CN202905776U - 一种大功率led器件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种大功率LED器件，包括金属基板、设置在金属基板上的LED芯片、覆设在金属基板上的封装胶体，所述金属基板上设有用于安放LED芯片的芯片安放部以及电极部，所述LED芯片与所述电极部电性连接，所述金属基板上还设有将所述芯片安放部与电极部隔开的连接槽，所述封装胶体包括覆盖LED芯片的透镜、填充在连接槽中的连接胶层以及覆盖在金属基板上露出于透镜外区域的边缘封装胶层。本实用新型的大功率LED器件具有结构简单、散热性好、气密性好的优点。

Description

一种大功率LED器件
技术领域
本实用新型涉及一种大功率LED器件，尤其涉及一种一次塑封成型的新型大功率LED器件。 
背景技术
近年来，随着LED技术的发展，路灯、筒灯、射灯等LED灯具逐渐被消费市场所接受。功率发光二极管（功率LED）以高亮度、高功率深受市场欢迎。常规功率LED用的支架有两种：PLCC型（英文为plastic leaded chip carrier，即塑封带引线片式载体）和陶瓷基板。如图1所示为现有技术中的PLCC型支架结构示意图，可以看出，PLCC型支架的结构为：具有反射腔结构的塑料外壳01包裹金属引线框架02，该金属引线框架02带有承载LED芯片04的芯片承载部03与电极用的引脚05；该芯片承载部03与正负电极之一成一体结构。 
另一种常规功率LED用的支架是陶瓷基板，其典型封装结构如图2所示：承载LED芯片的基板06与置于该基板06上的反射腔07均采用陶瓷材料；对于大功率LED器件情况，基板06的芯片安放处还具有至少一个的通孔08，通孔08内填充导热材料，增强散热效果，满足大功率LED器件的散热要求。由于陶瓷基板具有良好的绝缘性和散热性，所以该类基板广泛应用在大功率LED领域，与PLCC型支架一并占据整个大功率LED市场。 
尽管如此，PLCC型支架与陶瓷基板均存在一些缺点。就PLCC型支架而言，特别是功率LED用的PLCC型支架，需要结合装配热沉进行散热，由于加入了热沉，需要制备沉孔和装配热沉，支架制作复杂，导致支架封装工艺也繁琐。同时，PLCC型的大功率LED体积大，其封装结构不能应用于回流焊接工艺，不适合全自动批量化的测试与编带工艺，也不利于下游产品的批量化焊接安装，尤其不适用于 后续的LED产品制造的表面贴装工艺。可见现有的PLCC型支架的结构复杂，使得其制造工艺相对复杂，产品的加工成本也相对较高，而且产品的后续加工工艺受限，增加了后续LED产品的生产成本和降低了生产效率，并相应限制了PLCC型支架功率LED的应用范围。虽然陶瓷基板能克服PLCC型支架的主要缺点，但是陶瓷基板的一个普遍问题是制造工艺难度大，成本高和材质脆。这也是目前限制陶瓷基板不能完全取代PLCC型支架的关键因素。 
由此可见，开发出一种结构简单，制作过程简单，器件气密性好，散热性好的的大功率LED器件，是本领域目前需要解决的技术问题。 
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种大功率LED器件，结构简单，能简化制作过程，同时提高气密性及散热性。 
为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案如下： 
一种大功率LED器件，包括金属基板、设置在金属基板上的LED芯片、覆设在金属基板上的封装胶体，所述金属基板上设有用于安放LED芯片的芯片安放部以及电极部，所述LED芯片与所述电极部电性连接，所述金属基板上还设有将所述芯片安放部与电极部隔开的连接槽，所述封装胶体包括覆盖LED芯片的透镜、填充在连接槽中的连接胶层以及覆盖在金属基板上露出于透镜外区域的边缘封装胶层。 
