TWI455379B - 發光二極體封裝結構 - Google Patents

發光二極體封裝結構 Download PDF

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TWI455379B TW100113489A TW100113489A TWI455379B TW I455379 B TWI455379 B TW I455379B TW 100113489 A TW100113489 A TW 100113489A TW 100113489 A TW100113489 A TW 100113489A TW I455379 B TWI455379 B TW I455379B
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Peisong Tsai
Chin Chang Hsu
Jian Chin Liang
Tzupu Lin
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Lextar Electronics Corp
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Description

發光二極體封裝結構
本發明主要關於一種封裝結構，尤指一種發光二極體封裝結構。
由於發光二極體具有低耗能、壽命長、體積小等優點，現今已廣泛的應用於各式的照明中。請參閱第1圖與第2圖，第1圖為習知發光二極體封裝結構1設置於一印刷電路板M1之前視圖，第2圖為習知發光二極體封裝結構1之立體圖。於圖中發光二極體封裝結構1經由一銲錫S1橫向固定於一電路板M1上。發光二極體封裝結構1包括一絕緣本體10、一傳導元件20、一電極30、與一發光二極體40。
絕緣本體10設有一發光面11。發光面11上凹設一容置槽12。傳導元件20與電極30設置於絕緣本體10，並露出於容置槽12。傳導元件20與電極30可貫穿絕緣本體10之側面後並朝向電路板M1彎折，藉此分別形成一焊接部21、31。由於焊接部21、31突出於絕緣本體10之側面，因此兩相鄰之發光二極體封裝結構1之間必須相互間隔一段距離，以防止彼此之焊接部21、31接觸，進而造成短路。
此外，如第2圖所示，傳導元件20與電極30完全露出於背側13，因此傳導元件20與電極30會與空氣接觸，容易受到氧化，影響發光二極體封裝結構1之導電以及散 熱效率。
發光二極體40位於容置槽內，並分別電性連接傳導元件20與電極30。由圖中可知，發光二極體40同時藉由傳導元件20傳導熱和電，因此影響了發光二極體40之散熱效能。
為了解決上述習知技術之缺失，本發明之目的為提供一種發光二極體封裝結構，其採取熱電分離之設計，並且於絕緣本體之兩側可不突出導電單元，以防止兩相鄰之發光二極體封裝結構電性連接造成短路，此外，絕緣本體亦包覆大部分之導熱單元與導電單元，以防止導熱單元與導電單元氧化。
為了達到上述之目的，本發明係提供一種發光二極體封裝結構，包括一絕緣本體、一導熱單元、二導電單元、一發光二極體。絕緣本體設有一發光面與一焊接面，並由發光面凹設一容置槽，容置槽之底部並設有一固晶平面。導熱單元埋入於絕緣本體，並露出於焊接面與固晶平面。導電單元埋入於絕緣本體並露出於焊接面與固晶平面，導電單元與導熱單元係相互分隔。
發光二極體設置於導熱單元並位於容置槽之底部，並電性連接二導電單元。其中導熱單元傳導發光二極體所產生之熱至焊接面外部。其中絕緣本體設有二相對之側面，導熱單元與導電單元可不露出或是約略突出於側面。
綜上所述，本發明之發光二極體封裝結構，採取了熱電分離之設計，可提高發光二極體之散熱效率。此外，導熱單元與導電單元可不露出或是約略突出於側面，可縮短兩相鄰之發光二極體封裝結構的間距，此外，導熱單元與導電單元大部分埋入絕緣本體內，因此可防止導熱單元與導電單元之氧化。
