CN102157508A - 一种新型的led封装反光方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型的LED封装反光方法和装置,通过在一种比较厚的平面金属导热材料上加工出一定角度的凹杯,并对该凹杯表面进行喷涂、氧化、或者电镀处理等,形成光的高反射层,然后在这个光的高反射层上进行固晶、焊线、封胶,完成LED的封装工艺。这样,通过加工不同的凹杯边缘角度,可以封装成出光角度不同的LED产品,与此同时,凹杯的表面处理,可以提高产品的出光效率,较厚的金属导热材料,帮助产品有效散热。

Description

一种新型的LED封装反光方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电子半导体技术领域,特别是涉及一种新型的LED封装反光方法和装置。
背景技术
[0002] LED即发光二极管,作为一种新的发光材料已广泛应用在装饰、照明等领域。它的出光效率与封装材料有密切的关系,产品散热性能是决定其寿命长短的最主要因素。
[0003] 目前,传统的LED封装产品主要分为这样几种类型:单珠直插、食人鱼、SMD(单颗或多颗)、大功率(单颗或多颗集成)等。这些封装方式都是将LED芯片封装在不同的专用支架上,然后通过透镜或者结构件的二次配光处理进行产品的出光角度管理。
[0004] 单珠直插型LED产品的支架有正、负两支引脚,其中负极引脚的头部经过冲压组成一个碗状的反射帽。LED芯片就在这个反射帽中完成固晶、焊线、点胶等工艺,最后,环氧树脂在支架外部封装出一个圆帽状的透镜。
[0005] 单珠直插型LED产品的支架(包括反射帽)经过镀银处理,一方面利于实现金线的良好焊接,另一方面起到一定的反光作用;反射帽的边缘角度以及圆帽状的环氧树脂透镜共同起到控制LED出光角度的作用。
[0006] 食人鱼型LED产品中也有一个经过冲压形成的反光碗以及环氧树脂封装出的透镜,他们在产品中所起到的作用与单珠直插型LED产品中的碗状反射帽和圆帽状环氧树脂透镜相类似。与单珠直插型LED产品相比较,食人鱼型LED的支架面积更大,分别有2个正极引脚和2个负极引脚。
[0007] SMD型LED产品的支架是将经过冲压、镀银的金属焊盘结构包裹在一种专用的绝缘胶体中制成的。经过镀银处理的金属焊盘具有一定的反光性,LED芯片直接固晶、焊线在金属焊盘上;专用绝缘胶体组成的部分有一个中空的圆柱形结构,也可以是有一定倾斜角度的碗形结构,这个结构的边缘倾角会影响到LED产品的出光角度。
[0008] 大功率型LED产品的支架是由一个金属底座和经过冲压的引脚共同包裹在专用的绝缘胶体结构中制成的。金属底座和引脚都经过镀银处理,具有反光性,并利于实现金线的良好焊接。金属底座的上部也可做出具有一定角度的下凹结构,使其和最终封装出的胶体透镜一起控制LED的出光角度。
[0009] 以上所介绍的各种LED支架大多具有碗状或者类似碗状的结构,这种结构可以通过调节边缘角度的方法来实现控制LED封装产品出光角度的目的。但是,这种碗状结构大多采用冲压金属材料的方法来加工成型,所以,金属材料的厚度和材质都受到很大的限制, 尤其是难以加工出体积较大、厚度较大的金属支架。
[0010] 众所周知,目前影响LED产品大规模推广使用的瓶颈问题,一是散热,二是成本。 在LED产品结构中,LED支架是直接与LED芯片接触的第一层介质,它的导热性能直接影响到LED产品的散热和寿命。就是因为冲压出的LED支架并不能起到对LED芯片完全导热、 散热的作用,因此,所有经过封装的LED光源都必须再经过结构设计,安装在能够导热、散热的铝基板热沉和散热器热沉上,才能形成LED应用产品。
[0011] 因此,目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是:如何能够创新地提出一种有效的处理措施,以解决现有技术中存在的缺陷,有效解决LED存在的散热和反光问题。
发明内容
[0012] 本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的LED封装反光方法和装置,用以有效解决LED存在的散热和反光问题。
