CN105720048A - 一种无焊线高显指led灯丝的封装方法及无焊线高显指led灯丝 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无焊线高显指LED灯丝的封装方法。包括：小型封装体的制作；在倒装芯片除焊接电极面以外的面涂覆只含有红色荧光粉的荧光胶而制成；在细条型基板上绘制若干相互断开的连接电路，各连接电路均包括有两个导电焊盘，两个导电焊盘之间通过导电线路相连；将小型封装体共晶焊接在基板电路上，将焊接电极分别与两相邻连接电路上的导电焊盘焊接，使相邻的两连接电路依次连通；再将细条基板正反两面包裹含有绿色或黄绿色荧光粉的荧光胶得到无焊线高显指LED灯丝成品。本发明解决了绿色或黄色等短波荧光粉发射的光再激发，造成部分光谱缺失和激发效率降低的问题，达到提高显指和降低荧光粉用量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装技术领域，尤其是涉及一种无焊线高显指LED灯丝的封装方法及根据该封装方法制作而成的无焊线高显指LED灯丝。
背景技术
LED灯丝制作的白炽灯与传统白炽灯相比具有相似的形态和配光曲线，且球泡工艺成熟，价格低廉；同时具有360度全角度发光，无光圈；高显指、高光效，无需独立散热等特点。
但LED灯泡的发展也存在许多问题，主要制约因素是LED灯丝。LED灯丝将多颗芯片封装于一根细条基板上，两面涂覆内含有红色、绿色、黄色的其中两种或两种以上荧光粉均匀混合的荧光胶。目前，LED灯丝主要是将芯片通过固晶胶固定于基板上，再焊金属线电连接，具体结构参考附图1。此封装形式焊线良率低，焊线机台及物料相对成本较高，且产品在客户端应用点焊按压易造成死灯，散热与可靠性问题有待改善；其次，两种或多种荧光粉均匀混合的荧光胶体在受蓝光激发时容易造成绿色或黄色等短波荧光粉发射的光再激发，造成部分光谱缺失导致产品显指和荧光粉激发效率降低，从而需要增大荧光粉用量来提高显指。
发明内容
本发明解决的技术问题是,现有技术中的绿色或黄色等短波荧光粉发射的光再激发，造成部分光谱缺失导致产品显指和荧光粉激发效率降低，以及通过金属线连接芯片造成产品良率低、生产本高、散热和可靠性差。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无焊线高显指LED灯丝的封装方法，其特征在于，包括：
步骤a：小型封装体的制作；该小型封装体是通过在倒装芯片除焊接电极面以外的面均匀涂覆一层成几何形状且只含有红色荧光粉的荧光胶而制成；
步骤b：基板电路的制作；利用厚膜或薄膜工艺，采用透明导电材料或导电浆料印刷固化，在细条型基板上绘制若干相互断开的连接电路，各连接电路均包括有两个导电焊盘，两个导电焊盘之间通过导电线路相连；
步骤c：固晶；通过焊料将步骤a中制得的小型封装体共晶焊接在由步骤b制得的基板电路上，将倒装芯片上的焊接电极分别与两相邻连接电路上的导电焊盘焊接，使倒装芯片将相邻的两连接电路依次连通；
步骤d：封胶；将经过步骤c固晶处理的细条基板正反两面包裹一层含有绿色或黄绿色荧光粉的荧光胶得到无焊线高显指LED灯丝成品。
