CN105098022A - Led封装器件、基板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED封装器件、基板及其制作方法，包括：具有多个凹槽的基底，每个所述凹槽均预设放置一个电子元件；位于所述基底表面且具有预设电路结构的铜箔层；位于所述铜箔层表面且对应每个凹槽的至少两个电极；位于所述铜箔层表面非电极区域的绝缘层。由于基板具有多个用于放置各功能电子元件的凹槽，因此，可以使所述电子元件位于所述基板表面以下，并可以此隔离LED芯片与其他电子元件，使得LED芯片发出的光不被其他电子元件吸收和阻挡，从而提高LED封装器件的光效。

Description

LED封装器件、基板及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体照明技术领域，更具体地说，涉及一种LED封装器件、基板及其制作方法。

背景技术

LED(LightEmittingDiode，发光二极管)光源因具有节能省电、高效率、反应时间短、寿命长以及不含汞具有环保效益等优点，被广泛应用在照明和显示器行业，已经成为近年来最受瞩目的产品之一。

传统的LED灯具中，先将电子元件的裸片分别进行加工封装后，再用焊锡焊在印制电路板上形成驱动电路。但是，由于封装后的电子元件体积尺寸较大，因此，使得驱动电路板的体积也较大。基于此，目前提出了一种“系统级”封装器件，此种封装方式就是将LED芯片、驱动电路元件、控制芯片及无线通信模块等未封装的电子元件裸片封装在同一基板上。

由于这种封装方式具有集成化、小型化以及多功能化的特点，因此，必然是未来LED封装的趋势。但是，这种封装方式也存在着不足之处，即整个LED封装器件的光效较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种LED封装器件、基板及其制作方法，以解决现有技术中整个LED封装器件光效较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种LED基板，可放置多个具有不同功能的电子元件，包括：

具有多个凹槽的基底，每个所述凹槽均预设放置一个电子元件；

位于所述基底表面且具有预设电路结构的铜箔层；

位于所述铜箔层表面且对应每个凹槽的电子元件的至少两个电极；

位于所述铜箔层表面非电极区域的绝缘层。

优选的，所述多个具有不同功能的电子元件包括LED芯片，且预设放置所述LED芯片的凹槽的表面非电极区域具有反射层。

优选的，所述基底的材料为掺入纤维状碳粉的导热塑料。

优选的，所述纤维状碳粉的导热系数为400W/m·K～700W/m·K。

优选的，所述铜箔层的厚度范围为50um～200um。

优选的，所述对应每个凹槽的多个电极均位于所述凹槽的底部平面上。

优选的，所述每个凹槽的大小与其预设放置的电子元件相对应。

优选的，所述电极的材料为金或银。

一种LED基板制作方法，包括：

形成具有多个凹槽的基底，每个所述凹槽均预设放置一个电子元件；

在所述基底表面形成铜箔层薄膜，并对所述铜箔层薄膜进行刻蚀，形成具有预设电路结构的铜箔层；

在所述铜箔层表面形成与每个凹槽内的电子元件对应的电极；

在所述铜箔层表面的非电极区域形成绝缘层。

优选的，还包括：

在预设放置LED芯片的凹槽的表面非电极区域形成反射层。

优选的，所述基底的材料为掺入纤维状碳粉的导热塑料，且所述具有多个凹槽的基底是采用注塑工艺形成的。

优选的，采用注塑工艺形成具有多个凹槽的基底的过程为：

制作具有多个凹槽的模具；

在所述模具中注塑，冷却固化后形成所述具有凹槽的基底。

优选的，所述绝缘层是采用丝网印刷工艺形成的。

一种LED封装器件，包括：

如上所述的具有多个凹槽的LED基板；

固定在所述基板的凹槽中的电子元件；

位于所述基板和电子元件表面的封装胶；

位于所述封装胶表面的光学透镜。

优选的，所述电子元件包括：

驱动电路元件、LED芯片、带有协议的控制模组芯片和无线通信模块。

优选的，所述驱动电路元件包括：集成芯片IC、MOS集成电路、电阻、电容和整流二极管。

优选的，所述电子元件通过绝缘胶或导电胶固定在所述凹槽的底部。

优选的，所述电子元件通过金线、银线或合金线与其对应的电极相连。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的LED封装器件、基板及其制作方法，所述基板具有多个用于放置各功能电子元件的凹槽，使所述电子元件位于所述基板表面以下，并以此隔离LED芯片与其他电子元件，使得LED芯片发出的光不被其他电子元件吸收和阻挡，从而提高LED封装器件的光效。

并且，由于LED芯片等电子元件分别位于不同的凹槽中，因此，不同电子元件产生的热量会被均匀分散开，不会由于热量聚集导致局部热量过高而影响LED封装器件的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的LED基板结构图；

