专利名称：垂直结构型发光二极管用支架和垂直结构型发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及垂直结构型发光二极管用支架和用该支架构成的垂直结构型发光二极管。
背景技术：
在现有技术中，发光二极管，特别是小功率发光二极管，例如05mm、03mm封装的垂直结构型发光二极管，通常由支架(相互分开的电极支架和晶片支架，分别包含头部和从头部向下大致平行延伸形成的两管脚)、位于支架(晶片支架)头部的晶片、包封晶片和两头部的由透明有机材料例如环氧树脂构成的包封体构成。这种发光二极管在构成节能型发光二极管灯中得到了广泛的应用。为了提高这种发光二极管的照明寿命，本发明人先前提出了一种内、外包封的双包封体方案，即利用硅胶作为包封晶片的内包封体和用环氧树脂作为包封两头部的外包封体，从而解决了用环氧树脂作为单一包封体的发光二极管长期使用产生的光衰问题，大大提高了发光二极管的照明寿命。然而在实践中发现，这种改进了的发光二极管在正常使用中晶片的一电极的焊线(一种极细的金属丝)容易断开而使发光二极管损坏。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，其目的在于提供一种正常使用中不会断开晶片的一电极的焊线、从而能提高发光二极管的使用寿命的垂直结构型发光二极管用支架。另一目的在于提供一种包含上述支架的垂直结构型发光二极管。本发明人针对这种焊线断开现象进行了研究，最先找到了焊线断开的原因。S卩，在现有技术的方案中，焊线的两段分别包封于内、外包封体中，当发光二极管工作时，发光二极管的头部处于较高的温度，当发光二极管不工作时，发光二极管的头部处于较低的环境温度，这种大温差的变化会因内、外包封体为不同材料因而两者的温度系数不同而在内、夕卜包封体相接的界面上对焊线产生了应力(应变力)，在发光二极管反复地通、断电使用过程中，焊线在这种应力的重复作用下会发生断开。本发明人根据上述研究，提出了如下结构的垂直结构型发光二极管用支架和包含该支架的垂直结构型发光二极管。本发明的垂直结构型发光二极管用支架，该发光二极管包含发光用的至少一个晶片，所述支架包含电极支架和晶片支架，电极支架包含用于与所述晶片的一电极的焊线电连接的一头部和从一头部向下延伸的一管脚，晶片支架包含用于安装所述晶片的另一头部和从另一头部向下延伸的另一管脚，其特征在于，一头部和另一头部被连接固定成一体且一头部的一顶面和另一头部的另一顶面相互电隔离，在所述两顶面形成以所述两顶面中各自的至少一部分为杯的内底面的向上开口的杯，所述内底面包含位于一顶面的用于一头部与所述焊线电连接的焊接区、和位于另一顶面的用于所述晶片安装于另一头部的安装区。按照本发明的垂直结构型发光二极管用支架，形成有杯且晶片的安装区和晶片的电极上的焊线的焊接区均位于同一杯的内底面，因此，晶片和焊线可全部被内包封体包封，从而消除了两种包封体温度系数不同引起的焊线断开现象，提高了用这种支架构成的发光二极管的正常使用寿命。本发明的垂直结构型发光二极管，包含发光二极管用的至少一个晶片、内包封体和外包封体，其特征在于，还包含本发明的多个方案的垂直结构型发光二极管用支架之一，所述晶片安装在所述安装区，所述晶片的所述一电极的焊线焊接于所述焊接区，对所述杯充填所述内包封体，所述内包封体和所述杯被包封在所述外包封体中，使得所述焊线的任何部分不会位于外包封体中。按照本发明的垂直结构型发光二极管，由于晶片和其电极的焊线与头部电连接的焊接区均位于杯的内底面，且晶片和其电极的焊线全部被内包封体包封，从而消除了两种包封体温度系数不同引起的焊线断开现象，提高了该发光二极管的正常使用的寿命。