通过制作小型封装体，在倒装芯片除焊接电极面以外的焊接面均匀涂覆只含有红色荧光粉的荧光胶，再将小型封装体在印刷固化有连接电路的基板上固晶，最后封胶，因此，倒装芯片产生的光先对红色荧光粉进行激发，再对外层荧光胶内含有的绿色或黄绿色荧光粉进行激发，从而解决了绿色或黄色等短波荧光粉发射的光再激发，造成部分光谱缺失导致产品显指和荧光粉激发效率降低的问题，达到提高显指和降低荧光粉用量的目的。其次，通过在细条型基板上绘制若干相互断开的连接电路，连接电路的两端部采用厚膜沉银工艺制作导电焊盘，将小型封装体固晶焊接在两相邻连接电路上的导电焊盘上使得基板上的连接电路依次串联导通，共晶焊接焊料导热性能和粘接能力远大于普通固晶胶水，提高了产品可靠性。同时无需焊线，可以省略焊线工序，节省焊线机、金属线的昂贵费用，并大大减少了焊接过程中因瓷嘴对LED的芯片的冲击而导致LED漏电、虚焊等风险，极大地提高封装可靠性和生产良率。
作为优选，所述的焊接电极设置在倒装芯片的P-GaN表面。解决芯片散热的一个有效方法即是提供一条良好的导热通道让热量从PN结往外散出，与传统正装结构以蓝宝石衬底作为散热通道相比，垂直及倒装焊芯片结构有着较佳的散热能力。倒装芯片在P-GaN表面制作共晶焊接电极，通过焊料固定在带连接电路的基板上，倒装芯片PN结发光中心距离焊接电极距离更近，使得倒装芯片热阻降低，散热性能好。
作为优选，所述的倒装芯片为大、中、小功率倒装芯片或倒装高压芯片。其具有可操作性强，容易实现，性能优异，成本合适等优点。
作为优选，所述的细条型基板为陶瓷基板、透明陶瓷基板、蓝宝石基板或玻璃基板。采用陶瓷基板、透明陶瓷基板、蓝宝石基板或玻璃基板等具有表面可制作电路的基板，工艺简单。
作为优选，所述的焊料为锡膏或助焊剂。采用锡膏、助焊剂或者其他适用于倒装芯片共晶焊接的材料，导热性能好，粘接力大，有利于散热和提高产品可靠性。
作为优选，所述小型封装体中的红色荧光粉的发光波长为630纳米，步骤d中封胶所采用的荧光胶内含有的荧光粉为发光波长为535纳米的绿色荧光粉。采用发光波长为630纳米的红色荧光粉和发光波长为535纳米的绿色荧光粉组合，倒装芯片产生的光经过红色荧光粉，转发的光再对绿色荧光粉进行激发，最后发出的光的Ra可达到90.5，而传统灯丝将发光波长为630纳米的红色荧光粉和发光波长为535纳米的绿色荧光粉均匀混合成胶体，倒装芯片产生的光进行激发后所转发的光的Ra只能达到83，因此，利用本发明封装方法生产的产品的显色指数要远远优于传统的灯丝。
作为优选，所述小型封装体的垂直截面的几何形状为弧形、矩形或锯齿形。小型封装体的垂直截面的几何形状可以为弧形、矩形、锯齿形，也可根据实际需求做成其它造型。
本发明还提供了一种无焊线高显指LED灯丝，包括有基板和其上设有的若干相互断开的连接电路，其特征在于：在相邻的连接电路之间设置有使各连接电路依次串联导通的小型封装体，所述的小型封装体包括有倒装芯片以及涂覆在倒装芯片除焊接电极面以外的且只含有发光波长为630纳米的红色荧光粉的内荧光胶体，所述基板的正反两面包覆有含发光波长为535纳米的绿色或黄绿色荧光粉的外荧光胶体。倒装芯片除焊接电极面以外的表面涂覆设置有发光波长为630纳米的红色荧光粉的内荧光胶体，基板上的连接电路通过小型封装体依次串联导通，含发光波长为535纳米的绿色或黄绿色荧光粉的外荧光胶体包覆在基板的正反两面，对连接电路和小型封装体形成包覆，因此，倒装芯片产生的光先进入内荧光胶体对发光波长为630纳米的红色荧光粉进行激发，再经外荧光胶体对发光波长为535纳米的绿色或黄绿色荧光粉进行激发，最后产生的光的Ra可达到90.5，显色指数较高。且各倒装芯片通过设置在基板上的连接电路连接导通，省去了焊线，可以省略焊线工序，节省焊线机、金属线的昂贵费用，并大大减少了焊接过程中因瓷嘴对LED的芯片的冲击而导致LED漏电、虚焊等风险，极大地提高产品的可靠性和生产良率，大大降低了生产成本。
