一種具有良好防潮性能的led支架及其led器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有良好防潮性能的LED支架及其LED器件。其LED支架包括作為導(dǎo)電引腳的第一焊盤和第二焊盤，以及設(shè)置于焊盤上的反射杯，所述第一焊盤與第二焊盤通過絕緣塊連接，在第一焊盤和第二焊盤與反射杯底部的接觸面上設(shè)置有與焊盤一體成型的金屬凸塊，所述金屬凸塊的內(nèi)側(cè)壁與反射杯內(nèi)壁一起共同構(gòu)成反射側(cè)壁，所述金屬凸塊的上表面和外側(cè)壁與反射杯底部緊密貼合；在所述第一焊盤和第二焊盤上還設(shè)置有吸水凹槽，所述吸水凹槽環(huán)繞設(shè)置在金屬凸塊外圍，在該吸水凹槽內(nèi)填充有吸水材料層，所述吸水材料層被反射杯的底部覆蓋。本實用新型使用金屬凸塊和吸水凹槽中吸水材料層雙重防水，得到了一種防潮性佳、可靠性高的LED支架及封裝器件。
【專利說明】一種具有良好防潮性能的LED支架及其LED器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于LED【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有良好防潮性能的LED支架及其LED器件。

【背景技術(shù)】
[0002]表面貼裝器件(Surface Mounted Devices, SMD)的封裝結(jié)構(gòu)因其體積小,適合大批量生產(chǎn)，性價比高，并兼容成熟的表面貼裝工藝(SMT)而契合了 lm/$的LED發(fā)展趨勢，受到了客戶廣泛支持。LED單顆光源驅(qū)動功率增大的同時，熱量增加明顯，為了維持LED芯片光電轉(zhuǎn)換效率，保持低結(jié)溫是必須的。
[0003]為了達到上述目的，支架公司想方設(shè)法增加支架散熱塊面積以提升散熱能力，于是一種稱作平板結(jié)構(gòu)的SMD支架成為主流結(jié)構(gòu)。如圖1所示，圖中100為目前平板結(jié)構(gòu)LED支架結(jié)構(gòu)示意圖，通過沖壓工藝成型第一焊盤101及第二焊盤102，射出成型工藝形成支架塑膠反射杯103，反射杯103在焊盤上表面呈碗型(圖中是剖視圖，并不完全表示其真實的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要是表達與焊盤之間的關(guān)系)。
[0004]如圖1所示，第一焊盤101與第二焊盤102通過倒T型絕緣塑膠塊104連接。平板結(jié)構(gòu)支架普遍采用尼龍基聚合物(如聚鄰苯二酰胺(PPA)或聚酰胺(PA)基聚合物)作為絕緣反射杯和絕緣塑膠連結(jié)塊。由于尼龍基聚合物(PPA、PA9T、PA6T、PA)本身無粘性，注塑成型時，聚合物與支架焊盤(通常為銅材)之間結(jié)合力差，存在微縫隙，LED使用過程中，水汽通過所述縫隙進入支架碗杯與芯片及鍍銀層接觸。水汽滲入LED碗杯內(nèi)部后，附著在LED金線附近，對金線產(chǎn)生腐蝕，接觸電阻增大，VF升高；同時水汽會腐蝕鍍銀層，影響金線二焊與支架鍍銀層之間的結(jié)合力，導(dǎo)致LED死燈。
[0005]此外，對于通過采用尼龍基聚合物(PPA、PA9T、PA6T、PA)注塑成型的LED平板結(jié)構(gòu)支架光源，通電點亮?xí)rLED芯片產(chǎn)生的光和熱量直接與高分子聚合物接觸，使得聚合物樹脂降解，LED支架絕緣反射腔耐熱性能降低，逐步出現(xiàn)黃化、變黑導(dǎo)致LED光源失效。特別是紫外LED這類高能量LED芯片，更加劇了 LED尼龍基聚合物塑膠支架的劣化程度。
實用新型內(nèi)容
