CN101832478A - 阵列式led芯片与控制电路集成装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种阵列式LED芯片与控制电路集成装置，包括控制电路、基板、多个LED芯片及外表层，所述基板为绝缘的，具有相对的第一层和第二层；所述控制电路固定于所述基板的第一层，其为由裸电子元器件构成；所述多个LED芯片为LED裸芯片，以预定图案排布于所述基板的第二层，且每个LED芯片通过基板上的通孔与所述控制电路的相应连接点电性连接；所述外表层为固化的封装结构，将所述基板、多个LED裸芯片和控制电路整体封装并固定。该芯片与控制电路集成装置单位面积发光元件多，亮度高，且厚度薄，体积小，便于使用。

Description

阵列式LED芯片与控制电路集成装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及LED，更确切地说，涉及一种多LED芯片的阵列式LED芯片与控制电路集成装置及其制造方法。

背景技术

LED照明以其低功耗和长寿命的优点著称，用LED取代钨丝灯、白炽灯等传统的照明工具可节约大量能源，用LED构成显示装置无需背光，具有良好的全角度观测性。但是，由于单颗LED芯片的发光亮度一般不高，因此，欲达到理想的照明效果，需要多个LED同时应用。而作为显示使用，更需要LED芯片构成显示阵列。

最初的发光二极管均为单个封装，即在制造过程中将每个LED裸芯片分别用树脂或其它透明材料封装后形成单个的发光单元。之后再将多个发光单元组合在一起，以增强亮度。这样的做法将使得多个发光单元组合后的体积较大，各个发光点之间的距离大，光线无法集中，亮度有限；并且，由于还需将每个发光二极管连接到控制电路，使得作为发光装置的整体，控制电路和多个发光二极管的总体积庞大，结构臃肿，不便使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种体积小，且亮度高的阵列式LED芯片与控制电路集成装置及其制造方法。

为此，一种阵列式LED芯片与控制电路集成装置，包括控制电路、基板、多个LED芯片及外表层，其中，

所述基板为绝缘的，具有相对的第一层和第二层；

所述控制电路固定于所述基板的第一层，其为由裸电子元器件构成；

所述多个LED芯片为LED裸芯片，以预定图案排布于所述基板的第二层，且每个LED芯片通过基板上的通孔与所述控制电路的相应连接点电性连接；

所述外表层为固化的封装结构，将所述基板、多个LED裸芯片和控制电路整体封装并固定。

本发明还提供了另一种阵列式LED芯片与控制电路集成装置，包括控制电路、基板、多个LED芯片及外表层，其中，

所述基板为绝缘的，具有相对的第一层和第二层；

所述控制电路固定于所述基板的第一层，其为由裸的电子元器件构成；

所述多个LED芯片为LED裸芯片，以预定图案排布于所述基板的第二层，且每个LED芯片通过基板上的通孔与所述控制电路的相应连接点电性连接；

所述外表层为固化的封装结构，包括两个封装结构，其中第一封装结构对多个LED裸芯片进行封装，第二封装结构对控制电路进行封装，所述基板封装在第一和/或第二封装结构。

同时，本发明还提供了一种阵列式LED芯片与控制电路集成装置的制造方法，其包括以下步骤：

S1：准备具有绝缘及导热性质的基板；

S2：在所述基板的第一层上对控制电路的元件之间的连接线进行布线；在基板预定位置打孔，以形成多个贯穿所述基板的通孔；按预定位置布置并固定控制电路的元件；其中，所述控制电路元件为由裸的电子元器件；

S3：在所述基板的第二层上相应位置布置多个LED裸芯片、LED灯罩；

S4：在所述基板的通孔中注入导体，使LED芯片与控制电路的相应连接点电性连接；

S5：，所述封装为形成一将所述LED芯片、基板和控制电路进行包覆的外表层。

本发明还提供了另一种阵列式LED芯片与控制电路集成装置的制造方法，其包括以下步骤：

S1：准备具有绝缘及导热性质的基板；

S2：在所述基板的第一层上对控制电路的元件之间的连接线进行布线；在基板预定位置打孔，以形成多个贯穿所述基板的通孔；按预定位置布置并固定控制电路的元件；其中，所述控制电路元件为由裸的电子元器件；

S2’：将所述控制电路进行封装；

S3：在所述基板的第二层上相应位置布置多个LED裸芯片、LED灯罩；

S4：在所述基板的通孔中注入导体，使LED芯片与控制电路的相应连接点电性连接；

S5：封装，所述封装为形成一至少将所述LED芯片进行包覆的外表层。

本发明的有益效果在于，将多颗LED裸芯片进行一次性封装可以缩小发光点之间的间距，在单位面积上布置更多的LED芯片，提高亮度。并且，在绝缘基板上下两侧分别设置控制电路和LED芯片，可使整个装置结构更紧凑，因而可以做得更薄。根据本发明的一个优选实施例，可以提供一种卡片式的芯片与控制电路集成装置，由于内部集成了控制电路，直接将引脚通电即可使用，同时满足了体积小，厚度薄，亮度高和使用方便多种需求。

