全串聯(lián)的高功率密度led芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的快速發(fā)展，LED封裝技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，大功率LED封裝器件也逐漸推廣應(yīng)用于各種普通照明和特殊照明應(yīng)用領(lǐng)域。眾多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω吖β拭芏裙廨敵龅男枨?，推?dòng)了大功率或者高功率密度LED封裝技術(shù)的不斷研究和開發(fā)。
[0003]CN 201410291560.7和CN 201410176671.3分別提出了正裝和倒裝結(jié)構(gòu)芯片的集成封裝結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)高功率密度的LED器件。但是這兩種結(jié)構(gòu)中，封裝的LED芯片的正、負(fù)極都進(jìn)行了大量并聯(lián)，單個(gè)模組的電流取決于并聯(lián)的芯片數(shù)量，形成了低電壓、高電流的封裝模組。隨著單顆芯片功率的不斷增大，芯片電流已達(dá)到了十幾安培甚至更高，因此導(dǎo)致模組電流非常大，對(duì)接電線路的過流量提出了很高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可靠性好的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)十千瓦級(jí)大功率LED器件封裝的同時(shí)，避免超大電流對(duì)線路安全性造成隱患。
[0005]本發(fā)明提供的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，包含NX Μ個(gè)單LED芯片封裝器件，N多1，Μ多1，排列成N行Μ列結(jié)構(gòu)，外部用絕緣框箍緊；每個(gè)單芯片封裝器件的正極導(dǎo)電柱與相鄰封裝基座的負(fù)極金屬管電連接，形成全串聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明中，所述單芯片封裝器件的結(jié)構(gòu)類似于方形同軸電纜，中間為方形導(dǎo)電柱，方形導(dǎo)電柱外層是內(nèi)絕緣導(dǎo)熱層；內(nèi)絕緣導(dǎo)熱層外面是方形金屬管；相鄰器件的方形金屬管之間采用外絕緣導(dǎo)熱層進(jìn)行電氣絕緣。
[0007]本發(fā)明中，所述單芯片封裝器件中間為方形導(dǎo)電板，方形導(dǎo)電板外層是內(nèi)絕緣導(dǎo)熱層；絕緣導(dǎo)熱層外面是方形金屬環(huán)；相鄰器件的方形金屬環(huán)之間采用外絕緣導(dǎo)熱層進(jìn)行電氣絕緣。
[0008]本發(fā)明中，LED芯片底部的P極與所述器件的方形導(dǎo)電柱或?qū)щ姲暹B接，采用共晶焊的方式；LED芯片頂部N極的焊盤與金屬管或金屬環(huán)電連接，可以采用金線焊接或通過金屬箔片共晶焊接。
[0009]本發(fā)明中，所述的NXM個(gè)單芯片封裝器件用絕緣框箍緊后，底部拋光，用導(dǎo)熱絕緣膠與導(dǎo)電導(dǎo)熱絕緣板粘接，形成可通過超大電流的封裝基板。
[0010]本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)，將所有高功率密度LED芯片全部串聯(lián)，在實(shí)現(xiàn)十千瓦級(jí)大功率LED器件封裝的同時(shí)，可以減小電源導(dǎo)線的線徑，避免超大電流對(duì)線路安全性造成隱患。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例的示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0013]圖3為本發(fā)明的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0014]圖中標(biāo)號(hào):1~3—單芯片封裝器件；4一絕緣框；11、21、31—方形銅柱；12、22、32—內(nèi)絕緣導(dǎo)熱層；13、23、33—金屬管；14、24、34—LED垂直結(jié)構(gòu)芯片；15、25、35—共晶焊；16、26、36—金線；17、27、37—負(fù)極連接端；18、28、38—正極連接端；39—正極輸入端；51、52—外絕緣層。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。所描述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的部分實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例而未作出創(chuàng)造性成果的其他所有實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]本發(fā)明的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，包含1X3個(gè)單芯片封裝器件1~3，外部有一個(gè)絕緣框4箍緊，如圖1所示。