一种高功率光源封装结构及其制造方法

技术领域

本申请属于半导体光源技术领域，更具体地说，是涉及一种高功率光源封装结构及其制造方法。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，简称LED)是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件，LED光源具有使用低压电源、耗能少、使用寿命长和稳定性高等优点而被广泛使用。例如，在微型投影仪或微型车灯等微型产品中，使用了高功率的LED光源或高功率的镭射光源，其中，高功率的LED光源需要采用大尺寸发光芯片，且辐射功率只能达到5-8W，且在微型产品内，空间小，对于高功率的LED光源散热处理不便及成本高或者散热处理效果不好而影响微型产品的使用寿命，其中镭射光源采用的是功率为3-5W的TO-CAN封裝体，一方面功率较小，另一方面TO-CAN封裝体是插件器件，其散热方式仅能通过正负极焊脚插接在电路板上后加锡散热，散热面积小，同时焊脚在插接时如对接不准容易造成弯曲等现象而影响组装效率。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种高功率光源封装结构，以解决现有技术中在微型产品上，光源封装体存在散热效果差和功率小的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种高功率光源封装结构，包括：

基板；

设于所述基板上表面的金属块装置，所述金属块装置具有主体块及安装块，所述安装块固定于所述主体块的一侧上，且所述安装块的周侧设有多个安装面；

多个发光芯片，各所述发光芯片固定于各所述安装面上且电连接所述金属块装置，各所述发光芯片的出光方向相同；以及，

设于所述基板上并罩住所述金属块装置及多个所述发光芯片的封装罩，所述封装罩具有透光件，所述透光件位于各所述发光芯片的出光路径上，所述基板的下表面间隔设有第一导电片和第二导电片，所述第一导电片和所述第二导电片均和所述金属块装置电连接。

在一个实施例中，所述金属块装置为铜块装置。

在一个实施例中，所述主体块设于所述基板上，所述基板为陶瓷基板。

在一个实施例中，所述安装块为正棱柱。

在一个实施例中，所述封装罩为金属罩或玻璃罩。

在一个实施例中，所述封装罩为矩形体罩，所述封装罩包括相互连接并围成空腔的四块侧板和一块顶板，所述透光件为四块所述侧板的其中之一。

在一个实施例中，所述透光件包括凸透镜，所述凸透镜位于各所述发光芯片的出光路径上。

在一个实施例中，所述金属块装置上具有金属极片，多个所述发光芯片电连接所述金属极片，所述金属极片延伸至所述主体块的底面上，所述基板的上表面设有均和所述金属极片电连接的第三导电片和第四导电片，所述第三导电片和所述第一导电片电连接，所述第四导电片和所述第二导电片电连接。

在一个实施例中，所述基板的上表面设有一圈用于安装所述封装罩的安装槽。

本申请的另一目的在于提供一种高功率光源封装结构的制造方法，包括以下步骤：

S1、制作封装罩、基板和金属块装置；所述封装罩上设有透光件，所述基板上设有第一导电片和第二导电片，所述金属块装置上设有多个安装面；

S2、将多个发光芯片分别固定于各所述安装面上且电连接所述金属块装置，并使各所述发光芯片的出光方向相同；

S3、将所述金属块装置固定于所述基板上，并使所述金属块装置均和所述第一导电片和所述第二导电片电连接；

S4、将所述封装罩固定在所述基板上并罩住所述金属块装置和多个所述发光芯片，并使所述透光件位于各所述发光芯片的出光路径上。

本申请提供的一种高功率光源封装结构及其制造方法的有益效果在于：通过在基板上设置金属块装置，金属块装置的安装块上设有多个安装面，从而能同时设置出光方向相同的多个发光芯片以提高功率，同时金属块装置还能提高散热效果，基板下表面设置的第一导电片和第二导电片能通过表面贴装技术工艺实现高功率光源封装结构的自动贴合焊接在电路板上，提高了组装质量和生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的高功率光源封装结构的斜俯视爆炸结构示意图；

图2为本申请实施例提供的高功率光源封装结构的斜仰视爆炸结构示意图；

图3为本申请实施例提供的高功率光源封装结构中金属块装置、发光芯片和基板的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的高功率光源封装结构中安装块为正三角形的侧视结构示意图；

