CN1822401A - Led封装框架和具有该led封装框架的led封装 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED封装框架和含有该LED封装框架的LED封装。该LED封装框架包括：LED芯片；导热构件，由一块高导热材料制成，在侧部具有容纳部分，并装配有LED芯片；引线，一端插入导热构件的容纳部分，并电连接到LED芯片；电绝缘层，紧密接触地位于引线和导热构件的容纳部分之间以将引线和容纳部分分开。将引线插入导热构件，可减小尺寸，同时保持高导热性和稳定性。另外，可通过不使用夹具将引线固接到导热构件来提供LED封装框架和大功率LED封装。

Description

LED封装框架和具有该LED封装框架的LED封装
本申请基于2005年1月31日提交的第2005-8773号韩国专利申请，并要求其优先权，其内容通过引用全部包含于此。
                       技术领域
本发明涉及一种大功率LED封装。更具体地说，本发明涉及一种LED封装框架和含有该LED封装框架的大功率LED封装，这种封装使引线插入导热构件，从而实现尺寸减小，同时保持高导热性和稳定性。
                       背景技术
发光二极管(LED)是响应电流而被激发以产生各种颜色的光的半导体器件。由LED产生的光的颜色主要由LED半导体的化学成分决定。这种LED与使用灯丝的传统发光器件相比具有多个优点，诸如更长的寿命、更低的驱动电压、更好的初始激发特性、更高的抗振动性和更高的耐反复的电源切换性。因此，对这种LED的需求正逐渐增长。
然而，LED也不是将电流100％地转换成光，而是从LED芯片产生相当大量的热。如果不能正确地散热，则LED的内部元件将由于它们的热膨胀系数不同而承受应力。所以，金属引线框架被设置在LED中，以使热消散到外部。
LED最近已被用在发光设备和大尺寸的液晶显示器(LCD)的背光部件中。这些部件要求更大的功率，因而所谓的大功率LED要求具有更好的散热性能的封装结构。
在题为“用于发光元件的引线框架和壳体、发光元件以及用于制造该元件的方法(Leadframe and Housing for Radiation-Emitting Component，Radiation-Emitting Component，and a Method for Producing the Component)”的第2004/0075100号美国专利申请公布中已公开了这种大功率LED封装的示例。
如在这个文件中公开的那样，通过在由金属块制成的导热部分上装配LED芯片、将LED芯片连接到引线部分、然后模铸在导热部分和LED芯片及引线部分周围的树脂以形成封装体来构造传统的大功率LED封装。这个构造可通过导热部分将来自LED芯片的热有效地消散到外部，同时确保稳定性。
然而，这种构造要求用树脂模铸封装体，同时导热部分与引线部分保持分离，因而导致整个LED封装尺寸增大的缺点。
                       发明内容
本发明为了解决现有技术的上述问题，因此，本发明的目标是提供一种LED封装框架，该LED封装框架使引线插入导热构件，以减小尺寸，同时保持高导热性和稳定性。
本发明的另一目标是提供一种LED封装框架，该LED封装框架使引线不使用夹具地固定到导热构件以能够大量生产。
本发明的又一目标是提供一种LED封装，该LED封装使引线插入导热构件，以减小尺寸，同时保持高导热性和稳定性。
本发明的再一目标是提供一种LED封装，该LED封装使引线不使用夹具地固定到导热构件以能够大量生产。
根据本发明的一方面，为了实现上述目标，提供了一种用于大功率LED封装的LED封装框架，该LED封装框架包括：LED芯片；导热构件，由一块高导热材料制成，在侧部具有容纳部分，并装配有LED芯片；引线，一端插入导热构件的容纳部分，并电连接到LED芯片；电绝缘层，紧密接触地位于引线和导热构件的容纳部分之间以将引线和容纳部分分开。
优选地，导热构件具有圆柱部分，引线和导热构件的容纳部分从导热构件的圆柱部分以L形状延伸。
LED封装框架还可包括第二引线，其中，导热构件具有向内凹陷的第二容纳部分，用于容纳第二引线并与第二引线接触。