图1为显示本发明一实施例垂直结构型发光二极管的基本结构的纵剖视图。图2为图1的基本结构中支架的俯视图，其中的剖面线非剖视，表示不同结构部分。图3为显示本发明另一实施例垂直结构型发光二极管的基本结构的纵剖视图。图4为图3的基本结构中所使用的支架、其管脚区未弯折前的支架展示图，其中的剖面线部分非剖视，表示不同结构。图5为显不图3和图4所不另一实施例的变化例的基本结构的正视图。图6为图5变化 例中支架的底视(箭头A的指向)图，其中的剖面线非剖视，表示不同结构。图7为图5变化例中支架的俯视(箭头B的指向)图，其中的剖面线非剖视，表示不同结构。
具体实施例方式参见图1-4，本发明提供了垂直结构型发光二极管的2个基本实施例(一实施例和另一实施例)，和两基本实施例中垂直结构型发光二极管用支架(以下简称为“支架”)的2个具体结构例，即在图1和图3中除去晶片9、内包封体5和外包封体6后的结构部分。概括这两个具体结构例可见，本发明的基本结构的支架包含电极支架I和晶片支架2。电极支架I包含用于与晶片9的一电极上的焊线10电连接的一头部11和从一头部11向下延伸的一管脚12。晶片支架2包含用于安装晶片9的另一头部21和从另一头部21向下延伸的另一管脚22。一头部11和另一头部21被连接固定成一体且一头部11的一顶面111和另一头部21的另一顶面211相互电隔离，在两顶面111和211形成以每个顶面111、211的至少一部分(图1和图2中示出了全部顶面的情况，图3和图4中示出了部分顶面的情况)为杯3的内底面的向上开口的杯3，所述内底面包含位于一顶面111的用于一头部11与一电极上的焊线10电连接的焊接区(未标号)、和位于另一顶面211的用于晶片9安装于另一头部21的安装区212 (见图1)。安装区212可以是另一顶面211位于所述内底面的部分(见图4中标号3，它与标号212重合)，也可以是在所述部分形成的碗212的结构(见图1)。
参见图1和图2，它们示出了本发明的支架的一具体结构例。该具体结构例表明，在本发明的基本结构的支架的基础上，电极支架I和晶片支架2是空间上隔开的两个独立的构件。支架进一步包含绝缘材料构成的一填充件4。填充件4可通过对两头部11、21进行注塑工艺形成。填充件4从两顶面111、211向下地、将每个头部11、21的至少一部分包围在填充件4中、且填充在电极支架I和晶片支架2隔开的与被包围的两头部11、21的部分相对应的空间中。但是，图1给出的是两个头部11、21被填充件4全包围和全填充的情况。通过所述包围和所述填充将两头部11、21连接固定成一体。杯3的杯壁31由填充件4的包围两头部11、21的外周壁向上延伸构成。参见图3和图4，它们示出了本发明的支架的另一具体结构例。该另一具体结构例表明，在本发明的基本结构的支架的基础上，支架由一块金属敷铜板构成。该金属敷铜板包含金属基板、例如铝基板，与金属基板上面相接的绝缘层，和与绝缘层上面相接的金属箔层、例如铜箔层(图中未给出金属敷铜板及其各个层的标号)。参见图4，它示出了从图3俯视、且在支架的管脚区未弯折前的支架展示图。该展示图表明，沿金属敷铜板的长度方向划分为一管脚区12A，与一管脚区12A相接的头部区1121，和与头部区1121相接的另一管脚区22A。头部区1121形成有在宽度方向上仅仅隔断金属箔层的箔层通道8。进一步，箔层通道8可靠近一管脚区12A设置。金属敷铜板以箔层通道8为界划分为包含一管脚区12A在内的电极支架I和包含另一管脚区22A在内的晶片支架2。其中，与一管脚区12A相接的头部区部分为电极支架I的一头部11，与另一管脚区22A相接的头部区部分为晶片支架2的另一头部21。位于一头部11的金属箔层部分的外表面构成一顶面111，位于另一头部21的金属箔层部分的外表面构成另一顶面211。将一管脚区12A和另一管脚区22A朝向金属敷铜板的与金属箔层所在一侧相反的另一侧、即金属基板侧弯折(参见图4中虚线表示的弯折线)，使得一管脚区12A上的金属箔层部分构成一管脚12和另一管脚区22A上的金属箔层部分构成另一管脚22。在该具体结构例中，从支架形成的上述过程可见，两头部U、21是通过金属基板连接固定成一体。