[0006]為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種具有良好防潮性能的LED支架及其LED器件，能夠防止水汽滲入的同時增強反射杯與支架焊盤之間的結(jié)合力。
[0007]為了實現(xiàn)本實用新型的第一實用新型目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案如下:
[0008]一種具有良好防潮性能的LED支架，包括作為導(dǎo)電引腳的第一焊盤和第二焊盤，以及設(shè)置于焊盤上的反射杯，所述第一焊盤與第二焊盤通過絕緣塊連接，在第一焊盤和第二焊盤與反射杯底部的接觸面上設(shè)置有與焊盤一體成型的金屬凸塊，所述金屬凸塊的內(nèi)側(cè)壁與反射杯內(nèi)壁一起共同構(gòu)成反射側(cè)壁，所述金屬凸塊的上表面和外側(cè)壁與反射杯底部緊密貼合；在所述第一焊盤和第二焊盤上還設(shè)置有吸水凹槽，所述吸水凹槽環(huán)繞設(shè)置在金屬凸塊外圍，在該吸水凹槽內(nèi)填充有吸水材料層，所述吸水材料層被反射杯的底部覆蓋。
[0009]進一步的，在所述金屬凸塊上表面和外側(cè)壁上設(shè)置有粗化結(jié)構(gòu)層。
[0010]進一步的，在所述反射杯上開口邊緣設(shè)置有向反射杯側(cè)壁內(nèi)凹進的咬合凹槽。
[0011]進一步的,所述金屬凸塊凸出于焊盤上表面的高度大于一倍LED芯片厚度，小于兩倍LED芯片的厚度。
[0012]進一步的，在第一焊盤和第二焊盤與絕緣塊的接觸面上設(shè)置有增加咬合力的凸起和/或凹部。
[0013]進一步的，所述吸水材料層為吸水性高分子聚合物，所述吸水性高分子聚合物為聚丙烯酸醋類、聚乙烯醇類、醋酸乙烯共聚物類、聚氨酯類或聚環(huán)氧乙烷類。
[0014]進一步的，所述絕緣塊和反射杯由熱塑性塑膠或熱固性塑膠制備。
[0015]一種LED器件，包括前述任一項所述的LED支架、安裝在該LED支架內(nèi)的LED芯片、以及填充于反射杯內(nèi)的光轉(zhuǎn)換物質(zhì)材料。
[0016]進一步的，在所述反射杯上方還設(shè)置有透鏡。
[0017]本實用新型通過在焊盤與反射杯的接觸面的金屬凸塊設(shè)置，不僅可以作為外界水汽滲入的屏障，延長了水汽滲入路徑增加支架防潮性能。同時，金屬凸塊的內(nèi)側(cè)壁與反射杯內(nèi)壁一起共同構(gòu)成反射側(cè)壁，使得金屬凸塊作為部分反射杯體，LED芯片發(fā)出的光在支架上照射在金屬壁上，金屬反射杯不會引起光衰，進而使得產(chǎn)品耐高溫可靠性增強。
[0018]不僅如此，本實用新型通過在金屬凸塊外圍設(shè)置吸水槽和吸水槽中設(shè)置的吸水性材料層，可以先吸收從反射杯與支架焊盤界面滲入的水汽，進一步阻止水汽滲入到反射杯內(nèi)，并阻止環(huán)境滲入的水汽與金屬凸塊接觸造成腐蝕，提高產(chǎn)品的長期可靠性。
[0019]因此，本實用新型結(jié)構(gòu)不僅對水汽滲入起到雙重保障作用，而且由于金屬作為部分反射杯體，不會引起光衰，進一步使得產(chǎn)品耐高溫等可靠性增強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]此【專利附圖】

【附圖說明】所提供的圖片用來輔助對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定，在附圖中:
