CN204792892U - 一种倒扣式小尺寸大功率led封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,包括LED灯珠主体和电路板，LED灯珠主体包括：基板，其设有两个金属焊盘；LED芯片，其固焊于其中一个金属焊盘上且与两个金属焊盘之间通过金线连通；透明塑封体，其覆盖在基板上，将LED芯片和金线密封在内；电路板上设有直径大于所述透明塑封体上最大宽度的通孔，LED灯珠主体倒扣在电路板上，使LED灯珠主体的透明塑封体整个位于通孔内，且LED灯珠主体的基板与电路板焊接固定。LED芯片产生的热量大部分通过金属焊盘导到电路板，最后散发到空气中，热阻小，散热速度快，在有限体积下增大了散热面积，实现了在小尺寸结构中封装大功率LED灯，而且散热效果好、成本低。

Description

一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构

技术领域

本实用新型涉及LED封装结构，更具体地说是涉及一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构。

背景技术

现在的LED封装朝小尺寸，轻薄型发展，同时要求功率越来越高，LED芯片的热流密度更大，那么对封装基板材料散热要求也越来越高。

现有技术中常规LED封装结构的第一种方法是采用BT树脂基材，正反两面均覆盖铜箔，后通过蚀刻、通孔、电镀等工艺制作出正负金属焊盘，在基板的固焊区进行固晶焊线作业，然后封装胶体保护芯片。现有技术中LED封装使用贴片时，封装体的背部金属焊盘与电路板通过焊锡膏焊接，这样芯片工作时产生的热量通过固焊区铜箔，BT树脂基材，金属焊盘，锡膏传递到电路板上。缺点在于常规LED封装基板金属焊盘在底部，而芯片固焊区在基板正面，芯片工作时产生的热量需要通过封装基板才能散发出去，而基板的基材热阻较大，不利于散热，无法实现中大功率。

现有技术中第二种方法是使用陶瓷基板封装，将常规LED封装基板改用陶瓷基板，其他工艺与常规相同，可提高产品散热能力，但是陶瓷基板成本较高，而且目前陶瓷基板制作精度有限，实现小尺寸较困难。

现有技术中第三种方法是采用PPA支架封装反贴，如图1所示，包括基板1，基板1上设有金属焊盘2，其中一部分金属焊盘从基板1穿过与设于基板侧面的金属焊盘连成一体，LED芯片3固焊在金属焊盘上，金属焊盘与电路板4之间通过锡膏5焊接，这种PPA支架封装反贴存在以下缺点：一是PPA反贴支架的热传导路径较长，难以实现较大功率；二是目前PPA支架制作精度有限，实现小尺寸较困难；三是PPA反贴支架成本较高。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题在于提供了一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构，实现了在小尺寸中封装大功率的LED灯，而且成本低。

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下方案来实现：一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,包括LED灯珠主体和电路板，所述LED灯珠主体包括：

基板，其设有两个金属焊盘；

LED芯片，其固焊于其中一个所述金属焊盘上且与所述两个金属焊盘之间通过金线连通；

透明塑封体，其覆盖在所述基板上，将LED芯片和金线密封在内；

所述电路板上设有直径大于所述透明塑封体上最大宽度的通孔，所述LED灯珠主体倒扣在所述电路板上，使所述LED灯珠主体的透明塑封体整个位于所述通孔内，且所述LED灯珠主体的基板与所述电路板焊接固定。

进一步的，所述两个金属焊盘设于基板的正面，所述两个金属焊盘与电路板的上表面之间通过锡膏焊接。

进一步的，所述两个金属焊盘由基板的正面延伸至基板的侧面；所述电路板上设有与通孔相通的阶梯孔，基板整个位于阶梯孔内且基板的背面与所述电路板上表面平齐，所述基板上的两个金属焊盘与所述阶梯孔的孔壁和底面之间通过锡膏焊接。

进一步的，所述两个金属焊盘中的其中一个为正极，另一个为负极。

进一步的，所述两个金属焊盘采用铜质材料制成。

进一步的，所述两个金属焊盘的表面镀银或镀金。

进一步的，所述基板的基材为BT树脂。

进一步的，所述基板的基材采用金属材质与两个金属焊盘为一个整体结构，基板上通过电镀形成与LED芯片焊接固定的固焊区，以及通过蚀刻形成正极和负极。

进一步的，所述基板的正面和侧面通过锡膏与阶梯孔的底面和侧壁焊接。

进一步的，所述金属材质为铜或铁。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的倒扣式小尺寸大功率LED封装结构通过将LED芯片直接固焊在金属焊盘上，而同时又将整个LED灯珠主体倒扣在开有通孔的电路板上，LED灯珠主体整个位于通孔内，金属焊盘与电路板之间通过锡膏焊接，这样使得LED芯片产生的热量大部分通过金属焊盘传导到导到电路板，最后散发到空气中，热阻小，散热速度快，在有限体积下增大了散热面积，实现了在小尺寸结构中封装大功率LED灯，而且散热效果好、成本低。