优选地，导热构件具有圆柱部分，引线和导热构件的容纳部分从导热构件的圆柱部分以L形状延伸。
优选地，引线一端被导热构件包围，电绝缘层置于引线和导热构件之间。
优选地，导热构件具有从导热构件外围延伸超过LED芯片以在LED芯片的周围形成腔体的反射体。
此外，LED封装框架还可包括在导热构件的周围注模而成的基座，以密封导热构件的外围和引线的所述一端。
根据本发明的另一方面，为了实现上述目标，提供了一种LED封装，该LED封装包括：如上所述的LED封装框架；封装体，由树脂制成，以将LED封装框架密封成至少露出导热构件与LED芯片相对的一部分且引线的另一端伸出封装体的程度。
根据本发明的又一方面，为了实现上述目标，提供了一种LED封装，该LED封装包括：如上所述的LED封装框架；外壁，在LED封装框架的周围注模而成，以密封导热构件的外围和邻近于导热构件的部分引线，同时在那里形成腔体；透明树脂，填充在腔体中。
LED封装还可包括形成在外壁的内表面上的高反射性材料层。
根据本发明的再一方面，为了实现上述目标，提供了一种LED封装，该LED封装包括：如上所述的LED封装框架；透明树脂，填充在腔体中。
                       附图说明
从下面结合附图的详细描述中，将更加清晰地理解本发明的上述和其它目标、特点以及其它优点，附图中：
图1是示出根据本发明的LED封装框架的第一实施例的透视图；
图2是图1中示出的LED封装框架的平面视图；
图3是沿图2中的线III-III截取的剖视图；
图4是图1中示出的LED封装框架的仰视图；
图5是图1中示出的LED封装框架的分解透视图；
图6是图5中示出的LED封装框架的导热构件的透视图；
图7是图6中示出的导热构件的平面视图；
图8是沿图7中的线IIX-IIX截取的剖视图；
图9是图6中示出的导热构件的仰视图；
图10是图5中示出的LED封装框架的导线-涂层组件的透视图；
图11是图10中示出的导线-涂层组件的平面视图；
图12是示出根据本发明的LED封装框架的第二实施例的透视图；
图13是图12中示出的LED封装框架的平面视图；
图14是沿图13中的线XIV-XIV截取的剖视图；
图15是示出根据本发明的LED封装框架的第三实施例在与图3的位置相对应的位置处的剖视图；
图16是示出根据本发明的LED封装的第一实施例的透视图；
图17是沿图16中的线XVII-XVII截取的剖视图；
图18是示出根据本发明的LED封装的第二实施例的透视图；
图19是图18中示出的LED封装的平面视图；
图20是沿图19中的线XX-XX截取的剖视图；
图21是示出根据本发明的LED封装的第三实施例在与图20的位置相对应的位置处的剖视图；
图22是示出根据本发明的LED封装框架的第四实施例的透视图；
图23是图22中示出的LED封装框架的平面视图；
图24是沿图23中的线XXIV-XXIV截取的剖视图；
图25是图22中示出的LED封装框架的仰视图；
图26是图22中示出的LED封装框架的分解透视图；
图27是图26中示出的LED封装框架的导热构件的透视图；
图28是图27中示出的导热构件的平面视图；
图29是沿图28中的线XXIX-XXIX截取的剖视图；
图30是图27中示出的导热构件的仰视图；
图31是图26中示出的LED封装框架的导线-涂层组件的透视图；
图32是图31中示出的导线-涂层组件的平面视图；
图33是示出根据本发明的LED封装框架的第五实施例的透视图；
图34是图33中示出的LED封装框架的平面视图；
图35是沿图34中的线XXXV-XXXV截取的剖视图；
图36是图33中示出的LED封装框架的分解透视图；
图37是示出图33中示出的LED封装框架的组装过程的分解剖视图。
                       具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图1至图11示出了根据本发明的LED封装框架的第一实施例。如图1至图11所示，该实施例的LED封装框架100包括LED芯片102、装配LED芯片102的导热构件110和插入导热构件110的一对引线-涂层组件120。
首先参照图6至图9，导热构件110是一块高导热材料，且具有中心部分突出的总体上为盘状的构造。导热构件110的材料可以是Cu、Ag、Al、Mo、Fe、Ni、W以及它们的合金中的任一种。可选择地，导热构件110可镀有或涂覆有Ni、Ag、Au以及它们的合金中的任一种。
