用于防LED引线断开的分压装置及其使用方法与流程

本发明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9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9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。

技术实现要素：
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种用于LED封装器件上的分压装置，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。本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述分压装置的使用方法，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。本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种上述分压装置的制造方法，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。为了解决上述第一个技术问题，本发明提出一种用于防LED引线断开的分压装置，其特征在于其包括底部和连接在底部上的引线抬升部；底部在引线抬升部的中间位置，引线抬升部由底部向上呈一定的倾角，在引线抬升部的上部设有用于固定引线、并与引线电导通的固定物；在底部或引线抬升部的下部设有一级引线焊位，所述固定物与一级引线焊位通过导线连接；所述底部包括用于固定LED芯片并给LED芯片导热的固晶区，固晶区上设有焊盘；在所述固定物的外边的引线抬升部端部连接有用于保护引线的透明硬质护 套；护套为条状长槽；所述底部与引线抬升部均为金属，它们粘接或焊接在一起，其中引线抬升部为热双金属，上层为膨胀率小的金属，下层为膨胀率大的金属。优选地：所述护套为二氧化硅材质，或者PP材质，或者变性硅树脂材质，或者做过绝缘处理的金属。护套为玻璃，其可以做成透明的，其具有较好的硬度和耐高温能力。护套为PP塑料材质易于加工，比较适合较低温度固化的情况，例如用UV(紫外光)胶作为封胶，或者在130摄氏度配合更长时间的环氧树脂固化封装。变形树脂例如可以是甲基硅树脂，其可以承受更高的封胶固化温度。护套必须与引线之间是绝缘的，所以如果护套采用金属材料，需要对其进行表面绝缘处理，金属材料可以是表面经过电镀或抛光的铁金属、铝金属、银金属、铜金属或者含上述金属的合金，金属表面做成镜面反射面可以减少护套对光的吸收。优选地：所述固定物为用于焊接引线的焊位。固定物是用于固定引线的。固定引线的方式有很多设计，本例即是采用焊接方式固定引线的。焊位，即焊盘，设计在引线抬升部上的焊接金属层，该层可以为金锡合金。优选地：在引线抬升部上、护套与引线抬升部连接处设有凸出引线抬升部表面的导向板，导向板向焊位方向敞口，引线焊接在焊位上后，沿导向板的敞口进入护套的槽内。引线焊接在焊位上后，需要将其填入护套的槽内，焊位与护套之间的引线其实是承受自身应力的地方，应力主要为焊位处电阻产生热应力以及由引线其它部位想焊位传导的延展应力，因此该段引线比较脆弱，而且该段引线没有护套的保护，导向板可以提供额外的保护，以减少没有护套因素给其造成外力损害。优选地：在所述引线抬升部的端部设有所述固定物，固定物为一金属绕线器；绕线器包括与引线抬升部连接的柱体和柱体端部的大头，大头的宽度比柱体宽；在大头的端部连接有所述护套。本例的引线为双线结构，其可以无需对引线进行焊接，故在这个环节，固定线的时候无需金丝球焊机或打线机，但是 需要一般引线两倍的长度。一般大功率LED芯片采用金线的其中一个重要原因是金有良好的延展性，抗拉，不易断，但是金材料的导电性并不是非常突出的，且其非常昂贵。本发明的引线有保护套结构的保护，因此，其对引线的延展性要求有较大的降低，因此，引线可以选材的范围大为扩展，可以选用导电性能优良的银、铝和铜等常见的低价格的金属。本发明的引线可以银金合金、包银金线、铜、铜合金、铝、铝合金等。其中银金合金中银的重量含量范围可以为50～98％，优选为85％、90％、95％等，这个比例的引线具有优良的导电性和符合要求的延展性，以及具有更低的成本。优选地：在所述大头上设有导向板，导向板设在大头与护套连接处，且向柱体方向敞口，引线绕在柱体上后，沿导向板的敞口进入护套的槽内。除了设计成导向板结构外，还可以在大头上两端敞口的凹槽结构，引线由凹槽进入护套内。