[0021]圖1是現(xiàn)有LED支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實用新型實施例1LED支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3a-圖3d是本實用新型實施例1LED支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本實用新型實施例2LED支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是本實用新型實施例3LED支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6是本實用新型實施例4LED支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7是本實用新型LED器件的第一實施例示意圖；
[0028]圖8是本實用新型LED器件的第二實施例示意圖。
[0029]圖中:
[0030]100、現(xiàn)有LED支架101、第一焊盤
[0031]102、第二焊盤103、反射杯
[0032]104、倒T型絕緣塑膠塊
[0033]200、實施例1的LED支架
[0034]201、第一焊盤202、第二焊盤
[0035]203、絕緣塊204、第一金屬凸塊
[0036]205、第二金屬凸塊206、第一吸水凹槽
[0037]207、第二吸水凹槽208、吸水材料層
[0038]209、反射杯210、咬合凹槽
[0039]2041、粗化結(jié)構(gòu)層
[0040]300、LED 器件301、LED 芯片
[0041]302、Au-Sn 共晶層
[0042]303、光轉(zhuǎn)換物質(zhì)材料304、LED透鏡

【具體實施方式】
[0043]為了充分地了解本實用新型的目的、特征和效果，以下將結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明。
[0044]實施例1:
[0045]如圖2所示，本實施例公開了一種具有良好防潮性能的LED支架，包括作為導(dǎo)電引腳的第一焊盤201和第二焊盤202，以及設(shè)置于焊盤上的反射杯209，第一焊盤201與第二焊盤202通過絕緣塊203連接，第一焊盤201和第二焊盤202位于同一水平面，共同構(gòu)成LED支架底板。第一焊盤201和第二焊盤202使用時與LED芯片的兩個電極電氣連接，起到一個支撐和導(dǎo)電引腳的作用，通過第一焊盤201和第二焊盤202外接電源給LED芯片供電，焊盤與外接電源的連接結(jié)構(gòu)可以是焊盤邊緣凸起等常規(guī)結(jié)構(gòu)。
[0046]如圖2所示，在第一焊盤201和第二焊盤202與反射杯203底部的接觸面上設(shè)置有與焊盤一體成型的金屬凸塊，具體是:在第一焊盤201上有與其一體成型的第一金屬凸塊204，第二焊盤202上有與其一體成型的第二金屬凸塊205，圖中第一金屬凸塊204與第二金屬凸塊205在絕緣塊203兩側(cè)幾何對稱。
[0047]如圖2所不,金屬凸塊(第一金屬凸塊204、第二金屬凸塊205)的內(nèi)側(cè)壁與反射杯內(nèi)壁一起共同構(gòu)成反射側(cè)壁，金屬凸塊(第一金屬凸塊204、第二金屬凸塊205)的上表面和外側(cè)壁與反射杯209底部緊密貼合。
[0048]如圖2所示，在第一焊盤201和第二焊盤202上還設(shè)置有吸水凹槽，具體是:在第一焊盤201上設(shè)置第一吸水凹槽206、在第二焊盤202設(shè)置第二吸水凹槽207，第一吸水槽206與第二吸水槽207在絕緣塊203兩側(cè)幾何對稱。吸水凹槽(第一吸水凹槽206、第二吸水凹槽207)環(huán)繞設(shè)置在金屬凸塊(第一金屬凸塊204、第二金屬凸塊205)外圍,在該吸水凹槽(第一吸水凹槽206、第二吸水凹槽207)內(nèi)填充有吸水材料層208，所述吸水材料層208被反射杯209的底部覆蓋。其中，吸水材料層為吸水性高分子聚合物，所述吸水性高分子聚合物為聚丙烯酸醋類、聚乙烯醇類、醋酸乙烯共聚物類、聚氨酯類或聚環(huán)氧乙烷類。吸水性高分子聚合物208的存在可以防止環(huán)境滲入的水汽與金屬凸塊接觸，因為水汽會對金屬凸塊形成腐蝕，影響產(chǎn)品長期可靠性。
