CN201994294U - 板上芯片封装结构以及led灯珠 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种板上芯片封装结构以及LED灯珠，用来解决小功率芯片来制造大功率LED灯的问题，以分散芯片的散热，同时改善LED灯的眩光效应，减小人们对LED灯眩光的不适感。该结构包括多个LED芯片和LED芯片的电路基板； 所述电路基板上包括热沉，热沉呈螺旋形盘在电路基板上，芯片沿热沉的螺旋线路分布固定在热沉上；电路基板上包括将芯片电连接在一起的导线，导线布线在热沉的侧边，芯片的电极通过电极引线与位于热沉侧边的导线连接。本实用新型主要用于灯珠以及类似灯具上。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED照明领域，特别是涉及LED的COB(chip on board)封装技术。
背景技术
传统室内LED灯珠应用主要使用大功率封装。大功率制作灯珠中存在眩光易超标，以及散热难等难题。为解决眩光问题必须对灯具面罩材料进行雾化等特殊处理，对灯罩雾化技术的依赖严重降低整灯光效。大功率芯片因热产生的集中，同时灯珠本身空间有限，难以将大功率芯片集中产生的热有效的导入散热片，严重时会影响驱动的工作，造成可靠性下降。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种板上芯片封装结构，该结构用来解决小功率芯片来制造大功率LED灯的问题，以分散芯片的散热，同时改善LED灯的眩光效应，减小人们对LED灯眩光的不适感。
本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种板上芯片封装的灯珠，用来解决小功率芯片来制造大功率LED灯的问题，以分散芯片的散热，同时改善LED灯的眩光效应，减小人们对LED灯眩光的不适感。
为了解决本发明的第一个技术问题，本发明提出一种板上芯片封装结构，包括多个LED芯片和LED芯片的电路基板；
所述电路基板上包括热沉，热沉呈螺旋形盘在电路基板上，芯片沿热沉的螺旋线路分布固定在热沉上；
电路基板上包括将芯片电连接在一起的导线，导线布线在热沉的侧边，芯片的电极通过电极引线与位于热沉侧边的导线连接。
优选地：所述芯片为双电极的芯片，导线布线在热沉的两侧边。
优选地：所述芯片为单电极的芯片，导线布线在热沉的一侧边。
优选地：所述双电极的芯片的衬底为蓝宝石衬底，或者芯片的衬底为砷化镓衬底。蓝宝石衬底通常是作为蓝绿光LED的衬底，其不导电，因此芯片的两个电极均做在衬底的上面。而砷化镓衬底为导电衬底，其通常是红光LED芯片的衬底，如果将其做成双电极，则一般需要在砷化镓衬底上做电子阻挡层。
优选地：所述单电极的芯片的衬底为硅、碳化硅、金属任一种类型材料的衬底。 这是一种垂直结构的芯片。
优选地，所述芯片电连接关系包括：对于双电极的芯片，多个连续分布固定在热沉上的芯片串联在一起构成一组串联芯片组，然后多组串联芯片组并联在一起。
优选地：对于双电极的芯片，多个连续分布固定在热沉上的芯片并联在一起构成一组并联芯片组，然后多组并联芯片组串联在一起。
优选地，对于双电极的芯片，电路基板上包括：多个连续分布固定在热沉上的芯片串联在一起构成一组串联芯片组，然后多组串联芯片组并联在一起；以及，多个连续分布固定在热沉上的芯片并联在一起构成一组并联芯片组，然后多组并联芯片组串联在一起，上述两种情况的混搭电路布线。
优选地：对于双电极的芯片，所有的芯片串联在一起。
优选地：所有的芯片并联在一起。这种情况适用于双电极的芯片和单电极的芯片。
优选地：对于单电极的两种不同工作电压的芯片，同种电压的芯片并联在一起，两种芯片不公用的线路分设于热沉的两侧。
优选地：在芯片上涂敷有荧光粉封装胶，荧光粉封装胶仅仅沿螺旋形热沉涂敷。这种方式比较节约荧光粉，但是操作较为复杂。
优选地：荧光粉封装胶将整个电路基板覆盖涂敷。这种方式操作简单，但是会浪费荧光粉。
优选地：芯片为蓝光芯片，荧光粉为黄光荧光粉。
优选地：所述热沉设在其横截面呈倒梯形的槽体的底面上。
优选地：所述热沉沿螺旋形线路连续不间断，或者断开。热沉可以连续分布在整个螺旋形线路上，也可以成小段的分布在螺旋形线路上，成断开状。