請參閱第3圖至第4圖，第3圖為本發明之第一實施例之發光二極體封裝結構2的立體圖，第4圖為本發明之第一實施例之發光二極體封裝結構2的分解圖。發光二極體封裝結構2包括一絕緣本體100、一導熱單元200、一第一導電單元300、一第二導電單元400、以及一發光二極體500。絕緣本體100可由塑膠材質所製成，例如聚邻苯二甲酰胺(Polyphthalamide，PPA)塑膠。
絕緣本體100可沿一延伸方向D1延伸，並設有一發光面101、一焊接面102、二相對之側面103、一散熱面104、與二固定凸塊105a、105b，其中發光面101垂直於一發光方向D2並接鄰焊接面102、側面103與散熱面104，焊接面102與散熱面104分別設置於絕緣本體100之兩相對側，固定凸塊105a、105b設置於焊接面102上。絕緣本體100包括一反射蓋110以及一基座120。於另一實施例中，反射蓋110以及基座120為一體成型。
反射蓋110設有前述之發光面101、一第一焊接面 111、二第一側面112、一第一散熱面113、一連接面114。發光面101接鄰第一焊接面111、第一側面112與第一散熱面113，發光面101與連接面114分別設置於反射蓋110之兩相對側，第一焊接面111與第一散熱面113分別設置於反射蓋110另外之兩相對側。發光面101凹設有一容置槽115，於容置槽115內可填充一封裝材質，以保護發光二極體500，此封裝材質為一習知技術，於此不進一步描述。連接面114設有一連接開口1141，連接開口1141與容置槽115相互連通。反射蓋110更包括二第一固定凸塊116a、116b設置於前述之第一焊接面111。
基座120設置於反射蓋110之連接面114，並設有一第二焊接面121、二第二側面122、一第二散熱面123、與一固晶平面124，其中第一焊接面111與第二焊接面121組合成前述之焊接面102，第一側面112與第二側面122組合成前述之側面103，以及第一散熱面113與第二散熱面123組合成前述之散熱面104。第二焊接面121與第二散熱面123分別設置於基座120之兩相對側，固晶平面124與反射蓋110之連接面114接觸，並形成容置槽115之底面。固晶平面124接鄰於第二焊接面121、第二側面122、與第二散熱面123。
基座120更包括二第二固定凸塊125a、125b，設置於前述之第二焊接面121，第二固定凸塊125a、125b分別與第一固定凸塊116a、116b形成固定凸塊105a、105b。
固晶平面124凹設有一導熱槽126、一第一導電槽127 與一第二導電槽128。第二焊接面121設有一導熱開口1211、一第一導電開口1212與一第二導電開口1213。第二散熱面123設有一散熱開口1231。導熱槽126分別與導熱開口1211與散熱開口1231相互連通，其中導熱開口1211可與散熱開口1231相對設置，導熱開口1211並可大於散熱開口1231。第一導電槽127與第一導電開口1212相互連通，第二導電槽128與第二導電開口1213相互連通。
導熱單元200可為金屬材質所製成，導熱單元200埋入於絕緣本體100，並露出於焊接面102與固晶平面124，但是並不露出於絕緣本體100之側面103，於本實施例中導熱單元200可不突出於固晶平面124並且突出於第二焊接面121，於另一實施例中，導熱單元200可突出於固晶平面124以及不突出於第二焊接面121。導熱單元200可為一T型結構，並可容置於基座120之導熱槽126內。
導熱單元200包括一導熱部210與一導熱焊接部220。導熱部210可經由導熱開口1211突出於第二焊接面121，導熱焊接部220可經由散熱開口1231突出於第二散熱面123。導熱焊接部220連接於導熱部210，導熱焊接部220之寬度大於導熱部210之寬度。導熱部210與導熱焊接部220之連接處之側壁形成一弧形凹面230。導熱焊接部220包括二相對之導熱端部221。導熱端部221突出於導熱部210，並於設有一弧形凸面222。此外，前述之導熱部210與導熱焊接部220並不露出於第二側面122。
第一導電單元300埋入於絕緣本體100，並露出於焊 接面102與固晶平面124，於本實施例中第一導電單元300可不突出於固晶平面124並且突出於第二焊接面121，於另一實施例中，第一導電單元300可突出於固晶平面124以及不突出於第二焊接面121。第一導電單元300與導熱單元200相互分隔。