[0049]如圖2所示，本實施例將圖1中的絕緣塊203的倒T型改為了類葫蘆型，即是在第一焊盤201和第二焊盤202與絕緣塊203的接觸面上設(shè)置有增加咬合力的凸起和/或凹部，圖中絕緣塊203表面向焊盤凸出的部分為增加咬合力的凸起、向絕緣塊203內(nèi)部凹陷的部分為增加咬合力的凹部，當(dāng)然在第一焊盤201和第二焊盤202上對應(yīng)設(shè)置有相互配合的凹部和/凸起。所以，根據(jù)本實施例的原理，各種改變現(xiàn)有絕緣塊203的倒T型結(jié)構(gòu)增加接觸面咬合的結(jié)構(gòu)都是本實用新型保護范圍。
[0050]本實施例的第一金屬凸塊204、第二金屬凸塊205的存在至少可以起到兩方面的好處:首先，第一金屬凸塊204、第二金屬凸塊205分別與第一焊盤201、第二焊盤202 —體成型，兩者之間無結(jié)合界面，水汽不能通過該結(jié)合部位滲入到支架碗杯，同時第一金屬凸塊204、第二金屬凸塊205高于第一焊盤201和第二焊盤202，LED外圍環(huán)境水汽進入LED碗杯內(nèi)必須先跨越金屬凸臺，水汽滲入路徑延長。其次，金屬凸塊和焊盤一體成型，焊盤材料一致，大都是銅、銀等散熱性好的金屬或合金材質(zhì)，耐熱性及散熱性佳，當(dāng)LED工作時輻射的光線照射到金屬凸塊上，光線被反射，熱量被吸收，可以降低LED結(jié)溫。當(dāng)然金屬凸塊的高度要盡量大于芯片厚度，比較優(yōu)選的尺寸為，金屬凸塊(第一金屬凸塊204、第二金屬凸塊205)凸出于焊盤(第一焊盤201和第二焊盤202)上表面的高度大于一倍LED芯片厚度，小于兩倍LED芯片的厚度，更加有助于散熱和提聞提聞反射性能。
[0051]如圖2所示，第一焊盤201和第二焊盤202構(gòu)成的支架底板的四周環(huán)繞設(shè)置有反射杯209，以反射LED芯片通電后發(fā)出的LED光線，提高LED出光效率。反射杯的形狀包括但不限于圖中所示的形狀，還包括各種各樣的結(jié)構(gòu)，比如杯底為方形、杯口為圓形的結(jié)構(gòu)，又比如杯底和杯口都為方形的結(jié)構(gòu)等等，這些都是本實用新型的保護范圍。
[0052]其中，絕緣塊和反射杯由熱塑性塑膠或熱固性塑膠制備，以便于加工和提高相互之間的粘接力。
[0053]以下詳細說明本實施例LED支架的制造方法:
[0054]步驟S1:如圖3a所示，先制造第一焊盤201和第二焊盤202，在第一焊盤201和第二焊盤202上一體成型第一金屬凸塊204、第二金屬凸塊205及第一吸水凹槽206、第二吸水凹槽207。選擇銅、銀等耐熱性佳的金屬或銅合金作為金屬焊盤及金屬凸塊的材質(zhì)，經(jīng)過沖壓模具設(shè)計金屬焊盤、金屬凸塊及吸水凹槽形狀，然后調(diào)整沖壓強度及沖壓時間，沖壓出所需要的產(chǎn)品外形。
[0055]步驟S2:圖3b所示，制造LED支架的絕緣塊203。為了增強第一焊盤201與第二焊盤202支架的結(jié)合力，本實用新型采用加強兩者之間的接觸面積的優(yōu)化設(shè)計，即是絕緣塊203呈類葫蘆狀，該形狀采用傳統(tǒng)沖壓工藝較難實現(xiàn)，因而需要采用兩層金屬壓合等特殊工藝實現(xiàn)。除了類葫蘆狀結(jié)構(gòu)，本實用新型實現(xiàn)增強面積的方式有多種，所述方式可以通過沖壓方式實現(xiàn)。
[0056]步驟S3:圖3c所不，填充聞分子吸水性聚合物208。由于聞分子聚合物具有與熱塑性塑膠類似的性能，本實用新型高分子吸水性聚合物208可以采用射出成型方式實現(xiàn)。
