CN101867008A

CN101867008A - 一种可自释放应力的led封装模块

Info

Publication number: CN101867008A
Application number: CN 201010174064
Authority: CN
Inventors: 王钢; 罗滔
Original assignee: RESEARCH INSTITUTE OF SUN YAT-SEN UNIVERSITY IN FOSHAN
Current assignee: Foshan Graduate School of Sun Yat-sen University
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2030-05-17
Also published as: CN101867008B

Abstract

本发明涉及半导体照明技术，尤其涉及一种LED封装模块。包括LED晶片，其特征在于：LED晶片设置于一腔体的底部，腔体的顶部具有开口，所述开口处设置一光学板；所述光学板与所述腔体构成一封闭的容置空间；所述容置空间内设置软胶；所述光学板可向所述容置空间的外侧移动或变形，以便释放软胶的热应力。

Description

一种可自释放应力的LED封装模块

技术领域

本发明涉及半导体照明技术，尤其涉及一种LED封装模块。

背景技术

传统的LED封装技术，一般均采用一次透镜将LED晶片和封胶封闭构成封装模块或光源。

中国专利文献CN101369614于2009年2月18日公开了一种大功率白光发光二极管封装结构和封装方法，主要包括LED芯片，基板，内封胶体，荧光粉层或荧光粉胶体层、外封透镜，其特征在于所述LED芯片贴于基板上，芯片电极与基板上的电路层连接，LED芯片被内封胶体覆盖，内封胶体的外表面被荧光粉层或荧光粉胶层包覆，荧光粉或荧光粉胶层的外表面被外封透镜包覆。

正如上述专利文献公开的结构，现有技术中，无论是单晶片还是多晶片封装，大都采用光学板对封胶实现全封闭。然而LED晶片工作时均不同程度地发热，尤其是多晶片集成封装结构，更容易形成热集结。一方面，集结的热量产生温升，LED晶片的工作环境恶化，过早的生光衰，另一方面，封胶因热胀冷缩内部产生应力，由于封胶是在全封闭的结构中，应力不能有效释放，应力对金线产生冲击，拉断金线或金线焊点的机率大大增加，往往是在封装模块还没能达到使用寿命时，就产生断路，模块无法断续使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种可自释放应力的LED封装模块。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种可自释放应力的LED封装模块，包括LED晶片，其特征在于：LED晶片设置于一腔体的底部，腔体的顶部具有开口，所述开口处设置一光学板；所述光学板与所述腔体构成一封闭的容置空间；所述容置空间内设置软胶；所述光学板可向所述容置空间的外侧移动或变形，以便释放软胶的热应力。

可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述光学板是可以向所述容置空间外侧产生弹性变形的透明薄膜。

可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述光学板的外侧壁与所述腔体的内侧壁具有过盈连接，所述光学板还具有一用于限制该光学板嵌入所述腔体深度的台阶。

可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述光学板的外侧壁与所述腔体的内侧壁具有过盈连接，所述光学板还具有一用于限制该光学板向所述腔体内移动距离的限位台阶。

可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述光学板的外侧壁与所述腔体的内侧壁具为可移动的间隙配合；该LED封装模块还包括用于限制所述光学板向所述腔体外移动距离的限位螺丝钉，该LED封装还包括用于将所述光学板驱于向所述腔体内移动的压紧弹簧，该LED封装模块还包括用于限制所述光学板向所述腔体内移动距离的限位台阶。

可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述光学板是光学透镜。

可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述容置空间具有二个用于注胶和排气的孔，所述孔设置于所述腔体的底面、或侧面、或底面及侧面各设置一个、或设置与所述光学板上、或所述光学板及所述腔体上各设置一个。

可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：该LED封装模块还包括一荧光粉层，所述荧光粉层设置于所述光学板朝向容置空间的一面，或所述荧光粉层设置于所述腔体底面并覆盖与LED晶片的出光面。

可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述腔体由底板和侧壁组合而成。

本发明的可自释放应力的LED封装模块，通过软胶和可移动或可变形的光学板实现软胶应力的释放，减少应力对金线的冲击，从而减少了LED封装模块的非正常损坏，提高了模块的使用寿命。另一方面，应力释放过程消耗热量，其本身构成一个热缓冲通道，可以消耗急剧温升时产生的热量累积，从而缓解急剧温升，提高LED封装模块的使用寿命。

