CN1585143A - 功率发光二极管及其制造方法 - Google Patents

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方福波
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Abstract

本发明公开了一种功率发光二极管，包括电极引脚、热沉、框架、管芯、键合线，该功率发光二极管采用半包封结构，所述热沉的一面全部外露，其上设有反光杯，所述管芯通过共晶焊接工艺安放在反光杯内，框架用塑料注塑或树脂注胶成型。电极引脚为片状，热沉与第一极引脚相连，键合线与第二电极引脚相连；反光杯纵向截面为倒锥面或抛物面，反光杯底面为平面；反光杯内表面的侧壁镀有一层银或金的反射层，底面镀有一层金共晶层。本发明并公开了其制造方法，包括以下步骤：涂助焊剂；安放管芯；高温共晶；注塑成型；导线键合；点胶；固化；冲筋；测试；封装；入库。上述结构的功率发光二极管具有散热性能更好，发光效率高，制作简单，使用方便的优点。

Description

功率发光二极管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，具体是涉及一种功率发光二极管及其制造方法。
背景技术
发光二极管在照明领域中逐步得到应用，所需的亮度要求在不断提高，目前解决的方法是增大发光二极管的驱动电流和增大发光二极管管芯面积等，也就是功率发光二极管。由此而产生的问题是，随着电流密度的剧增将会使发光二极管发热显著增长。发光二极管P-N结上的热量如果不能及时散去，将引起结温的升高，结温的升高将导致发光二极管发光效率的降低、发光强度的减弱及衰减的加速。也有采用加强散热方式的，如中国专利第00252125号、申请日为2000年11月21日、发明名称为“发光二极管的改良”的专利申请，它包括一由导电金属片一体成型的架体，其两组各为两支分开的架脚，其中一组架脚连结一架连，另组架脚连结一架片，架片中段近架连外凹设一架杯；一晶片置放架杯内；一焊线连结于晶粒并连结于架连；将封胶包覆于晶片、焊线、架片与架连的局部；其架片的宽度较架脚为宽，封胶包覆使下段的架片及架连外露；该装置即为习惯所称的“食人鱼”结构，它采用全包封结构且引脚为针状，散热依靠外露部分架片，但由于外露部公架片面积小，无法满足功率LED散热要求；其四个针状引脚安装及拆换极为不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热性能更好，发光效率高，制作简单，使用方便的功率发光二极管及其制造方法。
本发明的功率发光二极管包括电极引脚、热沉、框架、管芯、键合线，该功率发光二极管采用半包封结构，所述热沉的一面全部外露，其上设有反光杯，所述管芯通过共晶焊接工艺安放在反光杯内，框架用塑料注塑或树脂注胶成型。另外，电极引脚为片状，热沉与第一极引脚相连，键合线与第二电极引脚相连；热沉与反光杯为一体式结构，反光杯纵向截面为倒锥面或抛物面，反光杯底面为平面；反光杯内表面的侧壁镀有一层银或金的反射层，底面镀有一层金共晶层；
采用塑料注塑的框架中央，即与反光杯对应的位置留有一抛物面，与反光杯共同形成发光二极管的出光面，其底部口径与反光杯上口径相适应；封装后的功率发光二极管其出光面为平面或球面。
本发明的功率发光二极管的制作方法包括如下步骤：
(1)涂助焊剂：将助焊剂均匀的涂在反光杯底面；
(2)安放管芯：将管芯安放在反光杯底面中央处；
(3)共晶焊接：用共晶焊工艺将管芯焊接到热沉上；
(4)清洗：用清洗液清洗在共晶焊接过程中所产生的附着在反光杯上的残留物；
(5)注塑成型：将功率发光二极管支架注塑封成塑料框架；
(6)导线键合：将管芯顶部电极焊接至第二电极引脚；
(7)点胶：用调配好的弹性透光胶状封装材料填入反光杯即框架空腔中；
(8)固化：将点完胶的功率发光二极管放入固化炉中固化，使弹性透光胶状封装材料固化成型；
(9)冲筋：将功率发光二极管从其支架条上剪下；
(10)测试：检测功率发光二极管的光学和电学参数并根据检测情况分档；
(11)包装：将分档后的功率发光二极管包装；
(12)入库。
也可以采用如下的制造过程：注塑成型；涂助焊剂；安放管芯；共晶焊接；清洗；导线键合；点胶；固化；冲筋；测试；包装；入库。
还可以采用如下的制造过程：涂助焊剂；安放管芯；共晶焊接；清洗；导线键合；注胶成型；固化；冲筋；测试；包装；入库。其中注胶成型是应用透明树脂将支架、管芯、金线等封装起来。