优选地，所述金属基板上表面被透镜包覆的区域还镀有金属层。 
优选地，所述LED芯片通过金线与处于金属基板上表面与电极部对应位置处的金属层连接。 
优选地，所述连接槽中靠近金属基板上表面位置处的宽度小于连接槽中远离金属基板上表面位置处的宽度。 
优选地，所述金属基板的厚度为0.2mm～0.4mm。 
优选地，所述金属基板上设有贯穿基板上表面及下表面的极性标识通孔，所述 金属基板上芯片安放部旁设有芯片安放标识通孔。 
优选地，金属基板上露出于透镜外区域设有经粗化处理形成的凹凸结构，所述边缘封装胶层与凹凸结构嵌合。 
优选地，所述电极部的外侧边缘设有凹槽。 
优选地，所述连接槽穿过金属基板上被透镜覆盖的区域。 
优选地，所述透镜、连接胶层、边缘封装胶层为一体结构。 
与现有技术相比，本实用新型的大功率LED器件，由于采用腐蚀或冲切金属片形成金属基板，金属基板上设有连接槽，采用封装胶体在金属基板上一次成型透镜以及在连接槽中填充有连接封装胶层，同时在透镜不覆盖的区域成型边缘封装胶层，因而本实用新型的大功率LED器件，封装胶体能够与金属基板通过连接槽与连接封装胶层的配合而紧密结合，气密性好、结构简单、制作过程简单；另外，由于采用金属片做基板，因而散热性好。 
进一步地，在金属基板上边缘胶层覆盖的区域设置经粗化处理形成的凹凸结构，该凹凸结构能够与边缘封装胶层紧密结合，使得封装胶体与金属基板的结合效果更好，气密性更好。 
附图说明
图1为现有技术中PLCC型支架的结构示意图； 
图2为现有技术中陶瓷基板支架的结构示意图； 
图3为本实用新型实施例大功率LED器件的主视图； 
图4为本实用新型实施例中大功率LED器件的金属基板的主视图； 
图5为本实用新型实施例中大功率LED器件的金属基板第二种实施方式的主视图； 
图6为本实用新型实施例中大功率LED器件的金属基板第三种实施方式的主视图； 
图7为图3中A部分的放大图； 
图8为图4中大功率LED器件的金属基板的俯视图。 
图中有关附图标记如下： 
01——塑料外壳；02——金属引线框架；03——芯片承载部； 
04——LED芯片；05——引脚；06——基板；07——反射腔； 
08——通孔； 
1——金属基板；10——金属条；11——芯片安放部；12——连接槽； 
13——电极部；13a——凹槽； 
2——封装胶体；21——透镜；22——边缘封装胶层； 
3——LED芯片；4——金线；5——金属层；6——性标识通孔； 
7——芯片安放标识通孔。 
具体实施方式
本实用新型提供了一种结构简单、气密性好，可靠性高的新型大功率LED器件，为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型作进—步的详细说明。 
本实施例将结合图3~图8介绍本实用新型的大功率LED器件。如图3所示，本实施例中的大功率LED器件，包括：一金属基板1，至少一个设置于金属基板1上表面的LED芯片3，连接LED芯片电极和器件电极的金线4以及将金属基板1、LED芯片3和金线4一起包封的封装胶体2。在其他实施例中，LED芯片3为倒装芯片时，不需要金线。 
封装胶体2包封金属基板、LED芯片和金线，并且在金属基板1上表面形成一个帽状封装胶层，该帽状封装胶层包括半球状的透镜21以及边缘封装胶层22。透镜21完全覆盖LED芯片3和金线4；边缘封装胶层22覆盖透镜21以外的金属基板1上表面的区域。 