优选地：所述热沉为铝、铜、或银至少一种材质。也可以是其它金属或金属合金。
为了解决本发明的第二个技术问题，本发明提出一种板上芯片封装结构的灯珠，其包括上述任一种板上芯片封装结构。
优选地：芯片通过封装胶封装在电路基板上，该封装胶为环氧树脂或者硅胶。
优选地：灯珠包括灯罩，该灯罩经过雾化处理或者透镜化处理。雾化处理可以减轻眩光感，鉴于本发明可以使用很多小功率芯片，它们发出的光非常分散，眩光感已经大为减轻，特别是在眩光感减轻的时候，光效提高很多。因此，采用雾化处理的灯罩并不是所有情况下都需要的。在特殊情况下采用雾化灯罩的，在牺牲光效的情况下，会进一步减轻眩光感。透镜化处理灯罩是将灯罩表面做出很多小透镜，制造出更多的发光像点。
本发明的有益效果：
相比现有技术，本发明提出一种螺旋形的LED芯片布置方案，该方案将大功率LED芯片化整为零，换成若干小功率LED芯片，将其分散在电路基板上，从而使散热变得非常分散，相比大功率LED芯片的热量集中在核心部位，这种结构有利于芯片散热，而且由于LED芯片的分布呈螺旋形分布，LED芯片发出光也呈分散状，发出的光相互干扰叠加，不容易产生很明显的亮点，因此可以很大程度的减轻眩光感，使灯发出光更为均匀、柔和。本发明可以应用于灯珠等LED照明灯具上。
附图说明
图1是本发明实施例一双电极芯片先并后串的结构示意图。
图2是实施例一热沉及槽体的横截面示意图。
图3是实施例二的双电极芯片先串后并的结构简图。
图4是实施例三的双电极芯片全并的结构简图。
图5是实施例四的双电极芯片全串的结构简图。
图6是实施例五的单电极芯片全并的结构简图。
具体实施方式
本发明提出一种板上芯片封装结构以及具有该结构的灯珠，该结构包括多个LED芯片和LED芯片的电路基板；电路基板上包括热沉，热沉呈螺旋形盘在电路基板上，芯片沿热沉的螺旋线路分布固定在热沉上；电路基板上包括将芯片电连接在一起的导线，导线布线在热沉的侧边，芯片的电极通过电极引线与位于热沉侧边的导线连接。
以下给出描述，以使得本领域技术人员能够制造和使用本发明，且这些描述是在具体应用及其需求的背景下提供的。对本领域技术人员而言，可以对所公开实施例进行各种修改，且在不离开本发明的精神实质和范围的前提下，这里限定的一般原理可以应用到其它实施例和应用。因而，本发明并不限于所示出的实施例，而是与权利要求的最宽范围一致。
本发明的实施例一，参看图1所示结构示意图，本例采用先并后串的电路连接关系。
在电路基板1上设有螺旋形状的热沉3。参看图2，热沉3设在其横截面呈倒梯形的槽体8的底面上。热沉3为铝材。在热沉3上有沿热沉3的螺旋线路分布的芯片2。芯片2为双电极蓝宝石衬底的蓝光芯片，其通过银胶固定在热沉上。芯片2通过封装胶7封装在槽体8内。封装胶7内混有黄光荧光粉，在蓝光芯片发光时，激发黄光荧光粉，发出白光。封装胶优选为较低成本的环氧树脂。
电路基板1上包括将芯片2电连接在一起的导线。如图1所示，导线包括外导线5和内导线6。外导线5和内导线6分别位于热沉3的外侧和内侧。导线沿着热沉3的螺旋形走向沿路分布。芯片2的电极通过电极引线4与导线连接。
参见图1，每八个芯片并联在一起组成一组并联芯片组。第一组并联芯片组28与第二组并联芯片组29的外导线断开，内导线相连，以组成先并后串关系。这样的组关系以此类推，相邻两组之间只要一侧导线相连则另一侧导向断开。
本例中，LED芯片都是选用小功率芯片，组成同样功率的LED灯，相比大芯片，使用小芯片可以使芯片发热面积更分散，将一个大面积的热源的热量导出要比将一个小面积的热源的热量导出要高效和容易一些，这样更有利于散热。由于小芯片在沿螺旋热沉排布的时候，外圈和内圈位置会形成径向错位，这使由于组与组之间的缝隙产生的光疏区得以弥补，产生均匀发光。相比大芯片，由于发光光源面积更为分散，且均匀，因此发光后给人的眩光感要减轻很多。
当所需要的灯的功率更大时，可以通过加长螺旋外圈的方式增加小芯片以增加功率，设计非常方便。
本发明的实施例二，参看图3所示。本例是LED小芯片先串后并的电路连接关系。
相比实施例一，如图所示，本例的热沉9位于槽体30内，其上有双电极LED芯片10，芯片10通过电极引线14与各导线连接。每组芯片组有5个小芯片，5个小芯片相互之间串联起来，串联导线11按芯片顺序逐粒互错设在热沉两侧，依次将芯片串联起来。每组芯片的首端(或尾端)接到位于热沉同侧的同一并联导线上，该并联导线沿螺旋形热沉布线。图3中，每组芯片的首端连接到并联内导线13上，尾端连接到并联外导线12上。
