CN102064247A - 一种内嵌式发光二极管封装方法及封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体照明领域,本发明公开一种内嵌式大功率发光二极管(LED)模块的封装方法及封装结构,该模块可用于各种LED照明灯具的组装。所述内嵌式大功率LED模块封装方法包括:(1)在金属薄板上冲压阵列式凹坑;(2)用电镀方法制作银膜作为光反射层;(3)在此金属基板上采用丝网印刷制作电极隔离层和正负电极图形,并将各个正负电极窗口串并联起来;(4)将LED芯片固定于凹坑内,在芯片表面涂刷荧光粉,经引线、灌胶、加热固化成型。本发明制作工艺简单、成本低廉、模块散热效果好,适宜大规模生产。

Description

一种内嵌式发光二极管封装方法及封装结构
技术领域
[0001] 本发明属于半导体照明领域,涉及一种内嵌式发光二极管封装方法及封装结构, 将LED反光结构和散热结构集成于同一金属薄板上,芯片呈阵列式分布,是一种适用于室 内LED照明灯具、车灯、户外路灯的规模化生产方法。
背景技术
[0002] 近年来,发光二极管(LED)正逐渐被运用于照明领域,因其具有高效率、高亮度、 体积小、使用寿命长、耗电量低、环保等优点,有望取代传统白炽灯、日光灯、卤素灯等传统 照明光源,将成为广泛应用的优质光源。但是,由于目前市面上的大功率白光发光二极管 (LED)的封装形式主要是以单一 LED芯片独立封装为主,首先将单个LED芯片固化在散热 铜支架上,通过固晶、引线、灌胶等方法封装成单一独立的LED管座,再将LED管座焊接在散 热铝基板上,若是要制作成集成化模块,还必须把铝基板焊接到集成模块上。这种传统的制 作方法不仅花费了大量的人力物力,使制造成本上升,而且由于多层材料的焊接叠加,热阻 变的更大,不利于热量的迅速散去,产生的热量容易使管芯发生劣化现象,导致LED亮度降 低,使用寿命缩短。
发明内容
[0003] 本发明目的是提供一种内嵌式发光二极管封装方法及封装结构,将多个LED芯 片直接固化于内嵌有呈阵列式分布凹坑的金属散热模块上,不仅简化制作工艺,节省材料, 降低成本,而且有利于减小热阻,提高散热效果,从而提高封装后整个模块的可靠性。
[0004] 为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种内嵌式发光二极管封装方法, 包括以下步骤:
1)在散热基板上设置多个相同的凹坑作为内嵌LED芯片的金属散热模块整体;
2)在散热基板表面由下至上对应设置电极绝缘层、正负电极图形,正负电极图形之间 设置电极串并联金属互联线;并确保正负电极区、金属互联线与金属散热模块间绝缘性良 好,防止互联电路短路;
3)在正负电极图形区、凹坑区域设置金属银层;
4)将LED芯片用导热胶固定于凹坑底部;
5)将正负电极与LED芯片的P、N极用金线相连,确保LED芯片电极与对应的正负电极 图形金属互联;
6)对引线好的凹坑中的LED芯片进行荧光粉均勻喷涂;
7)最后在凹坑正上方盖上透镜并在内埋LED芯片的凹坑中注入透明硅胶,通过加热固 化成型,制作完成所需要的内嵌式发光二极管(LED )集成模块整体。
[0005] 上述技术方案中,步骤1)中,散热基板为金属散热基板,通过冲压的方法设置凹 坑,优选的技术方案中,设置多个相同的凹坑,形成凹坑阵列分布。
[0006] 上述技术方案中,步骤2)中,采用丝网印刷技术将金属散热基板上各凹坑位所对应的正负电极图形、电极串并联金属互联线以及电极绝缘层一同印刷至金属散热基板上。
[0007] 上述技术方案中,步骤3)中,采用电镀的方法在正负电极图形区、凹坑区域设置
一金属银层。
[0008] 上述技术方案中,步骤4)中,依次采用点胶、翻晶、扩晶、刺晶、固化的方法将LED 芯片用导热胶固定于阵列分布的凹坑底部。
[0009] 上述技术方案中,步骤5)中,采用金丝球焊机对每个凹坑中的LED芯片进行引 线,确保LED芯片电极与对应的正负电极图形金属互联。