第一導電單元300可容置於第一導電槽127，並設有一第一導電部310與第一導電焊接部320。第一導電部310之側壁設有一配合於弧形凹面230之弧形凸面311。第一導電焊接部320連接於第一導電部310，第一導電部310與第一導電焊接部320之連接處之側壁形成一弧形凹面330，弧形凹面330配合於導熱端部221之弧形凸面222。第一導電焊接部320可經由第一導電開口1212突出於第二焊接面121。
第二導電單元400埋入於絕緣本體100，並露出於焊接面102與固晶平面124，於本實施例中第二導電單元400可不突出於固晶平面124並且突出於第二焊接面121，於另一實施例中，第二導電單元400可突出於固晶平面124以及不突出於第二焊接面121。第二導電單元400與導熱單元200相互分隔。
第二導電單元400可容置於第二導電槽128，並設有一第二導電部410與第二導電焊接部420。第二導電部410之側壁設有一配合於弧形凹面230之弧形凸面411。第二導電焊接部420連接於第二導電部410，第二導電部410與第二導電焊接部420之連接處之側壁形成一弧形凹面 430，弧形凹面430配合於導熱端部221之弧形凸面222。第二導電焊接部420可經由第二導電開口1213突出於第二焊接面121。
由圖中可看出，露出於第二焊接面121之導熱單元200、第一導電單元300與第二導電單元400可沿延伸方向D1直線排列。除了導熱單元200、第一導電單元300與第二導電單元400露出或突出於絕緣本體100之焊接面102與散熱面104的部份外，導熱單元200、第一導電單元300與第二導電單元400之底側201、301、401均埋入絕緣本體100或是被絕緣本體100所遮蔽，因此可防止大部分之底側201、301、401與空氣接觸，進而受到氧化。
另外於本實施例中，導熱單元200、第一導電單元300與第二導電單元400之表面可包覆一反射層(圖未示)，此反射層可由銀等高反射性金屬所構成，反射層可以電鍍之方式設置於導熱單元200上。
發光二極體500可設置於導熱單元200之導熱部210並位於容置槽115內，並經由導線W1分別電性連接第一導電單元300與第二導電單元400。發光二極體500所產生之光，可沿發光方向D2經由發光面101射出，亦可經由容置槽115之側壁的表面反射後再經由發光面101射出。
發光二極體500所產生之熱經由導熱單元200之導熱部210傳導至導熱焊接部220，並且發光二極體500可經由第一導電單元300與第二導電單元400提供電力。由於導熱單元200僅傳導熱，第一導電單元300與第二導電單 元400僅傳導電力，因此本實施例之發光二極體封裝結構2可為一電熱分離之結構，可提高發光二極體500之散熱效率。
請一併參閱第5圖與第6圖，第5圖為本發明之發光二極體封裝結構2設置於一印刷電路板M1之前視示意圖，第6圖為本發明之發光二極體封裝結構2設置於一印刷電路板M1之側視示意圖。此時，發光二極體封裝結構2沿前述之延伸方向D1設置於印刷電路板M1之邊緣，其中發光面101可垂直於印刷電路板M1，以及發光方向D2可垂直於發光面101以及平行於印刷電路板M1。
由圖中可看出導熱單元200、第一導電單元300與第二導電單元400均不露出於絕緣本體100之側面103。當發光二極體封裝結構2於延伸方向D1上之排列於印刷電路板M1時，兩相鄰之發光二極體封裝結構2可以更緊密的排列。因此，可於延伸方向D1排列更多之發光二極體封裝結構2於印刷電路板M1。
於第6圖中可看出，絕緣本體100大致由基座120之固晶平面124，此漸窄之結構可有利於當絕緣本體100從模具(圖未示)中取出時之製作過程，會造成第二焊接面121相對於印刷電路板M1傾斜，進而造成發光面101無法穩固的垂直於印刷電路板M1。