[0013] 为了解决上述问题,本发明公开了一种新型的LED封装反光方法,所述方法包括:
[0014] 选取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属,加工具有凹杯的底板热沉;
[0015] 在所加工的底板热沉上制作绝缘层和焊盘层;
[0016] 对焊盘层进行镀银、镀镍以及沉金中的一种或多种形式的表面处理;
[0017] 对所加工凹杯的边缘和表面反光处理;
[0018] 在反光处理后的凹杯中封装芯片。
[0019] 优选的,所述反光处理为金属阳极氧化、电镀、喷涂以及打磨抛光中一种或多种形式的处理。
[0020] 优选的,所述在反光处理后的凹杯中封装芯片的数量为一颗或多颗。
[0021] 优选的,当所述凹杯中封装芯片的数量为多颗时,多颗芯片按照预设需求进行串并联连接。
[0022] 优选的,所述凹杯按照预设的尺寸进行加工。
[0023] 优选的,所述在反光处理后的凹杯中封装芯片包括:
[0024] 在反光处理后的凹杯上固晶、焊接和封胶。
[0025] 优选的,所述金属为银、铜、金、铝、铁、铝合金或镁合金。
[0026] 优选的,所述凹杯为圆形、方形或者多边形。
[0027] 优选的,在凹杯中封装多个颜色的LED芯片。
[0028] 本发明还公布了一种利于散热的新型LED封装装置,所述装置包括:
[0029] 第一处理模块,用于选取导热系数大于等于80瓦/米•开尔文的金属,加工具有凹杯的底板热沉;
[0030] 第二处理模块,用于在所加工的底板热沉上制作绝缘层和焊盘层;
[0031] 第三处理模块,用于对焊盘层进行镀银、镀镍以及沉金中的一种或多种形式的表面处理;
[0032] 第四处理模块,用于对所加工凹杯的边缘和表面反光处理;
[0033] 第五处理模块,用于在反光处理后的凹杯中封装芯片。
[0034] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0035] 本发明通过在一种比较厚的平面金属导热材料上加工出一定角度的凹杯,并对该凹杯表面进行喷涂、氧化、或者电镀处理等,形成光的高反射层,然后在这个光的高反射层上进行固晶、焊线、封胶,完成LED的封装工艺。这样,通过加工不同的凹杯边缘角度,可以封装成出光角度不同的LED产品,与此同时,凹杯的表面处理,可以提高产品的出光效率, 较厚的金属导热材料,帮助产品有效散热。
4附图说明
[0036] 图1是本发明实施例一所述的一种新型的LED封装反光方法的流程图;
[0037] 图2是本发明实施例一所述的一种制作有绝缘层和焊接层的底板热沉的示意图;
[0038] 图3是本发明实施例一所述的一种凹杯内具有多个凹杯的示意图;
[0039] 图4是本发明实施例一所述的一种在实际的凹杯结构上封装出胶体的透镜结构和平面结构的示意图;
[0040] 图5是本发明实施例一所述的一种在条形铝合金上制作出若干个圆状凹杯的示意图;
[0041] 图6是本发明实施例二所述的一种新型的LED封装反光装置的结构图。 具体实施方式
[0042] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0043] LED即发光二极管,作为一种新的发光材料已广泛应用在装饰、照明等领域。它的出光效率与封装材料有密切的关系,产品散热性能是决定其寿命长短的最主要因素。本发明技术采用一种新型的方法,在封装底板上进行特殊工艺处理,达到提高产品封装后的出光效率、控制产品出光角度的目的,还能有效提高产品导热效率,延长产品寿命。本发明技术尤其适用于大面积平面型光源的封装和处理、应用。
[0044] 实施例一:
[0045] 参照图1,示出了本发明的一种新型的LED封装反光方法的流程图,所述方法具体包括:
[0046] 步骤S101,选取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属,加工具有凹杯的底板热沉;
[0047] 优选的,所述金属为银、铜、金、铝、铁、铝合金或镁合金。