作为优选，所述的连接电路包括有两个导电焊盘，两个导电焊盘之间通过导电线路相连，所述的倒装芯片上的两个焊接电极分别与相邻的连接电路上的导电焊盘焊接固定。通过在连接电路的两端设置导电焊盘，有利于倒装芯片的焊接固定。
因此，本发明相比现有技术具有以下特点：1.通过制作小型封装体，再将小型封装体在印刷固化有连接电路的基板上固晶，最后封胶，倒装芯片产生的光先对红色荧光粉进行激发，再对外层荧光胶内含有的绿色或黄绿色荧光粉进行激发，解决了绿色或黄色等短波荧光粉发射的光再激发，造成部分光谱缺失导致产品显指和荧光粉激发效率降低的问题，提高了产品的显指和降低荧光粉用量；2.通过在细条型基板上绘制若干相互断开的连接电路，将小型封装体固晶焊接在两相邻连接电路上使得基板上的连接电路依次串联导通，散热性能好，产品可靠性高3.无需焊线，省略焊线工序，节省焊线机、金属线的昂贵费用，并大大减少了焊接过程中因瓷嘴对LED的芯片的冲击而导致LED漏电、虚焊等风险，极大地提高封装可靠性和生产良率。
附图说明
附图1是现有的LED灯丝的结构示意图；
附图2是本发明的一种结构示意图；
附图3是本发明的小型封装体的结构示意图；
附图4是小型封装体的剖视图；
附图5是本发明绘制有连接电路的基板的结构示意图。
1-现有的LED灯丝的荧光胶层2-现有的LED灯丝的发光芯片3-金属线4-基板5-小型封装体51-内荧光胶体52-焊接电极6-倒装芯片7-外荧光胶体8-连接电路81-导电焊盘82-导电线路。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：一种无焊线高显指LED灯丝的封装方法，包括：
步骤a：小型封装体5的制作；该小型封装体5是通过在倒装芯片6除焊接电极52的焊接面以外的面均匀涂覆一层成几何形状且只含有红色荧光粉的荧光胶而制成，只含有红色荧光粉的荧光胶涂覆在倒装芯片6的表面形成内荧光胶体51（参见附图3、4）；两个焊接电极52共晶焊接在倒装芯片6上，利用molding（塑封）、胶饼压合等方法在倒装芯片外部除焊接电极的焊接面以外的面涂覆只含有红色荧光粉的荧光胶，使得倒装芯片所发出的光首先进入含有红色荧光粉的荧光胶内对红色荧光粉进行激发；
步骤b：基板电路的制作；利用厚膜或薄膜工艺，采用透明导电材料或导电浆料印刷固化，在细条型基板4上绘制若干相互断开的连接电路8，各连接电路8均包括有两个导电焊盘81，两个导电焊盘81之间通过导电线路82相连（参见附图5）；
步骤c：固晶；通过焊料将步骤a中制得的小型封装体5共晶焊接在由步骤b制得的基板电路上，将倒装芯片上的焊接电极52分别与两相邻连接电路上的导电焊盘81焊接，使倒装芯片6将相邻的两连接电路8依次连通；
步骤d：封胶；将经过步骤c固晶处理的细条基板正反两面包裹一层含有绿色或黄绿色荧光粉的荧光胶得到无焊线高显指LED灯丝成品（参见附图2），绿色或黄绿色荧光粉的荧光胶涂覆在细条基板正反两面形成外荧光胶体7。