凹槽结构简化了大头的结构，加工起来更容易。优选地：引线抬升部呈圆台面形，在圆台面上至少存在一条纵向的缝隙。缝隙是在引线抬升部热胀冷缩的时候有更为自由延展的空间，类似于铁轨的轨道之间预留的缝隙。但是与铁轨的轨道缝隙之间填充的是空气不同的是，本发明缝隙之间的填充的是封胶。由于封胶是有较大的硬度的，因此，缝隙实际起到的延展作用可能并不明显，金属纵向对封胶的施力非常有限。引线抬升部在发生形变的时候更多的是由上端发生形变，导致引线抬升部的上端部由于其根部微弱转动效果，导致其上端部的高度增加，这种增加方式迎合了胶体的形变趋势，因此得以容易变现。由于引线抬升部可以采用很多种的金属材质，对于某些金属材质，预留这种缝隙是必要的。除了设计一条这样的缝隙外，还可以设计多条，例如东南西北四个方向，或八个方向。圆形台面的表面优选增加反光层结构，反光层可以用反光膜实现，或者涂敷复合层实现。涂敷复合层可以是在导线层表面涂敷绝缘胶层，再制作反光金属，例如银或铝层，然后可以增加一层胶层。优选地：连接所述固定物的引线为银线或银合金。银合金优选为银金合金， 包银金线。优选地：在所述柱体上设有用于绕线的环槽，可以是一条环槽，也可以是多条环槽。环槽有利于引线紧固缠绕其上。环槽可以用螺纹环槽替代。引线缠绕在柱体上后，可以点锡焊接，增加引线与柱体的连接牢固度；也可以点胶或点蜡，以防止引线在柱体上的松脱。优选地：在护套的外端部设有端盖，端盖上设有限线孔。引线由限线孔伸出。护套的内端与引线抬升部连接，其可以不需要端盖。优选地：在护套的长槽内填有固化胶，固化胶将引线埋入其内。长槽内的固化胶可以是UV胶、AB胶等。所述分压片的底部可以为铜材质，或铜合金。引线抬升部可以为MCPCB，即指金属基印刷电路板(MetalCorePCB)，其表面的绝缘胶优选为硅胶。引线抬升部的金属基底为热双金属结构，例如可以是银铜、银铬、银钯、银金、银镍等双金属。同理还可以是热三金属、四金属。双金属中位于下层的第二金属在受热的时候由于其热膨胀系数大于位于上层的第一金属，其会发生大于第一金属的延展现象，进而整个引线抬升部以其根部为转轴向内细微的转动，进而抬升了引线的固定物的高度，这种变形与封胶的变形基本一致，因此会明显减小引线所承受的外界应力。底部与引线抬升部可以焊接在一起或者用胶粘在一起。引线抬升部的横截面可以为直线或者为弧面。优选地，所述底部的上表面有反光层。反光层为涂敷在其表面的绝缘反光膜。反光膜可以先在其表面涂胶，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。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。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。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。导电粒子可以是金、银、铜、铝、锌、铁、镍的粉末和石墨及一些导电化合物。在达到同样导热效果的情况下，可以选用更为廉价的导电粒子材料。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。一般银胶中银的含量为60％左右，由于银胶的用量较少，银的含量过多会影响银胶的粘性，银的含量过少，则会影响其导电导热性。本发明由于可以使用现有技术数倍的银胶量，因此可以使用银含量高的银胶。银胶中银的含量可以在60～90％，70％、75％、80％、85％等含量均是较佳的选择。银胶银的含量增多，则需要选择粘性较强的基体粘胶，以及配合使用分散剂和固化剂等添加剂。上述银胶中的银的配方含量可以用其它金属替代，例如上面提及的金、铜、铝、锌、铁、镍的粉末以及石墨。银胶中导电粒子的提高可以银胶本身的电阻，即增加其导电性能和导热性能。优选地：所述底部的下表面为经过粗化的表面。对底部进行粗化可以增加银胶与底部的接触面，进而提高它们之间的牢固度。优选地：所述引线抬升部上的固定物的高度为与电极导线的高度比的范围为1/5～1/2。例如可以是1/4、1/3等值。对于圆台形表面的引线抬升部，其高度不宜太高。由于其为变形的双金属，其体量太大，会给封胶造成反向应力，也会造成芯片槽内的反光功能闲置或低效率利用，同时增加了分压片的成本。为了解决本发明的第二个技术问题，本发明提出一种使用本发明具有焊位的分压装置的方法，包括：将LED芯片焊接在底部上；将一级引线焊接在LED芯片的电极与一级引线焊位之间；将引线焊接在焊位上，并沿导向板将其埋入护套的槽内，引线由护套的另一端伸出；在护套的槽内填胶并固化；将分压片用银胶粘在支架上，并固化。