图5为本申请实施例提供的高功率光源封装结构中安装块为正四边形的侧视结构示意图；

图6为本申请实施例提供的高功率光源封装结构中安装块为正五边形的侧视结构示意图；

图7为本申请实施例提供的高功率光源封装结构的制造方法的流程示意图。

其中，图中各附图标记：

1、基板；11、第一导电片；12、第二导电片；13、第三导电片；14、第四导电片；15、安装槽；2、金属块装置；21、主体块；22、安装块；221、安装面；23、金属极片；3、发光芯片；31、出光面；4、封装罩；41、透光件；42、侧板；43、顶板。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-图3所示，现对本申请实施例提供的一种高功率光源封装结构进行说明。该高功率光源封装结构，包括基板1、金属块装置2、多个发光芯片3和封装罩4。其中，金属块装置2设置在基板1的上表面，具体地，金属块装置2包括主体块21和安装块22，主体块21设于基板1上，安装块22设于主体块21的一侧，安装块22的周侧设有多个安装面221。其中，主体块21和安装块22一体成型或焊接，主体块21焊接在基板1上。

其中，基板1的下表面间隔设置有均与金属块装置2电连接的第一导电片11和第二导电片12，第一导电片11和第二导电片12分别用于与电路板上的正极焊盘和负极焊盘焊接，安装块22上的多个安装面221的数量和多个发光芯片3的数量相同，每个安装面221上电连接固定设有一个发光芯片3，各发光芯片3和金属块装置2电连接，各个发光芯片3的出光面31位于金属块装置2的同一侧以使各个发光芯片3的出光方向相同，发光芯片3可为LED光源或镭射光源。

其中，封装罩4固定在基板1的上表面并用于罩住金属块装置2和多个发光芯片3，以对金属块装置2和发光芯片3起保护作用，封装罩4具有透光件41，透光件41位于各发光芯片3的出光路径上，透光件41用于供发光芯片3的光线射出封装罩4以起到照明作用。

本申请实施例提供的高功率光源封装结构，通过在基板1上设置金属块装置2，金属块装置2的安装块22具备多个安装面221，从而能同时设置多个出光方向相同的发光芯片3以提高光源封装结构的功率，同时金属块装置2还能提高散热效果，使得该高功率光源封装结构具有功率大，散热效果好的优点。基板1下表面设置的第一导电片11和第二导电片12能通过表面贴装技术(Surface Mounted Technology，SMT)工艺实现该高功率光源封装结构自动贴合焊接在电路板上，实现该高功率封装结构的自动化组装，从而提高了生产效率和组装质量。

在本实施例中，金属块装置2为铜块装置，铜块装置具有导电性能好和散热性好的优点。在其他实施例中，金属块装置2为铝块装置。如图1-图3所示，在金属块装置2上布局有金属极片23，各发光芯片3电连接固定于金属极片23上，金属极片23从安装面221上延伸至主体块21的底面上，位于主体块21底面的金属极片23用于与第一导电片11和第二导电片12电连接，因此，金属极片23的作用是将各发光芯片3和第一导电片11、第二导电片12电连接，金属极片23为铜片，保证导电性能。

如图4-图6所示，在本实施例中，安装块22为正棱柱，正棱柱的侧面为安装面221。如图4所示，安装块22为正三棱柱，正三棱柱具有三个侧面，三个侧面为三个安装面221，此时多个发光芯片3具有三个。如图5所示，安装块22为正四棱柱，正四棱柱具有四个安装面221，此时多个发光芯片3具有四个。如图6所示，安装块22为正五棱柱，正五棱柱具有五个安装面221，此时多个发光芯片3具有五个个。当然，正棱柱还可以为正六棱柱、正八棱柱等，具有结构可以根据发光芯片3的使用量来进行选择。在本实施例中，发光芯片3可以为边射型镭射发光芯片、红光发光芯片、绿光发光芯片、蓝光发光芯片或红外光发光芯片中的一种或多种结合，以使该高功率光源封装结构能发出各种颜色或功能的光线。发光芯片3贴合在安装面221上的一侧设有正极，发光芯片3远离正极的一侧设有负极，发光芯片3靠近透光件41的端面为出光面31，负极通过金线和金属极片23电连接，正极通过导电胶粘接、锡焊接或共晶的方式实现与金属极片23的电连接。

