CN202434513U

CN202434513U - 基于引线框架的led阵列封装光源模块

Info

Publication number: CN202434513U
Application number: CN2011205711073U
Authority: CN
Inventors: 刘胜; 刘勇; 陈照辉; 宋斌; 王恺
Original assignee: 刘胜
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-12-31

Abstract

一种基于引线框架的LED阵列封装光源模块，包括LED芯片、散热基板，引线框架、支架、模塑料、荧光粉、灌封胶、透镜阵列，其特征在于所述LED芯片经焊料、银浆、导电胶安装在散热基板之上，LED芯片通过焊线与引线架互连，由薄金属板冲压成型的散热基板及引线框架经塑封固定安装在模塑之上，透镜或透镜阵列固定在模塑料的固定卡槽上。本实用新型的优点是引线框架及散热基板通过薄金属板一次冲压成型，制造过程简单，能有效的降低成本，同时散热性能好，有效降低LED芯片结温，提高LED光源的寿命，模塑料上的透镜固定装置能够有效降低透镜及透镜阵列脱落的危险，提高LED光源模块的可靠性。

Description

基于引线框架的LED阵列封装光源模块

技术领域

本实用新型涉及一种半导体照明器件，特别涉及一种基于引线框架的LED阵列封装光源模块。

背景技术

发光二极管(LED)是一种可直接将电能转化为可见光和辐射能的电致发光器件，其发光机理是利用电子和空穴的复合作用产生光子。LED相比传统光源具有发光效率高，显色性好，耗电量少，节能环保，安全可靠性高，使用寿命长的优势，并已经开始在许多领域得到广泛应用，被业界认为是照明光源市场的主要方向，具有巨大的市场潜力。

LED芯片经过封装工艺以形成各种形式的光源。LED封装可以采用单个芯片封装，也可以采用阵列式封装，无论是单个芯片封装，还是阵列式封装都要提供相应的封装支架。LED阵列式封装可以将多颗一定功率的芯片集成而形成较大功率的LED光源。但是，目前LED阵列式封装器件还满足不了LED芯片的散热及机械保护等要求。

发明内容

本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种基于引线框架的LED阵列封装光源模块。

本实用新型包括散热基板，引线框架、支架、模塑料LED芯片阵列、荧光粉、灌封胶、透镜阵列，其特征在于所述LED芯片阵列经焊料、银浆、导电胶安装在散热基板之上，LED阵列通过焊线与引线架互连，由薄金属板冲压成型的散热基板及引线框架经塑封固定安装在模塑之上，透镜或透镜阵列固定在模塑料的固定卡槽上。

所述散热基板和引线框架可适用于水平芯片、垂直芯片，倒装芯片。散热基板和引线框架由一整块薄金属半冲压而成，散热基板厚度较小，可以有效的降低散热热阻，且通过冲压工艺一次成型，易于形成模块阵列，有效降低成本。通过冲压成型的散热基板及引线框架的金属板，其厚度为0.1-5毫米之间，材料为铝或铜或不锈钢金属，由于散热基板是LED芯片阵列到散热衬底的主要的散热通道，所以散热性好、热导率高的铜是比较好的选择方案。在散热基板及引线框架上溅射沉积或电镀金属层，金属层的材料为金、银。通过注塑工艺，将散热基板与引线框架通过模塑料固定，通过在散热衬底与引线框架上设计不同突出结构，使得模塑料与引线框架的接触面积增大，可以防止模塑料在引线框架上脱落，提高其可靠性。

所述散热基板为平面结构或经冲压工艺制作出凹槽结构，散热基板上表面为一种内凹形状，其深度为0.1-5毫米，倾斜角为0-90度的任意角度，所述散热基板、引线框架及支架为一个整体，封装完成后经切筋工艺从支架上分离形成模块化光源模块。散热基板由一个或数个组成，由一个或数个散热基板与相应的引线框架组合成一整体。

所述散热基板及引线框架通过模塑料注塑方式塑封固定，散热基板与引线所述散热衬底下表面露出模塑料下表面，引线架的侧边伸出模塑料形成引脚，引脚为两个或多个。框架结构之间为镶嵌结构。

所述模塑料通过注塑形成用于固定透镜及透镜阵列凹槽，其形状为矩形或倒梯形。

所述LED阵列的数目为两个或多个，LED之间形成串联或并联连接。

所述荧光粉层通过保型涂覆或点胶方式涂覆到芯片阵列上。

所述透镜为单个大透镜或透镜阵列或整体式透镜阵列安装于模塑料的固定装置中，大透镜的形状为半圆球状或圆锥体状或圆台状或自由曲面形状，透镜阵列或整体式透镜阵列为半球型透镜阵列或自由曲面透镜阵列，其材料为PC、PMMA、硅胶、玻璃。单个大透镜或透镜阵列或整体式透镜阵列还可以在完成荧光粉涂敷工艺的模块上直接通过模具注塑工艺或二次注塑工艺制作而成。