圆柱部分112形成在导热构件110的中心，一对外围部分114和一对连接部分116形成在圆柱部分112的周围。外围部分114从圆柱部分112一体地延伸到外边，使得容纳部分118形成在外围部分114之间的圆柱部分112的两边。连接部分116被容纳部分118从圆柱部分112分开，但连接在外围部分114之间。在这种方式下，导热构件110以一体的结构形成。
每个容纳部分118是被划分成圆柱部分112和连接部分116之间的开口区域118a以及在连接部分116下面的容纳区域118b的L形空间。
现在参照图10和图11，引线-涂层组件120包括由高导电金属制成的引线122和在引线122的前端122a的周围涂覆在引线122上的隔离层或绝缘涂层124。绝缘涂层124具有前端部124a，前端部124a涂覆在前端122a的前和侧上，从上面露出引线122的前端122a。
引线122可由Cu、Ni、Fe以及它们的合金中的任一种制成。可选择地，引线122可涂覆有Ni、Ag、Au以及它们的合金中的任一种。绝缘涂层124可由玻璃、液晶聚合物(LCP)、环氧树脂等中的任一种制成，且优选地从任何在高温下可变形的材料中选择。
检验所组装的LED封装框架100，引线122插入容纳区域118b中以使引线122的前端122a通过开口区域118a从上面露出。绝缘涂层124置于引线122和外围部分114及连接部分116之间以防止引线122和外围部分114及连接部分116之间接触。此外，绝缘涂层124在高温下变形以使引线122和导热构件110之间密封并接合。
LED芯片102优选地通过粘合剂等固定到导热构件110的圆柱顶部112a上。LED芯片102还通过导线104电连接到引线-涂层组件120的引线前端122a。导线104通过容纳部分118的开口区域118a连接到引线前端122a。
可选择地，可通过将印刷有图案的焊盘装配在圆柱顶部112a上、将LED芯片102安置在焊盘上、通过导线或焊块将LED芯片102连接到焊盘、然后通过导线将焊盘的图案连接到引线前端122a来将LED芯片102装配在导热构件110上。优选地，焊盘由柔性或软材料制成以保护LED芯片102免受外部冲击。
对于本发明的封装框架100，由于引线-涂层组件120通过插入容纳部分118的容纳区域118b来与导热构件110结合，所以可显著减小整体尺寸。此外，绝缘涂层124和涂层前端124a用来防止引线-涂层组件120的引线前端122a直接与导热构件110接触。所以，本发明的多个封装框架100可装配在金属PCB上，而不导致任何短路。
图12至图14示出了根据本发明的LED封装框架的第二实施例。如图12至图14所示，该LED封装框架100-1包括LED芯片102和装配LED芯片102的导热构件110-1。该LED封装框架100-1还包括引线-涂层组件120和插入导热构件110的引线122。该实施例的LED封装框架100-1的构造与第一实施例的LED封装框架100的构造相似。所以，相同的标号表示相同的元件，不再重复描述它们。
容纳部分118的构造与第一实施例的容纳部分的构造相同，容纳部分118形成在导热构件110-1的一个侧部上，而与容纳部分118相对的第二连接部分116-1直接与引线122接触。LED芯片102通过导线104电连接到引线前端122a和圆柱部分112。这使导热构件110-1能够用作引线。
可选择地，导热构件110-1可通过省略引线122来直接连接到外部电源。
图15示出了根据本发明的LED封装框架的第三实施例。如图15所示，该实施例的LED封装框架100-2和第一实施例的LED封装框架100在构造上相似。所以，相同的标号表示相同的元件，不再重复描述它们。
在该实施例的LED封装框架100-2中，圆柱部分112的底部112-2与引线-涂层组件120不交迭地径向延伸，绝缘涂层124-2包覆在引线122的部分前端的周围以使引线122不接触圆柱底部112-2。采用这种构造，引线-涂层组件120可与导热构件110-2更稳定地结合。