如图1-图3所示，在本实施例中，封装罩4为金属罩，金属罩具有散热效果好和结构强度高的优点，能对金属块装置2和发光芯片3具有良好的保护和散热作用。其中，金属罩采用铝材料或钢材料制成。在其他实施例中，封装罩4为玻璃罩，玻璃罩采用K7玻璃材料或K9玻璃材料制成。

具体地，封装罩4为矩形体罩，这样具有制造简单的优点，封装罩4包括相互连接并围成空腔的四块侧板42和一块顶板43，四块侧板42和一块顶板43通过冲压或焊接或粘接的方式固定连接。

在一个实施例中，透光件为四块侧板42的其中之一，此作为整块侧板42的透光件，例如为透光的玻璃材质，与相邻侧板42及顶板43接合，进一步地，此作为侧板的透光件包含透镜，透镜一体成形于透光件上，透镜位于各发光芯片3的出光路径上,用以调整发光芯片3发出的光线的光形。

如图2所示，在一个实施例中，透光件41是装设于侧板42上，透光件41为透镜，透镜可以为凸透镜、凹透镜或涅菲尔透镜。透镜位于各发光芯片3的出光路径上，透镜的作用是调整发光芯片3发出的光线的光形，从而使高功率光源封装结构所发出的光线能达到不同的使用效果。在本实施例中，透光件41采用玻璃材料制成，具体采用石英玻璃材料制成。在本实施例中，透光件41用于与侧板42连接的表面处设有铜层或锡层，这样可以使透光件41和侧板42进行共晶固定，或者透光件41通过胶粘的方式固定在侧板42上，侧板42上设有用于安装透光件41的安装孔。

如图1-图3所示，在本实施例中，基板1的上表面设有均和金属块装置2电连接的第三导电片13和第四导电片14，第三导电片13和第一导电片11电连接，第四导电片14和第二导电片12电连接。具体地，第三导电片13和第四导电片14分别和金属极片23电连接，其中，第一导电片11、第二导电片12、第三导电片13和第四导电片14均在基板1形成时镶嵌在基板1内。

如图1和图3所示，在基板1的上表面设有一圈用于安装封装罩4的安装槽15，封装罩4的一端插接在安装槽15内后通过金属焊接或点胶粘接的方式和基板1固定连接。

在本实施例中，基板1为陶瓷基板、碳化矽基板或石墨烯基板中的任意一种。

如图7所示，本实施例还提供一种高功率光源封装结构的制造方法，该制造方法用于制造上文所陈述的高功率光源封装结构，该制造方法具体包括以下步骤：

S1、制作封装罩4、基板1和金属块装置2；其中，封装罩4上设有透光件41，基板1上设有第一导电片11和第二导电片12，金属块装置2上设有多个安装面221；

S2、将多个发光芯片3分别固定设于金属块装置2的各个安装面221上且电连接金属块装置2，并使各个发光芯片3的出光方向相同；

S3、将金属块装置2固定设于基板1上，并使金属块装置2均和第一导电片11和第二导电片12电连接；

S4、将封装罩4固定在基板1上并罩住金属块装置2和多个发光芯片3，并使透光件41位于各个发光芯片3的出光路径上。

在上述步骤S1中，封装罩4和透光件41采用共晶或胶粘的方式固定，透光件41为透镜结构，第一导电片11和第二金属导电片位于基板1的下表面，在基板1的上表面设有第三导电片13和第四导电片14，金属块装置2上布局有金属极片23。金属块装置2包括主体块21和一体成型于主体块21一侧的安装块22，各安装面221为安装块22的周侧面。

在上述步骤S2中，发光芯片3的正极通过导电胶粘接、锡焊接或共晶的方式与金属块装置2电连接，发光芯片3的负极通过焊接金线的方式和金属块装置2电连接。发光芯片3的出光侧位于金属块装置2的同一侧，保证出光方向相同。

在上述步骤S3中，金属块装置2通过焊接的方式固定在基板1上，以使第三导电片13和第四导电片14分别和金属块装置2上的金属极片23电连接，其焊接制程包括共晶制程、焊锡膏和助溶剂共晶制程。

在上述步骤S4中，基板1在制作过程中，在基板1的上表面形成一圈安装槽15，封装罩4的一端插接在安装槽15内后通过金属焊接或点胶粘接的方式固定在基板1上。

本申请实施例的高功率光源封装结构具有散热效果好、功率高的优点，同时还可以通过SMT工艺自动贴合焊接在电路板上，实现了自动化，提高了组装质量和生产效率。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。