图2为本发明实施例二提供的LED基板制作方法流程图；

图3为本发明实施例三提供的LED封装器件结构图；

图4为本发明实施例三提供的LED封装器件中电子元件的分布图。

具体实施方式

正如背景技术所述，采用系统级封装方式封装电子元件时，整个LED封装器件的光效较差，发明人研究发现，造成这种问题的原因主要是，当各个功能的电子元件裸片封装在同一基板上时，各电子元件的高度大小都存在差异，其中LED芯片的高度是最低的，且由于LED芯片与其他电子元件都在同一水平面上，因此，LED芯片发出的光会被其他电子元件(特别是黑色的芯片)吸收，从而影响了整个LED封装器件的光效。

基于此，本发明提供了一种LED基板，可放置多个具有不同功能的电子元件，以克服现有技术存在的上述问题，包括：

具有多个凹槽的基底，每个所述凹槽均预设放置一个电子元件；位于所述基底表面且具有预设电路结构的铜箔层；位于所述铜箔层表面且对应每个凹槽的电子元件的至少两个电极；位于所述铜箔层表面非电极区域的绝缘层。

本发明还提供了一种LED基板制作方法，包括：

形成具有多个凹槽的基底，每个所述凹槽均预设放置一个电子元件；在所述基底表面形成铜箔层，并对所述铜箔层进行刻蚀，形成预设的电路结构；在所述铜箔层表面形成对应每个凹槽的电子元件的至少两个电极；在所述铜箔层表面的非电极区域形成绝缘层。

本发明还提供了一种LED封装器件，包括：

如上所述的LED基板；固定在各个凹槽中的电子元件；位于所述基板和电子元件表面的封装胶；位于所述封装胶表面的光学透镜。

本发明所提供的LED封装器件、基板及其制作方法，所述基板具有多个用于放置各功能电子元件的凹槽，使所述电子元件位于所述基板表面以下，并以此隔离LED芯片与其他电子元件，使得LED芯片发出的光不被其他电子元件吸收和阻挡，从而提高LED封装器件的光效。

并且，由于LED芯片等电子元件分别位于不同的凹槽中，因此，不同电子元件产生的热量会被均匀分散开，不会由于热量聚集导致局部热量过高而影响LED封装器件的性能。

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

下面通过几个实施例详细描述。

实施例一

本实施例提供了一种LED基板，可放置多个具有不同功能的电子元件，用于采用系统级封装方式封装这些电子元件，其结构如图1所示，包括具有多个凹槽的基底1、位于所述基底1表面且具有预设电路结构的铜箔层2、位于所述铜箔层2表面且对应每个凹槽设置的至少两个电极3、以及位于所述铜箔层2表面的非电极区域的绝缘层4。

其中，每个凹槽均预设放置一个电子元件，且每个凹槽的大小与其预设放置的电子元件相对应，以便能够使电子元件放入对应的凹槽后，电子元件的表面位于LED基板表面以下。

如图1所示，每个凹槽的底面为平面，其侧面可以为倾斜表面或与底面垂直的表面，其中，为了提高LED芯片的出光效率，其预设放置所述LED芯片的凹槽的侧表面优选为倾斜的表面，且该凹槽的侧表面以及底面具有高反射率的反射层5。该反射层5可以位于铜箔层2的表面，此时，反射层5表面的区域就不再具有绝缘层；此外，该反射层5可以位于绝缘层4表面，只要其能够将LED芯片的光线反射出去即可，对其结构不做具体限定。

由于LED芯片等电子元件分别位于不同的凹槽中，因此，不同电子元件产生的热量会被均匀分散开，不会由于热量聚集导致局部热量过高而影响LED封装器件的性能。并且，为了进一步提高LED基板的散热性能，本实施例中的基底的材料为高导热塑料基板，其材料为均匀混合掺入了高导热纤维状碳粉的散热塑料PA，该高导热纤维状碳粉的导热系数为400W/m·K～700W/m·K。

此外，铜箔层2是采用溅射或化学气相沉积工艺形成的，其厚度范围为50um～200um。沉积形成铜箔层薄膜后，对该铜箔层薄膜进行了刻蚀，形成预设的电路结构。由于基底1上具有多个凹槽，因此，在对铜箔层薄膜进行刻蚀时，需要预先根据凹槽的位置设计电路图，然后再根据电路图制作模版刻蚀铜箔层薄膜。