附图说明

图1是本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置的立体外观示意图；

图2是本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置第一实施例的剖视图；

图3是本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置第二实施例的剖视图；

图4是本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置第三实施例的剖视图；

图5是本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置第三实施例的剖视图；

图6是本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置制造方法实施例一的流程图；

图7是本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置制造方法实施例二的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的特征和优点进行进一步的说明。

参照图1，其为本发明的立体外观示意图，从图中可见基板1、LED显示单元2和外罩9。该外观与现有技术多芯片LED并无本质差别，图1仅是本发明的一实施示例。本领域技术人员应了解，基板的形状可以为矩形，也可以为圆形、多边形等其它形状。基板材质可用硬性基板或柔性基板。而且，所述基板可为平面基板或非平面基板。

参见图2，根据该实施例的阵列式LED芯片与控制电路集成装置，包括控制电路、基板、多个LED芯片及外表层。其中，所述基板为对整个装置起支撑作用，选用绝缘的平面基板，其具有相对的第一层和第二层；并且由于LED发光工作的同时会伴随大量热量的产生，所述基板优选具有良好导热性能的材料。

要说明的是，这里第一层和第二层是逻辑上的区分，而在物理上，所述第一层和第二层可以是同一块基板的上下两部分，二者之间并无物理上的界限；当然所述第一层和第二层也可以在物理上为两层相同或不同材质的基板，由制造方法而定。上述对第一层和第二层的说明适用于本实施例，也适用于本发明的其它相关实施例，后文将不再赘述。

所述控制电路固定于所述基板的第一层。其中，所述控制电路的元件如芯片4、电阻5、电容8，或其它相关元件6、7等，均是以裸元件直接固定在基板上，通过印刷于所述基板第一层上的连接线电性连接；由于未经封装的裸元件的厚度远小于封装后的芯片等元件，因此使整个装置的尺寸更薄。所述控制电路与基板的固着方式可以使用与现有印刷电路板类似的形式，此为成熟的现有技术，不加赘述。

所述多个LED芯片为裸芯片，即未经过封装的，LED芯片以预定图案排布于所述基板的第二层，且每个LED芯片通过基板上的通孔与所述控制电路的相应连接点电性连接。这里LED芯片的排布方式可以是矩阵式的阵列，也可以是圆形阵列、心型阵列等各种形状，只需相应调整控制电路的布线即可。所述LED芯片的功率和色彩等均可依使用需要不同而选择为单色、彩色、全彩；大功率或普通功率等。

或者，所述LED芯片亦可包含灯杯及LED灯罩，该灯杯及LED灯罩可使用现有LED加工方法进行布置，所述灯罩在封装时与封装层的上表面平齐或略突出于该上表面。或者亦可将所有LED灯罩一体成型后再安装到LED芯片之上，这些都是现有技术中所有，不再详述。

所述外表层为固化的封装结构，封装所述LED芯片或将所述基板、多个LED芯片和控制电路整体封装并固定。将上述三部分整体一次性封装的好处是工序少且可将整体体积做到更小。外表层封装用的材料可为树脂或陶瓷等。由于封装过薄容易断裂，封装过厚体积增大也影响散热，封装厚度优选在2-6毫米，例如厚度为3毫米。图3是本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置第二实施例的剖视图。其与图2所示的第一实施例的区别在于，所述控制电路与所述LED芯片为分别封装，二者可使用相同的封装材料或不同的封装材料，封装厚度可以相同也可以不同。本实施例中，二者均使用树脂封装。

图4是本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置第三实施例的剖视图。其与图3所示的第一实施例的区别在于，所述控制电路与所述LED芯片为分别封装，二者使用不同的封装材料，且所述LED芯片使用透明的树脂封装，而控制电路则使用陶瓷封装，以使热量更容易散出。

为了进一步增强散热效果，还可在本发明的装置中进一步增设一散热片，该散热片紧邻所述外表层设置，以利于热量的散发。

根据图3、图4本发明的较佳实施例，LED芯片的封装厚度优选为1.5-3mm，控制电路封装后优选为1.5-3mm，总厚度优选为2-6mm。

图5为本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置芯片与控制电路集成装置第四实施例的剖视图。与前述各个实施例中将LED裸芯片与控制电路的裸元件分别封装于所述基板的两侧不同，本实例中，使用两层基板，且控制电路的裸元件封装于两层基板之间。图5中以使用相同材料的一次封装而成为例，但是显然，其也可使用将LED裸芯片和控制电路分两次封装的方式，且两次封装的材料可以相同也可以不同。

