CN103367605A - 一种薄膜型led器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄膜型LED器件及其制造方法，本发明器件包括：薄片型线路基板，免金线倒装结构LED芯片以及一层透光保护膜。本器件LED芯片为倒装结构，芯片电极通过共晶焊接方式固定于薄片型基板，实现免金线键合的电气互联，一层透光保护膜覆盖于芯片和基板表面。本发明公开的LED器件电极位于器件底部，易于实现表面贴装技术。本发明公开器件厚度在0.25-0.6mm之间，具有厚度薄，体积小，发光角度大，光效高，可靠性高，制造工艺简单，生产效率高，成本低等诸多优点，适合大功率及普通功率LED封装，可广泛应用于照明、显示等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜型LED器件及其制造方法，具体涉及一种LED器件的结构及实现该结构的制备方法，属于半导体器件制造领域。
背景技术
LED光源以其高光效，节能，环保，寿命长，响应时间短等诸多优点成为第四代光源，已逐渐开始取代传统光源，在市场显示出广阔的潜力。尤其是LED光源，在照明领域使用量非常巨大。在新兴应用市场不断出现的带动下，近些年LED市场规模快速提升。市场对于LED的需求急剧上升，尤其是对体积小，发光面积大，薄型的器件更为青睐。在照明产品中，许多LED器件由于必须采用二次透镜已达到配光要求，器件面临着装配误差造成的透镜压迫器件，造成器件失效等情况，再如平板电视背光源方面，采用LED器件的背光源比传统冷阴极射线管省电48％左右，其色彩还原范围可以达到美国国家电视系统委员会(NTSC)标准的105％甚至120％以上，具有极大的推广应用价值。目前LED电视超薄化已成为主流趋势，因此对于超薄型的LED器件需求十分迫切，同时，无论是采用直下式背光源还是侧入式背光源，器件也同样存在着被导光面板压断金线的可能。
除此之外，功率型的LED器件一次塑封透镜通常需要昂贵的模具，产品定型后的改进及升级换代代价极高，与此同时，塑封工艺需要极为复杂精密的专用设备。单片LED封装基板集成器件数量受限于模具及专用夹具的尺寸等参数，面对越来越庞大的市场需求，这种受限于模具、夹具及设备的制造方法将越来越背离实际需求，为进一步提高生产效率，新的器件结构及制造方法亟待提出。
面对以上问题，新型的超薄型器件已经成为一种趋势，同时，免金线封装结构可靠性更高，也将成为未来LED器件的发展方向。本发明就是针对以上技术缺陷及LED照明市场发展趋势，提出了一种薄膜型LED器件及其制造方法，该器件超薄，厚度范围可在0.25-0.6mm之间，同时采用免金线倒装结构封装，可靠性高，发光角度大，外表面塑封材料采用自称形工艺，无需使用模具及复杂的注塑，热压的功能设备，其制造方法简单高效，非常适用于产业化以及面向背光源、照明等领域的推广，具有极为广阔的市场空间。
发明内容
针对上述技术问题，本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
本发明的首要目的是提供一种薄膜型LED器件。本发明的另一个目的在于提供一种薄膜型LED器件的制造方法。
为达到上述目的，本发明的第一方面实施例提供一种薄膜型LED器件，包括薄片型线路支架，免金线倒装结构的LED芯片及一层透光保护膜，所述LED芯片的正、负极采用共晶焊方式键合于薄片型线路支架的上表面线路层上，薄片型线路支架的下表面线路层通过线路连接上表面线路层后分别与LED芯片的正、负极电路连接，所述透光保护膜紧密覆盖于LED芯片顶部与四周以及薄片型线路支架的上表面线路层上。