安装晶片9用的安装区是另一顶面211的一部分，或是形成在另一顶面211的下凹的碗(未图示)。晶片9的一电极上的焊线10与一头部11电连接用的焊接区是一顶面111的一部分。在两头部11、21形成向上开口的、内底面包含所述安装区和焊接区的杯3。 作为优选，杯3通过对金属敷铜板的头部区1121冲压形成。如果安装区是碗，也可冲压形成。作为另一优选，参见图4，从金属箔层上方俯视金属敷铜板，整个金属箔层的四周均有冗余的绝缘层部分和金属基板部分。该冗余的绝缘层部分和金属基板部分可通过对金属箔层进行蚀刻去除金属箔层的周边部分形成。图3和图4的支架的具体结构例更适合包含不可锡焊的金属基板、例如铝基板的金属敷铜板所构成的支架。参见图5、图6和图7，它们示出了图3和图4另一实施例的变化例。该变化例除了金属敷铜板的材料和外形、以及在电极支架I的一头部11形成有在宽度上仅仅隔断金属基板的基板通道88外，其余结构基本上与图3和图4所示结构相同(在图5、6和7中省略基本相同结构的标号)。该变化例中的支架结构更适用于金属箔层和金属基板都可锡焊的金属敷铜板、例如双面敷铜板构成的支架。其支架与图3和图4所示具体结构例在结构上的主要区别特征(见图6)在于，在电极支架I的一头部11形成有在宽度上仅仅隔断金属基板的基板通道88。图3和图4中的整个金属箔层的四周均有冗余的绝缘层部分和金属基板部分的特征在本变化例中可有可无，最好不要(见图7)，以免增加工序。作为该变化例的优选例，基板通道88的两端部进一步沿绝缘层面指向晶片支架2的另一头部21延伸，使得从底视方向(箭头A方向)看，所述两端部至少延伸到箔层通道8中且基板通道88的延伸部分的外侧，全部与外界连通、即不存在金属基板。参见图1、图3和图5，它们给出了用本发明的支架的2个具体结构例和一变化例构成垂直结构型发光二极管的各个例子。各个例子中的发光二极管包含发光用的至少一个晶片9,内包封体5和外包封体6。每个发光二极管还包含本发明多个方案的支架之一。多个方案的支架包含基本结构的支架，2个具体结构例、变化例和它们中涉及的优选例的支架，以及根据它们概括而成的支架。晶片9安装在所述安装区。如果安装区是碗，晶片9就安装在碗内。晶片9的一电极的焊线10焊接于所述焊接区。对杯3充填内包封体5，内包封体5和杯3被包封在外包封体6中，使得焊线10的任何部分不会位于外包封体6中。晶片9的一电极的焊线10与一头部11的电连接就是通过将焊线10焊接于一顶面111的位于杯3的内底面的焊接区实现的。内包封体5填充于杯3中并可从杯3的杯口向上隆起，晶片9、焊线10、和焊线10与一顶面111的焊接点被包封在杯3内和内包封体5中。内包封体5和杯3被外包封体6包封。一头部11、另一头部21也可被外包封体6包封。作为内、夕卜包封体5、6的材料,例如内包封体5可由含有娃的材料、如娃胶构成,夕卜包封体6可由透明有机材料、如环氧树脂构成。在上述各实施例和 变化例中，晶片9的中心线、杯3、内包封体5和外包封体6的各个中心线一致，即共轴线。以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但是实施例中描述的细节不应构成对本发明的限定。本发明应当以所附权利要求书所限定的精髓为准。
权利要求
1.一种垂直结构型发光二极管用支架，所述发光二极管包含发光用的至少一个晶片(9),所述支架包含电极支架(I)和晶片支架(2)，电极支架(I)包含用于与晶片(9)的一电极的焊线(10)电连接的一头部(11)和从一头部(11)向下延伸的一管脚(12)，晶片支架(2)包含用于安装晶片(9)的另一头部(21)和从另一头部(21)向下延伸的另一管脚(22)，其特征在于，一头部(11)和另一头部(21)被连接固定成一体且一头部(11)的一顶面(111)和另一头部(21)的另一顶面(211)相互电隔离，在两顶面(111、211)形成以两顶面(111、211)中各自的至少一部分为杯(3)的内底面的向上开口的杯(3)，所述内底面包含位于一顶面(111)的用于一头部(11)与焊线(10)电连接的焊接区、和位于另一顶面(211)的用于晶片(9)安装于另一头部(21)的安装区(212)。