本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置的制造方法实施例一，如图6所示，其包括以下步骤：

S1：准备具有绝缘及导热性质的基板；例如所述基板可选择硬性材料或柔性材料。

S2：在所述基板的第一层上设置控制电路。包括对控制电路的元件之间的连接线进行布线；在基板预定位置打孔，以形成多个贯穿所述基板的通孔；以及按预定位置布置并固定控制电路的元件。其中，布线优选使用印刷的方式，当然也可以先溅镀或淀积一层金属层再刻蚀的方式制造连接线。控制电路的元件是先放置于适当位置后，再使用固晶机进行固定，之后用焊线机将元件和连接线焊固。上述布线、固晶和焊线等方法均在现有技术中有成熟的工艺和加工机械，在此不再赘述；其中所述控制电路的元件为裸元件，如裸芯片、裸电阻、裸电容等。

S3：在所述基板的第二层上相应位置布置多个LED芯片。根据设计需要，多个LED芯片可以矩形、圆形、心型、菱形等各种不同轮廓的阵列进行排布。

S4：在所述基板的通孔中注入导体，使LED芯片与控制电路的相应连接点电性连接；所述注入的导体可为锡、铅等。本步骤可使用与现有多层PCB板的层间电连接类似的工艺实现。

S5：封装，将所述多个LED芯片、控制电路以及基板整体进行封装。封装使用的材料可用树脂、陶瓷或任何现有LED封装中使用的材料。

图7所示为本发明阵列式LED芯片与控制电路集成装置的制造方法实施例二，其与实施例一的区别在于，并且在步骤S2之后，对已经布置好控制电路的基板的第一层先进行一次封装，形成一第一封装层。待步骤5中，LED芯片装设完成后再进行一次封装。这样的封装方式可以在两次封装时使用相同的材料，如均使用树脂，也可分别使用不同的材料，如对LED芯片使用透明的树脂，而对控制电路使用导热良好的树脂，以利于散热。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种阵列式LED芯片与控制电路集成装置，包括控制电路、基板、多个LED芯片及外表层，其特征在于，

所述基板为绝缘的，具有相对的第一层和第二层；

所述控制电路固定于所述基板的第一层，其为由裸电子元器件构成；

所述多个LED芯片为LED裸芯片，以预定图案排布于所述基板的第二层，且每个LED芯片通过基板上的通孔与所述控制电路的相应连接点电性连接；

所述外表层为固化的封装结构，将所述基板、多个LED裸芯片和控制电路整体封装并固定。

2.一种阵列式LED芯片与控制电路集成装置，包括控制电路、基板、多个LED芯片及外表层，其特征在于，

所述基板为绝缘的，具有相对的第一层和第二层；

所述控制电路固定于所述基板的第一层，其为由裸的电子元器件构成；

所述多个LED芯片为LED裸芯片，以预定图案排布于所述基板的第二层，且每个LED芯片通过基板上的通孔与所述控制电路的相应连接点电性连接；

所述外表层为固化的封装结构，包括两个封装结构，其中第一封装结构对多个LED裸芯片进行封装，第二封装结构对控制电路进行封装，所述基板封装在第一和/或第二封装结构。

3.根据权利要求1或2所述的阵列式LED芯片与控制电路集成装置，其特征在于，所述基板为硬性基板或柔性基板。

4.根据权利要求1或2所述的阵列式LED芯片与控制电路集成装置，其特征在于，所述基板为平面基板或非平面基板。

5.根据权利要求1或2所述的阵列式LED芯片与控制电路集成装置，其特征在于，所述外表层为树脂或陶瓷。

6.根据权利要求1或2所述的阵列式LED芯片与控制电路集成装置，其特征在于，所述装置的封装厚度为3～6毫米。

7.根据权利要求1或2所述的阵列式LED芯片与控制电路集成装置，其特征在于，所述集成装置还包括多个LED灯罩，所述灯罩为对应每一LED裸芯片分别设置一个，并由外表层封装固定。

8.一种阵列式LED芯片与控制电路集成装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：准备具有绝缘及导热性质的基板；

S2：在所述基板的第一层上对控制电路的元件之间的连接线进行布线；在基板预定位置打孔，以形成多个贯穿所述基板的通孔；按预定位置布置并固定控制电路的元件；其中，所述控制电路元件为由裸的电子元器件；

S3：在所述基板的第二层上相应位置布置多个LED裸芯片、LED灯罩；

S4：在所述基板的通孔中注入导体，使LED芯片与控制电路的相应连接点电性连接；

S5：封装，所述封装为形成一将所述LED芯片、基板和控制电路进行包覆的外表层。

9.一种阵列式LED芯片与控制电路集成装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：准备具有绝缘及导热性质的基板；

S2：在所述基板的第一层上对控制电路的元件之间的连接线进行布线；在基板预定位置打孔，以形成多个贯穿所述基板的通孔；按预定位置布置并固定控制电路的元件；其中，所述控制电路元件为由裸的电子元器件；

S2’：将所述控制电路进行封装；

S3：在所述基板的第二层上相应位置布置多个LED裸芯片、LED灯罩；

S4：在所述基板的通孔中注入导体，使LED芯片与控制电路的相应连接点电性连接；

S5：封装，所述封装为形成一至少将所述LED芯片进行包覆的外表层。

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