其中，在预先设计电路图时，需要根据对应的电子元件电极的个数设计电极位置，优选的，每个电子元件的电极均位于其对应的凹槽的底面上，即每个凹槽均需对应设置至少两个电极，以便与放置在其内部的电子元件的引脚进行连接，从而将该电子元件连接在电路中。并且，为了将各个电子元件产生的热量快速地传导出去，每个凹槽均需要另外设置一个电极，以对凹槽内的电子元件进行散热。其中，优选的这些电极的材料为金或银。

位于所述铜箔层2表面非电极区域的绝缘层4是采用丝网印刷的方式形成的，优选为白油绝缘层，其作用是提供绝缘保护，防止接触暴露的铜箔层而触电。

本实施例提供的LED基板，具有多个用于放置各功能电子元件的凹槽，使所述电子元件位于所述基板表面以下，并以此隔离LED芯片与其他电子元件，使得LED芯片发出的光不被其他电子元件吸收和阻挡，从而提高LED封装器件的光效。

并且，由于LED芯片等电子元件分别位于不同的凹槽中，因此，不同电子元件产生的热量会被均匀分散开，不会由于热量聚集导致局部热量过高而影响LED封装器件的性能。

实施例二

本实施例提供了一种LED基板制作方法，用于制作实施例一提供的具有多个凹槽的LED基板，其工艺流程图如图2所示，包括：

S201：形成具有多个凹槽的基底；

其中，每个所述凹槽均预设放置一个电子元件。本实施例中，基底的材料为掺入了纤维状碳粉的导热塑料PA(Polyamide，聚酰胺)，即在制备散热塑料PA的原料过程中，掺入一定量的高导热纤维状碳粉，并混合均匀，该高导热纤维状碳粉的导热系数为400W/m·K～700W/m·K。

所述具有多个凹槽的基底是采用注塑工艺形成的。具体地，采用注塑工艺形成具有多个凹槽的基底的过程为：制作具有多个凹槽的模具；在所述模具中注塑，冷却固化后形成所述具有凹槽的基底。

S202：在所述基底表面形成具有预设电路结构的铜箔层；

形成具有多个凹槽的基底后，采用溅射或化学气相沉积工艺在所述基底表面形成铜箔层薄膜，然后对所述铜箔层薄膜进行刻蚀，形成具有预设电路结构的铜箔层。

S203：在所述铜箔层表面形成与每个凹槽内的电子元件对应的电极；

在形成凹槽后，需要形成与凹槽内放置的电子元件相连的电极，以便将这些电子元件连接进入电路中。每个凹槽内放置的电子元件的类型都是预先设计好的，以便形成对应大小的凹槽，因此，其对应的电极的个数的位置也是预先设计好的，即只需根据预设的电路图，在特定位置形成电极即可。这些电极的材料可以为金或银，可以采用溅射或化学气相沉积等方式形成。其中形成的电极包括用于为各个电子元件导热的电极。

S204：在所述铜箔层表面的非电极区域形成绝缘层。

在形成绝缘层之前，还可以包括：在铜箔层表面的预设放置LED芯片的凹槽的内部表面形成反射层，然后在所述铜箔层表面的非电极区域和非反射层区域形成绝缘层，该绝缘层优选为白油绝缘层，用于提供绝缘保护，防止接触暴露的铜箔层而触电。当然，在其他实施例中，也可以在所述铜箔层表面的非电极区域形成绝缘层之后，在预设放置LED芯片的凹槽的内部表面形成反射层。

本实施例提供的LED基板制作方法，采用注塑工艺形成具有多个用于放置各功能电子元件凹槽的基板，使所述电子元件位于所述基板表面以下，以此隔离LED芯片与其他电子元件，使得LED芯片发出的光不被其他电子元件吸收和阻挡，从而提高LED封装器件的光效。

实施例三

本实施例提供了一种LED封装器件，如图3所示，包括上述实施例提供的具有多个凹槽的LED基板10、固定在所述基板的凹槽中的电子元件、位于所述基板和电子元件表面的封装胶30、以及位于所述封装胶30表面的光学透镜40。

其中，电子元件包括驱动电路元件201、带有协议的控制模组芯片202、LED芯片203和无线通信模块204，其通过固晶的方式固定在其对应的凹槽内，并采用金丝焊接的方式将这些电子元件与其对应的凹槽底部的电极连接，然后采用点胶工艺将封装胶30点在各个电子元件的上方，最后将光学透镜40固定在LED基板10上。这些电子元件的分布图如图4所示，其通过导线串联在一起，并通过分别与LED芯片203和无线通信模块204相连的正负极引出。