图16和图17示出了根据本发明的LED封装的第一实施例。LED封装150包括如图1至图5所示的LED封装框架100和由透明树脂制成以模铸LED封装框架100的封装体130。封装体130可促使导热构件110和引线-涂层组件120之间更稳定地接合，同时保护LED芯片102等免受外部环境影响或免受外部冲击。
图18至图20示出了根据本发明的LED封装的第二实施例。如图18至图20所示，该实施例的LED封装200包括LED芯片202、装配LED芯片202的LED封装框架210和插入LED封装框架210的一对引线-涂层组件220。
LED封装200与图16和图17中示出的LED封装150及图1至图11中示出的LED封装框架100相比，除了外围部分214和连接部分216远离中心向远处延伸以及反射体R从外围部分214和连接部分216向上一体地延伸外，LED封装框架210的构造与LED封装框架100的构造基本相同。所以，相同的标号表示相同的元件，不再重复描述它们。
反射体R在其中具有凹入的半圆形腔体C，腔体C中填充有透明的树脂以保护LED芯片202免受外部影响。反射体R可由Cu、Ag、Al、Mo、Fe、Ni、W以及它们的合金中的任一种制成。可选择地，反射体R可镀有或涂覆有Ni、Ag、Au以及它们的合金中的任一种。
另外，通过例如成型或模铸来在LED封装框架210的下部周围形成基座，以确保LED封装200稳定地装配在金属PCB等上。
图21示出了根据本发明的LED封装的第三实施例。如图21所示，在该实施例的LED封装200-1中，LED封装框架210-1的导热构件212和引线-涂层组件220与图1至图11中示出的LED封装框架100的导热构件110和引线-涂层组件120基本相同。所以，相同的标号表示相同的元件，不再重复描述它们。
与图18至图20中示出的LED封装200不同，该实施例的反射体R由模铸的外壁230的内表面形成。外壁230由非导体诸如树脂制成，其中，含有Ni、Ag和Au中至少一种的任何材料可被镀或涂覆在外壁230的内表面上，以形成反射体R。腔体C形成在外壁230内，并填充有透明树脂以保护LED芯片202免受外部影响。
图22至图32示出了根据本发明的LED封装框架的第四实施例。如图22至图32所示，该实施例的LED封装框架300包括LED芯片302、装配LED芯片302的导热构件310和插入导热构件310的一对引线-涂层组件320。
首先参照图27至图30，导热构件310是一块高导热材料且具有中心部分突出的总体上为盘状的构造。导热构件310的材料可以是Cu、Ag、Al、Mo、Fe、Ni、W以及它们的合金中的任一种。可选择地，导热构件310可镀有或涂覆有Ni、Ag、Au以及它们的合金中的任一种。
圆柱部分312形成在导热构件310的中心，一对外围部分314和一对台阶316形成在圆柱部分312的周围。外围部分314从圆柱部分312一体地向外延伸。外围部分314被容纳部分318彼此分开但通过台阶316连接在一起。容纳部分318用来容纳引线-涂层组件320。
现在参照图31和图32，每个引线-涂层组件320包括由高导电金属制成的引线322和在引线322的前端322a周围涂覆在引线322上的隔离层或绝缘涂层324。引线322具有前端322a向上延伸的台阶构造，绝缘涂层324附于引线前端322a的侧部、底部和前部。具体地讲，绝缘涂层324附于引线前端322a的前部的部分被称为涂层前端324a。
引线322可由Cu、Ni、Fe以及它们的合金中的任一种制成。可选择地，引线322可涂覆有Ni、Ag、Au以及它们的合金中的任一种。绝缘涂层324由玻璃、LCP、环氧树脂等中的任一种制成，且优选地从任何在高温下可变形的材料中选择。
检验所组装的LED封装框架300，各引线322插入导热构件310的各容纳部分318中。绝缘涂层324置于引线前端322a和外围部分314之间以防止引线前端322a和外围部分314之间的任何接触。绝缘涂层前端324a置于引线前端322a和圆柱部分312之间，更具体地讲，置于引线前端322a和圆柱部分312的侧面之间以及引线前端322a和台阶316之间，从而防止它们之间的任何接触。这样防止引线322与导热构件310直接接触。此外，绝缘涂层324在高温下是可变形的以使引线322和导热构件310之间密封并接合。
LED芯片302优选地通过粘合剂等固定到导热构件310的圆柱顶部312a上。LED芯片302还通过导线304电连接到引线-涂层组件320的引线前端322a。