为了解决本发明的第三个技术问题，本发明提出一种使用本发明具有绕线器的分压装置的使用方法，包括：将LED芯片焊接在底部上；将一级引线焊接在LED芯片的电极与一级引线焊位之间；将引线的中段部位紧密缠绕在柱体上，并将两段引线均沿导向板将其埋入护套的槽内，两段引线由护套的另一端伸出；在护套的槽内填胶并固化；将分压片用银胶粘在支架上，并固化。本发明的有益效果：相比现有技术，本发明为LED芯片设计了一个分压片装置，该分压片将引线进行抬升，进而减少引线在封胶内的长度，同时在引线抬升部上设置了一个保护引线的护套，且引线抬升部采用的是双金属结构，其在热胀冷缩的时候的发生的形变与封胶趋于一致，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。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。这样有利于采用银胶中更高导电粒子配比的银胶，以及更多的量，以增加导热效果，对于单电极的芯片还可以增加导电能力。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。本发明技术提高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是本发明的一个实施例的结构示意图。图2是图1在分压片固晶后的截面示意图。图3是沿图1中A-A方向的横截面示意图。图4是护套的外端部结构图。图5是引线抬升部双金属的结构图。图6是本发明的使用状态图。图7是本发明原理示意图。图8是第二个实施例的结构示意图。图9是现有技术的示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。参见图1至图5，其为本发明的一个实施例。该分压片15包括底部13和连接在底部上的引线抬升部14。底部在引线抬升部的中间位置，引线抬升部由底部向上呈一定的倾角，在引线抬升部的上部设有用于固定引线、并与引线电导通的固定物，本例中固定物为焊位10，即制作有焊盘的引线固定位。在底部或引线抬升部的下部设有一级引线焊位12，焊位10与一级引线焊位12通过导线11连接。底部13包括用于固定LED芯片并给LED芯片导热的固晶区，固晶区上设有焊盘，通过共晶焊20固定LED芯片16。在焊位10的外边的引线抬升部端部连接有用于保护引线的透明硬质护套9。护套9为条状长槽。底部与引线抬升部均为金属，它们粘接或焊接在一起，其中引线抬升部为热双金属19，上层为膨胀率小的第一金属24，下层为膨胀率大的第二金属25。它们热膨胀时，向第一金属24方向弯曲，冷缩的时候向第二 金属25方向弯曲。在双金属19上层为绝缘层18。在一个实施例中，护套为无色透明的石英玻璃，护套与引线抬升部通过粘胶固定在一起。在引线抬升部上、护套与引线抬升部连接处设有凸出引线抬升部表面的导向板8，导向板8向焊位方向敞口，引线焊接在焊位上后，沿导向板的敞口进入护套的槽21内。在一个实施例中，引线抬升部14呈圆台面形，在圆台面上存在一条纵向的缝隙47。圆形台面的表面优选增加反光层结构，反光层可以用反光膜实现，或者涂敷复合层实现。涂敷复合层可以是在导线层表面涂敷绝缘胶层，再制作反光金属，例如银或铝层，然后可以增加一层胶层。连接引线为银线或银合金。在护套的外端部设有端盖23，端盖23上设有限线孔22。引线由限线孔伸出。护套的内端与引线抬升部连接，其可以不需要端盖。在护套的长槽内填有固化胶，固化胶将引线埋入其内。长槽内的固化胶可以是UV胶、AB胶等。分压片的底部可以为铜、铜合金、银、银合金、铝或铝合金。引线抬升部可以为MCPCB，即指金属基印刷电路板(MetalCorePCB)，其表面的绝缘胶优选为硅胶。引线抬升部的金属基底为热双金属结构，双金属中位于下层的第二金属在受热的时候由于其热膨胀系数大于位于上层的第一金属，其会发生大于第一金属的延展现象，进而整个引线抬升部以其根部为转轴向内细微的转动，进而抬升了引线的固定物的高度，这种变形与封胶的变形基本一致，因此会明显减小引线所承受的外界应力。底部与引线抬升部可以焊接在一起或者用胶粘在一起。引线抬升部的横截面可以为直线或者为弧面。底部的上表面有反光层。反光层为涂敷在其表面的绝缘反光膜。反光膜可以先在其表面涂胶，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。