CN102683554B - 基于kgd设计的led光源模组及其芯片可测性封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于KGD设计的LED光源模组及其芯片可测性封装方法，包括组合式封装支架、若干个LED芯片和一封装胶层，组合式封装支架包括主支架、辅支架及绝缘体；主支架设有若干个依次排列的芯片放置区，每两两该芯片放置区间及所述主支架首尾端的芯片放置区各自的外侧边均留有一对接槽；辅支架包括有若干对引脚，该每对引脚的对应端部连设有焊接部；辅支架的引脚露置在上述绝缘体外；若干个LED芯片分别对应固接在若干个LED芯片放置区的工作面上，且该每LED芯片的正负极分别连接至相应的上述焊接部的工作面上，封装胶层覆盖在上述芯片放置区和焊接部的工作面上并包覆住LED芯片；本案采用特别的组合式支架结构，封装的LED芯片能够进行检测确好，大大提高了LED光源模组的可靠性和发光效率等性能。

Description

基于KGD设计的LED光源模组及其芯片可测性封装方法

技术领域

本发明属于LED光源技术领域，具体是指一种基于KGD设计的LED光源模组及其芯片可测性封装方法。

背景技术

随着LED芯片光电转换效率和封装技术的不断提升，LED光源不论是直插式LED、贴片式(SMD)LED、大功率LED，其稳定性、光色一致性、发光效率等主要性能指标已经得到了业界和用户的广泛认可。然而，为了降低由LED芯片到灯具散热体的热阻，提高在当前用工成本逐年攀高背景下的制造效率，人们开始掀起LED光源模组，尤其是COB(chiponboard)LED光源的研发与市场竞争热潮。

目前，COB光源主要可分为两大类：平面单面集成和多杯集成，前者是在一个平面内封装多颗LED芯片，后者在一个平面内划分为若干个反射杯，每个反射杯内放置1颗或若干颗LED芯片；然而，不论是上述哪一种方式，尽管LED芯片在芯片厂出厂时经过一定的分选，或者在封装厂来料检验时采取一定的IQC手法或KGD技术，在LED芯片应用于LED光源模组的封装过程中，如图1所示，经过了在COB基板(支架)上固晶、焊线、点胶等制程后，再进行检测，当出现检测不合格的，只能报废处理而很难返修重复利用，即现有封装流程工艺中，人们封装过程中无法监控LED芯片是否受到了固晶、焊线设备的吸咀或瓷咀可能造成的损伤，倘若一颗芯片封装存在缺陷，会引起漏电等不良性能现象，而目前大多LED封装企业缺乏有效的手段将LED光源模组中不良的芯片挑出并返修，故会极大地削弱LED光源模组的可靠性和发光效率。

所述KGD技术(KnownGoodDie,确好芯片)，来源于半导体行业IC芯片的对裸芯片的功能测试、参数测试、老化筛选和可靠性试验，使裸芯片在技术指标和可靠性指标上达到封装成品的等级要求，从而确保多芯片结构中的裸芯片质量和可靠性，本发明针对现有所述问题进行了深入研究，将针对裸芯片的KGD概念设计有效延伸其内涵并应用于LED封装制程，发明了一种基于KGD设计的高光效LED光源模组及其芯片可测性封装方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种基于KGD设计的LED光源模组，其采用组合式支架结构，封装的LED芯片能够进行检测确好，大大提高了LED光源模组的可靠性和发光效率等性能。

本发明的另一目的在于提高一种基于KGD设计的LED光源模组的芯片可测性封装方法，光源模组在封装芯片的同时能够对芯片的封装性能进行检测确好，为LED光源模组的优异封装制程提供了一种新思路。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

基于KGD设计的LED光源模组，包括组合式封装支架、若干个LED芯片和一封装胶层，上述组合式封装支架包括主支架、辅支架以及用于固接该主支架和辅支架于一体的绝缘体；上述主支架设有若干个依次排列的供LED芯片放置的芯片放置区，每两两该芯片放置区间及所述主支架首尾端的芯片放置区的外侧均留有一对接槽；上述辅支架具有若干对与上述对接槽相对应排列的引脚，该每对引脚的对应端部连设有可对应插置入上述对接槽的焊接部；上述辅支架的引脚露置在上述绝缘体外；上述若干个LED芯片分别对应固接在上述若干个LED芯片放置区的工作面上，且该每LED芯片的正负极分别连接至相应的上述焊接部的工作面上，上述封装胶层覆盖在上述芯片放置区和焊接部的工作面上并包覆住上述LED芯片。