本实用新型的优点是实现LED光源模块化封装，可以满足不同应用要求，同时散热基板及引线框架通过薄金属板一次冲压成型，制造过程简单，能有效的降低成本，同时散热性能好，有效降低LED芯片结温，提高LED光源的寿命，模塑料上的透镜固定装置能够有效降低透镜及透镜阵列脱落的危险，提高LED光源模块的可靠性。

附图说明

图1本实用新型的外观示意图；

图2本实用新型的结构示意图；

图3实施例一的散热基板及引线框架阵列示意图；

图4实施例一的单个模块的散热基板及引线框架示意图；

图5图4A-A剖面示意图；

图6实施例一的散热基板、引线框架、模塑料塑封示意图；

图7图6A-A剖面示意图；

图8实施例一的LED芯片贴片示意图；

图9实施例一的金线引线键合示意图；

图10实施例一的荧光粉保形涂覆示意图；

图11实施例一的安装整体式透镜阵列示意图；

图12图11A-A剖面示意图；

图13实施例一硅胶灌封示意图；

图14透镜固定卡槽(倒梯形)示意图；

图15实施例六中安装单个小透镜示意图；

图16实施例七中利用注塑工艺制作大透镜示意图

图17实施例七中利用注塑工艺制作自由曲面透镜示意图；

图18实施例八的安装单个大透镜示意图；

图19实施例八的安装单个大透镜(圆台状)示意图；

图中：101散热基板、102引线框架、103模塑料、104LED芯片阵列、105金线、106荧光粉层、107硅胶、107a软硅胶，108整体式透镜阵列、109透镜阵列、110注塑成型大透镜、111注塑成型自由曲面大透镜、112半球形大透镜、112圆台形大透镜、201封装阵列、202圆形凹槽、203支架、204多个散热基板组合、301由多个散热基板组合形成的封装模块、302矩形透镜固定卡槽、303倒梯形透镜固定卡槽、401注胶孔洞。

具体实施方式

实施例一

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例：

参见图1～图13，本实施例包括：板状散热基板101、引线框架102、起绝缘作用及提供结构支持作用的模塑料103、LED芯片阵列104、金属引线105、荧光粉硅胶混合物106、硅胶107、整体式透镜阵列108。

板状散热基板101和引线框架102由冲压工艺制作而成。其工艺过程为：取薄金属板，其厚度为0.1-5毫米，制作满足要求的冲压模具，冲压过程分两步进行，第一步先冲压出圆形凹槽202，凹槽的深度为0-0.3毫米，第二步冲压分出散热基板101，引线框架102及支架203，冲压完成后板状散热基板101，引线框架102及支架203仍为一个封装阵列201，如图3所示。一个模块204中包含4个或多个板状散热基板101，一个封装阵列201可包含多个模块204。由于板状散热基板101是LED芯片到导热衬底的主要的散热通道，所以散热性好、热导率高的铜是比较好的选择方案。为了引线框架102增加反射，提高取光效率，在引线框架102表面电镀金属层，其材料可以为银或金。

板状散热基板101与引线框架102通过模塑料103固定，模塑料103也起绝缘作用。模塑材料可以是液态或固态热硬化树脂，诸如PA9T，PPA等。模塑料通过注塑工艺制作而成，其工艺过程为：制作满足要求的注塑模具，涂覆脱模剂，将板状散热基板101，引线框架102及支架203的整体结构即封装阵列201放入模具中，通过注塑孔注入模塑料，冷却成型，切筋后形成单个模块301。所成型的模塑料上带有透镜阵列108的固定卡槽302，透镜阵列固定卡槽302保证了透镜阵列的可靠性。引线框架102的侧边伸出模塑料103，形成引脚，用以实现与外界的电互连。

板状散热基板101与引线框架102间可以设计成凸凹相间的形式，这样有利于在模塑料填充过程中增大模塑料与引线框架102的接触面积，可以防止模塑料的脱落。

LED芯片阵列104通过焊料、银浆、导电胶等装配到板状散热基板101的圆形凹槽202的上表面，一个圆形凹槽202可以放置四个或者更多的LED芯片。在LED芯片顶部，通过金丝105引线键合到引线框架102完成电气连接，LED芯片间可以通过串联，或并联的方式连接。通过保型涂覆工艺在LED芯片阵列104表面涂覆一层荧光粉层106，将蓝光LED芯片出射的蓝光转化为白光。

将透镜阵列108安装于模塑料的固定卡槽302中。通过预置的注胶孔洞401将灌封胶注入透镜与芯片之间的空腔中，加热固化。灌封胶可以采用较软的硅胶107，一方面提高取光效率，一次方面起到保护金线105的作用。注胶孔洞401设于模塑料103的底部，在灌封过程中，可以将模块导致之后，在从注胶孔401注入硅胶，固化过程中模块保持倒置状态，可以有效避免，硅胶107与透镜阵列108之间的分层的产生。