[0057]步驟S4:圖3d所示，制造LED反射杯209。LED反射杯209材質(zhì)為具有高反射性的白色塑膠，具體地可以為PPA類熱塑性塑膠及耐熱性更佳的EMC、SMC及UP類熱固性塑膠。前者采用業(yè)已成熟的射出成型方式實現(xiàn)LED反射杯209的注塑，后者采用Molding方式制作反射杯209。
[0058]本實施例通過以上結(jié)構(gòu)改進，延長了水汽滲入LED支架內(nèi)部的路徑，同時通過設(shè)置吸水槽，進一步阻止水汽與金屬凸塊的接觸，防止水汽腐蝕金屬凸塊，吸水性能進一步提升。針對傳統(tǒng)支架金屬焊盤之間采用倒T型連接結(jié)構(gòu)，本方面采用類葫蘆狀結(jié)構(gòu)銜接，產(chǎn)品可靠性及防水性能增強。
[0059]實施例2:
[0060]如圖4所不,本實施例與實施例1的不同在于:在金屬凸塊(第一金屬凸塊204與第二金屬凸塊205)上表面和外側(cè)壁上設(shè)置有粗化結(jié)構(gòu)層。具體地粗化結(jié)構(gòu)層2041可以為波紋狀或鋸齒狀等，粗化結(jié)構(gòu)2041的存在至少存在兩個優(yōu)點:一方面可以延長環(huán)境中的水汽滲入LED支架內(nèi)部的路徑，增強氣密性；另一方面，由于反射杯209為PPA等熱塑性塑膠與熱固性塑膠，塑膠與金屬銅片結(jié)合力較差，粗化結(jié)構(gòu)的存在增加了兩者之間的接觸面積，兩者結(jié)合力加強，從而使得本實施例的支架結(jié)構(gòu)強度及氣密性進一步加強。
[0061]實施例3:
[0062]LED器件一般為非氣密性封裝,支架碗杯內(nèi)填充娃膠與突光粉混合液,娃膠突光粉混合液與支架反射杯接觸面存在接觸界面，LED器件空間上方的水汽易通過該界面滲入LED支架碗杯內(nèi)，從而腐蝕支架鍍銀層，引起死燈等現(xiàn)象。如圖5所示，本實施例與實施例2的不同在于在反射杯209上開口邊緣設(shè)置有向反射杯側(cè)壁內(nèi)凹進的咬合凹槽210。咬合凹槽210增加了支架反射杯209與硅膠熒光粉混合液的接觸面積，既增加了兩者之間的結(jié)合力，又延長了 LED器件空間上方的水汽滲入路徑。在所述反射杯上開口邊緣設(shè)置有向反射杯側(cè)壁內(nèi)凹進的咬合凹槽。
[0063]實施例4:
[0064]如圖6所示，本實施例與實施例3的不同僅僅在于:第一焊盤201與第二焊盤202之間的絕緣塊203的差異。該實施例與實施例1-3的連接塊203的原理相同，通過增加第一焊盤201和第二焊盤202之間的接觸面積增強兩者之間的結(jié)合了，延長水汽從支架底部滲入的路徑，加強產(chǎn)品氣密性。但本實施例中絕緣塊203的制造方法與實施例1-3不同，后者連結(jié)塊203呈類葫蘆狀，需采用雙層金屬壓合工藝制造，前者可以采用傳統(tǒng)沖壓方式實現(xiàn)，因而如者效率更聞。
[0065]實施例5:
[0066]如圖7所不,本實施例公開了一種LED器件300,包括實施例1_4任一實施例公開的LED支架200、安裝在該LED支架內(nèi)的LED芯片301，LED芯片通過Au-Sn共晶合金302與LED支架200連結(jié)，LED支架碗杯內(nèi)填充有光轉(zhuǎn)換物質(zhì)材料303，光轉(zhuǎn)換物質(zhì)材料303可以是娃膠與突光粉混合液。
[0067]本實施例中，所述LED芯片301為倒裝LED芯片，所述倒裝LED芯片301的兩電極通過Au-Sn共晶合金層302分別與第一焊盤201和第二焊盤202電連接。當(dāng)然正裝和垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片也可以用在本實用新型。
[0068]實施例6:
[0069]如圖8所不，為了便于出光,本實施例在實施例5的基礎(chǔ)上增加有LED娃膠透鏡304。