进一步地，所述薄片型线路支架为具有线路层的双层印刷线路板，其上表面线路层及下表面线路层均设置有使线路层隔断为正极与负极的绝缘槽，其中，上表面线路层的正极与LED芯片正极相连接，负极与LED芯片负极相连接，上表面线路层及下表面线路层的正极与正极，负极与负极之间相互连通；
进一步地，所述上表面线路层的表面蚀刻或冲切有十字形LED芯片安放标志。
进一步地，所述下表面线路层还设置有用于增强固定和导热的辅助焊盘。
进一步地，所述薄片型线路支架厚度小于等于0.2mm，上表面线路层及下表面线路层的厚度均小于等于0.1mm。
进一步地，所述透光保护膜为高分子有机薄膜片，厚度小于等于0.1mm。
进一步地，所述透光保护膜内部填充有散射粉或黄色荧光粉颗粒，可实现单色光或混合色光。
与传统封装结构相比，本发明提出的薄膜型LED器件更薄，发光角度更大，而且没有传统封装工艺中的金线，器件可靠性大大增加，此外，相比传统封装工艺，塑封透镜模具及设备价格昂贵，造成产品成本增加，利用本发明提出的技术方法可以大大减少设备投入，降低产品成本，另外，本发明所提的薄膜型LED器件电极位于器件底部，属于表面贴装型器件结构，适用于回流焊接及自动化测试编带工艺，更适用于LED产业链下游自动化贴片安装与组装。
本发明的第二方面实施例提供一种制造薄膜型LED器件的方法，包括步骤：
S1、在边缘设有定位孔的薄片型线路基板的每个支架单元中心点上助焊剂，助焊剂面积与LED芯片底部电极面积相当；
S2、在点好助焊剂的薄片型线路基板上进行LED芯片安放，LED芯片安放时根据LED芯片安放标志进行定位；
S3、将安放好LED芯片的薄片型线路基板放入回流炉进行共晶固晶；
S4、将共晶固晶好的薄片型线路基板均匀喷涂一层液态粘附剂，铺盖一层透光保护膜，并转入真空室，安放在真空室内部下模具上，使定位孔与下模具的定位销钉相配合；
S5、通过真空泵对真空室进行真空除气，当真空压力达到10-2Pa以下后加热上模具边框至140-160℃并下压，实现透光保护膜与薄片型线路基板的边框密封与粘合；
S6、向上抬起上模具，恢复真空室内的气压，取出带透光保护膜的薄片型线路基板；
S7、将带透光保护膜的薄片型线路基板放入烤箱内在140-160℃温度下烘烤2-3小时；
S8、将烘烤后固化后的薄片型线路基板沿划切基准线进行划片分割，形成单个薄膜型LED器件。
进一步地，所述液态粘附剂与透光保护膜为同质材料，在140-160℃固化，实现透光保护膜与薄片型线路基板的粘结与密封。
进一步地，所述上模为具有加热棒的矩形框，其内外边的长、宽尺寸与薄片型线路基板的边框尺寸相同或略大，上模下压动作由液压缸控制。
本发明提出的一种薄膜型LED器件制造方法可利用常规技术设备进行，本发明创新之处在于对器件塑封工艺进行改进，因本发明所提出的LED器件结构免金线，LED芯片为倒装结构，抗压抗冲击能力强，可利用真空吸附与热压将透光保护膜粘附与LED芯片表面，从而减少了专用塑封模具及设备的使用。大大降低器件的制造成本，提高生产效率，此结构器件可取代传统PPA及PLCC材料的支架型器件，适用于背光源，室内及户外照明等多个领域，应用空间广泛，产业化前景可观。另外，本发明所提出的一种薄膜型LED器件具有超薄，发光面积大，热阻低等特点，器件整体厚度可控制在0.25-0.6mm，由于采用倒装结构芯片及封装形式，芯片发热区域更接近散热路径，热阻低，可达4-6K/W。
附图说明
图1为薄膜型LED器件结构剖视图。
图2为薄膜型LED器件结构俯视图。
图3为包含多个薄膜型LED器件基板俯视图。
图4为真空室除气步骤示意图。
图5为除气完毕后模具下压密封剖视示意图。