[0048] 本实施例中,选取具有良好导热性能的金属加工具有凹杯的底板热沉,实际中,导热系数值较高的物质包括银(导热系数4¾瓦/米•开尔文-W/m ·Κ)、铜(导热系数401W/ m · K)、金(导热系数317ff/m · K)、铝(导热系数237ff/m · K)、铁(导热系数80ff/m · K)。广泛用于LED照明产品的导热、散热材料主要是铜和铝,以铝合金、镁合金为主。其中,使用最多的6063型铝合金导热系数为201W/m · K。
[0049] 优选的,所述凹杯为圆形、方形或者多边形。
[0050] 应用中,可按照实际的需求将凹杯加工为圆形、方形又或者是多边形状,基于易加工的考虑,通常将凹杯加工成圆形的,同时,所选用的作为底板热沉的材料的面积、体积可以根据需要做得比较大或比较小。实际应用中凹杯可以根据出光后光斑的形状要求或者凹杯内LED芯片的排布情况制作成各种形状,如圆形、方形、多边形等。
[0051] 步骤S102,在所加工的底板热沉上制作绝缘层和焊盘层;
[0052] 通过在所加工的底板热沉上制作绝缘层、焊盘层,将热沉与焊盘分离开来;这样, 金属材料的热沉层和焊盘层就可以分别进行表面处理,以满足它们对表面处理的不同要求,具体可参照图2给出的制作有绝缘层和焊接层的底板热沉的示意图。更为具体的,在实际的应用中凹杯内不一定是单一平面结构,也可以在凹杯中再加工出一个或者多个凹杯, 一层或者多层凹杯,具体可参照图3示出的凹杯内具有多个凹杯的示意图。
[0053] 步骤S103,对焊盘层进行镀银、镀镍以及沉金中的一种或多种形式的表面处理;
[0054] 为了实现良好焊接效果,通常会对焊盘层可以采取镀银、镀镍、沉金等表面处理, 根据产品要求,可以在焊盘层上布置一定的线路连接或线路分布。
[0055] 步骤S104,对所加工凹杯的边缘和表面反光处理;
[0056] 优选的,所述反光处理为金属阳极氧化、电镀、喷涂以及打磨抛光中一种或多种形式的处理。
[0057] 对位于金属材料上的凹杯表面和边缘部分采用金属阳极氧化、电镀、喷涂、打磨抛光等方法进行发光处理,在实际的应用中这一部分的表面处理,可以仅仅考虑良好的反光特性和导热、散热性能,而忽略焊接性能;因此,可以有更多的加工方案或方法可选,此外, 热沉层(凹杯位于该层)和焊盘层可以根据需要采取不同的表面处理方法,而不仅仅限于统一的镀银处理,这样,就可以避免镀银表面被氧化后影响反光的问题。
[0058] 步骤S105,在反光处理后的凹杯中封装芯片。
[0059] 优选的,所述在反光处理后的凹杯中封装芯片包括:
[0060] 在反光处理后的凹杯上固晶、焊接和封胶。
[0061] 在完成步骤S104的反光处理后的凹杯中进行固晶、焊接和封胶等工作最终完成芯片的封装。在实际的凹杯结构上,可封装出胶体的透镜结构,也可封装成胶体的平面结构,具体参见图4。
[0062] 优选的,所述在反光处理后的凹杯中封装芯片的数量为一颗或多颗。
[0063] 优选的,当所述凹杯中封装芯片的数量为多颗时,多颗芯片按照预设需求进行串并联连接。
[0064] 优选的,在凹杯中封装多个颜色的LED芯片。
[0065] 优选的,所述凹杯按照预设的尺寸进行加工。
[0066] 在实际的制作中,凹杯的尺寸可以做得比较小,将单颗的小功率或者大功率芯片封装在其内;也可以做得比较大,将多颗的小功率或者大功率芯片封装在其内,此外,凹杯下凹的凹杯边缘角度可以根据需要进行加工,以实现对产品出光角度的控制,这种面积、体积较大的底板,能够起到对LED产品更好的导热、散热作用。通过焊盘层的线路分布来将不同凹杯中的LED芯片进行串并联处理,也可以不通过焊盘层的线路分布来将同一个凹杯中的多颗LED芯片进行串并联处理,具体的按照实际的需求完成相应的设计。
[0067] 在实际应用中,还会在单个凹杯中封装不同颜色的LED芯片,从而生产全彩产品。
[0068] 将本实施例中所述的技术应用在一种大面积的条形光源封装上,能够充分满足 LED芯片的散热要求,实现取消传统LED应用产品中必须使用的铝基板热沉和主散热器结构,减少产品生产的工艺步骤,节省大量的人工和成本,应用在这种大面积的条形光源封装上,凹杯内表面除了进行角度控制,还进行打磨抛光处理,极大保证产品出光效率,而且这种处理不存在氧化后降低出光效率的问题,制作了有线路分布的焊盘层,且焊盘层进行了沉金表面处理,提高了产品导电、导热效率,提高了产品良率,最重要的是,这种焊盘层的表面处理可以不同于凹杯内表面的处理方法,具有更好的灵活性和稳定性。