上述主支架和辅支架均呈条形状，上述若干个芯片放置区在上述主支架长度方向的一侧边上一字排开设置，上述若干对引脚及各对应焊接部在上述辅支架长度方向对应于上述主支架的一侧边上一字排开设置。

上述主支架的底面与上述绝缘体的底面相齐平，上述辅支架以其底面高于上述绝缘体的底面设置。

上述绝缘体的顶面带有一沿上述芯片放置区排列方向延伸的横截面呈梯形状的开口槽，上述芯片放置区和焊接部的工作面构成上述开口槽的底面，上述封装胶层恰好适当填覆在上述开口槽内并包覆住上述LED芯片。

上述焊接部上设有便于与其前后的上述芯片放置区上的LED芯片金线连接的引焊位。

上述芯片放置区和焊接部均电镀有反光层。

于上述主支架上开设有若干个通孔。

基于KGD设计的LED光源模组的芯片可测性封装方法，其步骤流程如下：

1)制作组合式封装支架；组合式封装支架包括主支架和辅支架，上述主支架设有若干个依次排列的供LED芯片放置的芯片放置区，每两两该芯片放置区间、主支架首尾端的芯片放置区的外侧均留有一对接槽，上述辅支架具有若干对与对接槽相对应排列的引脚，该每对引脚的对应端部连设有可对应插置入对接槽的焊接部；将上述主支架和辅支架相互适配对插使各芯片放置区和各焊接部对应交错设置，之后借由绝缘体固接成型，其中辅支架的引脚露置在绝缘体外，由此构成一组合式封装支架；

2)LED芯片固晶；将若干个LED芯片分别对应焊固在上述组合式封装支架的若干个LED芯片放置区的工作面上；

3)LED芯片焊线；将步骤2)中已固晶的每LED芯片其正负极分别连接至相应的上述焊接部的工作面上；

4)LED芯片点胶前检测；辅支架的各对引脚均露置在绝缘体外，通过上述各对引脚外接检测设备，实现对已固晶连线的各LED芯片在点胶前的芯片质量及封装可靠性进行检测，检测不合格的，返回2)步骤重新固晶，检测合格的，进入第5)步骤；

5)LED芯片点封装胶；对4)步骤中检测合格的LED芯片进行封装胶点焊处理，完成LED芯片的封装制程；

6)LED芯片确好检测；同样借助组合式封装支架上的引脚外接检测设备，实现已封装好的LED芯片进行第二次的确好检测；检测合格即得本发明的基于KGD设计的高光效LED光源模组。

上述辅支架上各对上述引脚背对上述主支架的一端分别连接至一共连区，上述4)步骤中的LED芯片点胶前检测采用共阴或共阳方式检测，则对应进行4)步骤前进行第一次切脚操作，即将各对引脚对应LED芯片的共阴引脚或共阳引脚从上述共连区上断开。

上述5)步骤后还进行第二次切脚操作，即除首尾端二引脚外，将其他各引脚对应露置在绝缘体外的部分进行裁剪。

采用上述方案后，本案一种基于KGD设计的LED光源模组，其采用的支架为特别结构的组合式封装支架，主支架和辅支架采用绝缘体固接于一体，辅支架的引脚均露置在绝缘体外，若干个LED芯片对应分别固接在主支架的若干个芯片放置区的工作面上，所述若干个LED芯片的正负极通过金线分别对应连接至相应的焊接部的工作面上，由此构成一串连的LED光源模组。

在LED芯片封装过程中，通过检测辅支架的露置在外的引脚可实现“确好芯片”的目的，其中在完成LED芯片的固晶和焊线制程之后进行第一次检测(LED芯片点胶前检测)，检测每一个芯片的质量及封装可靠性，在确认各个LED芯片完好再进行下一个制程(LED芯片点封装胶)，之后再进行第二次确好检测(LED芯片点胶后检测)，可以检测每一个芯片出光的光色电参数特性，于此即可达到封装制程中检查每一颗LED芯片的光色参数和质量的目的，保证了LED光源模组的电性优良，提高了产品的可靠性和发光效率等性能，检测合格后，成品的LED光源模组裁剪掉除首尾端二引脚的其他引脚，可以借由首尾端的二引脚与外部线路板进行便捷的串并连电气连接作用。