驱动电路元件201包括集成芯片IC(integratedcircuit，集成电路)、MOS(metaloxidesemiconductor，场效应晶体管)集成电路、电阻、电容、整流二极管等；LED芯片202为发射蓝光、紫光、紫外光或其他颜色光线的芯片，其结构可为水平、垂直或倒装，其LED芯片的衬底可为蓝宝石、氮化镓、硅等；控制模组芯片203可为DALI(DigitalAddressableLightingInterface，数字可寻址灯光接口)、MAX512或其他灯具的控制芯片，其功能是能够实现LED光色参数的可调。此外，将无线通信模块204集成至LED封装器件中，即可使器件实现无线通信功能。并且，各电子元件通过绝缘胶或导电胶固定在基板10凹槽的底部平面上，并通过金线、铝线或合金线与电路电极相连。

封装胶30可含荧光粉，也可不含荧光粉，含荧光粉的器件为白光LED封装器件，不含荧光粉的器件为蓝光LED封装器件。光学透镜40的材料可为玻璃或PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)塑胶，用于增大LED封装器件的出光角度，优化LED封装器件的出光。该光学透镜40可采用卡槽式固定在基板10上，也可采用粘接胶固定在基板10上。此外，可以采用丝网印刷、喷涂及注塑等方法，在光学透镜40表面附着荧光粉层，然后将附有荧光粉层的光学透镜40固定在蓝光LED封装器件上，以形成白光LED封装器件。

本实施例提供的LED封装器件，将各个电子元件固定在基板的凹槽中，使这些电子元件均位于所述基板表面以下，以此隔离LED芯片与其他电子元件，使得LED芯片发出的光不被其他电子元件吸收和阻挡，从而提高LED封装器件的光效。

并且，由于LED芯片等电子元件分别位于不同的凹槽中，因此，不同电子元件产生的热量会被均匀分散开，不会由于热量聚集导致局部热量过高而影响LED封装器件的性能。

由此可知，本实施例提供的LED封装器件，采用具有凹槽的导热塑料基板封装电子元件，提高了传统系统级封装的系统光效，解决了系统级封装散热集中的问题。同时减少了封装胶的用量，也使得封装器件的外形更加美观。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (18)

1.一种LED基板，可放置多个具有不同功能的电子元件，其特征在于，包括：

具有多个凹槽的基底，每个所述凹槽均预设放置一个电子元件；

位于所述基底表面且具有预设电路结构的铜箔层；

位于所述铜箔层表面且对应每个凹槽的电子元件的至少两个电极；

位于所述铜箔层表面非电极区域的绝缘层。

2.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述多个具有不同功能的电子元件包括LED芯片，且预设放置所述LED芯片的凹槽的表面非电极区域具有反射层。

3.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述基底的材料为掺入纤维状碳粉的导热塑料。

4.根据权利要求3所述的基板，其特征在于，所述纤维状碳粉的导热系数为400W/m·K～700W/m·K。

5.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述铜箔层的厚度范围为50um～200um。

6.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述对应每个凹槽的多个电极均位于所述凹槽的底部平面上。

7.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述每个凹槽的大小与其预设放置的电子元件相对应。

8.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述电极的材料为金或银。

9.一种LED基板制作方法，其特征在于，包括：

形成具有多个凹槽的基底，每个所述凹槽均预设放置一个电子元件；

在所述基底表面形成铜箔层薄膜，并对所述铜箔层薄膜进行刻蚀，形成具有预设电路结构的铜箔层；

在所述铜箔层表面形成与每个凹槽内的电子元件对应的电极；

在所述铜箔层表面的非电极区域形成绝缘层。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

在预设放置LED芯片的凹槽的表面非电极区域形成反射层。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基底的材料为掺入纤维状碳粉的导热塑料，且所述具有多个凹槽的基底是采用注塑工艺形成的。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，采用注塑工艺形成具有多个凹槽的基底的过程为：

制作具有多个凹槽的模具；

在所述模具中注塑，冷却固化后形成所述具有凹槽的基底。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述绝缘层是采用丝网印刷工艺形成的。

14.一种LED封装器件，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一项所述的具有多个凹槽的LED基板；

固定在所述基板的凹槽中的电子元件；

位于所述基板和电子元件表面的封装胶；

位于所述封装胶表面的光学透镜。

15.根据权利要求14所述的封装器件，其特征在于，所述电子元件包括：

驱动电路元件、LED芯片、带有协议的控制模组芯片和无线通信模块。

16.根据权利要求15所述的封装器件，其特征在于，所述驱动电路元件包括：集成芯片IC、MOS集成电路、电阻、电容和整流二极管。

17.根据权利要求16所述的封装器件，其特征在于，所述电子元件通过绝缘胶或导电胶固定在所述凹槽的底部。

18.根据权利要求17所述的封装器件，其特征在于，所述电子元件通过金线、银线或合金线与其对应的电极相连。