CN105609620A - 一种led光引擎封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED光引擎封装结构，其中LED光引擎包括应用基板、LED光源，以及构成LED驱动电源的贴片元件和半导体晶片。LED光引擎封装结构是将LED光源、构成LED驱动电源的贴片元件和半导体晶片在同一块应用基板上制程。其中半导体晶片包括LED驱动电源的IC晶片、二极管晶片和/或三极管晶片。本发明直接使用半导体晶片封装到应用基板上，半导体晶片封装后体积小，有利于提高集成性；减少原封装热阻，提高散热性能；并相应节省了传统工艺中采用IC、二极管、三极管的成本。

Description

一种LED光引擎封装结构
技术领域
本发明涉及一种LED光引擎封装结构。
背景技术
LED光引擎由在应用基板上的LED光源和LED驱动电源组成。在目前LED光引擎的制程中，LED驱动电源常用已封装好的半导体元件(包括IC，二极管，三极管)，通过SMT工艺来完成组装。
目前这种LED光引擎的不足之处是：
1)LED驱动电源使用的半导体器件体积较大，集成性不高。
2)LED驱动电源使用的半导体封装器件多为黑色，影响LED光引擎出光质量。
3)LED驱动电源使用的半导体封装器件中半导体晶片散热通道相对直接将半导体晶片封装到应用基板上热阻高，不利于散热。
4)LED驱动电源直接使用已封装好的半导体封装器件，成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种LED光引擎封装结构。
本发明要解决的另外一个技术问题是提供一种LED光引擎封装结构的制备方法。
对于LED光引擎封装结构，本发明采用的技术方案是，一种LED光引擎封装结构，LED光引擎包括应用基板、LED光源，以及构成LED驱动电源的贴片元件和半导体晶片，LED光源、构成LED驱动电源的贴片元件和半导体晶片均制程在同一块应用基板上。
作为优选，LED光源包括SMD、EMC、CSP、Wicop类型LED光源贴片或COB类型LED光源晶片，半导体晶片包括构成LED驱动电源的IC晶片、二极管晶片和/或三极管晶片；
半导体晶片、COB类型LED光源晶片以固晶胶固晶在应用基板上，且固晶后的半导体晶片通过导丝与应用基板连通电路通道，构成LED驱动电源的贴片元件贴片在同一块应用基板上；并使用胶材密封保护半导体晶片、导丝以及COB类型LED光源晶片；或
SMD、EMC、CSP、Wicop类型LED光源贴片、构成LED驱动电源的贴片元件贴片在同一块应用基板上；半导体晶片以固晶胶固晶在应用基板上，且固晶后的半导体晶片通过导丝与应用基板连通电路通道，并使用胶材密封保护半导体晶片和导丝。
作为优选，固晶胶是银胶、环氧基绝缘胶或硅基绝缘胶。
作为优选，导丝是金线、合金线、铜线或铝线。
对于LED光引擎封装结构的制备方法，本发明采用的技术方案是，包括以下步骤：
一、对于由SMD、EMC、CSP、Wicop类型LED光源贴片制作的光引擎，先进行半导体晶片封装，再将LED光源贴片，其具体流程如下：
(1)固晶使用固晶胶将构成LED驱动电源的半导体晶片固定在应用基板的固晶位置；
(2)焊线将固晶后的半成品，通过导丝连通半导体晶片电路通道；
(3)封胶使用胶材密封保护半导体晶片及导丝；
(4)贴片将SMD、EMC、CSP、Wicop类型LED光源贴片和构成LED驱动电源的贴片元件在应用基板上进行贴片；
(5)测试测试产品是否满足设计需求；
二、对于由COB类型LED光源制作的光引擎且LED芯片为正装芯片，半导体晶片封装与LED光源封装同步进行，其具体流程如下：
(6)固晶使用固晶胶将构成LED驱动电源的半导体晶片和COB类型LED光源固定在应用基板的固晶位置；
(7)焊线将固晶后的半成品，通过导丝连通构成LED驱动电源的半导体晶片和COB类型LED光源的电路通道；
(8)封胶使用胶材密封保护半导体晶片及导丝；
(9)贴片将构成LED驱动电源的贴片元件在应用基板上进行贴片；
(10)测试测试产品是否满足设计需求；
