CN203300695U - Led电极引线的应力承接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种LED电极引线的应力承接结构，涉及发光半导体的封装技术，用于分散电极引线周边应力以及解决银胶造成的短路漏电问题。本实用新型的技术方案如下：LED芯片固定在一分压片的上面，分压片通过其下面的银胶固定在芯片槽内；芯片槽包括设在槽口下方位置的下沉台阶，电极导线设在下沉台阶上；引线被封装在封胶内；分压片包括底部和引线抬升部；引线抬升部由底部向上呈一定的倾角，在引线抬升部的上端设有引线焊位，焊位与电极导线等高；在底部或引线抬升部的下端设有一级引线焊位，焊位与一级引线焊位通过导线连接，在一级引线焊位与LED芯片的电极通过一级引线电连接；底部包括用于给芯片传热的固晶区，芯片固定在固晶区上。

Description

LED电极引线的应力承接结构

技术领域

本实用新型涉及发光半导体的封装技术。

背景技术

现有的大功率LED发光器件的封装方式参见图1所示的方案。LED芯片7通过银胶6固定在支架4的芯片槽5内。引线1将LED芯片的电极与支架上的电极导线3连接在一起。LED芯片通过封胶固定在芯片槽内。这种LED器件在工作的时候芯片内部的结温会超过100摄氏度，灯腔内的温度也在70～90摄氏度。芯片槽内的封胶以环氧树脂材料为例，引线为金线的情况下，环氧树脂在几十度的温差下会产生较为明显的热胀冷缩，金线的膨胀系数仅为其五分之一以下，相比环氧树脂并不明显。如图1所示的示意图，虚线为热膨胀后的情况，由于封胶内部应力作用，封胶会表现出鼓起状，形成升温后封胶顶部2，变形后的封胶会带动引线1的上部发生偏移，即造成引线被拉长，升温后引线1’拉长后会产生延展长度L。发生这种现象的原因，是因为封胶与金线的膨胀系数相差巨大造成的。

LED是可以频繁开关的器件。在频繁的开关过程中，金线的这种拉伸会频繁进行。对金线短期的拉伸，金线会将拉力传导到其两端的焊接处，对焊接处造成拉扯效应，这给焊点造成脱焊的风险，也会造成焊点处电阻增大。如果LED常亮，金线所受的拉伸力持续进行，则会造成金线局部发生永久性形变，即变细。金线变细会导致金线上各处电阻差异明显，在变瘦处，电阻增大，发热增多。金线本身具有一定的导热功能，上述情况会增加金线的导热负担，降低芯片向外导热的能力，严重的情况会造成断线死灯。金线承受的封胶应力以及可能发生的偏移在一次封装的过程中同样存在。由于一次封装的温度较器件出厂使用时的温度更高(一般封装温度为150～180摄氏度)，金线以及其焊接部位产生故障的几率也比较高。

在将LED芯片进行固晶的时候，需要用到银胶。银胶为导体，其点胶时的用量需要非常精确。过多的银胶会堆砌在芯片周围，造成芯片短路或漏电；过少的银胶量又可能导致固晶不牢。由于芯片涂敷银胶的面非常小，因此银胶的量的把握和位置的涂敷经常会出现差错，在量足的情况下，点胶位置不精准也会由于银胶分布不均造成短路或漏电问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种LED封装器件，用于分散电极引线周边应力，减小封胶对引线的牵拉损害，同时解决银胶对LED芯片造成的短路或漏电问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种LED电极引线的应力承接结构，包括蓝宝石衬底的双电极LED芯片和支架，LED芯片通过银胶固定在支架的芯片槽内；支架上设有电极导线，LED芯片通过引线与电极导线电连接；所述LED芯片固定在一分压片的上面，分压片通过其下面的银胶固定在芯片槽内；所述分压片包括底部和连接在底部上的引线抬升部；引线抬升部由底部向上呈一定的倾角，在引线抬升部的上端设有用于固定引线的焊位，引线将焊位与所述电极导线电连接在一起，在底部或引线抬升部的下端设有一级引线焊位，所述焊位与一级引线焊位通过导线连接，在一级引线焊位与LED芯片的电极通过一级引线电连接；所述底部包括用于给LED芯片传热的固晶区，LED芯片固定在固晶区上；所述底部的下面为固定分压片和支架的银胶；所述芯片槽包括设在槽口下方位置的下沉台阶，所述电极导线设在下沉台阶上；引线被封装在封胶内；所述引线抬升部上的焊位与电极导线等高。