2.如权利要求1所述的支架，其特征在于，电极支架和晶片支架是空间上隔开的两个独立的构件，所述支架进一步包含绝缘材料构成的一填充件(4)，该填充件从所述两顶面(111、211)向下地、将至少部分的两头部(11、21)包围在所述填充件中、且填充在电极支架和晶片支架隔开的与被包围的两头部的部分对应的空间中，通过所述包围和所述填充将两头部(11、21)连接固定成一体，杯(3)的杯壁(31)由填充件(4)的包围两头部的外周壁向上延伸构成。
3.如权利要求1或2所述的支架，其特征在于，所述安装区是从所述另一顶面(211)下凹的碗(212)。
4.如权利要求1所述的支架，其特征在于，所述支架由一块金属敷铜板构成，该金属敷铜板包含金属基板、与金属基板上面相接的绝缘层和与绝缘层上面相接的可锡焊的金属箔层，沿金属敷铜板的长度方向划分为一管脚区(12A)、与一管脚区相接的头部区(1121)、和与头部区相接的另一管脚区(22A)，头部区形成有在宽度上仅仅隔断金属箔层的箔层通道(8)，金属敷铜板以箔层通道为界划分为包含一管脚区在内的电极支架(I)和包含另一管脚区在内的晶片支架(2)，其中，与一管脚区相接的头部区部分为电极支架的一头部(11)，与另一管脚区相接的头部区部分为晶片支架的另一头部(21)，位于一头部的金属箔层部分的外表面构成一顶面(111)，位于另一头部的金属箔层部分的外表面构成另一顶面(211)，将一管脚区和另一管脚区朝向敷铜板的与金属箔层所在一侧相反的另一侧、即金属基板侧弯折，使得一管脚区上的金属箔层部分构成一管脚(12)和另一管脚区上的金属箔层部分构成另一管脚(22)。
5.如权利要求4所述的支架，其特征在于，所述杯(3)通过对金属敷铜板的头部区冲压形成。
6.如权利要求5所述的支架,其特征在于,从金属箔层上方俯视所述一块金属敷铜板，整个金属箔层的四周均有冗余的绝缘层部分和金属基板部分。
7.如权利要求5所述的支架，其特征在于，在电极支架的一头部形成有在宽度上仅仅隔断金属基板的基板通道(88 )。
8.如权利要求7所述的支架，其特征在于，所述基板通道的两端部进一步沿绝缘层面指向晶片支架的另一头部延伸，使得从底视方向(A向)看，所述两端部至少延伸到箔层通道中且基板通道的延伸部分的外侧，全部与外界连通、即不存在金属基板。
9.一种垂直结构型发光二极管，包含发光二极管用的至少一个晶片、内包封体和外包封体，其特征在于，还包含如权利要求1-8任一权利要求所述的支架，所述晶片安装在所述安装区，所述晶片的所述一电极的焊线焊接于所述焊接区，对所述杯充填所述内包封体，所述内包封体和所述杯被包封在所述外包封体中，使得所述焊线的任何部分不会位于外包封体中。
10.如权利要求9所述的发光二极管,其特征在于，所述内包封体由含有娃的材料构成，所述外包封体由透明有机材料构成。
全文摘要
一种垂直结构型发光二极管用支架和用其构成的发光二极管，支架的特征在于，晶片支架和电极支架的两头部被连接固定成一体且相互电隔离，在两头部的两顶面形成以两顶面的至少一部分为内底面的向上开口的杯，内底面包含位于一顶面的用于一头部与一电极的焊线电连接的焊接区、和位于另一顶面的用于晶片安装于另一头部的安装区。所构成的发光二极管的进一步的特征是，对杯充填内包封体，内包封体和杯被包封在外包封体中，使得焊线的任何部分不会位于外包封体中。本发明的优点在于，如上构成的垂直结构型发光二极管在使用中不会导致焊线断开，大大提高了发光二极管的使用寿命。
文档编号H01L33/62GK103035818SQ201210487050
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者俞志龙 申请人:上海威廉照明电气有限公司