通过制作小型封装体，在倒装芯片除焊接电极面以外的面均匀涂覆只含有红色荧光粉的荧光胶，再将小型封装体在印刷固化有连接电路的基板上固晶，最后封胶，因此，倒装芯片产生的光先对红色荧光粉进行激发，再对外层荧光胶内含有的绿色或黄绿色荧光粉进行激发，从而解决了绿色或黄色等短波荧光粉发射的光再激发，造成部分光谱缺失导致产品显指和荧光粉激发效率降低的问题，达到提高显指和降低荧光粉用量的目的。其次，通过在细条型基板上绘制若干相互断开的连接电路，连接电路的两端部采用厚膜沉银工艺制作导电焊盘，将小型封装体固晶焊接在两相邻连接电路上的导电焊盘上使得基板上的连接电路依次串联导通，共晶焊接焊料导热性能和粘接能力远大于普通固晶胶水，提高了产品可靠性。同时无需焊线，可以省略焊线工序，节省焊线机、金属线的昂贵费用，并大大减少了焊接过程中因瓷嘴对LED的芯片的冲击而导致LED漏电、虚焊等风险，极大地提高封装可靠性和生产良率。
焊接电极设置在倒装芯片的P-GaN表面。解决芯片散热的一个有效方法即是提供一条良好的导热通道让热量从PN结往外散出，与传统正装结构以蓝宝石衬底作为散热通道相比，垂直及倒装焊芯片结构有着较佳的散热能力。倒装芯片在P-GaN表面制作共晶焊接电极，通过焊料固定在带连接电路的基板上，倒装芯片PN结发光中心距离焊接电极距离更近，倒装芯片热阻降低，散热性能好。
倒装芯片为大、中、小功率倒装芯片或倒装高压芯片。其具有可操作性强，容易实现，性能优异，成本合适等优点。
细条型基板为陶瓷基板、透明陶瓷基板、蓝宝石基板或玻璃基板等具有表面可制作电路的基板。陶瓷基板、透明陶瓷基板、蓝宝石基板或玻璃基板的表面可印刷制作电路，工艺简单。
焊料为锡膏或助焊剂等适用于倒装芯片共晶焊接的焊接材料。采用锡膏或助焊剂共晶焊接倒装芯片，导热性能好，粘接力大，有利于散热和提高产品可靠性。
其中，小型封装体5中的红色荧光粉的发光波长为630纳米，步骤d中封胶所采用的荧光胶内含有的荧光粉为发光波长为535纳米的绿色荧光粉。采用发光波长为630纳米的红色荧光粉和发光波长为535纳米的绿色荧光粉组合，倒装芯片产生的光经过红色荧光粉，再对绿色荧光粉进行激发，最后发出的光的Ra可达到90.5，而传统灯丝将发光波长为630纳米的红色荧光粉和发光波长为535纳米的绿色荧光粉均匀混合成胶体，倒装芯片产生的光进行激发后所发出的光的Ra只能达到83，因此，利用本发明封装方法生产的产品的显色指数要远远优于传统的灯丝。
小型封装体5的垂直截面的几何形状为弧形、矩形或锯齿形。小型封装体的几何截面形状可以为弧形、矩形、锯齿形，也可根据实际需求做成其它造型。
根据上述方法制得的无焊线高显指LED灯丝，包括有基板4和其上设有的若干相互断开的连接电路8，在相邻的连接电路8之间设置有使各连接电路依次串联导通的小型封装体5，小型封装体5包括有倒装芯片6以及涂覆在倒装芯片除焊接电极52的焊接面以外的且只含有发光波长为630纳米的红色荧光粉的内荧光胶体51，所述基板4的正反两面包覆有含发光波长为535纳米的绿色或黄绿色荧光粉的外荧光胶体7（参见附图2、3、4）。倒装芯片除焊接电极的焊接面以外的表面涂覆设置有发光波长为630纳米的红色荧光粉的内荧光胶体，基板上的连接电路通过小型封装体依次串联导通，含发光波长为535纳米的绿色或黄绿色荧光粉的外荧光胶体包覆在基板的正反两面，对连接电路和小型封装体形成包覆，因此，倒装芯片产生的光先进入内荧光胶体对发光波长为630纳米的红色荧光粉进行激发，再经外荧光胶体对发光波长为535纳米的绿色或黄绿色荧光粉进行激发，最后产生的光的Ra可达到90.5，显色指数较高。且各倒装芯片通过设置在基板上的连接电路连接导通，省去了焊线，可以省略焊线工序，节省焊线机、金属线的昂贵费用，并大大减少了焊接过程中因瓷嘴对LED的芯片的冲击而导致LED漏电、虚焊等风险，极大地提高产品的可靠性和生产良率，大大降低了生产成本。