实施例三，参看图4所示，本例是芯片全部并联的情况。
相比实施例一，如图4所示，双电极芯片15位于热沉16上。芯片16通过电极引线17与各导线连接。此列的芯片不分组，每个芯片均与热沉外侧的外导线18和与热沉内侧的内导线19连接，组成一个LED发光盘。
实施例四，参看图5所示，本例是芯片全部串联的情况。
相比实施例一，如图5所示，双电极芯片20位于热沉21上。此列的芯片也不分组。每个芯片的首尾通过导线连接在一起。导线按芯片顺序逐粒错位设在热沉两侧。
实施例六，参看图6，本例是单电极芯片全部并联的情况。
相比实施例一，本例的芯片24为单电极芯片。因此，热沉25需要作为芯片的一个共同电极，芯片24与热沉25的底部连接是导电的。在热沉25的一侧设导线27。芯片24与导线27通过电极引线26连接。每个芯片都与导线27连接组成一个全部并联的电路结构。
除了上述示例以外，由于电路基板可以采用多层结构，因此本发明的变化结构非常丰富，例如热沉沿螺旋形线路连续不间断，或者断开。热沉可以连续分布在整个螺旋形线路上，也可以成小段的分布在螺旋形线路上，成断开状，根据多层PCB设计串并联电路。
本发明实施例的前述描述仅为说明和描述的目的而给出。它们并非穷尽性的，或并不旨在将本发明限制成这里所公开的形式。因而，对本领域技术人员而言，在不背离如所附权力要求公开的发明的范围和精神的前提下，对于本发明的许多修改和变化是显而易见的。
如果按照本发明技术制造灯珠，一般情况下即使不对灯珠的灯罩进行雾化处理，也能获得比大功率芯片好多得的弱眩光效果。为了获得更好的弱眩光效果，也可以按照常规方式，对灯珠的灯罩进行雾化或透镜化处理以期获得更完美的效果。
Claims (10)
1.一种板上芯片封装结构，包括多个LED芯片和LED芯片的电路基板；其特征在于：
所述电路基板上包括热沉，热沉呈螺旋形盘在电路基板上，芯片沿热沉的螺旋线路分布固定在热沉上；
电路基板上包括将芯片电连接在一起的导线，导线布线在热沉的侧边，芯片的电极通过电极引线与位于热沉侧边的导线连接。
2.根据权利要求1所述的板上芯片封装结构，其特征在于：所述芯片为双电极的芯片，导线布线在热沉的两侧边；或者芯片为单电极的芯片，导线布线在热沉的一侧边。
3.根据权利要求1所述的板上芯片封装结构，其特征在于：所述双电极的芯片的衬底为蓝宝石衬底，或者芯片的衬底为砷化镓衬底；或者
所述单电极的芯片的衬底为硅、碳化硅、金属任一种类型材料的衬底。
4.根据权利要求1所述的板上芯片封装结构，其特征在于所述芯片电连接关系包括：对于双电极的芯片，多个连续分布固定在热沉上的芯片串联在一起构成一组串联芯片组，然后多组串联芯片组并联在一起；或者
对于双电极的芯片，多个连续分布固定在热沉上的芯片并联在一起构成一组并联芯片组，然后多组并联芯片组串联在一起；或者
对于双电极的芯片，上述两种情况的混搭；或者
对于双电极的芯片，所有的芯片串联在一起；或者
所有的芯片并联在一起；或者
对于单电极的两种不同工作电压的芯片，同种电压的芯片并联在一起，两种芯片不公用的线路分设于热沉的两侧。
5.根据权利要求1所述的板上芯片封装结构，其特征在于：在芯片上涂敷 有荧光粉封装胶，荧光粉封装胶仅仅沿螺旋形热沉涂敷；或者荧光粉封装胶将整个电路基板覆盖涂敷；或者芯片为蓝光芯片，荧光粉为黄光荧光粉。
6.根据权利要求1所述的板上芯片封装结构，其特征在于：所述热沉设在其横截面呈倒梯形的槽体的底面上。
7.根据权利要求1所述的板上芯片封装结构，其特征在于：所述热沉沿螺旋形线路连续不间断，或者断开；或者
所述热沉为铝、铜或银材质。
8.一种板上芯片封装的LED灯珠，其特征在于包括权利要求1至7任一项所述的板上芯片封装结构。
9.根据权利要求8所述的板上芯片封装的LED灯珠，其特征在于：芯片通过封装胶封装在电路基板上，该封装胶为环氧树脂或者硅胶。
10.根据权利要求8所述的板上芯片封装的LED灯珠，其特征在于：所述灯珠包括灯罩，该灯罩经过雾化处理或者透镜化处理。
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