优选地：所述芯片槽的侧壁包括所述下沉台阶下方的坡面和上方的坡面，它们均为反射面。

优选地：所述底部包括固晶区和反射区，固晶区位于反射区中间部位，反射区相对固晶区呈向上的倾角。

优选地：所述引线抬升部包括弹性关节，弹性关节位于引线抬升部的下端，其横截面呈半弧形。

优选地：所述下沉台阶的上方的侧壁为垂直面，在芯片槽的槽口处的支架表面有引脚导线，电极导线与引脚导线通过连接导线电连接，连接导线设在所述垂直面上。

所述分压片金属基印刷电路板。金属基底可以为铜或合金。分压片也可以为拼接体，即底部为金属，用于传热，引线抬升部可以用固化的环氧树脂、UV胶等树脂，然后在树脂上进行布线；树脂的引线抬升部与底部的金属拼接成一个分压片。

所述底部和引线抬升部两者中至少有一个的上表面有反光层。反光层为涂敷在它们表面的绝缘反光膜。反光膜可以先在它们表面涂胶，再涂铝，然后再涂胶，形成绝缘的反光膜。或者采用微玻璃珠反光膜技术。底部的反光可以采用金属抛光来实现反光或电镀反光金属。在引线抬升部施加反光层的时候，需要掩盖其上的电路导线，形成复合层，即在电路导线上依次设绝缘层、反光金属层，或者再加一层透明绝缘层。如果采用引线抬升部上的电路导线为银材质，则可以不用采用复合层，而直接尽可能的扩大银导线在引线抬升部上的铺设面积即可实现很好的反光效果。

所述底部包括固晶区和反射区，固晶区位于反射区中间部位，反射区相对固晶区呈向上的倾角。反射区为固晶区的裙带，其作用除了用于反射LED芯片发出光外，还有一个重要作用是作为固晶区的扩展，增大底盘面积，在使用更多量银胶的情况下，固晶仍然是安全的，银胶的量和涂敷位置的可操作性更大。在达到同样的固化粘力效果的情况下，银胶的使用量增大，可以认为银胶的粘性减小，从银胶的配方来说，可以在银胶中适当增加导电粒子的配比，减小胶的含量，增加导电粒子的配比，可以增加银胶的导热效果。将底部细分为固晶区和反射区两个功能区，可以使底部的作用更加突出，反射区可以对LED芯片侧面发出的光进行利用，减少光线在芯片槽内反射的次数和能量损失，增加出光率。

所述引线抬升部包括弹性关节，弹性关节位于引线抬升部的下端，其横截面呈半弧形。半弧形的弧拱可以向上，也可以向下。引线抬升部呈现片状，其无论选用塑料还是金属基底，其均具有一定的弹性。具有一定的弹性有利于打线。事实上，引线抬升部在芯片工作发热的时候所需要的微弱变形程度并不要求其具有很明显的弹性，因此引线抬升部的弹性要求并不是必须的。引线抬升部有了弹性，对于打线，最简单的办法是：可以用外力将其顶在芯片槽的槽壁上，此时引线抬升部会有一定的弯曲变形，然后打线，完成后撤去外力即可。由于引线抬升部上电镀有一层电路导线。

所述引线抬升部上的焊位与电极导线等高度，即高度比为1∶1，引线抬升部上的焊位与电极导线等高度的这种情况，此时，在高度方向上，引线基本上不受封胶热胀冷缩的拉扯作用。由于芯片槽宽的限制，相对封胶在高度方向的变化，在水平方向的变化几乎可以忽略不计。引线抬升部上的焊位在高度上越向上接近支架上的电极导线，引线所承受的封胶应力越不明显。