实施例二

实施例二与实施例一相同，所不同的是将硅胶荧光粉混合物填充到用于贴装LED芯片阵列104的圆形凹槽202中，由于圆形凹槽202的深度为0-0.3毫米之间，通过这种简单的点胶方式在LED芯片表面涂覆一层均匀的荧光粉层106，将蓝光LED芯片出射的蓝光转化为白光，圆形凹槽202的侧边冲压为倾斜，其角度为20度-90度之间。

实施例三

实施例三与实施例一相同，所不同的是透镜固定卡槽的形状为倒梯型，透镜阵列108的边缘为与之配合的倒梯型，如图14所示。通过倒梯形固定卡槽303的配合，保证透镜阵列108的固定，提高LED封装模块的可靠性。

实施例四

实施例四与实施例一相同，所不同的是LED芯片采用垂直电极芯片。垂直电极芯片其正极和负极分别位于芯片的顶面和底面。在芯片顶面通过金丝键合105与引线框架102形成电气互联，另一电极通过焊料与板状散热基板101形成电气互连，LED芯片各个芯片之间形成并联连接。

实施例五

实施例五与实施例一相同，所不同的是透镜阵列108采用自由曲面透镜阵列，透镜整体内嵌在模塑料中。这种封装形式能形成不同的光学配光曲线，满足不同的照明要求。

实施例六

实施例六与实施例一相同，所不同的是每组LED芯片芯片阵列104上即对应单个小透镜，形成透镜阵列109，透镜的形状为半球型或自由曲面透镜，透镜单独安装到模塑料中，如图15所示。

实施例七

实施例七与实施例一相同，所不同的是透镜通过模具注塑形成或采用二次成型的方法，采用模具注塑方法的材料为较硬的硅胶。透镜阵列为球形透镜110或自由曲面透镜111。采用二次成型方法采用较软的硅胶先形成保护层107a，再用较硬的硅胶形成球形透镜110或自由曲面透镜111，以提高LED模块的可靠性，如图16，17所示。

实施例八

实施例八与实施例一相同，所不同的是透镜为一整个大透镜，其形状可以为半球形112或半圆台型113，以满足不同光学要求，如图18、19所示。

Claims

1.一种基于引线框架的LED阵列封装光源模块，包括LED芯片、散热基板，引线框架、支架、模塑料、荧光粉、灌封胶、透镜阵列，其特征在于所述LED芯片经焊料、银浆、导电胶安装在散热基板之上，LED芯片通过焊线与引线架互连，由薄金属板冲压成型的散热基板及引线框架经塑封固定安装在模塑之上，透镜或透镜阵列固定在模塑料的固定卡槽上。

2.根据权利要求1所述的基于引线框架的LED阵列封装光源模块，其特征在于所述通过冲压成型的散热基板及引线框架的金属板，由铝或铜或不锈钢金属制作的散热基板及引线框架其厚度为0.1-5毫米之间，在散热基板及引线框架上溅射沉积或电镀金或银的金属层。

3.根据权利要求1所述的基于引线框架的LED阵列封装光源模块，其特征在于所述散热基板为平面结构或为经冲压工艺制作出凹槽结构，散热基板上表面为一种内凹形状，其深度为0.1-5毫米，倾斜角为0-90度的任意角度，所述散热基板、引线框架及支架为一个整体，封装完成后经切筋工艺从支架上分离形成模块化光源模块。

4.根据权利要求1所述的基于引线框架的LED阵列封装光源模块，其特征在于所述的散热基板由一个或数个组成，由一个或数个散热基板与相应的引线框架组合成一个整体。

5.根据权利要求1所述的基于引线框架的LED阵列封装光源模块，其特征在于所述散热基板及引线框架通过模塑料注塑方式塑封固定，散热基板与引线框架结构之间为镶嵌结构。

6.根据权利要求1所述的基于引线框架的LED阵列封装光源模块，其特征在于所述引线架的侧边伸出模塑料形成引脚，引脚为两个或多个。

7.根据权利要求1所述的基于引线框架的LED阵列封装光源模块，其特征在于所述模塑料通过注塑形成用于固定透镜及透镜阵列凹槽，其形状为矩形或倒梯形。

8.根据权利要求1所述的基于引线框架的LED阵列封装光源模块，其特征在于所述LED阵列的数目为两个或多个，LED之间形成串联或并联连接。

9.根据权利要求1所述的基于引线框架的LED阵列封装光源模块，其特征在于所述透镜为单个大透镜或透镜阵列或整体式透镜阵列安装于模塑料的固定装置中，大透镜的形状为半圆球状或圆锥体状或圆台状或自由曲面形状，整体式透镜阵列为半球型透镜阵列或自由曲面透镜阵列。