82）远离电磁吸附块（84）的一端延伸至导热框（81）外侧，且温感触发片（82）与导热框（81）呈滑动配合，所述限位触发头（85）与循环散热电路电性连接，并与相对应的电磁吸附块（84）进行电路控制，所述温感触发片（82）与循环散热电路电性连接，并设置在循环散热电路的主电源线路中。
2.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于：两个所述限位触发头（85）的长度尺寸之和至少为复位弹簧（87）完全收缩后的长度尺寸的1.05倍。
3.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于：所述电路板（3）上端开设有位于荧光粉层（6）外侧的防溢槽（31），所述电路板（3）内嵌接有位于辅助晶片（4）和主光晶片（5）之间的热阻导贴片（32）。
4.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于：所述主光晶片（5）为蓝光晶片，所述辅助晶片（4）为绿光晶片，所述荧光粉层（6）为红色荧光粉层。
5.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于：所述主光晶片（5）为蓝光晶片，所述辅助晶片（4）为红光晶片，所述荧光粉层（6）为绿色荧光粉层。
6.一种LED封装方法，制备括如权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于：包括如下步骤：
S1.将主光晶片（5）和辅助晶片（4）分别焊接在电路板（3）对应位置上；
S2.将带有辅助晶片（4）和主光晶片（5）的电路板（3）安装至封装壳（1）内金属热沉（12）的上端，并将导电电极（7）分别嵌入封装壳（1）内，与电路板（3）相配合；
S3.利用金线将主光晶片（5）与左侧的两个导电电极（7）电性连接，将辅助晶片（4）与右侧的两个导电电极（7）电性连接；
S4.然后在主光晶片（5）上端覆盖荧光粉层（6）；
S5.将带有热感循环组（8）的导热护板（2）固定设置在金属热沉（12）上端，并通过穿透孔（21）套设在电路板（3）外侧，对导电电极（7）进行扣接；
S6.然后将透镜（11）安装在封装壳（1）上端，完成封装。
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2023
- 2023-11-23 CN CN202311567105.0A patent/CN117276457B/zh active Active
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