所述芯片槽包括设在槽口下方位置的下沉台阶，所述电极导线设在下沉台阶上。因为对芯片槽内的LED芯片封装为一次封装，一次封装一般以填满芯片槽为标准，因此，设计下沉台阶有利于将引线在一次封装工艺中即被封装在胶体内。在一次封装完成后，如果引线还有部分露出胶体，会存在引线弯折损坏的风险。

本实用新型的有益效果：

相比现有技术，本实用新型为LED芯片设计了一个分压片结构，该分压片具有一个伸长臂，将引线进行抬升至电极导线的高度，进而减少引线在封胶内的长度，进而避免引线在封胶的热胀冷缩的情况下发生“瘦身”，甚至断裂的情况，也保护了引线的两端的焊点，减小了虚脱的几率，使LED芯片更加稳定。下沉台阶的设计，其将引线完全没入封胶中，避免了后序工序对引线的损坏的情况，同时分压片的底部整体托住LED芯片，使银胶不容易接近LED芯片，因此，即使使用现有技术数倍的量，也不会造成LED芯片短路和漏电的问题。芯片也可以更牢固的固定在芯片槽内，提高整个器件的抗震能力。本实用新型技术提高LED器件的稳定性和整体品质，非常适用于大功率LED芯片。

附图说明

图1是现有LED器件的结构示意图。

图2是本实用新型的一个实施例的结构示意图。

图3是图2中实施例在使用状态的变化图。

图4是图2中实施例未固晶的俯视结构示意图。

图5是图2中分压片的俯视结构图。

图6是底部上的固晶的结构示意图。

图7是本实用新型第二个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图2至图6，蓝宝石衬底的双电极的LED芯片19通过银胶17固定在支架的芯片槽15内。支架上设有电极导线12，LED芯片19通过引线11与电极导线12电连接。LED芯片19固定在分压片9的上面，分压片9通过其下面的银胶固定在芯片槽内。分压片9包括底部26和连接在底部上的引线抬升部8。在一个实施例中，引线抬升部由底部向上呈一定的倾角，倾角可以是15～60°，例如可以是15°、30°或45°。在引线抬升部的上端设有用于固定引线的焊位16，引线11将焊位16与电极导线12电连接在一起，在底部或引线抬升部的下端设有一级引线焊位，焊位与一级引线焊位通过导线连接，在一级引线焊位与LED芯片的电极通过一级引线18电连接。底部包括用于给LED芯片传热的固晶区，LED芯片固定在固晶区上。底部的下面为固定分压片和支架的银胶17。芯片槽15包括设在槽口下方位置的下沉台阶33，电极导线12设在下沉台阶33上；引线11被封装在封胶10内。引线抬升部上的焊位16与电极导线12等高。

芯片槽的侧壁包括下沉台阶下方的坡面和上方的坡面，即分别为图2中的反射坡面14和上部反射坡面34，它们均为反射面。

分压片9优选为金属基印刷电路板。金属基底可以为铜或合金。底部和引线抬升部两者中至少有一个的上表面有反光层。由图2可知，引线11的焊点通过引线抬升部8抬升到抬升位13处。图2显示是常温下的封装器件的状态，当LED器件工作的时候，温度上升到100摄氏度左右，参见图3，封胶10会发生热涨现象，封胶表面会发生细微的上升，膨胀线23表示封胶的膨胀效果。封胶的膨胀会带动其内的引线抬升部发生移动。引线抬升部由常温位置抬升偏移到如图3所示的虚线位置，高位引线抬升部22比常温状态的高度有所升高，引线的位置如高位引线20所示，引线抬升部的焊位也位于高位焊位21的位置。高位线24与低位线25之间的高度差为抬升高度h。引线抬升部承受了封胶升温过程中产生的应力，而减小了引线所受的应力，其不但保护了引线，还保护引线的焊点不受过大的拉扯应力。由于引线抬升部有弹性形变的能力，其发生偏移后，其自身所受的应力有所减弱。

上述器件的制造方法，包括以下步骤：

将LED芯片通过共晶焊固定在分压片的底部；用一级引线将LED芯片的电极与分压片上的一级引线焊位连接在一起；在分压片的底部的下面涂敷银胶，然后将分压片和LED芯片置于芯片槽内固化处理；将引线抬升部顶在芯片槽的壁面上，将引线焊接在焊位与电极导线之间；放开引线抬升部，引线抬升部由于回弹力回复到原抬起的状态；然后对芯片槽内的部件进行封装处理。