附图说明

图1是本发明第一个实施例的示意图。

图2是本发明第二个实施例的示意图。

图3是本发明第三个实施例的示意图。

图4是本发明第四个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详述。

参考图1，本发明的第一个实施例是一种可自释放应力的LED封装模块，包括LED晶片101，LED晶片101设置于一腔体102的底部，腔体102的顶部具有开口，所述开口处设置一光学板104；所述光学板104与所述腔体102构成一封闭的容置空间；所述容置空间内设置软胶105；所述光学板104可向所述容置空间的外侧移动，以便释放软胶105的因热而产生的应力，具体通过以述结构实现，所述光学板104的外侧壁（指伸入所述腔体内的部分）与所述腔体102的内侧壁具为间隙配合，光学板104与腔体102之间因软胶105的热胀冷缩作用可移动；该LED封装模块还包括用于限制所述光学板104向所述腔体102外移动距离的限位螺丝钉108，该LED封装还包括用于将所述光学板104驱于向所述腔体102内移动的压紧弹簧109，该LED封装模块还包括用于限制所述光学板102向所述腔体104内移动距离的限位台阶。本实施例中，所述光学板104是磨砂玻璃，当然，作为本实施例的一种变形设计，也可以用透明玻璃代替磨砂玻璃。所述容置空间具有二个用于注胶和排气的孔107，所述孔107设置于所述光学板104上。该LED封装模块还包括一荧光粉层106，所述荧光粉层106设置于所述腔体102的底面110并覆盖与LED晶片101的出光面，本实施例中，所述腔体102由底板110和侧壁103组合而成，以降低固定晶片及电路连接的难度。

参考图2，本发明的第二个实施例也是一种可自释放应力的LED封装模块，包括LED晶片201，LED晶片201设置于一腔体202的底部，腔体202的顶部具有开口，所述开口处设置一光学板204；所述光学板204与所述腔体202构成一封闭的容置空间；所述容置空间内设置软胶205；所述光学板204可向所述容置空间的外侧移，以便释放软胶205的热应力。所述光学板204的外侧壁与所述腔体202的内侧壁具有过盈连接，所述光学板204还具有一用于限制该光学板204嵌入所述腔体202深度的台阶。本实施例中所述光学板是平面光学透镜。所述容置空间具有二个用于注胶和排气的孔207，所述孔207设置于所述腔体202的底板208。该LED封装模块还包括一荧光粉层206，所述荧光粉层206设置于所述光学板204朝向容置空间的一面。本实施例中，所述腔体202由底板208和侧壁203组合而成。

本发明第三个实施例也是一种可自释放应力的LED封装模块，包括LED晶片301，LED晶片301设置于一腔体302的底部，腔体302的顶部具有开口，所述开口处设置一光学板304；所述光学板与所述腔体302构成一封闭的容置空间；所述容置空间内设置软胶305；所述光学板304可向所述容置空间的外侧变形，以便释放软胶305的热应力。本实施例中，所述光学板304是可以向所述容置空间外侧产生弹性变形的透明薄膜，该透明薄膜通过压块307压紧于腔体302之侧壁303的顶部。所述容置空间具有二个用于注胶和排气的孔308，所述孔设置于所述腔体302的底面。该LED封装模块还包括一荧光粉层306，所述荧光粉层306设置于所述光学板304朝向容置空间的一面。本实施例中，所述腔体302由底板301和侧壁303组合而成。

参考图4，本发明的第四个实施例也是一种可自释放应力的LED封装模块，与本发明第二个实施例的不同之处仅在于，所述二个用于注胶和排气的孔的设置位置不同，本实施例中，孔407设置于腔体侧壁上。

参考图5，本发明第五个实施例也是一种可自释放应力的LED封装模块，与本发明第一个实施例的不同之处仅在于，光学板504是表面带有一段弧度的透镜。

参考图6，本发明第六个实施例也是一种可自释放应力的LED封装模块，与本发明第五个实施例的不同之处仅在于，光学板604是表面带有周期性起伏结构的透镜。

参考图7，本发明第七个实施例也是一种可自释放应力的LED封装模块，与本发明第一个实施例的不同之处仅在于，腔体的侧壁703和底板710是一体的。

当然，在本发明的第五、六、七个实施例中，光学板与腔体侧壁的配合也可以采用类似于第二个实施例中的过盈配合，从而省略限位螺丝钉和压紧弹簧。并且，在这几个实施例中，也可以选择性地将荧光粉层设置成类似于第二、三、四个实施例的方式，并将注胶及排气孔调整至腔体的底面或侧壁。

在本发明中，也可以将光学板与腔体的侧壁制成一个整体，再与底板构成容置空间，而将底板与腔体侧壁设置为可移动或可变形的连接，用于释放软胶应力。

本发明还涉及一个对应发光二极管的封装工艺。该封装工艺应用于多颗LED芯片排列成阵列焊接在同一块基板的集成封装形式，由两个部分组成：基板和碗杯组成的内凹杯状结构，板状透镜。内凹杯状结构的内表面和板状透镜采用适当的过盈配合，可以插入到内凹杯状结构中；内凹杯状结构有一卡扣槽，可以限制板状透镜插入到杯状结构中的最大深度。在内凹杯碗结构中填充一透明树脂软胶。