图6为取出真空室后LED基板剖视示意图。
图中所示为：1-薄片型线路支架；11-上表面线路层；12-下表面线路层；13-LED芯片安放标志；14-辅助焊盘；2-LED芯片；21-LED芯片正极；22-LED芯片负极；3-透光保护膜；4-薄片型线路基板；41-划切基准线；42-定位销孔；5-液态粘附剂；6-真空室；7-真空泵；8-模具；81-上模具；82-下模具；83-定位销钉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
本实施例提供一种薄膜型LED器件，现结合图1与图2为本发明做具体描述。
图1为本发明所述一种薄膜型LED器件的结构剖视图，如图所示，
一种薄膜型LED器件，包括薄片型线路支架1，免金线倒装结构的LED芯片2及一层透光保护膜3，所述LED芯片2厚度为0.1mm，LED芯片2的正、负极采用共晶焊方式键合于薄片型线路支架1的上表面线路层11上，薄片型线路支架1的下表面线路层12通过线路连接上表面线路层后分别与LED芯片2的正、负极电路连接，所述透光保护膜3紧密覆盖于LED芯片2顶部与四周以及薄片型线路支架1的上表面线路层11上。
进一步地，所述薄片型线路支架1为具有线路层的双层印刷线路板，其上表面线路层11及下表面线路层12均设置有使线路层隔断为正极与负极的绝缘槽，其中，上表面线路层11的正极与LED芯片正极21相连接，负极与LED芯片负极22相连接，上表面线路层11及下表面线路层12的正极与正极，负极与负极之间相互连通。
进一步地，所述上表面线路层11的表面蚀刻或冲切有十字形LED芯片安放标志13。
进一步地，所述下表面线路层12还设置有用于增强固定和导热的辅助焊盘14。
进一步地，所述薄片型线路支架1厚度为0.15mm，上表面线路层11及下表面线路层12的厚度均为0.025mm。
进一步地，所述透光保护膜3为高分子有机薄膜片，厚度为0.1mm。
进一步地，所述透光保护膜3内部填充有散射粉或黄色荧光粉颗粒，可实现单色光或混合色光。
此LED器件发光区域位于器件顶部。
实施例二：
本实施例提出一种制造薄膜型LED器件的方法，现结合图3、图4与图5为本发明所提出的制造方法进一步描述与说明。
一种制造薄膜型LED器件的方法，包括步骤：
S1、在边缘设有定位孔42的薄片型线路基板4的每个支架单元中心点上助焊剂，助焊剂面积与LED芯片2底部电极面积相当，所述助焊剂为松香类胶质；
S2、在点好助焊剂的薄片型线路基板4上进行LED芯片2安放，LED芯片2安放时根据LED芯片安放标志13进行LED芯片2定位；
S3、将安放好LED芯片2的薄片型线路基板4放入回流炉进行共晶固晶；
S4、将共晶固晶好的薄片型线路基板4均匀喷涂一层液态粘附剂5，铺盖一层透光保护膜3，并转入真空室6，安放在真空室6内部模具8的下模具82上，使定位孔42与下模具82的定位销钉83相配合；
S5、通过真空泵7对真空室6进行真空除气，当真空压力达到10-2Pa以下后加热上模具81边框至140℃并下压，实现透光保护膜3与薄片型线路基板4的边框密封与粘合；
S6、向上抬起上模具81，恢复真空室6内的气压，取出带透光保护膜的薄片型线路基板4；
S7、将带透光保护膜的薄片型线路基板4放入烤箱内在140℃温度下烘烤3小时；
S8、将烘烤后固化后的薄片型线路基板4沿划切基准线41进行划片分割，形成单个薄膜型LED器件。
进一步地，所述液态粘附剂5与透光保护膜为同质材料，在140-160℃固化，实现透光保护膜3与薄片型线路基板4的粘结与密封。
进一步地，所述上模具81为具有加热棒的矩形框，其内外边的长、宽尺寸与薄片型线路基板4的边框尺寸相同或略大，上模具81下压动作由液压缸控制。