其中，键合导线为金线或铝线。
本发明可以达到的效果是：采用半包封结构，将热沉的散热面积扩大到最大，热沉的一面全部外露，尽可能的减小了功率发光二极管自身热阻，在使用时热沉可与线路板散热结构充分接触，加快了热传导的速度，增强了散热效果；管芯通过共晶工艺安放在热沉上，加快了P-N结上热量向热沉传导的速度；片状的引脚也加强了的散热的效果，本发明的结构设计可有效改善功率发光二极管散热，提高其工作可靠性；另外，在热沉的上部有一个反光杯，反光杯的表面镀上了一层反射层，可将射到反光杯表面的光反射出去，可有效增强功率发光二极管的发光亮度，提高其发光效率。
附图说明
图1是本发明功率发光二极管的第一实施例；
图2是本发明功率发光二极管的第二实施例；
图3是本发明功率发光二极管的第三实施例；
图4是本发明功率发光二极管的第四实施例；
图5是本发明功率发光二极管的第一实施例的立体图；
图6是本发明功率发光二极管的第二实施例的立体图；
图7是本发明功率发光二极管的第四实施例的立体图；
图8-图10是本发明功率发光二极管的三种制造方法工艺流程图。
具体实施方式
如图1-图7所示，本发明的功率发光二极管包括电极引脚1、热沉2、框架3、管芯4、键合线5，该功率发光二极管采用半包封结构，热沉2的一面全部外露，其上设有反光杯21，管芯4通过共晶焊接工艺安放在反光杯21底面中央，框架3采用塑料注塑或树脂注胶成型。另外，电极引脚1为片状，热沉2与第一电极引脚11相连，键合线5与第二电极引脚12相连；热沉2与反光杯21为一体结构，反光杯21纵向截面为倒锥面或抛物面，反光杯21底面为平面；反光杯21内表面的侧壁镀有一层银或金的反射层，底面镀有一层金共晶层。
采用塑料注塑的框架3中央，即与反光杯21对应的位置留有一抛物面，与反光杯21共同形成发光二极管的出光面，其底部口径与反光杯上口径相同或稍大；注入透明胶状物6在导线键合后反光杯及塑封后所形成的空腔中；采用塑料注塑成型的功率发光二极管其出光面7为平面或球面，采用树脂封装成型的功率发光二极管其出光面7为球面或平面。
在制造本发明功率发光二极管之前，由功率发光二极管的第一电极引脚、带反光杯的热沉、第二电极引脚形成功率发光二极管的支架，由多个支架并行排列组成支架条。按照本发明功率发光二极管的制造工艺流程图，先在支架条中的每个支架的反光杯的地面均匀的涂上助焊剂，再将管芯安放到每个支架反光杯底面中央处，然后进行共晶焊接。焊接完毕后，将支架浸入清洗液，使反光杯杯口朝下，可加外力轻微振动支架条而加速焊接残渣的脱落，也可保持支架条的稳定而使焊接残渣自然脱落。清洗完成后，将各支架注塑而形成塑封框架。
之后，用金线连接管芯顶部电极和第二电极引脚，形成发光二极管管芯电极回路。
将调配好的弹性透光胶状封装材料填入反光杯及塑封框架空腔中，填充后可以为与框架表面相平的平面，也可形成凸出的球面。
将注胶后的支架条放入固化炉中固化，使透光胶状封装材料固化定型。
固化完成后，将支架从支架条上剪下，也即切断两电极引脚与支架条间的连筋。
将冲筋后的功率发光二极管放入测试机，依次点亮并测试其光学和电学参数，根据测试情况自动分档。
将分档后的功率发光二极管放入包装机，按规定数量编制成带状并卷盘，或者封装至塑料条或塑料袋中。
包装后的功率发光二极管贴上相应标签后即可入库。
另外，制造过程也可按以下过程完成：注塑成型；涂助焊剂；安放管芯；共晶焊接；清洗；金线键合；点胶；固化；冲筋；测试；包装；入库。
还可以采用如下的制造过程：涂助焊剂；安放管芯；共晶焊接；清洗；金线键合；注胶成型；固化；冲筋；测试；包装；入库。
在使用本发明的功率发光二极管，将两极引脚直接焊接到线路板上并使热沉与线路板或线路板上热沉结构紧密接触即可。为了实现电气隔离，也可以在热沉与线路板或线路板热沉结构之间垫一层导热绝缘橡胶。
第二实施例与第一实施例的主要区别在于，第二实施例的反光杯部分为凸起的。
第三实施例与第一实施例的主要区别在于，第三实施例是采用透明树脂封装成型。
第四实施例与第一实施例的主要区别在于，第四实施例中不与热沉连接的引脚在靠近反光杯位置的厚度与热沉相同。
实际上，本发明的功率发光二极管还有很多其他实施例，例如，采用透明树脂封装成型的功率发光二极管，其出光面也可以为平面；反光杯部分为凸起结构的支架也可采用透明树脂封装成型；框架的棱边可以倒直角也可以倒圆角；各电极的引脚数量可以为一个，也可以多于一个；不与热沉相连的引脚在反光杯附近可采用弧形。