另外基板的基材采用金属材质与两个金属焊盘呈一个整体结构，这样LED芯片产生的热量可以直接通过基板散出，其散热效果更好。

附图说明

图1为现有技术中LED封装结构示意图。

图2A为本实用新型倒扣式小尺寸大功率LED封装结构第一种实施例的结构示意图。

图2B本实用新型倒扣式小尺寸大功率LED封装结构第一种实施例的散热路线图。

图3A为本实用新型倒扣式小尺寸大功率LED封装结构第二种实施例的结构示意图。

图3B本实用新型倒扣式小尺寸大功率LED封装结构第二种实施例的散热路线图。

图4A为本实用新型倒扣式小尺寸大功率LED封装结构第三种实施例的结构示意图。

图4B为本实用新型倒扣式小尺寸大功率LED封装结构第三种实施例的散热路线图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行详细的阐述。

如图2A为第一种实施例的结构示意图，一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,包括LED灯珠主体10和电路板20，其中LED灯珠主体10包括基板11、LED芯片13和透明塑封体14。

基板11设有两个金属焊盘12，两个金属焊盘12中的其中一个为正极，另一个为负极，LED芯片13固焊于其中一个金属焊盘12上且与两个金属焊盘12之间通过金线连通。透明塑封14覆盖在基板11上，将LED芯片13和金线密封在内，这样可以实现和改善光的输出。

LED芯片13设有固焊区和焊线区，固焊区用于与金属焊盘12焊接，焊线区用于连接金属线。

电路板20上设有直径大于透明塑封体14上最大宽度的通孔21，以便有利于灯珠发出的光照射出去。LED灯珠主体倒10扣在电路板20上，使LED灯珠主体10的透明塑封体14整个位于通孔21内，且LED灯珠主体10的基板11与电路板20焊接固定。

本实施例中基板11的基材采用的是BT树脂，两个金属焊盘12设于基板11的正面，而LED芯片13又固焊在金属焊盘上，这样金属焊盘12就制作在了LED灯珠主体10的正面，那么金属焊盘12与LED芯片13在同一平面内，LED芯片13的固焊区与金属焊盘12为一个整体。两个金属焊盘12的采用的材料都是铜，当然也可以是其它金属材料，另外两个金属焊盘12的表面都镀银或铁，以提高焊接时的可靠性。本实施例中两个金属焊盘12与电路板20的上表面之间通过锡膏22焊接。

如图2B为第一种实施例的散热路线图，LED灯在工作工程中由LED芯片13产生大量的热量，其中大部分的热量通过基板上金属焊盘12传导到锡膏33上，再由锡膏22传导到电路板20上，最后散发到空气中，另外一少部分热量则通过金属焊盘和基板散发到空气中。

采用第一种实施例的LED封装结构，使得LED芯片13产生的热量大部分通过金属焊盘12传导到锡膏22，再通过锡膏22传导到电路板20最后，散发到空气中，热阻小，散热速度快，在有限体积下增大了散热面积，实现了在小尺寸结构中封装大功率LED灯，而且散热效果好、成本低。

图3A为第二种实施例的结构示意图，本实施例中LED封装结构包括LED灯珠主体30和电路板40，其中LED灯珠主体30包括基板31、LED芯片33和透明塑封体34。电路板40上设有直径大于透明塑封体34上最大宽度的通孔41，LED灯珠主体倒30扣在电路板40上，使LED灯珠主体30的透明塑封体34整个位于通孔41内，LED灯珠主体30的基板31与电路板40焊接固定，基板31的基材采用的是BT树脂。

本实施例与第一种实施例的不同之处在于,两个金属焊盘32由基板31的正面延伸至基板31的侧面，电路板40上设有与通孔41相通的阶梯孔43，基板31整个位于阶梯孔43内且基板31的背面与电路板40上表面平齐，基板31上的两个金属焊盘32与阶梯孔43的孔壁和底面之间通过锡膏42焊接。

如果基板31放于阶梯孔43内，而是采用如实施例一中的两个金属焊盘32与电路板40的上表面之间通过锡膏42焊接，也能保证LED灯珠主体30的侧面有较好的上锡，从而使焊接更牢固。

两个金属焊盘32中其中一个为正极，另一个为负极，两个金属焊盘32采用铜质材料制成，两个金属焊盘32的表面镀银或镀金。

图3B为第二种实施例的散热路线图，LED灯在工作工程中由LED芯片33产生大量的热量，其中大部分热量通过基板31正面的金属焊盘传导到锡膏42，再传导到电路板40和通过基板31侧面的金属焊盘传导到锡膏42，再传导到电路板40，最后散发到空气中，少部分热量通过基板散发到空气中。