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。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。导电粒子可以是金、银、铜、铝、锌、铁、镍的粉末和石墨及一些导电化合物。在达到同样导热效果的情况下，可以选用更为廉价的导电粒子材料。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。一般银胶中银的含量为60％左右，由于银胶的用量较少，银的含量过多会影响银胶的粘性，银的含量过少，则会影响其导电导热性。本发明由于可以使用现有技术数倍的银胶量，因此可以使用银含量高的银胶。银胶中银的含量可以在60～90％，70％、75％、80％、85％等含量均是较佳的选择。银胶银的含量增多，则需要选择粘性较强的基体粘胶，以及配合使用分散剂和固化剂等添加剂。上述银胶中的银的配方含量可以用其它金属替代，例如上面提及的金、铜、铝、锌、铁、镍的粉末以及石墨。银胶中导电粒子的提高可以银胶本身的电阻，即增加其导电性能和导热性能。底部的下表面为经过粗化的表面。对底部进行粗化可以增加银胶与底部的接触面，进而提高它们之间的牢固度。引线抬升部上的固定物的高度为与电极导线的高度比的范围为1/5～1/2。例如可以是1/4、1/3等值。上述分压装置的方法如下，其包括：将LED芯片焊接在底部上；将一级引线17焊接在LED芯片的电极与一级引线焊位之间；将引线焊接在焊位上，并沿导向板将其埋入护套的槽内，引线由护套的另一端伸出；在护套的槽内填胶并固化；将分压片用银胶粘在支架上，并固化；进一步，将引线固定在支架的电极导线上，然后将芯片槽封装固化，完成器件的封装。参见图6和图7为应用本发明分压装置的一种LED封装器件的结构图和原理图。LED芯片16通过银胶40固定在支架的芯片槽39内。芯片槽的壁面为反射坡面38。支架上设有电极导线36，LED芯片16通过引线35与电极导线36电连接。LED芯片16固定在分压片15的上面，分压片15通过其下面的银胶固定在芯片槽39内。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°。如图6所示，引线的焊点通过引线抬升部抬升到抬升位37处。图6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6和图7，封胶34会发生热涨现象，封胶表面会发生细微的上升，膨胀线44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7所示的虚线位置，高位引线抬升部43比常温状态的高度有所升高，引线及护套的位置如高位护套41所示，引线抬升部的焊位也位于高位焊位42的位置。高位线45与低位线46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。LED芯片可以为未剥离生长衬底的蓝宝石基板芯片。LED芯片也可以为经过倒装的未剥离生长衬底的蓝宝石基板芯片。LED芯片可以是蓝光芯片，封胶可以是混有黄光荧光粉的胶体。参见图8，其为本发明的第二个实施例结构。相比第一个实施例，图8中，在引线抬升部26的端部设的固定物为一金属绕线器28。底部27设在引线抬升部26的中间。绕线器28包括与引线抬升部连接的柱体33和柱体端部的大头31，大头的宽度比柱体宽。在大头的端部连接有护套30。本例的引线为双线结构，其可以无需对引线进行焊接，但是需要一般引线两倍的长度的引线。引线可以选用导电性能优良价格低廉的银、铝和铜等常见的金属。本发明的引线可以银金合金、包银金线、铜、铜合金、铝、铝合金等。在大头上设有导向板29，导向板设在大头与护套连接处，且向柱体方向敞口，引线绕在柱体上后，沿导向板的敞口进入护套的槽内。在柱体上设有用于绕线的环槽32，可以是一条环槽，也可以是多条环槽。环槽有利于引线紧固缠绕其上。引线缠绕在柱体上后，可以点锡焊接，增加引线与柱体的连接牢固度；也可以点胶或点蜡，以防止引线在柱体上的松脱。上述分压装置的使用方法，包括：将LED芯片焊接在底部上；将一级引线焊接在LED芯片的电极与一级引线焊位之间；将引线的中段部位紧密缠绕在柱体上，并将两段引线均沿导向板将其埋入护套的槽内，两段引线由护套的另一端伸出；在护套的槽内填胶并固化；将分压片用银胶粘在支架上，并固化；进一步，将引线固定在支架的电极导线上，然后将芯片槽封装固化，完成器件的封装。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。