Claims (10)

1、一种功率发光二极管，包括电极引脚、热沉、框架、管芯、键合线，其特征是，该功率发光二极管采用半包封结构，热沉的一面全部外露，热沉上部带有反光杯，管芯通过共晶工艺安置在反光杯内，热沉与第一电极引脚相接。
2、根据权利要求1所述的功率发光二极管，其特征是，热沉与反光杯是一体式结构，反光杯截面的侧面为倒锥面或抛物面，反光杯底面为平面。
3、根据权利要求2所述的功率发光二极管，其特征是，反光杯内表面侧面镀有一层反射层，底面镀有一层共晶层。
4、根据权利要求3所述的功率发光二极管，其特征是，反射层材料为银或金，共晶层材料为金。
5、根据权利要求1所述的功率发光二极管，其特征是，所述框架中间与反光杯对应的位置留有一抛物面或锥面，与反光杯共同形成发光二极管的出光面，其底部口径与反光杯上口径相适应；该出光面外部结构为平面或球面结构。
6、一种制造权利要求1-5所述的功率发光二极管方法，其特征是，该方法包含以下步骤：
(1)涂助焊剂：将助焊剂均匀的涂在反光杯底面；
(2)安放管芯：将管芯安放在反光杯底面中央处；
(3)共晶焊接：用共晶焊工艺将管芯焊接到热沉上；
(4)清洗：用清洗液清洗在共晶焊接过程中所产生的附着在反光杯上的残留物；
(5)注塑成型：将功率发光二极管支架注塑封成塑料框架；
(6)导线键合：将管芯顶部电极焊接至第二电极引脚；
(7)点胶：用调配好的弹性透光胶状封装材料填入反光杯即框架空腔中；
(8)固化：将点完胶的功率发光二极管放入固化炉中固化，使弹性透光胶状封装材料固化成型；
(9)冲筋：将功率发光二极管从其支架条上剪下；
(10)测试：检测功率发光二极管的光学和电学参数并根据检测情况分档；
(11)包装：将分档后的功率发光二极管包装；
(12)入库。
7、一种制造权利要求1-5所述的功率发光二极管方法，其特征是，包含以下步骤：
(1)注塑成型：将功率发光二极管支架注塑封成框架；
(2)涂助焊剂：将助焊剂均匀的涂在反光杯底面；
(3)安放管芯：将管芯安放在反光杯底面中央处；
(4)共晶焊接：用共晶焊工艺将管芯焊接到热沉上；
(5)清洗：用清洗液清洗在共晶焊接过程中所产生的附着在反光杯上的残留物；
(6)导线键合：将管芯顶部电极焊接至第二电极引脚；
(7)点胶：用调配好的弹性透光胶状封装材料填入反光杯即框架空腔中；
(8)固化：将点完胶的功率发光二极管放入固化炉中固化，使弹性透光胶状封装材料固化成型；
(9)冲筋：将功率发光二极管从其支架条上剪下；
(10)测试：检测功率发光二极管的光学和电学参数并根据检测情况分档；
(11)包装：将分档后的功率发光二极管包装；
(12)入库。
8、一种制造权利要求1-4所述的功率发光二极管方法，其特征是，包含以下步骤：
(1)涂助焊剂：将助焊剂均匀的涂在反光杯底面；
(2)安放管芯：将管芯安放在反光杯底面中央处；
(3)共晶焊接：用共晶焊工艺将管芯焊接到热沉上；
(4)清洗：用清洗液清洗在共晶焊接过程中所产生的附着在反光杯上的残留物；
(5)导线键合：将管芯顶部电极焊接至第二电极引脚；
(6)注胶成型：将功率发光二极管支架注胶封成框架；
(7)固化：将注胶后的功率发光二极管放入固化炉中固化，使框架固化成型；
(8)冲筋：将功率发光二极管从其支架条上剪下；
(9)测试：检测功率发光二极管的光学和电学参数并根据检测情况分档；
(10)包装：将分档后的功率发光二极管包装；
(11)入库。
9、根据权利要求8所述的功率发光二极管制造方法，其特征是，注胶所用材料为透明树脂。
10、根据权利要求6或7或8所述的功率发光二极管制造方法，其特征是，键合导线为金线或铝线。
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