附图说明

图1是传统COB光源模组的封装工艺流程图；

图2是本发明组合式封装支架的结构分解图；

图3是本发明LED芯片固接在组合式封装支架后检测时的结构示意图；

图4是本发明LED光源模组的结构示意图；

图5是图3中A-A向剖视图；

图6是本发明KGD光源模组的封装工艺流程图。

标号说明

主支架1芯片放置区11

工作面111对接槽12

通孔13辅支架2

共连区20引脚21

焊接部22工作面221

引焊位222绝缘体3

开口槽31LED芯片4

封装胶层5

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图2-4所示为本发明涉及的一种基于KGD设计的LED光源模组，包括有组合式封装支架、LED芯片4及封装胶层5，组合式封装支架包括主支架1、辅支架2、绝缘体3，绝缘体3具体可以为绝缘塑胶体，其用于适当固接主支架1和辅支架2于一体，LED芯片4及封装胶层5适当封装在组合式封装支架上，由此构成一种能够进行“确好芯片(KGD)”的LED光源模组。

所述主支架1，其设有若干个依次排列的供LED芯片4放置的芯片放置区11，每两两该芯片放置区11间以及位于主支架1首尾端的芯片放置区11的外侧均留有一对接槽12；应用中根据LED灯具的外型，主支架1的外型结构可以有多种相适应的外型结构，本案给出一较佳实施例，主支架1呈条形状，其长度为50.0～300.0mm，厚度为0.5～3.0mm，宽度为3.0～15.0mm，所述若干个芯片放置区11在主支架1长度方向的一侧边上一字排开设置，所述对接槽12开设于主支架1的首端端部、尾端端部及两两芯片放置区11之间；当然主支架1还可以呈环形状，对应所述若干个芯片放置区11在主支架1的内环和/或外环上设置，等等；另外，于主支架1上还可以开设有若干个通孔13，起方便支架电镀和自攻螺丝安装作用。

所述辅支架2，其外型结构与主支架1相对应，对应较佳实施例中，该辅支架2呈条形状，长度为50.0～300.0mm(与主支架1长度一致)，厚度为0.2－3.0mm(比主支架1的厚度小)，宽度为：5.0～20.0mm，沿辅支架2具有一共连区20，该共连区20的长度方向对应于主支架1的一侧边上一字排开设置有若干对与各个对接槽12分别一一对应排列的引脚21，该每对引脚21的对应端部连设有可对应插置入相应对接槽12的焊接部22，较佳的，焊接部22上还可以设有便于与其相邻的芯片放置区11上的LED芯片4进行金线连接的引焊位222；当然，对应不同外型结构的主支架1，辅支架2对应作相应的变化设计，只要满足对接槽12与成对引脚21、每对引脚21端部的焊接部22相对应设置即可，这里不再一一详细阐述；这里需要进一步说明的是，本案较佳实施例中主支架1和辅支架2均为条形状，位于辅支架2首尾端的焊接部22只需要与对应的主支架1首尾端的芯片放置区11相电气连接，故对应的首尾端部的对接槽11、首尾端的焊接部22的尺寸只需设置标准的一半即可，并且首尾端的焊接部22对应的引脚21只需设置一根即可。

所述绝缘体3，工艺中将绝缘粘接胶涂覆成型在呈相插接的对接槽12和焊接部22的非工作面上及芯片放置区11的非工作面上，固化后形成绝缘体3，所述芯片放置区11的工作面111和焊接部22的工作面221，以及引脚21均裸露在绝缘体3外；为了便于LED芯片4封装，绝缘体3的顶面带有一开口槽31，该开口槽31沿芯片放置区11排列方向延伸，其横截面呈梯形状，对应较佳实施例中，绝缘体3同样呈条形状，其两端部可以作成封闭式，所述芯片放置区11和焊接部22的工作面111、221构成开口槽31的底面，则LED芯片4即可固接在开口槽31内对应芯片放置区11位置；开口槽31还利于封装胶层5对LED芯片的包覆封装，封装胶层5恰好适当填覆在开口槽31内并包覆住LED芯片4，横截面呈梯形状的开口槽31与LED芯片4的出光形式相适应，进一步，所述底面(即工作面111、221)电镀有反光层，对LED芯片4出射的光形成有效的反射，进而减少了光损，提高了LED光源模组的光效。

再有，所述主支架1和辅支架2均呈片状结构，二者通过各对接槽12和各焊接部22对应插接设置，并有绝缘体3固接构成一片状的支架结构，所述主支架1的底面与绝缘体3的底面相齐平，辅支架2以其底面高于绝缘体3的底面设置，则辅支架2的引脚21的底面高于绝缘体3的底面设置，具体高出值可以为0.5-0.7mm，与线路板的厚度相对应，应用中所述引脚21可以成为PIN脚，用于与其线路板相焊接，则本案支架结构能够实现在线路板上简易的串并连接作用，并达到了使不同光源模组之间形成匹配串并连接的目的，以及使得LED光源模组便捷应用于灯具的目的。