所述定位销钉42高度的低于薄片型线路基板4的厚度。
实施例三：
本实施例提出一种制造薄膜型LED器件的方法，现结合图3图4与图5为本发明所提出的制造方法进一步描述与说明。
一种制造薄膜型LED器件的方法，包括步骤：
S1、在边缘设有定位孔42的薄片型线路基板4的每个支架单元中心点上助焊剂，助焊剂面积与LED芯片2底部电极面积相当，所述助焊剂为松香类胶质；
S2、在点好助焊剂的薄片型线路基板4上进行LED芯片2安放，LED芯片2安放时根据LED芯片安放标志13进行LED芯片2定位；
S3、将安放好LED芯片2的薄片型线路基板4放入回流炉进行共晶固晶；
S4、将共晶固晶好的薄片型线路基板4均匀喷涂一层液态粘附剂5，铺盖一层透光保护膜3，并转入真空室6，安放在真空室6内部下模具82上，使定位孔42与下模具82的定位销钉83相配合；
S5、通过真空泵7对真空室6进行真空除气，当真空压力达到10-2Pa以下后加热上模具81边框至150℃并下压，实现透光保护膜3与薄片型线路基板4的边框密封与粘合；
S6、向上抬起上模具81，恢复真空室6内的气压，取出带透光保护膜的薄片型线路基板4；
S7、将带透光保护膜的薄片型线路基板4放入烤箱内在150℃温度下烘烤2小时；
S8、将烘烤后固化后的薄片型线路基板4沿划切基准线41进行划片分割，形成单个薄膜型LED器件。
进一步地，所述液态粘附剂5与透光保护膜为同质材料，在140-160℃固化，实现透光保护膜3与薄片型线路基板4的粘结与密封。
进一步地，所述上模具81为具有加热棒的矩形框，其内外边的长、宽尺寸与薄片型线路基板4的边框尺寸相同或略大，上模具81下压动作由液压缸控制。
所述定位销钉42高度的低于薄片型线路基板4的厚度。
实施例四：
本实施例提出一种制造薄膜型LED器件的方法，现结合图3、图4与图5为本发明所提出的制造方法进一步描述与说明。
一种制造薄膜型LED器件的方法，包括步骤：
S1、在边缘设有定位孔42的薄片型线路基板4的每个支架单元中心点上助焊剂，助焊剂面积与LED芯片2底部电极面积相当，所述助焊剂为松香类胶质；
S2、在点好助焊剂的薄片型线路基板4上进行LED芯片2安放，LED芯片2安放时根据LED芯片安放标志13进行LED芯片2定位；
S3、将安放好LED芯片2的薄片型线路基板4放入回流炉进行共晶固晶；
S4、将共晶固晶好的薄片型线路基板4均匀喷涂一层液态粘附剂5，铺盖一层透光保护膜3，并转入真空室6，安放在真空室6内部下模具82上，使定位孔42与下模具82的定位销钉83相配合；
S5、通过真空泵7对真空室6进行真空除气，当真空压力达到10-2Pa以下后加热上模具81边框至160℃并下压，实现透光保护膜3与薄片型线路基板4的边框密封与粘合；
S6、向上抬起上模具81，恢复真空室6内的气压，取出带透光保护膜的薄片型线路基板4；
S7、将带透光保护膜的薄片型线路基板4放入烤箱内在160℃温度下烘烤2小时；
S8、将烘烤后固化后的薄片型线路基板4沿划切基准线41进行划片分割，形成单个薄膜型LED器件。
进一步地，所述液态粘附剂5与透光保护膜为同质材料，在140-160℃固化，实现透光保护膜3与薄片型线路基板4的粘结与密封。
进一步地，所述上模具81为具有加热棒的矩形框，其内外边的长、宽尺寸与薄片型线路基板4的边框尺寸相同或略大，上模具81下压动作由液压缸控制。