如图3和图4所示，金属基板1具有芯片安放部11、用以卡扣封装胶体的两个连接槽12以及两个电极部13；两个电极部13分别位于芯片安放部11的两侧，连接槽12位于芯片安放部11与电极部13之间。其中，连接槽为贯穿金属基板1前后端及顶端和底端的通槽，该通槽靠近金属基板顶端部分的宽度小于靠近金属基板底端部分的宽度，这使得封装时，封装胶体能够进入该连接槽中填充该连接槽，在固化后能够形成与该连接槽嵌合的连接胶层；由于该连接槽靠近金属基板上表面的宽度小于靠近金属基板下表面的宽度，所以连接胶层形成卡扣结构，使封装胶体与金属基板能更加牢固地结合。电极部13是露出于封装胶体2之外的金属基板底部，金属基板1上表面上与电极部13位置相应的位置处用以连接金线或者与LED芯片电极电性连接，以实现LED芯片与电极部13的电性连接，两个电极部13之间是通过封装胶体2实现电性绝缘；芯片安放部11与两个电极部13也是通过封装胶体2电性绝缘；芯片安放部11的底部可以是露出在封装胶体2之外，或者被封装胶体2全包封。在其他实施例中，如图5所示，芯片安放部11可以与其中一个电极部13呈一体结构，不限于本实施例。 
本实施例中，连接槽12是在金属基板1的底部通过半腐蚀技术形成的，即连接槽中靠近金属基板上表面的位置，其宽度小于连接槽中靠近金属基板下表面的位置处的宽度。连接槽12中填充有封装胶体，即连接胶层，与透镜21及边缘封装胶层22连成一体结构。在其他实施例中，如图6所示，除了在电极部与芯片安放部设置的连接槽12外，在电极部13的外侧边上还设置一凹槽13a，该凹槽13a可根据实际需要的尺寸而设置，凹槽13a呈“7”或者“倒L”状的台阶状凹陷结构。所述的“7”或者“倒L”状的凹槽13a中填充有封装胶体，形成连接胶层，与所述的边缘封装胶层连成一体结构。由于封装胶体2填充在凹槽13a内，让封装胶体2可以通过凹槽13a实现与金属基板1类似卡扣方式连接，所以封装胶体与金属基板1更紧密与牢固地结合，不容易松动，提高了器件的可靠性。 
进一步地，金属基板1上表面分为功能区域和非功能区域。功能区域为发光器件区域，包括芯片安放部11和电极部13对应的金属基板上表面的金线焊接处，即透镜21覆盖金属基板上表面的区域。非功能区域为金属基板上表面没有被透镜覆盖的区域，也即边缘封装胶层22所覆盖的区域。由于封装胶体在金属基板上表面形成透镜的过程，少部分封装胶体会流向非功能性区域处，故在非功能区域形成一层厚度相对较薄的边缘封装胶层22，该边缘封装胶层22与透镜21连成一体。 
进一步地，金属基板1在功能区域上镀一金属层5，非功能区域上不镀金属层。如图3、4所示，金属层5分为三部分，分别设于芯片安放部11以及两个电极部13对应的金属基板上表面的金线焊接处。金属层5一方面用于反射LED芯片发出的光；另一方面，焊接金线4时，可作为焊接金线位置的标志，以防金线4打到功能区域以外的区域，避免透镜21因无法将金线4完全覆盖而导致出现LED器件可靠性的问题。本实施例中镀的金属层为银层。 
进一步地，金属基板上表面的非功能性区域经过粗化处理，形成凹凸不平的结构。参见图3，由于封装胶体在金属基板上表面形成透镜的过程，少部分封装胶体会流向非功能性区域处（即在金属基板上表面没有被透镜覆盖的区域处），在非功能区域形成一层厚度相对较薄的边缘封装胶层22，其与透镜21连成一体。非功能性区域经过粗化处理后，可加大与边缘封装胶层22的结合面积，使两者更加紧密结合，进而使透镜更加牢固地与基板相结合。另外，粗化后的“凹凸”结构，参考局部放大图7，相比于现有技术中没做粗化处理的光滑基板，该结构可进一步延长水汽从LED器件的外部经过封装胶体和基板之间渗入LED芯片的路径，提高两者的气密性，提高LED器件的可靠性，从而提高LED器件的使用寿命。 
如图8所示，电极部还设置有用于辨别LED器件极性的极性标识通孔6，该极性标识通孔6填充封装胶体并且与帽状封装胶层连为一体，可提高器件的可靠性。另外，在芯片安放部设置两个用于识别LED芯片安放位置的芯片安放标识通孔7， 芯片安放标识通孔7同样填充封装胶体与并与帽状封装胶层连为一体，提高器件可靠性。 
本实施例中，各部分填充的封装胶体通过一次性塑封成型，呈一体结构。封装胶体可为环氧树脂或硅胶等胶体，本实施例优选为硅胶。 
本实施例提供的大功率LED器件，与传统的大功率LED器件相比较，其有益效果在于： 