所述若干个LED芯片4分别对应固接在若干个LED芯片放置区11的工作面111上，以主支架1的长度方向为前后方向，该每LED芯片4的正负极脚分别通过金线电连接至其前后相邻的焊接部22的工作面221上，即，每个LED芯片4的两个极脚，其中一个极脚连接至位于此LED芯片4前方并与此LED芯片4相邻的焊接部22的引焊位222上，另一个极脚连接至位于此LED芯片4后方并与此LED芯片4相邻的焊接部22的引焊位222上。所述封装胶层5填满所述开口槽31，涂覆在芯片放置区11和焊接部22的工作面111、221上；所述放置在芯片放置区11上的LED芯片4由于被绝缘塑胶件隔离，其下表面可直接安装于热沉，从而缩短了散热距离，提供了散热效果。

综上所述，所述各部分的封装设置既构成一串连的LED光源模组，在LED芯片4封装过程中能够进行可测性封装，对应步骤流程参见图6，具体如下：

1)制作组合式封装支架，参见图1，其由上面所述的主支架1、辅支架2以及绝缘体3构成，将主支架1和辅支架2相互适配对插使各芯片放置区11和各焊接部22对应交错设置，之后在主支架1和辅支架2的插接处涂覆绝缘粘接胶，绝缘粘接胶固化后形成绝缘体3，借由绝缘体3将主支架1和辅支架2固接在一起，其中辅支架2的引脚21须露置在绝缘体3外，由此构成一组合式封装支架；

2)LED芯片固晶；将若干个LED芯片4分别对应焊固在组合式封装支架的若干个LED芯片放置区11的工作面上；

3)LED芯片焊线；将步骤2)中已固晶的每LED芯片4其正负极分别连接至相应的焊接部22的引焊位222上；

4)第一次切脚；具体操作是将各对引脚21对应LED芯片4的共阴引脚或共阳引脚从共连区20上断开(参见图3)；

5)LED芯片点胶前检测；通过各对引脚21的共阴引脚或共阳引脚外接检测设备，采用共阴或共阳检测方式，实现对已固晶连线的各LED芯片4在点胶前的芯片质量及封装可靠性进行检测，检测不合格的，返回2)步骤重新固晶，检测合格的，进入第6)步骤；

6)LED芯片点封装胶；对5)步骤中检测合格的LED芯片4进行封装胶点焊及烘烤处理，完成LED芯片的封装制程；

7)第二次切脚；具体操作是除首尾端二引脚21外，将其他各引脚21对应露置在绝缘体3外的部分进行裁剪(参见图5)；

8)LED芯片确好检测；同样借助组合式封装支架上的首尾引脚21外接检测设备，实现已封装好的LED芯片进行第二次的确好检测；检测合格即得本发明的基于KGD设计的高光效LED光源模组。

这里需要说明的是，所述2)步骤LED芯片固晶、3)步骤LED芯片焊线同传统封装工艺相同；所述5)步骤LED芯片点胶前检测、8)步骤LED芯片确好检测，其类似现有KGD设计技术，当然根据检测项目及参数不同，所述5)步骤、8)步骤的检测方法可以有多种方法，其为现有公知技术，这里不再一一阐述；上面具体给出的一种实施例中，5)步骤检测采用共阴或共阳检测方法，8)步骤检测借由首尾引脚检测，进行该二对应步骤前还进行相应的4)步骤第一次切脚、7)步骤第二次切脚，当然该两个切脚步骤是根据检测方法而定，不是必备步骤；另外，倘若辅支架2的各对引脚21与共连区20已制作成共阴或共阳结构，则无需进行4)步骤操作。

由此，本发明基于KGD设计的LED光源模组，在LED芯片封装过程中，通过检测辅支架2的露置在外的引脚21可实现“确好芯片”的目的，其中在完成LED芯片4的固晶和焊线制程之后进行第一次检测(LED芯片点胶前检测)，检测每一个芯片的质量及封装可靠性，在确认各个LED芯片4完好再进行下一个制程(LED芯片点封装胶)，之后进行第二次确好检测(LED芯片点胶后检测)，可以检测每一个芯片出光的光色电参数特性，于此即可达到封装制程中检查每一颗LED芯片的光色参数和质量的目的，保证了LED光源模组的电性优良，提高了产品的可靠性和发光效率等性能，检测合格后，成品的LED光源模组裁剪掉除首尾端二引脚的其他引脚，可以借由首尾端二引脚与外部线路板进行便捷的串并连电气连接作用。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (10)