采用第二种实施例的LED封装结构，使得基板31上的两个金属焊盘32与电路板40就获得了更大的接触面积，相对于实施一种来说其散热速度更快，散热效果更好。

图4A为第三种实施例的结构示意图，本实施例中LED封装结构包括LED灯珠主体50和电路板60，其中LED灯珠主体50包括基板51、LED芯片53和透明塑封体54。电路板60上设有直径大于透明塑封体54上最大宽度的通孔61，LED灯珠主体倒50扣在电路板60上，使LED灯珠主体50的透明塑封体54整个位于通孔61内，LED灯珠主体50的基板51与电路板60焊接固定，电路板60上设有与通孔61相通的阶梯孔63。

本实施例与上两种实施例不同的是基板51的基材采用金属材质与两个金属焊盘为一个整体结构，基板51上通过电镀形成与LED芯片53焊接固定的固焊区，LED芯片53直接固焊在此固焊区上，还通过蚀刻形成正极和负极，正极和负极连接金线的一端，金线的另一端连接LED芯片53，基板51整个位于通孔61内其正面和侧面都通过锡膏62与阶梯孔63的底面和侧壁焊接，这样热量直接由基板51散发到空气中或由基板51传导到电路板60。

本实施例中金属材质为铜或铁。

本实施例以0805芯片为例计算，R热阻为10.5℃/W，其中R的计算公式为：

R=L/λ*s=1*10^-3/(400*0.28*1.3*10^-6)=10.5℃/W。

图4B为第二种实施例的散热路线图，LED产生的热量一部分通过基板51直接散发到空气中，其另一部分经基板51传导到锡膏62，再由锡膏62传导到电路板60，最后散发到空气中。

采用第三种实施例的封装结构，由于基板整个采用金属材质，导热系数非常高，故能实现快速散热，相比上两种实施例来说其散热效果进一步提高。

无论采用上述的哪种实施例的LED封装结构都可以实现小尺寸大功率LED封装，而且散热速度快，散热效果好，成本低。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,包括LED灯珠主体(10,30,50)和电路板(20,40,60)，其特征在于，所述LED灯珠主体包括：

基板(11,31,51)，其设有两个金属焊盘(12,32)；

LED芯片(13,33,53)，其固焊于其中一个所述金属焊盘上且与所述两个金属焊盘之间通过金线连通；

透明塑封体(14,34,54)，其覆盖在所述基板上，将LED芯片和金线密封在内；

所述电路板(20,40,60)上设有直径大于所述透明塑封体(14,34,54)上最大宽度的通孔(21,41,61)，所述LED灯珠主体(10,30,50)倒扣在所述电路板(20,40,60)上，使所述LED灯珠主体的透明塑封体(14,34,54)整个位于所述通孔(21,41,61)内，且所述LED灯珠主体的基板(11,31,51)与所述电路板(20,40,60)焊接固定。

2.根据权利要求1所述的一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,其特征在于，所述两个金属焊盘(12)设于基板(11)的正面，所述两个金属焊盘(12)与电路板(11)的上表面之间通过锡膏(22)焊接。

3.根据权利要求1所述的一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,其特征在于，所述两个金属焊盘(32)由基板(31)的正面延伸至基板的侧面；所述电路板(40,60)上设有与通孔(41,61)相通的阶梯孔(43,63)，基板(31,51)整个位于阶梯孔(43,63)内且基板的背面与所述电路板(30,60)上表面平齐，所述基板(31,51)上的两个金属焊盘与所述阶梯孔(43,63)的孔壁和底面之间通过锡膏(42,62)焊接。

4.根据权利要求2或3所述的一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,其特征在于，所述两个金属焊盘中的其中一个为正极，另一个为负极。

5.根据权利要求2或3所述的一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,其特征在于，所述两个金属焊盘采用铜质材料制成。

6.根据权利要求2或3所述的一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,其特征在于，所述两个金属焊盘的表面镀银或镀金。

7.根据权利要求2或3所述的一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,其特征在于，所述基板(11,31)的基材为BT树脂。

8.根据权利要求1所述的一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,其特征在于，所述基板(51)的基材采用金属材质与两个金属焊盘为一个整体结构，基板(51)上通过电镀形成与LED芯片焊接固定的固焊区，以及通过蚀刻形成正极和负极。

9.根据权利要求8所述的一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,其特征在于，所述基板(51)的正面和侧面通过锡膏与阶梯孔(63)的底面和侧壁焊接。

10.根据权利要求8所述的一种倒扣式小尺寸大功率LED封装结构,其特征在于，所述金属材质为铜或铁。