CN105575956B - Led芯片集成封装模块和封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED芯片集成封装模块和封装方法。所述封装模块包括：多组发光单元、第一线路基板、第二线路基板和封装材料；所述多组发光单元集成在第一线路基板上，所述第一线路基板和第二线路基板上包括调整线路和金属球阵列，第一线路基板上的金属球阵列为不规则金属阵列，第二线路基板上的金属球阵列为规则阵列；所述第二线路基板利用其上的调整线路将所述第一线路基板上不规则金属球阵列重置至第二线路基板底部的规则金属球阵列上；所述封装材料用于封装所述多组发光单元、第一线路基板和第二线路基板。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种LED芯片集成封装模块和封装方法。
背景技术
随着LED器件中芯片点距和电路间距的不断缩小，光源模组的体积也日益减小，集成封装更方便测试和安装操作。传统的发光二极管集成封装多通过多颗芯片密集排列，并用金线串联连接的方法，生产效率不高。此大面积的集成封装形式的另一缺点是容易因为一颗芯片损坏而影响整块光源，并且只能对整块光源模组进行更换，无法小面积替换，这无疑增加了LED灯具的维护成本。另外，目前常用的如图1和图2所示的多色芯片的封装模块通常由三种光色的芯片组成，多个模块再进行拼接组成模组。但此封装模块的支架本身的体积会限制芯片点间距，无法形成芯片密排。
发明内容
本发明的主要目的提供一种LED集成光源模块，而多个可替换的光源模块组合拼接形成的集成光源可大大降低灯具维护成本。
为达到上述目的，本发明提供一种LED芯片集成封装模块，包括：多组发光单元、第一线路基板、第二线路基板和封装材料；所述多组发光单元集成在第一线路基板上，所述第一线路基板和第二线路基板上包括调整线路和金属球阵列，第一线路基板上的金属球阵列为不规则金属阵列，第二线路基板上的金属球阵列为规则阵列；所述第二线路基板利用其上的调整线路将所述第一线路基板上不规则金属球阵列重置至第二线路基板底部的规则金属球阵列上；所述封装材料用于封装所述多组发光单元、第一线路基板和第二线路基板。
本发明还提供了一种上述LED芯片的集成封装模块的封装方法，包括：
步骤1、将多颗芯片倒装在第一线路基板上表面，所述多颗芯片每相邻三颗为不同颜色，每三颗不同颜色的芯片构成一个独立的发光单元；
步骤2、根据尺寸需要对所述第一线路基板进行切割；
步骤3、利用第二线路基板将切割得到的第一线路基板进行重置；
步骤4、利用封装材料将步骤3得到的模块进行封装，得到所述封装模块。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是传统封装模块的结构示意图；
图2为本发明中最小发光单元在封装前的结构示意图；
图3为本发明封装前第一线路基板上倒装有多组发光单元的结构示意图；
图4为图3封装前沿1-1’的截面的侧视透视图；
图5为本发明第一实施例封装模块的结构示意图；
图6为图5模块沿2-2’截面的侧视透视图；
图7为本发明第二实施例封装后模块的结构示意图；
图8为图7模块沿3-3’截面的侧视透视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
目前常用的如图1和图2所示的传统多色封装模块，其通常由三种光色的芯片1.8组成，多个模块再进行拼接组成模组。三种芯片1.8通过金线1.2或基板线路1.6将芯片电极引至支架边缘的电极点1.3上，所述支架可分为有线路1.6的支架1.5和无线路的支架1.1。但此封装模块的支架本身的体积会限制芯片点间距，无法形成芯片密排。而本发明通过通孔1.14进行线路板层之间的线路转换，并且用金属球1.10阵列实现下层电连接，可以实现芯片密排的集成封装。
请参阅图3至图8所示，本发明提供了一种LED芯片集成封装单元模块。本发明提出的LED芯片集成封装根据结构分为两个实施例。其中，第一实施例的结构包括多组发光单元、第一线路基板1.9、第二线路基板1.19、封装材料1.18和封装支架1.17；第二实施例的结构包括多组发光单元、第一线路基板1.9、第二线路基板1.19和封装材料1.18。其中每组发光单元包括三颗不同光色的芯片1.8，每个发光单元在图3至图8中没有体现出明显的边界；第一线路基板1.9和第二线路基板1.19的材料可以是陶瓷片、硅片、蓝宝石片、PCB等材料；封装材料1.18可以是硅脂或树脂等透明或半透明材料。
本发明将多组发光单元集成在第一线路板1.9上，再通过第二线路基板1.19的下层线路1.16调整和金属球1.10重置后封装在集成封装支架1.17上或直接形成独立的集成封装件。
所述封装的具体步骤包括：步骤一、将多颗芯片1.8倒装在具有线路1.6的第一线路基板1.9上表面。
请参阅图3和图4所示。其中每相邻三颗不同光色的芯片1.8可组成一组最小单元的发光单元。因此也可以理解为，本发明是由多组相同的发光单元组成的，每个发光单元没有明显的边界。在每个单元中，包括一个公共电极1.11，位于第一线路基板1.9的上表面。