三、对于由COB类型LED光源制作的光引擎且LED芯片为倒装芯片，半导体晶片封装与LED芯片封装同步进行，其具体流程如下：
(11)第一次固晶使用导电材料，将COB类型LED光源晶片电极与应用基板电气导通固定；
(12)第二次固晶使用固晶胶将构成LED驱动电源的半导体晶片固定在应用基板固晶位置；
(13)焊线将第二次固晶后的半成品，通过导丝连通构成LED驱动电源的半导体晶片之间的电路通道；
(14)封胶使用胶材密封保护构成LED驱动电源的半导体晶片、导丝以及COB类型LED光源；
(15)贴片将为LED驱动电源的贴片元件在应用基板上进行贴片；
(16)测试测试产品是否满足设计需求。
作为优选，半导体晶片包括构成LED驱动电源的IC晶片、二极管晶片和/或三极管晶片。
作为优选，步骤(1)、(6)、(12)中所述固晶胶是银胶、环氧基绝缘胶或硅基绝缘胶。
作为优选，步骤(2)、(7)、(13)中所述导丝是金线、合金线、铜线或铝线。
作为优选，步骤(3)、(8)、(14)中所述胶材是硅胶、硅橡胶、硅树脂或环氧树脂。
作为优选，步骤(13)中所述导电材料是银胶、锡膏、AuSn合金或其它共晶焊料。
在本发明中，直接将构成LED驱动电源的IC晶片、二极管晶片、三极管晶片以及其它需要封装的半导体晶片(以下统称半导体晶片)与LED芯片封装到同一块应用基板上，是基于LED芯片封装工艺已发展成熟，并且半导体晶片封装工艺与LED芯片封装工艺相似，设备亦可以共用。
在传统的LED驱动电源中，IC及其它发热半导体器件，经过传统封装后，再组装成电源，会比其晶片直接封装在应用基板上热阻大，不利于散热。而本发明将构成LED驱动电源的贴片元件和半导体晶片封装在同一块应用基板上，同时可以根据半导体晶片散热要求设计散热面大小。
相比传统工艺，本发明的有益效果是：
(1)直接使用半导体晶片封装到应用基板上，半导体晶片封装后体积小，有利于提高集成性；
(2)半导体晶片封装可以与LED芯片封装同时进行，亦可单独进行，使得生产效率提高；
(3)常规半导体晶片封装胶多为黑色，易吸光，本发明中半导体晶片可直接与LED芯片使用相同封装胶同步封装，另外，也可单独使用其它种类颜色胶材封装；
(4)相应节省了传统工艺中采用IC、二极管、三极管的成本。
(5)提高半导体器件散热性能。
附图说明
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。
图1是本发明LED光引擎封装结构实施例1的结构视图。
图2是本发明LED光引擎封装结构实施例1的立体结构视图。
图3是图2的B处局部放大视图。
图4是本发明LED光引擎封装结构实施例2、3的结构视图。
图5是本发明LED光引擎封装结构实施例2、3的立体结构视图。
图6是图5的A处局部放大视图。
图中标记：1-应用基板，2-COB类型LED光源，3-LED光源贴片，4-LED驱动电源贴片元件，5-半导体晶片封装体，6-保护胶材，7-半导体晶片，8-导丝。
具体实施方式
在本实施例中，是将LED光源、以及构成LED驱动电源的半导体晶片和贴片元件全部制程在同一块应用基板上并制作成为一种LED光引擎。
上述LED光引擎使用的元件包括：
1)目前使得的LED光源可分为两大类；一类是贴片类型的LED光源，其中包括SMD、EMC、CSP、Wicop类型LED光源贴片；另一类是COB类型的LED光源，其中包括倒装晶片COB光源，和正装晶片COB光源。
2)用于构成LED驱动电源的半导体晶片和贴片元件；其中半导体晶片包括IC晶片、二极管晶片、三极管晶片以及其它需要封装的半导体晶片，贴片元件包括贴片电容、贴片电阻、贴片电感、贴片电解，贴片保险丝等元件。
具体来说，LED光引擎是由在同一块应用基板上同时包括了作为LED光源的COB类光源或贴片类光源、构成LED驱动电源的半导体晶片，以及构成LED驱动电源贴片元件。
本实施例着重强调的是，半导体晶片封装与LED封装的统一性。因为目前LED光源类型有多种，所以构成LED驱动电源的半导体晶片封装方式也要跟随着变化。