[0069] 在实际中选用导热性能良好的某型号铝合金,在其上布置绝缘层和焊盘层,其中,焊盘层上布置有焊盘线路,且经过沉金处理,将这种铝合金制作成一种大面积的条形,然后,在条形铝合金上,制作出若干个圆状凹杯,具体参见图5,凹杯表面经过打磨抛光处理, 形成良好的反光层,在凹杯反光层上固晶、焊线,本应用实例在每个凹杯中布置三颗LED芯片,将它们串联后,再与焊盘层的焊盘相连,最后,将这个条形铝合金上所有凹杯中的LED 芯片和焊线一起进行封胶处理。
[0070] 实施例二 :
[0071] 参照图6,示出了本发明的一种利于散热的新型LED封装装置的结构图,所述装置具体包括:
[0072] 第一处理模块601,用于选取导热系数大于等于80瓦/米•开尔文的金属,加工具有凹杯的底板热沉;
[0073] 第二处理模块602,用于在所加工的底板热沉上制作绝缘层和焊盘层;
[0074] 第三处理模块603,用于对焊盘层进行镀银、镀镍以及沉金中的一种或多种形式的表面处理;
[0075] 第四处理模块604,用于对所加工凹杯的边缘和表面反光处理;
[0076] 第五处理模块605,用于在反光处理后的凹杯中封装芯片。
[0077] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言,由于其与方法实施例基本相似,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0078] 以上对本发明所提供的一种新型的LED封装反光方法和装置进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1. 一种新型的LED封装反光方法,其特征在于,所述方法包括:选取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属,加工具有凹杯的底板热沉;在所加工的底板热沉上制作绝缘层和焊盘层;对焊盘层进行镀银、镀镍以及沉金中的一种或多种形式的表面处理;对所加工凹杯的边缘和表面反光处理;在反光处理后的凹杯中封装芯片。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述反光处理为金属阳极氧化、电镀、喷涂以及打磨抛光中一种或多种形式的处理。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述在反光处理后的凹杯中封装芯片的数量为一颗或多颗。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:当所述凹杯中封装芯片的数量为多颗时,多颗芯片按照预设需求进行串并联连接。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于: 所述凹杯按照预设的尺寸进行加工。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述在反光处理后的凹杯中封装芯片包括:在反光处理后的凹杯上固晶、焊接和封胶。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于: 所述金属为银、铜、金、铝、铁、铝合金或镁合金。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于: 所述凹杯为圆形、方形或者多边形。
9.根据权利要求3所述的方法,其特征在于: 在凹杯中封装多个颜色的LED芯片。
10. 一种利于散热的新型LED封装装置,其特征在于,所述装置包括:第一处理模块,用于选取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属,加工具有凹杯的底板热沉;第二处理模块,用于在所加工的底板热沉上制作绝缘层和焊盘层;第三处理模块,用于对焊盘层进行镀银、镀镍以及沉金中的一种或多种形式的表面处理;第四处理模块,用于对所加工凹杯的边缘和表面反光处理; 第五处理模块,用于在反光处理后的凹杯中封装芯片。
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