可选择地，可通过将印刷有图案的焊盘装配在圆柱顶部312a上、将LED芯片302安置在焊盘上、通过导线或焊块将LED芯片302连接到焊盘、然后通过导线将焊盘的图案连接到引线前端322a来将LED芯片302装配在导热构件310上。优选地，焊盘由柔性或软材料制成以保护LED芯片302免受外部冲击。
由于引线-涂层组件320通过插入导热构件310的容纳部分318来与导热构件310结合，所以本发明的封装框架300可显著减小整体尺寸。此外，绝缘涂层324和涂层前端324a用来防止引线-涂层组件320的引线前端322a直接与导热构件310接触。所以，本发明的多个封装框架300可装配在金属PCB上，而不导致任何短路。
该实施例的封装框架300的构造可修改成和图14中示出的封装框架100-1的构造一样。即，可在一条引线122上省略绝缘涂层，以使这条引线122直接连接到导热构件310，LED芯片102通过导线104电连接到导热构件310的圆柱部分312。这样的结果是使导热构件310用作引线。
该实施例的封装框架300也可应用于如图16和图17所示的LED封装150，以更稳定地保持导热构件310和引线-涂层组件320之间的结合，同时采用树脂模铸形成的封装体130保护LED芯片302等免受外部影响。
此外，该实施例的封装框架300也可应用于如图18至图20所示的LED封装200和图21所示的LED封装200-1。
图33至图37示出了根据本发明的LED封装框架的第五实施例。如图33至图37所示，该实施例的LED封装框架400包括LED芯片402、装配LED芯片402的导热构件410。该LED封装框架400还包括引线-涂层组件420和插入导热构件410的引线422。
LED芯片402优选地通过粘合剂等附于导热构件410的圆柱部分412的顶部，并通过导线404电连接到圆柱部分412和引线422的前端422a。
导热构件410是一块高导热材料，且具有中心部分突出的总体上为盘状的构造。导热构件410的材料可以是Cu、Ag、Al、Mo、Fe、Ni、W以及它们的合金中的任一种。可选择地，导热构件410可镀有或涂覆有Ni、Ag、Au以及它们的合金中的任一种。
圆柱部分412形成在导热构件410的中心，环形外围部分414形成在圆柱部分412的周围。外围部分414具有位于图的右边的L形第一容纳部分418a和形成在第一容纳部分418a之上的阻塞体416。
第一容纳部分418a穿过外围部分414沿圆柱部分412垂直地延伸以便与外围部分414的对应的下部形成开口。第二容纳部分418b与第一容纳部分418a关于圆柱部分412相对地形成于外围部分414的下部中。第一容纳部分418a容纳引线-涂层组件420，第二容纳部分418b只容纳引线422。
引线-涂层组件420包括由高导电金属制成的引线422和涂覆有在引线422的前端422a上的隔离层或绝缘涂层424。引线422具有朝前端422a向上弯曲的L形构造，绝缘涂层424附于导线前端422a以包围引线422，除了其顶部部。具体地讲，绝缘涂层424附于导线前端422a的前表面的部分称为涂层前端424a。
引线422可由Cu、Ni、Fe以及它们的合金中的任一种制成，或涂覆有Ni、Ag、Au以及它们的合金中的任一种。绝缘涂层424可由玻璃、LCP、环氧树脂等中的任一种制成，且优选地从任何在高温下可变形的材料中选择。
现在检验所组装的LED封装框架400，引线-涂层组件420通过它的接线端部分插入导热构件410的第一容纳部分418a中。如图37所示，引线-涂层组件420从下向上插入导热构件410的第一容纳部分418a中。
然后，绝缘涂层424防止引线422和导线前端422a与圆柱部分410或外围部分414接触。此外，绝缘涂层424在高温下可变形以使引线422和导热构件410之间密封并接合。
然后，如图35所示，外围部分414的阻塞体416可防止引线-涂层组件420在箭头A的方向上移动，以使引线-涂层组件420更稳定地保持在第一容纳部分418a中。
第二容纳部分418b只容纳引线422。如图37所示，引线422水平地插入第二容纳部分418b中，以直接接触导热构件410。结果，引线422可通过导热构件410和导线404将电源传输到LED芯片402。可选择地，导热构件410可直接与外部电源连接以用作引线。