所述定位销钉42高度的低于薄片型线路基板4的厚度。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种薄膜型LED器件，包括薄片型线路支架(1)，免金线倒装结构的LED芯片(2)及一层透光保护膜(3)，其特征在于：所述LED芯片(2)的正、负极采用共晶焊方式键合于薄片型线路支架(1)的上表面线路层(11)上，薄片型线路支架(1)的下表面线路层(12)通过线路连接上表面线路层(11)后分别与LED芯片(2)的正、负极电路连接，所述透光保护膜(3)紧密覆盖于LED芯片(2)顶部与四周以及薄片型线路支架(1)的上表面线路层(11)上。
2.根据权利要求1所述的薄膜型LED器件，其特征在于：所述薄片型线路支架(1)为具有线路层的双层印刷线路板，其上表面线路层(11)及下表面线路层(12)均设置有使线路层隔断为正极与负极的绝缘槽，其中，上表面线路层(11)的正极与LED芯片正极(21)相连接，负极与LED芯片负极(22)相连接，上表面线路层(11)及下表面线路层(12)的正极与正极，负极与负极之间相互连通。
3.根据权利要求2所述的薄膜型LED器件，其特征在于：所述上表面线路层(11)的表面蚀刻或冲切有十字形LED芯片安放标志(13)。
4.根据权利要求2所述的薄膜型LED器件，其特征在于：所述下表面线路层(12)还设置有用于增强固定和导热的辅助焊盘(14)。
5.根据权利要求1所述的薄膜型LED器件，其特征在于：所述薄片型线路支架(1)厚度小于等于0.1mm，上表面线路层(11)及下表面线路层(12)的厚度均小于等于0.1mm。
6.根据权利要求1所述的薄膜型LED器件，其特征在于：所述透光保护膜(3)为高分子有机薄膜片，厚度小于等于0.1mm。
7.根据权利要求1所述的薄膜型LED器件，其特征在于：所述透光保护膜(3)内部填充有散射粉或黄色荧光粉颗粒，可实现单色光或混合色光。
8.一种制造如权利要求1-7所述的薄膜型LED器件的方法，其特征在于，包括步骤：
S1、在边缘设有定位孔(42)的薄片型线路基板(4)的每个支架单元中心点上助焊剂，助焊剂面积与LED芯片(2)底部电极面积相当；
S2、在点好助焊剂的薄片型线路基板(4)上进行LED芯片(2)安放，LED芯片(2)安放时根据LED芯片安放标志(13)进行定位；
S3、将安放好LED芯片的薄片型线路基板(4)放入回流炉进行共晶固晶；
S4、将共晶固晶好的薄片型线路基板(4)均匀喷涂一层液态粘附剂(5)，铺盖一层透光保护膜(3)，并转入真空室(6)，安放在真空室(6)内部下模具(82)上，使定位孔(42)与下模具(82)的定位销钉(83)相配合；
S5、通过真空泵(7)对真空室(6)进行真空除气，当真空压力达到10-2Pa以下后加热上模具(81)边框至140-160℃并下压，实现透光保护膜(3)与薄片型线路基板(4)的边框密封与粘合；
S6、向上抬起上模具(81)，恢复真空室(6)内的气压，取出带透光保护膜的薄片型线路基板(4)；
S7、将带透光保护膜的薄片型线路基板(4)放入烤箱内在140-160℃温度下烘烤2-3小时。
S8、将烘烤后固化后的薄片型线路基板(4)沿划切基准线(41)进行划片分割，形成单个薄膜型LED器件。
9.根据权利要求8所述的制造薄膜型LED器件的方法，其特征在于：所述液态粘附剂(5)与透光保护膜(3)为同质材料，在140-160℃固化，实现透光保护膜(3)与薄片型线路基板(4)的粘结与密封。
10.根据权利要求9所述的制造薄膜型LED器件的方法，其特征在于：所述上模具(81)为具有加热棒的矩形框，其内外边的长、宽尺寸与薄片型线路基板(1)的边框尺寸相同或略大，上模具(81)下压动作由液压缸控制。
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