單芯片封裝器件1~3的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，中間分別是方形銅柱11、21、31，外圍分別依次包覆絕緣導(dǎo)熱層12、22、32、金屬管13、23,33ο相鄰的器件1和2、2和3之間采用外絕緣層51、52進(jìn)行電氣絕緣。銅柱11、21、31分別作為單芯片封裝器件1~3的正極，金屬管13、23、33分別作為負(fù)極。器件1~3上各排布一個(gè)面積為3X7 mm2的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片14、24、34。芯片底部P極分別與對(duì)應(yīng)的銅柱11、21、31形成共晶焊15、25、35 ;頂部N極分別與對(duì)應(yīng)的金屬管13、23、33通過金線16、26、36連接。為了便于封裝基座的串聯(lián)，金屬管13、23、33的一側(cè)有突出的連接端17、27、37，另一側(cè)則剖開露出中間銅柱的連接端18、28、38。連接端18與27、28與37之間采用共晶焊接，連接端38共晶焊一個(gè)突出的正極接口 39，則三個(gè)封裝器件實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，端口 17是整個(gè)全串聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)的負(fù)極輸入端，端口 39是整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)的正極輸入端。該全串聯(lián)高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)的電壓為15 V，電流75 A，功率達(dá)到1125 W，可以用于1102光催化分解有機(jī)廢氣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述封裝結(jié)構(gòu)包含NXM個(gè)單芯片封裝器件，N多1，Μ多1，排列成N行Μ列結(jié)構(gòu)，外部用絕緣框箍緊；每個(gè)單芯片封裝器件的正極導(dǎo)電柱與相鄰封裝基座的負(fù)極金屬管電連接，形成全串聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述單芯片封裝器件的結(jié)構(gòu)類似于方形同軸電纜，中間為方形導(dǎo)電柱，方形導(dǎo)電柱外層是內(nèi)絕緣導(dǎo)熱層；絕緣導(dǎo)熱層外面是方形金屬管；相鄰器件的金屬管之間采用外絕緣導(dǎo)熱層進(jìn)行電氣絕緣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述單芯片封裝器件中間為方形導(dǎo)電板，方形導(dǎo)電板外層是內(nèi)絕緣導(dǎo)熱層；內(nèi)絕緣導(dǎo)熱層外面是方形金屬環(huán)；相鄰器件的金屬環(huán)之間采用外絕緣導(dǎo)熱層進(jìn)行電氣絕緣。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:LED芯片底部的P極與所述器件的方形導(dǎo)電柱或?qū)щ姲暹B接，采用共晶焊的方式；LED芯片頂部N極的焊盤與金屬管或金屬環(huán)電連接，采用金線焊接或通過金屬箔片共晶焊接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的NXM個(gè)單芯片封裝器件用絕緣箍緊后，底部拋光，用導(dǎo)熱絕緣膠與導(dǎo)熱絕緣板粘接，形成可通過超大電流的封裝基板。
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明器件技術(shù)領(lǐng)域，具體為全串聯(lián)的高功率密度LED芯片封裝結(jié)構(gòu)。所述封裝結(jié)構(gòu)包含N×M個(gè)單芯片封裝器件，排列成N行M列結(jié)構(gòu)，外部用絕緣框箍緊；每個(gè)單芯片封裝器件的正極導(dǎo)電柱與相鄰封裝基座的負(fù)極金屬管電連接，形成全串聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)。所述單芯片封裝器件的結(jié)構(gòu)，中間為方形導(dǎo)電柱，方形導(dǎo)電柱外層是內(nèi)絕緣導(dǎo)熱層；內(nèi)絕緣導(dǎo)熱層外面是金屬管。LED芯片底部的P極與所述器件的方形導(dǎo)電柱或?qū)щ姲暹B接；LED芯片頂部N極的焊盤與金屬管或金屬環(huán)電連接。本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)，將所有高功率密度LED芯片全部串聯(lián)，在實(shí)現(xiàn)十千瓦級(jí)大功率LED器件封裝的同時(shí)，可以減小電源導(dǎo)線的線徑，避免超大電流對(duì)線路安全性造成隱患。
【IPC分類】H01L25/075, H01L33/48, H01L33/62
【公開號(hào)】CN105261689
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510693969
【發(fā)明人】張善端, 韓秋漪, 荊忠
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué), 上海邁芯光電科技有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月25日