[0070]以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例，應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本實用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本實用新型構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者根據(jù)有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，均應(yīng)該在由本權(quán)利要求書所確定的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種具有良好防潮性能的LED支架，包括作為導(dǎo)電引腳的第一焊盤和第二焊盤，以及設(shè)置于焊盤上的反射杯，所述第一焊盤與第二焊盤通過絕緣塊連接，其特征在于: 在第一焊盤和第二焊盤與反射杯底部的接觸面上設(shè)置有與焊盤一體成型的金屬凸塊，所述金屬凸塊的內(nèi)側(cè)壁與反射杯內(nèi)壁一起共同構(gòu)成反射側(cè)壁，所述金屬凸塊的上表面和外側(cè)壁與反射杯底部緊密貼合； 在所述第一焊盤和第二焊盤上還設(shè)置有吸水凹槽，所述吸水凹槽環(huán)繞設(shè)置在金屬凸塊外圍，在該吸水凹槽內(nèi)填充有吸水材料層，所述吸水材料層被反射杯的底部覆蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有良好防潮性能的LED支架，其特征在于: 在所述金屬凸塊上表面和外側(cè)壁上設(shè)置有粗化結(jié)構(gòu)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有良好防潮性能的LED支架，其特征在于: 在所述反射杯上開口邊緣設(shè)置有向反射杯側(cè)壁內(nèi)凹進的咬合凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1任一項所述的具有良好防潮性能的LED支架，其特征在于: 所述金屬凸塊凸出于焊盤上表面的高度大于一倍LED芯片厚度，小于兩倍LED芯片的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1任一項所述的具有良好防潮性能的LED支架，其特征在于: 在第一焊盤和第二焊盤與絕緣塊的接觸面上設(shè)置有增加咬合力的凸起和/或凹部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1任一項所述的具有良好防潮性能的LED支架，其特征在于: 所述吸水材料層為吸水性高分子聚合物，所述吸水性高分子聚合物為聚丙烯酸醋類、聚乙烯醇類、醋酸乙烯共聚物類、聚氨酯類或聚環(huán)氧乙烷類。
7.根據(jù)權(quán)利要求1任一項所述的具有良好防潮性能的LED支架，其特征在于: 所述絕緣塊和反射杯由熱塑性塑膠或熱固性塑膠制備。
8.—種LED器件，其特征在于包括權(quán)利要求1-7任一項所述的LED支架、安裝在該LED支架內(nèi)的LED芯片、以及填充于反射杯內(nèi)的光轉(zhuǎn)換物質(zhì)材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED器件，其特征在于: 在所述反射杯上方還設(shè)置有透鏡。
【文檔編號】H01L33/48GK203967120SQ201420343113
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】何貴平, 陳海英, 姜志榮, 肖國偉 申請人:晶科電子（廣州）有限公司