槽底27可以做成反射镜结构，也可不必做成镜面反射面。

分压片9的底部26呈圆盘形状，其包括固晶区29和反射区32，在反射区32上做一级引线焊位28，固晶区29位于反射区32中间部位，反射区32相对固晶区呈向上的倾角。一级引线焊位28通过导线31与焊位16连接。导线31可以是电镀铜。焊位和一级引线焊位可以是在铜层上面复合银层或锡层结构。在一个实施例中，分压片的结构是：以铜为金属基板，固晶区暴露，在其它区域的铜上制作绝缘层，在绝缘层上制作铜导线，在以及引线焊位和焊位处的铜导线上制作银层或锡层。金属基板还可以是铝材质，或铜合金，或铝合金。

引线抬升部包括弹性关节30，弹性关节30位于引线抬升部的下端，其横截面呈半弧形。半弧形的弧拱可以向上，也可以向下。引线抬升部呈现片状，其无论选用塑料还是金属基底，其均具有一定的弹性。除了以上半弧形截面的弹性关节以外，其实弹性关节也可以不做任何特殊的截面图形设计。由于引线抬升部与底部有一定的夹角，又由于分压片有金属弹性，此时弹性关节既是底部与引线抬升部的结合处。专门的弹性关节设计可以使底部与引线抬升部的功能分开。上述半弧形设计可以作为银胶使用量的标准，即银胶扩散到弹性关节的半弧形处即可认定银胶的用量符合质量标准。

参见图6，LED芯片焊接在底部26的固晶区上。

LED芯片是蓝光芯片，封胶是混有黄光荧光粉的胶体。

参加图7所示的本发明的第二个实施例结构，相比实施例一，本例中下沉台阶的上方的台阶侧壁37为垂直面，在芯片槽的槽口处的支架39的表面有引脚导线38，设在下沉台阶35上的电极导线36与引脚导线38通过连接导线40电连接，连接导线40设在垂直面上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种LED电极引线的应力承接结构，包括蓝宝石衬底的双电极LED芯片和支架，LED芯片通过银胶固定在支架的芯片槽内；支架上设有电极导线，LED芯片通过引线与电极导线电连接；其特征在于：

所述LED芯片固定在一分压片的上面，分压片通过其下面的银胶固定在芯片槽内；所述分压片包括底部和连接在底部上的引线抬升部；引线抬升部由底部向上呈一定的倾角，在引线抬升部的上端设有用于固定引线的焊位，引线将焊位与所述电极导线电连接在一起，在底部或引线抬升部的下端设有一级引线焊位，所述焊位与一级引线焊位通过导线连接，在一级引线焊位与LED芯片的电极通过一级引线电连接；所述底部包括用于给LED芯片传热的固晶区，LED芯片固定在固晶区上；所述底部的下面为固定分压片和支架的银胶；

所述芯片槽包括设在槽口下方位置的下沉台阶，所述电极导线设在下沉台阶上；引线被封装在封胶内；

所述引线抬升部上的焊位与电极导线等高。

2.根据权利要求1所述的LED电极引线的应力承接结构，其特征在于：所述芯片槽的侧壁包括所述下沉台阶下方的坡面和上方的坡面，它们均为反射面。

3.根据权利要求1所述的LED电极引线的应力承接结构，其特征在于：所述底部包括固晶区和反射区，固晶区位于反射区中间部位，反射区相对固晶区呈向上的倾角。

4.根据权利要求1所述的LED电极引线的应力承接结构，其特征在于：所述引线抬升部包括弹性关节，弹性关节位于引线抬升部的下端，其横截面呈半弧形。

5.根据权利要求1所述的LED电极引线的应力承接结构，其特征在于：所述下沉台阶的上方的侧壁为垂直面，在芯片槽的槽口处的支架表面有引脚导线，电极导线与引脚导线通过连接导线电连接，连接导线设在所述垂直面上。

Images