1.基于KGD设计的LED光源模组，其特征在于：包括组合式封装支架、若干个LED芯片和一封装胶层，上述组合式封装支架包括主支架、辅支架以及用于固接该主支架和辅支架于一体的绝缘体；上述主支架设有若干个依次排列的供LED芯片放置的芯片放置区，每两两该芯片放置区间及所述主支架首尾端的芯片放置区的外侧均留有一对接槽；上述辅支架具有若干对与上述对接槽相对应排列的引脚，该每对引脚的对应端部连设有可对应插置入上述对接槽的焊接部；上述辅支架的引脚露置在上述绝缘体外；上述若干个LED芯片分别对应固接在上述若干个LED芯片放置区的工作面上，且该每LED芯片的正负极分别连接至相应的焊接部的工作面上，上述封装胶层覆盖在上述芯片放置区和焊接部的工作面上并包覆住上述LED芯片。

2.如权利要求1所述的基于KGD设计的LED光源模组，其特征在于：上述主支架和辅支架均呈条形状，上述若干个芯片放置区在上述主支架长度方向的一侧边上一字排开设置，上述若干对引脚及各对应焊接部在上述辅支架长度方向对应于上述主支架的一侧边上一字排开设置。

3.如权利要求2所述的基于KGD设计的LED光源模组，其特征在于：上述主支架的底面与上述绝缘体的底面相齐平，上述辅支架以其底面高于上述绝缘体的底面设置。

4.如权利要求1或2所述的基于KGD设计的LED光源模组，其特征在于：上述绝缘体的顶面带有一沿上述芯片放置区排列方向延伸的横截面呈梯形状的开口槽，上述芯片放置区和焊接部的工作面构成上述开口槽的底面，上述封装胶层恰好适当填覆在上述开口槽内并包覆住上述LED芯片。

5.如权利要求1或2所述的基于KGD设计的LED光源模组，其特征在于：上述焊接部上设有便于与其前后的上述芯片放置区上的LED芯片金线连接的引焊位。

6.如权利要求1或2所述的基于KGD设计的LED光源模组，其特征在于：上述芯片放置区和焊接部均电镀有反光层。

7.如权利要求1或2所述的基于KGD设计的LED光源模组，其特征在于：于上述主支架上还开设有若干个通孔。

8.基于KGD设计的LED光源模组的芯片可测性封装方法，其特征在于，步骤流程如下：

1)制作组合式封装支架；组合式封装支架包括主支架和辅支架，上述主支架设有若干个依次排列的供LED芯片放置的芯片放置区，每两两该芯片放置区间、主支架首尾端的芯片放置区的外侧均留有一对接槽，上述辅支架具有若干对与对接槽相对应排列的引脚，该每对引脚的对应端部连设有可对应插置入对接槽的焊接部；将上述主支架和辅支架相互适配对插使各芯片放置区和各焊接部对应交错设置，之后借由绝缘体固接成型，其中辅支架的引脚露置在绝缘体外，由此构成一组合式封装支架；

2)LED芯片固晶；将若干个LED芯片分别对应焊固在上述组合式封装支架的若干个LED芯片放置区的工作面上；

3)LED芯片焊线；将步骤2)中已固晶的每LED芯片其正负极分别连接至相应的上述焊接部的工作面上；

4)LED芯片点胶前检测；辅支架的各对引脚均露置在绝缘体外，通过上述各对引脚外接检测设备，实现对已固晶连线的各LED芯片在点胶前的芯片质量及封装可靠性进行检测，检测不合格的，返回2)步骤重新固晶，检测合格的，进入第5)步骤；

5)LED芯片点封装胶；对4)步骤中检测合格的LED芯片进行封装胶点焊处理，完成LED芯片的封装制程；

6)LED芯片确好检测；同样借助组合式封装支架上的引脚外接检测设备，实现已封装好的LED芯片进行第二次的确好检测；检测合格即得本发明的基于KGD设计的高光效LED光源模组。

9.如权利要求8所述的基于KGD设计的LED光源模组的芯片可测性封装方法，其特征在于：上述辅支架上各对上述引脚背对上述主支架的一端分别连接至一共连区，上述4)步骤中的LED芯片点胶前检测采用共阴或共阳方式检测，则对应进行4)步骤前进行第一次切脚操作，即将各对引脚对应LED芯片的共阴引脚或共阳引脚从上述共连区上断开。

10.如权利要求8或9所述的基于KGD设计的LED光源模组的芯片可测性封装方法，其特征在于：上述5)步骤后还进行第二次切脚操作，即除首尾端二引脚外，将其他各引脚对应露置在绝缘体外的部分进行裁剪。