然而，於本實施例中，導熱單元200與第一導電單元300之間設置了前述之固定凸塊105a，導熱單元200與第二導電單元400之間設置了前述之固定凸塊105b。另外， 如第5圖與第6圖所示，固定凸塊105a、105b之底面106a、106b、導熱焊接部220之底面223、第一導電焊接部320與第二導電焊接部420之底面321、421位於同一平面P1上，其中印刷電路板M1可沿平面P1延伸。平面P1可沿發光方向D2延伸，並可與第二焊接面121之間形成一夾角A1，藉以使得發光面101垂直於平面P1和印刷電路板M1。因此，本實施例可使發光二極體封裝結構2穩固地設置於印刷電路板M1上並且保持發光面101垂直於印刷電路板M1。
另於本實施例中，可藉由改變底面106a、106b與底面223、321、421(也就是平面P1)和第二焊接面121之間的夾角A1，進而改變發光方向D2。請一併參閱第7圖，其中藉由改變平面P1相對於焊接面121之傾斜角度，以使平面P1和第二焊接面121之間形成夾角A2。因此，發光面101會相對於平面P1傾斜，進而改變第6圖之發光方向D2為第7圖之發光方向D2’。
請參考第8圖，為本發明之第二實施例之發光二極體封裝結構2a的立體圖。本實施例與第一實施例之主要不同之處在於，第一導電單元300a之第一導電焊接部320a以及第二導電單元400a之第二導電焊接部420a分別貫穿並約略突出於第二側面122，並於第二側面122之第一導電焊接部320a與第二導電焊接部420a分別設有一凸塊422。
因此，本實施例之第一導電單元300a與第二導電單元400a亦可如習知技術般突出於絕緣本體100之側面103， 但是本實施例之第一導電單元300a與第二導電單元400a僅約略突出於第二側面122，其可大幅減少習知技術之傳導元件或是電極的突出寬度。此外，本實施例之第一導電單元300a與第二導電單元400a可不經由彎折即可達成突出於第二側面122之目的，可相較於習知技術之傳導元件或是電極的的彎折結構提高導電率。
綜上所述，本發明之發光二極體封裝結構，採取了熱電分離之設計，可提高發光二極體之散熱效率。此外，導熱單元與導電單元可不露出或是約略突出於側面，可縮短兩相鄰之發光二極體封裝結構的間距，此外，導熱單元與導電單元大部分埋入絕緣本體內，因此可防止導熱單元與導電單元之氧化。
本發明雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範例參考而非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
[習知技術]
1‧‧‧發光二極體封裝結構
10‧‧‧絕緣本體
11‧‧‧發光面
12‧‧‧容置槽
13‧‧‧背側
20‧‧‧傳導元件
21‧‧‧焊接部
30‧‧‧電極
31‧‧‧焊接部
40‧‧‧發光二極體
M1‧‧‧電路板
S1‧‧‧銲錫
[本發明]
2、2a‧‧‧發光二極體封裝結構
100‧‧‧絕緣本體
101‧‧‧發光面
102‧‧‧焊接面
103‧‧‧側面
104‧‧‧散熱面
105a、105b‧‧‧固定凸塊
106a、106b‧‧‧底面
110‧‧‧反射蓋
111‧‧‧第一焊接面
112‧‧‧第一側面
113‧‧‧第一散熱面
114‧‧‧連接面
1141‧‧‧連接開口
115‧‧‧容置槽
116a、116b‧‧‧第一固定凸塊
120‧‧‧基座
121‧‧‧第二焊接面
1211‧‧‧導熱開口
1212‧‧‧第一導電開口
1213‧‧‧第二導電開口
122‧‧‧第二側面
123‧‧‧第二散熱面
1231‧‧‧散熱開口
124‧‧‧固晶平面
125a、125b‧‧‧第二固定凸塊
126‧‧‧導熱槽
127‧‧‧第一導電槽
128‧‧‧第二導電槽
200‧‧‧導熱單元
201‧‧‧底側
210‧‧‧導熱部
220‧‧‧導熱焊接部
221‧‧‧導熱端部
222‧‧‧弧形凸面
223‧‧‧底面
230‧‧‧弧形凹面
300、300a‧‧‧第一導電單元
301‧‧‧底側
310‧‧‧第一導電部
311‧‧‧弧形凸面
320、320a‧‧‧第一導電焊接部
321‧‧‧底面
330‧‧‧弧形凹面
400、400a‧‧‧第二導電單元
401‧‧‧底側
410‧‧‧第二導電部
411‧‧‧弧形凸面
420、420a‧‧‧第二導電焊接部
421‧‧‧底面
422‧‧‧凸塊