[0010] 上述技术方案所述封装方法可以减少热沉焊接次数,降低热阻,节省材料,降低 制作成本,大大提高产品的生产效率和使用寿命,还可以根据需求,设计成各种集成化封装 模块,用于各种LED灯具的组装。
[0011] 本发明同时要求保护一种发光二极管(LED )封装结构,所述发光二极管封装结构 由下至上包括:导热基板、绝缘层、印刷电路层,所述印刷电路层设有正负电极图形区,所述 正负电极图形区上设有电极引线焊点,所述发光二极管封装结构还包括发光二极管芯片, 发光二极管芯片上设有P、N极,所述P、N极通过金线与电极引线焊点相连;其中,导热基板 表面设有多个相同的凹坑,形成凹坑阵列;每个凹坑内设有发光二极管芯片;每个凹坑正 上方设有一聚光透镜,聚光透镜与凹坑之间填充有透明硅胶。
[0012] 上述技术方案中,所述导热基板为金属基板;优选地,导热基板为带散热翅片的
金属基板。
[0013] 上述技术方案中,凹坑表面设有光反射层;优选地,所述光反射层为金属银层,不 仅可以反光,而且导热快,利于散热。
[0014] 上述技术方案中,发光二极管芯片表面涂有荧光粉,以达到通电后出光产生照明 用白光的效果。
[0015] 上述技术方案中,发光二极管芯片通过导热胶粘结于凹坑底部,并通过加热焊接 于凹坑底部固定;有利于导热和散热。
[0016] 上述技术方案中,电极引线焊点表面镀有银层,可确保压焊时欧姆接触良好。
[0017] 上述技术方案中,导热基板表面设有多个相同的凹坑,形成凹坑阵列排布。
[0018] 由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有的优点是:
由于本发明直接在散热基板表面设置凹坑,将LED芯片通过导热胶固定在凹坑底部, 然后对其实现封装,不仅简化了封装工艺,节省了封装材料,降低了封装成本,而且更有利 于导热和散热,提高产品的生产效率和使用寿命。
附图说明
[0019] 图1是实施例中内嵌阵列式凹坑金属板状散热模块的侧视图。
[0020] 图2是实施例中在内嵌阵列式凹坑金属板状散热模块上集成封装大功率LED模 组的剖视图;
其中,1、金属散热薄板;2、电极引线焊点;3、丝网状印刷电路;4、凹坑;5、发光二极管 (LED)芯片;6、银反射层;7、荧光粉;8、金丝焊线;9、透明硅胶;10、聚光透镜;11、印刷电路
绝缘层。具体实施方式
[0021] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:参见图1、2所示,一种内嵌式大功率发光二极管(LED)模块,主要包括:发光 二极管(LED)芯片5、印刷电路绝缘层11、丝网状印刷电路层3、带散热翅片的金属薄板1、 聚光透镜10、镀有银反射层6的凹坑4和填充硅胶9,其中:
丝网状印刷电路层3,为一般PCB印刷电路层,直接印刷于金属散热薄板1上,该印刷电 路层3与底下金属散热薄板1中间设有印刷电路绝缘层11,保证金属互联线与金属散热薄 板1绝缘,印刷电路绝缘层11表面印刷有铜箔丝网状印刷电路3,铜箔电路由电极引线焊点 2和各焊点金属互联线所组成。
[0022] 镀有银反射层的凹坑4,为带散热翅片的金属薄板1上冲压而成的凹坑,凹坑在 散热薄板1上呈阵列式分布,凹坑表面电镀有金属银层,作为光反射层6,以提高LED芯片5 的出光效率。LED芯片5通过导热胶焊接于凹坑4底部,因此,LED芯片5工作时所产生的 热量可以直接通过金属散热薄板1快速散去。LED芯片5上的电极可以通过金丝焊线8直 接引线到电极引线焊点2上面,实现金属互联。电极引线焊点2表面镀有银层,确保压焊时 欧姆接触良好。在压焊好的LED芯片5表面喷涂荧光粉7,以达到通电后出光产生照明用白 光的效果。
[0023] 再对金属薄板1中的每个镀银反射层凹坑4正上方盖上聚光透镜10,然后在透镜 10和镀银反射层的凹坑4之间注入透明硅胶9,通过加热固化成型。
[0024] 本发明提出了 一种内嵌式大功率发光二极管(LED )模块的封装方法及封装结构, 解决了原有常规的单一大功率发光二极管(LED)晶粒封装方法生产效率低,生产成本高,模 块热阻大的问题,提高产品的亮度和使用寿命。