所述的第一线路基板1.9上的芯片1.8的个数并不仅限于图中所示，倒装后的第一线路基板1.9上将包括n组并联的三种颜色的倒装芯片1.8，其中n大于等于1。所述的第一线路基板1.9下表面具有线路1.16和通孔1.14。
步骤二、根据尺寸需要对第一线路基板1.9进行切割。
所述具有倒装芯片1.8的第一线路基板1.9可根据良率和工艺要求进行切割，切割后形成的模块包括3n颗芯片1.8和一定数量的通孔1.14。如切割后形成的模块有M行和N列，那么切割后所形成的模块包括3M*N颗芯片1.8和M+3N个通孔1.14。如图3中的模块，M＝N＝2，那么根据上述公式，可以得出此模块中包括12颗芯片1.8和8个通孔1.14。
步骤三、线路1.16再调整和金属球1.10的重置。
请参阅图5所示，将一个或多个图3所示的模块通过一层具有线路1.16和通孔1.14的第二线路板1.19进行线路1.16的调整和金属球1.10的重置，即通过一次线路1.16调整将第一线路基板1.9上原本不规则排列的金属球1.10转换到第二线路基板1.19上有序排列的球阵列。因为模块中的多颗芯片1.8彼此间的串并联关系经过线路1.16再次调整后，均匀排列的金属球1.10的个数可以会与重置前相同，也可以比重置前减少。即重置后的金属球1.10的位置并不和每颗芯片的电极点相对应，模组中的金属球1.10的总数量也少于芯片的电极点总数，相较于现有技术中更加便于控制。所述第二线路板1.19为具有金属线层1.16、金属球1.10和导电通孔1.14的硅片、陶瓷片、线路板或金属板。经过第二线路板1.19上的线路1.16将金属球1.10重置于线路板底部边界，便于与集成封装支架1.17边界上层的金属电极1.13相对应。
步骤四：将上述模块制作成封装模块。
根据封装模块的具体用途不同，将封装形式分为以下两个实施例。
请参阅图6所示为本发明的第一实施例封装形式。此实施例的特点是封装模块的金属球1.10分布在边缘位置，此种形式适用于引脚式支架结构。上述步骤中所制作的封装模块焊接在具有金属电极1.13引脚的封装支架1.17上。最后用硅胶或树脂等材料1.18进行封装，其封装形貌不仅限于图6种所示。所述封装模块最底部的金属球1.10必须与支架1.17上的金属电极1.13相对应。所述金属引脚在功能上与单颗芯片1.8有一定的对应关系，但在结构和数量上无直接的对应关系。
请参阅图7和图8所示为本发明的第二实施例封装形式。将上述封装模块结构直接在第二线路基板1.19上封装，形成图8所示的封装件。可作为独立封装件使用，该封装件底部具有规则分布的金属球1.10阵列，但其排列形式不仅限于图7所示。此实施例的特点是金属球1.10阵列式的分布在模块的底部。规则的金属球1.10相对更便于与复杂电路相结合，特别适用于引脚数量较多的大型模组结构件中。
综上所述为本发明的封装结构和制作方法，本发明中的引线方式均非图1所示的传统结构的金属引线1.2方式，提高结构稳定性和良率；另外本发明封装前模块可根据具体需求进行随意切割裁剪，增加了基础结构件的通用性，同时可大幅度降低灯具光源的维护成本。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种LED芯片集成封装模块，其特征在于，包括：多组发光单元、第一线路基板、第二线路基板和封装材料；所述多组发光单元集成在第一线路基板上，所述第一线路基板和第二线路基板上包括调整线路和金属球阵列，第一线路基板上的金属球阵列为不规则金属阵列，第二线路基板上的金属球阵列为规则阵列；所述第二线路基板利用其上的调整线路将所述第一线路基板上不规则金属球阵列重置至第二线路基板底部的规则金属球阵列上；所述封装材料用于封装所述多组发光单元、第一线路基板和第二线路基板。
2.如权利要求1所述的封装模块，其特征在于，还包括封装支架，所述封装支架包括电极引脚，所述第二线路基板焊接在所述封装支架上，使得所述第二线路基板上的规则金属球阵列与所述封装支架上的电极引脚对应。
3.如权利要求1或2所述的封装模块，其特征在于，所述多组发光单元中的每组发光单元包括并联的三种颜色倒装芯片。
4.如权利要求1或2所述的封装模块，其特征在于，所述第一线路基板和第二 线路基板的材料为陶瓷片、硅片、蓝宝石片或PCB中的一种或几种的组合。
5.如权利要求1或2所述的封装模块，其特征在于，所述封装材料为硅脂或树脂材料。
6.一种如权利要求1所述的LED芯片集成封装模块的封装方法，其特征在于，包括：
步骤1、将多颗芯片倒装在第一线路基板上表面，所述多颗芯片每相邻三颗为不同颜色，每三颗不同颜色的芯片构成一个独立的发光单元；
步骤2、根据尺寸需要对所述第一线路基板进行切割；
步骤3、利用第二线路基板将切割得到的第一线路基板进行重置；
步骤4、利用封装材料将步骤3得到的模块进行封装，得到所述封装模块。
7.如权利要求6所述的封装方法，其特征在于，还包括：
将所述封装模块焊接至封装支架上，所述封装支架包括电极引脚，焊接时将所述第二线路基板上的规则金属球阵列与所述封装支架上的电极引脚对应焊接。
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