430‧‧‧弧形凹面
500‧‧‧發光二極體
M1‧‧‧印刷電路板
W1‧‧‧導線
A1、A2‧‧‧夾角
D1‧‧‧延伸方向
D2、D2’‧‧‧發光方向
P1‧‧‧平面
第1圖為習知發光二極體封裝結構設置於一印刷電路板之前視圖；第2圖為習知發光二極體封裝結構之立體圖；第3圖為本發明之第一實施例之發光二極體封裝結構的立體圖；第4圖為本發明之第一實施例之發光二極體封裝結構的分解圖；第5圖為本發明之發光二極體封裝結構設置於一印刷電路板之前視示意圖；第6圖與第7圖為本發明之發光二極體封裝結構設置於一印刷電路板之側視示意圖；以及第8圖為本發明之第二實施例之發光二極體封裝結構的立體圖。
2‧‧‧發光二極體封裝結構
100‧‧‧絕緣本體
101‧‧‧發光面
102‧‧‧焊接面
103‧‧‧側面
104‧‧‧散熱面
105a、105b‧‧‧固定凸塊
110‧‧‧反射蓋
111‧‧‧第一焊接面
112‧‧‧第一側面
113‧‧‧第一散熱面
1141‧‧‧連接開口
115‧‧‧容置槽
116a、116b‧‧‧第一固定凸塊
120‧‧‧基座
121‧‧‧第二焊接面
122‧‧‧第二側面
124‧‧‧固晶平面
125a、125b‧‧‧第二固定塊
200‧‧‧導熱單元
210‧‧‧導熱部
220‧‧‧導熱焊接部
300‧‧‧第一導電單元
310‧‧‧第一導電部
320‧‧‧第一導電焊接部
400‧‧‧第二導電單元
410‧‧‧第二導電部
420‧‧‧第二導電焊接部
500‧‧‧發光二極體
W1‧‧‧導線
D1‧‧‧延伸方向
D2‧‧‧發光方向

Claims (11)

  1. 一種發光二極體封裝結構，包括：一絕緣本體，設有一發光面與一焊接面，並由該發光面凹設一容置槽，該容置槽之底部並設有一固晶平面；一固定凸塊，設置於該焊接面；一導熱單元，埋入於該絕緣本體，並露出於該焊接面與該固晶平面；二導電單元，埋入於該絕緣本體，並露出於該焊接面與該固晶平面，該等導電單元與該導熱單元係相互分隔；以及一發光二極體，設置於該導熱單元並位於該容置槽之底部，並電性連接該二導電單元；其中該導熱單元傳導該發光二極體所產生之熱至該焊接面外部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該絕緣本體設有二相對之側面，該導熱單元與該等導電單元並不露出於該等側面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體封裝結構，其中該等側面與該焊接面分別接鄰於該發光面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該焊接面之該導熱單元與該等導電單元為直線排列。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該導熱單元與該等導電單元均露出於該固晶平面 及該焊接面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體封裝結構，其中該導熱單元突出於該固晶平面與該焊接面。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體封裝結構，其中該等導電單元突出於該固晶平面與該焊接面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該固定凸塊介於該導熱單元與該等導電單元之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該固定凸塊之底面與焊接面具有一夾角。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體封裝結構，其中該固定凸塊之底面與該導熱單元之底面位於同一平面上。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該導熱單元與該等導電單元包覆一反射層。
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