1、结构简单 
本实施例提供的一种大功率LED器件只有金属基板形成相互绝缘的电极部和芯片安放部，其中芯片安放部同时用于散热，与传统的PLCC支架相比较，没有塑料外壳和另外填充热沉，结构简单，相应的制作方法简单。 
2、气密性好 
由于传统的大功率器件的金属框架需要注塑成型，内部需要环氧树脂，PPA等材料注塑包覆整个金属基板，但PPA等塑料与环氧树脂等封装胶体之间结合的气密性，以及PPA材料与金属支架由于热膨胀系数的不同而使两者之间的结合气密性较差，影响整个器件的气密性。本实施例提供的大功率LED器件，采用一次封装胶塑封成型，封装胶体直接包覆了金属基板，并且实现金属基板的电极部和芯片安放部的可靠粘接，有效解决器件的气密性问题。 
进一步地，金属基板设置的极性标识通孔以及芯片安放标识通孔亦可加强封装胶体与金属基板的紧密结合。 
另外，选择性地在功能区域（发光器件区域）电镀金属层，而在非功能区域，即处于器件的边缘区域不镀金属层，可避免器件的边缘区域由于银和封装胶体的结合性较差的问题而影响器件的气密性问题，提高器件的可靠性。同时，可节约成本与突出焊接的区域。 
3、传统的PLCC大功率器件需要先有模具注塑成型，再形成透镜，多重材料 的结合使得PLCC器件的结合力较差。而现有技术中的陶瓷基板脆，生产过程容易碎裂，切割速度慢，同时边缘容易碎裂，造成单个器件批峰严重。本实用新型提供的大功率LED器件由于采用金属作为基板，用金属条实现支架单元的连接，切割速度高，可靠性高，且划片外观平整。 
而本实施例的大功率LED器件采用封装胶体一次性塑封成型，封装胶体实现了电极部与芯片安放部之间的绝缘，同时在器件顶部形成了利于出光的透镜结构，透镜结构直接覆盖金属基板，并与连接胶层为一体结构，且连接胶层以卡扣结构与金属基板牢固结合，故透镜可以与金属基板紧密结合。 
以上对本实用新型进行了详细介绍，文中应用具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种大功率LED器件，其特征在于，包括金属基板、设置在金属基板上的LED芯片、覆设在金属基板上的封装胶体，所述金属基板上设有用于安放LED芯片的芯片安放部以及电极部，所述LED芯片与所述电极部电性连接，所述金属基板上还设有将所述芯片安放部与电极部隔开的连接槽，所述封装胶体包括覆盖LED芯片的透镜、填充在连接槽中的连接胶层以及覆盖在金属基板上露出于透镜外区域的边缘封装胶层。
2.根据权利要求1所述的大功率LED器件，其特征在于，所述金属基板上表面被透镜包覆的区域还镀有金属层。
3.根据权利要求2所述的大功率LED器件，其特征在于，所述LED芯片通过金线与处于金属基板上表面与电极部对应位置处的金属层连接。
4.根据权利要求1所述的大功率LED器件，其特征在于，所述连接槽中靠近金属基板上表面位置处的宽度小于连接槽中远离金属基板上表面位置处的宽度。
5.根据权利要求1所述的大功率LED器件，其特征在于，所述金属基板的厚度为0.2mm~0.4mm。
6.根据权利要求1所述的大功率LED器件，其特征在于，所述金属基板上设有贯穿基板上表面及下表面的极性标识通孔，所述金属基板上芯片安放部旁设有芯片安放标识通孔。
7.根据权利要求1所述的大功率LED器件，其特征在于，金属基板上露出于透镜外区域设有经粗化处理形成的凹凸结构，所述边缘封装胶层与凹凸结构嵌合。
8.根据权利要求1所述的大功率LED器件，其特征在于，所述电极部的外侧边缘设有凹槽。
9.根据权利要求1所述的大功率LED器件，其特征在于，所述连接槽穿过金属基板上被透镜覆盖的区域。
10.根据权利要求1所述的大功率LED器件，其特征在于，所述透镜、连接胶层、边缘封装胶层为一体结构。
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