[0025] 实施例二
一种内嵌式大功率发光二极管(LED)模块的封装方法,由内嵌阵列式凹坑金属散热薄 板、发光二极管(LED)芯片、导热胶、荧光粉、聚光透镜和透明硅胶共同封装组成,具体封装 步骤如下:
1)在金属散热基板上用冲压的方法制作凹坑作为内嵌LED芯片的金属散热模块整体, 凹坑呈阵列式分布;
2)采用丝网印刷技术将金属散热基板上各凹坑位所对应的正负电极图形、电极串并联 金属互联线以及电极绝缘层一同印刷至金属散热模块上,并确保正负电极区、金属互联线 与金属散热模块间绝缘性良好,防止互联电路短路;
3)用电镀的方法将模块上的正负电极图形及凹坑区域电镀金属银层;
4)再依次用点胶、翻晶、扩晶、刺晶、固化的方法将多个LED芯片用导热胶固定于阵列 分布的凹坑底部;
5)然后用金丝球焊机对每个凹坑中的LED芯片进行引线,确保LED芯片电极与对应的 正负电极图形金属互联;
6)对引线好的凹坑中的LED芯片逐个进行荧光粉均勻喷涂;
7)最后在凹坑正上方盖上透镜并在内埋LED芯片的凹坑中注入透明硅胶,通过加热固 化成型,制作完成所需要的内嵌式大功率发光二极管(LED )集成模块整体。

Claims (10)

1. 一种内嵌式发光二极管封装方法,其特征在于,包括以下步骤:1)在散热基板上设置多个凹坑作为内嵌发光二极管芯片的金属散热模块整体;2)在散热基板表面由下至上对应设置电极绝缘层、正负电极图形,正负电极图形之间 设置电极串并联金属互联线;并确保正负电极区、金属互联线与金属散热模块间绝缘性良 好,防止互联电路短路;3)在正负电极图形区、凹坑内表面设置金属银层;4)将发光二极管芯片用导热胶固定于凹坑底部;5)将正负电极与发光二极管芯片的P、N极用金线相连,确保发光二极管芯片电极与对 应的正负电极图形金属互联;6)对引线好的凹坑中的发光二极管芯片进行荧光粉均勻喷涂;7)最后在凹坑正上方盖上透镜并在内埋发光二极管芯片的凹坑中注入透明硅胶,通过 加热固化成型,制作完成所需要的内嵌式发光二极管集成模块整体。
2.根据权利要求1所述封装方法,其特征在于,步骤1)中,散热基板为金属散热基板, 通过冲压的方法设置凹坑。。
3.根据权利要求1所述封装方法,其特征在于,步骤1)中,设置多个相同的凹坑,形成 凹坑阵列排布。
4.根据权利要求1所述封装方法,其特征在于,步骤2)中,采用丝网印刷技术将金属散 热基板上各凹坑位所对应的正负电极图形、电极串并联金属互联线以及电极绝缘层一同印 刷至金属散热基板上。
5.根据权利要求1所述封装方法,其特征在于,步骤3)中,采用电镀的方法在正负电极 图形区、凹坑区域设置一金属银层。
6.根据权利要求1所述封装方法,其特征在于,步骤4)中,依次采用点胶、翻晶、扩晶、 刺晶、固化的方法将发光二极管芯片用导热胶固定于阵列分布的凹坑底部。
7.根据权利要求1所述封装方法,其特征在于,步骤5)中,采用金丝球焊机对每个凹 坑中的发光二极管芯片进行引线,确保发光二极管芯片电极与对应的正负电极图形金属互 联。
8. 一种发光二极管封装结构,所述发光二极管封装结构由下至上包括:导热基板、绝 缘层、印刷电路层,所述印刷电路层设有正负电极图形区,所述正负电极图形区上设有电极 引线焊点,所述发光二极管封装结构还包括发光二极管芯片,发光二极管芯片上设有P、N 极,所述P、N极通过金线与电极引线焊点相连;其特征在于,导热基板表面设有多个的凹 坑,每个凹坑内设有发光二极管芯片;每个凹坑正上方设有一聚光透镜,聚光透镜与凹坑之 间填充有透明硅胶。
9.根据权利要求8所述封装结构,其特征在于,所述导热基板为金属导热基板;所述金 属导热基板表面设有多个相同的凹坑,形成凹坑阵列排布,凹坑表面设有金属银反射层。
10.根据权利要求8所述封装结构,其特征在于,发光二极管芯片通过导热胶粘结于凹 坑底部,并通过加热焊接于凹坑底部固定;并且,发光二极管芯片表面涂有荧光粉。
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