因此，按LED光源的类型不同，具体的制程方式分为以下三种方式：
实施例1(图1、2、3)
对于由SMD、EMC、CSP、Wicop贴片类型的LED光源贴片制作的光引擎，可以先进行半导体晶片封装，再将LED光源贴片。具体流程如下：
固晶使用固晶胶将半导体晶片7固定在应用基板1固晶位置。这里的固晶胶可按半导体晶片散热，剪切力等要求选用，可以是银胶，环氧基绝缘胶，硅基绝缘胶等。
焊线将固晶后的半成品，通过导丝8连通半导体晶片7与应用基板1的电路通道。导丝可以是金线，合金线，铜线，铝线。
封胶使用胶材6密封保护半导体晶片7及导丝8，构成半导体晶片封装体5。胶材6可以是硅胶，硅橡胶，硅树脂，环氧树脂等起密封保护作用的胶材。
贴片将SMD、EMC、CSP、Wicop类型的LED光源贴片3和LED驱动电源贴片元件4在同一块应用基板1上进行贴片。
测试测试产品是否满足设计需求。
实施例2(图4、5、6)
对于由COB类型的LED光源晶片且LED光源晶片为正装芯片制作的光引擎，半导体晶片封装可与LED光源晶片封装同步进行。具体流程如下：
固晶使用固晶胶将半导体晶片7和COB类型LED光源2的晶片固定在应用基板1的固晶位置。这里的固晶胶可按半导体晶片散热，剪切力等要求选用，可以是银胶，环氧基绝缘胶，硅基绝缘胶等。
焊线将固晶后的半成品，通过导丝8分别连通半导体晶片7，COB类型LED光源2的晶片与应用基板1的电路通道。导丝可以是金线，合金线，铜线，铝线。
封胶使用胶材6密封保护半导体晶片7、COB类型LED光源2的晶片及导丝8。胶材可以是硅胶，硅橡胶，硅树脂，环氧树脂等起密封保护作用的胶材。
贴片将LED驱动电源贴片元件4在同一块应用基板1上进行贴片。
测试测试产品是否满足设计需求。
实施例3(图4、5、6)
对于由COB类型的LED光源晶片且LED光源晶片为倒装芯片制作的光引擎，半导体晶片封装可与LED光源晶片封装同步进行。具体流程如下：
固晶1使用导电材料，将COB类型LED光源2的晶片电极与应用基板1上电路导通并固定。导电材料可以是银胶，锡膏，AuSn合金及其它共晶焊料。
固晶2使用固晶胶将半导体晶片7固定在应用基板1固晶位置。这里的固晶胶可按半导体晶片散热，剪切力等要求选用，可以是银胶，环氧基绝缘胶，硅基绝缘胶等。
焊线将固晶2后的半成品，通过导丝8连通半导体晶片7与应用基板1的电路通道。导丝可以是金线，合金线，铜线，铝线。
封胶使用胶材6密封保护半导体晶片7、导丝以及COB类型LED光源2的晶片。胶材可以是硅胶，硅橡胶，硅树脂，环氧树脂等起密封保护作用的胶材。
贴片将LED驱动电源贴片元件4在同一块应用基板1上进行贴片。
测试测试产品是否满足设计需求。
由于本实施例将LED光源的贴片或晶片与LED驱动电源集成在一起后，发热量会比较集中，因此需要在灯或灯具结构设计时考虑到相关因素，作好散热设计。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED光引擎封装结构，包括应用基板、LED光源，以及构成LED驱动电源的贴片元件和半导体晶片，其特征在于：
所述LED光源、构成LED驱动电源的贴片元件和半导体晶片均制程在同一块应用基板上。
2.根据权利要求1所述的LED光引擎封装结构，所述LED光源包括SMD、EMC、CSP、Wicop类型LED光源贴片或COB类型LED光源晶片，所述半导体晶片包括构成LED驱动电源的IC晶片、二极管晶片和/或三极管晶片；其特征在于：
所述半导体晶片、COB类型LED光源晶片以固晶胶固晶在应用基板上，且固晶后的半导体晶片通过导丝与应用基板连通电路通道，构成LED驱动电源的贴片元件贴片在同一块应用基板上；并使用胶材密封保护半导体晶片、导丝以及COB类型LED光源晶片；或
所述SMD、EMC、CSP、Wicop类型LED光源贴片、构成LED驱动电源的贴片元件贴片在同一块应用基板上；所述半导体晶片以固晶胶固晶在应用基板上，且固晶后的半导体晶片通过导丝与应用基板连通电路通道，并使用胶材密封保护半导体晶片和导丝。