见图2、图4，连接电路8包括有两个导电焊盘81，两个导电焊盘81之间通过导电线路82相连，所述的倒装芯片6上的两个焊接电极52分别与相邻的连接电路上的导电焊盘81焊接固定。通过在连接电路的两端设置导电焊盘，有利于倒装芯片的焊接固定（参见附图4、5）。
本发明可改变为多种封装方式对本领域的技术人员是显而易见的，如COB、SMD等这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。
Claims (9)
1.一种无焊线高显指LED灯丝的封装方法，其特征在于，包括：
步骤a：小型封装体的制作；该小型封装体是通过在倒装芯片除焊接电极面以外的面均匀涂覆一层成几何形状且只含有红色荧光粉的荧光胶而制成；
步骤b：基板电路的制作；利用厚膜或薄膜工艺，采用透明导电材料或导电浆料印刷固化，在细条型基板上绘制若干相互断开的连接电路，各连接电路均包括有两个导电焊盘，两个导电焊盘之间通过导电线路相连；
步骤c：固晶；通过焊料将步骤a中制得的小型封装体共晶焊接在由步骤b制得的基板电路上，将倒装芯片上的焊接电极分别与两相邻连接电路上的导电焊盘焊接，使倒装芯片将相邻的两连接电路依次连通；
步骤d：封胶；将经过步骤c固晶处理的细条基板正反两面包裹一层含有绿色或黄绿色荧光粉的荧光胶得到无焊线高显指LED灯丝成品。
2.根据权利要求1所述的无焊线高显指LED灯丝的封装方法，其特征在于：所述的焊接电极设置在倒装芯片的P-GaN表面。
3.根据权利要求1或2所述的无焊线高显指LED灯丝的封装方法，其特征在于：所述的倒装芯片为大、中、小功率倒装芯片或倒装高压芯片。
4.根据权利要求1所述的无焊线高显指LED灯丝的封装方法，其特征在于：所述的细条型基板为陶瓷基板、透明陶瓷基板、蓝宝石基板或玻璃基板。
5.根据权利要求1所述的无焊线高显指LED灯丝的封装方法，其特征在于：所述的焊料为锡膏或助焊剂。
6.根据权利要求1所述的无焊线高显指LED灯丝的封装方法，其特征在于：所述小型封装体中的红色荧光粉的发光波长为630纳米，步骤d中封胶所采用的荧光胶内含有的荧光粉为发光波长为535纳米的绿色荧光粉。
7.根据权利要求1或6所述的无焊线高显指LED灯丝的封装方法，其特征在于：所述小型封装体的垂直截面的几何形状为弧形、矩形或锯齿形。
8.一种根据权利要求1所述方法制作的无焊线高显指LED灯丝，包括有基板和其上设有的若干相互断开的连接电路，其特征在于：在相邻的连接电路之间设置有使各连接电路依次串联导通的小型封装体，所述的小型封装体包括有倒装芯片以及涂覆在倒装芯片除焊接电极面以外的且只含有发光波长为630纳米的红色荧光粉的内荧光胶体，所述基板的正反两面包覆有含发光波长为535纳米的绿色或黄绿色荧光粉的外荧光胶体。
9.根据权利要求8所述的无焊线高显指LED灯丝，其特征在于：所述的连接电路包括有两个导电焊盘，两个导电焊盘之间通过导电线路相连，所述的倒装芯片上的两个焊接电极分别与相邻的连接电路上的导电焊盘焊接固定。
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