如上构造该实施例的封装框架400使得引线-涂层组件420容易地插入导热构件410中且与导热构件410保持稳定地结合，从而提高生产率。
对于该实施例的封装框架400，由于引线-涂层组件420通过插入第一容纳部分418a来与导热构件410结合，所以可显著减小整体尺寸。
此外，绝缘涂层424和涂层前端424a用来防止引线-涂层组件420的导线前端422a直接与导热构件410接触。所以，本发明的多个封装框架400可装配在金属PCB上，而不导致任何短路。
该实施例的封装框架400可修改成各种形状。例如，第二容纳部分418b的形状可与第一容纳部分418a的形状相同以容纳一对引线-涂层组件。然后，引线-涂层组件可用作接线端，以使导热构件只执行导热功能。相反，导热构件可用作一个接线端，同时引线-涂层组件都公共地用作另一接线端。也可使引线-涂层组件插入L形容纳部分之一中，L形引线插入另一L形容纳部分中。
该实施例的封装框架400可应用于如图16和图17所示的LED封装150，以更稳定地保持导热构件410和引线-涂层组件420及引线422之间的结合，同时采用树脂模铸形成的封装体130保护LED芯片402等免受外部影响。
此外，该实施例的封装框架400也可应用于如图18至图20所示的LED封装200和图21所示的LED封装200-1。
如上所述，本发明通过将引线插入导热构件而可减小LED封装框架和大功率LED封装的尺寸，同时保持高导热性和稳定性。
本发明也通过不使用夹具将引线部分固定到导热构件而使LED封装框架和大功率LED封装的大量生产成为可能。
虽然已经结合优选实施例示出和描述了本发明，但是应该理解，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，本领域技术人员可对本发明作出各种修改和变形。

Claims (11)

1、一种用于大功率发光二极管封装的发光二极管封装框架，包括：
发光二极管芯片；
导热构件，由一块高导热材料制成，所述导热构件在侧部具有容纳部分，并装配有所述发光二极管芯片；
引线，一端插入所述导热构件的所述容纳部分，并电连接到所述发光二极管芯片；
电绝缘层，紧密接触地位于所述引线和所述导热构件的所述容纳部分之间以将所述引线和所述容纳部分分开。
2、如权利要求1所述的发光二极管封装框架，其中，所述导热构件具有圆柱部分，所述引线和所述导热构件的所述容纳部分从所述导热构件的所述圆柱部分以L形状延伸。
3、如权利要求1所述的发光二极管封装框架，还包括第二引线，
其中，所述导热构件具有向内凹陷的第二容纳部分，用于容纳所述第二引线并与所述第二引线接触。
4、如权利要求3所述的发光二极管封装框架，其中，所述导热构件具有圆柱部分，所述引线和所述导热构件的所述容纳部分从所述导热构件的所述圆柱部分以L形状延伸。
5、如权利要求1所述的发光二极管封装框架，其中，所述引线一端被所述导热构件包围，所述电绝缘层置于所述引线和所述导热构件之间。
6、如权利要求1所述的发光二极管封装框架，其中，所述导热构件具有从所述导热构件外围延伸超过所述发光二极管芯片以在所述发光二极管芯片的周围形成腔体的反射体。
7、如权利要求6所述的发光二极管封装框架，还包括在所述导热构件的周围注模而成的基座，以密封所述导热构件的所述外围和所述引线的所述一端。
8、一种发光二极管封装，包括：
如在前面的权利要求1至权利要求5的任一个中所描述的发光二极管封装框架；
封装体，由树脂制成，以将所述发光二极管封装框架密封成至少露出所述导热构件与所述发光二极管芯片相对的一部分且引线的另一端伸出所述封装体的程度。
9、一种发光二极管封装，包括：
如在前面的权利要求1至权利要求5的任一个中所描述的发光二极管封装框架；
外壁，在所述发光二极管封装框架的周围注模而成，以密封导热构件的外围和邻近于所述导热构件的部分引线，同时在那里形成腔体；
透明树脂，填充在所述腔体中。
10、如权利要求9所述的发光二极管封装，还包括形成在所述外壁的内表面上的高反射性材料层。
11、一种发光二极管封装，包括：
如在权利要求6或权利要求7中所描述的发光二极管封装框架；
透明树脂，填充在腔体中。
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