3.根据权利要求1或2所述的LED光引擎封装结构，其特征在于，所述固晶胶是银胶、环氧基绝缘胶或硅基绝缘胶。
4.根据权利要求1或2所述的LED光引擎封装结构，其特征在于，所述导丝是金线、合金线、铜线或铝线。
5.如权利要求1或2所述的LED光引擎封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、对于由SMD、EMC、CSP、Wicop类型LED光源贴片制作的光引擎，先进行半导体晶片封装，再将LED光源贴片进行贴片，其具体流程如下：
(1)固晶使用固晶胶将构成LED驱动电源的半导体晶片固定在应用基板的固晶位置；
(2)焊线将固晶后的半成品，通过导丝连通半导体晶片电路通道；
(3)封胶使用胶材密封保护半导体晶片及导丝；
(4)贴片将SMD、EMC、CSP、Wicop类型LED光源贴片和构成LED驱动电源的贴片元件在同一块应用基板上进行贴片；
(5)测试测试产品是否满足设计需求；
或，
二、对于由COB类型LED光源晶片制作的光引擎且LED晶片为正装芯片，半导体晶片封装与LED光源晶片封装同步进行，其具体流程如下：
(6)固晶使用固晶胶将构成LED驱动电源的半导体晶片和COB类型LED光源晶片固定在应用基板的固晶位置；
(7)焊线将固晶后的半成品，通过导丝连通构成LED驱动电源的半导体晶片和COB类型LED光源晶片的电路通道；
(8)封胶使用胶材密封保护半导体晶片及导丝；
(9)贴片将构成LED驱动电源的贴片元件在同一块应用基板上进行贴片；
(10)测试测试产品是否满足设计需求；
或，
三、对于由COB类型LED光源制作的光引擎且LED芯片为倒装芯片，半导体晶片封装与LED芯片封装同步进行，其具体流程如下：
(11)第一次固晶使用导电材料，将COB类型LED光源晶片电极与应用基板电气导通固定；
(12)第二次固晶使用固晶胶将构成LED驱动电源的半导体晶片固定在应用基板的固晶位置；
(13)焊线将第二次固晶后的半成品，通过导丝连通构成LED驱动电源的半导体晶片电路通道；
(14)封胶使用胶材密封保护构成LED驱动电源的半导体晶片、导丝以及COB类型LED光源晶片；
(15)贴片将为LED驱动电源的贴片元件在同一块应用基板上进行贴片；
(16)测试测试产品是否满足设计需求。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述半导体晶片包括构成LED驱动电源的IC晶片、二极管晶片和/或三极管晶片。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)、(6)、(12)中所述固晶胶是银胶、环氧基绝缘胶或硅基绝缘胶。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)、(7)、(13)中所述导丝是金线、合金线、铜线或铝线。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)、(8)、(14)中所述胶材是硅胶、硅橡胶、硅树脂或环氧树脂。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(13)中所述导电材料是银胶、锡膏、AuSn合金或其它共晶焊料。
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Address before: 523000 second floor, main building, No. 15, Fumin Industrial Park, No. 688, Fumin Middle Road, caibian village, Dalang Town, Dongguan City, Guangdong Province

Patentee before: DONGGUAN YINGSHEN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.