该工艺中，荧光粉的涂敷工艺可以有两种方式：涂敷在芯片上，或者涂敷在板状结构背面。

对前一种涂敷方式而言，荧光粉涂敷在芯片上，形成一层荧光粉膜，板状透镜上打有两个通孔用于灌胶和排气。采取的封装工艺的一个应用方式是：1，在基板中进行芯片固晶；2，在内凹杯中涂敷混有荧光粉的树脂软胶；3，将板状透镜插入凹杯中（不完全插入），从板状透镜打的透气孔中的一个向凹杯中注入透明树脂软胶，另一个透气孔排气，直到软胶充满整个腔体；4，固化胶体。

对于后一种涂敷方式而言，荧光粉涂敷在板状结构背面，基板上预留有两个小孔用于灌胶和排气。采用的封装工艺的一个应用方式是：1，在基板中进行芯片固晶；2，在板状透镜背面用旋涂方式或涂敷的方式涂敷荧光粉胶，并进行固化；3将涂有荧光粉膜的板状透镜插入凹杯中（不完全插入），从基板的一个孔中向在由板状透镜和内凹杯形成的腔体中注入透明树脂软胶，另一个孔排气，直到完全充满腔体；4，固化胶体进行固化。

此外，还可以在侧壁左右两端分别钻孔，注胶方式选择从侧面其中一端注胶而从另一端排气。本发明使用的板状透镜结构，可以是上表面平坦的透明树脂/玻璃板，也可以是具有一定弧形曲面的透镜，也可以是表面带有周期性起伏结构的透明透镜。基板和碗杯的连接方式，可以是基板碗杯分离，依靠在基板中钻孔和碗杯预留圆柱方式插入配合，也可以是基板和碗杯一体化的方式完成。

集成封装这种封装方式对比传统单管LED分立器件封装而言，可以将“LED光源分立器件”和“MCPCB光源模组”这两步工艺合二为一，从而大大降低封装成本；同时可以通过合理设计解决单管分立器件存在的亮光点、眩光等缺陷，从而具有很大应用空间。

然而，在集成封装中，由于作为热源的芯片被封装在一个器件中，散热压力远远大于单管分立器件。散热通道的相对减少不仅使芯片之间有热耦合，将进一步提高芯片结温。结温的增加将在封装模块中对胶体形成较大的热应力，这种热应力在反复的热胀冷缩中对焊接芯片的金线造成很大扭曲力，可能造成芯片金线的脱落。将封装胶体直接裸露在空气中的封装方式，固然可以释放胶体的热应力，但这会导致胶水吸潮中毒，LED老化很严重；而依靠中空的透镜封装形式的集成封装固然可以保护芯片和胶体，却无法释放这种热应力。

本LED该封装方式的优点在于：碗杯和透镜采用可移动的过盈配合或小间隙配合，而不采用螺丝固定死的方式，可以起到释放集成中封胶应力的目的，从而保护焊接金线；同时，通过透镜或树脂板将软体树脂、荧光胶与空气隔离，防止了荧光胶的老化受潮。此外，本封装方式结构简单，封装工艺简洁，适用于量产工艺。

Claims

1.一种可自释放应力的LED封装模块，包括LED晶片，其特征在于：

LED晶片设置于一腔体的底部，腔体的顶部具有开口，所述开口处设置一光学板；

所述光学板与所述腔体构成一封闭的容置空间；所述容置空间内设置软胶；

所述光学板可向所述容置空间的外侧移动或变形，以便释放软胶的热应力。

2.根据权利要求1所述的可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述光学板是可以向所述容置空间外侧产生弹性变形的透明薄膜。

3.根据权利要求1所述的可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述光学板的外侧壁与所述腔体的内侧壁具有过盈连接，所述光学板还具有一用于限制该光学板嵌入所述腔体深度的台阶。

4.根据权利要求1所述的可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述光学板的外侧壁与所述腔体的内侧壁具为可移动的间隙配合；该LED封装模块还包括用于限制所述光学板向所述腔体外移动距离的限位螺丝钉，该LED封装还包括用于将所述光学板驱于向所述腔体内移动的压紧弹簧，该LED封装模块还包括用于限制所述光学板向所述腔体内移动距离的限位台阶。

5.根据权利要求3或4任意一项所述的可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述光学板是光学透镜。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述容置空间具有二个用于注胶和排气的孔，所述孔设置于所述腔体的底面、或侧面、或底面及侧面各设置一个、或设置与所述光学板上、或所述光学板及所述腔体上各设置一个。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：该LED封装模块还包括一荧光粉层，所述荧光粉层设置于所述光学板朝向容置空间的一面，或所述荧光粉层设置于所述腔体底面并覆盖与LED晶片的出光面。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的可自释放应力的LED封装模块，其特征在于：所述腔体由底板和侧板组合而成。