CN107248547A - 一种大功率led芯片集成封装结构及其封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了种大功率led芯片集成封装结构及封装方法，包括：大功率led芯片、基板、围墙、光学玻璃，所述大功率led芯片贴于基板上，大功率led芯片与电极或大功率led芯片与基板电路层连接，围墙一侧与基板连接，另一侧与光学玻璃连接，光学玻璃、围墙、与基板围成一完全密封不透气的空腔，所述大功率led芯片位于该空腔内，该空腔内填充有绝缘导热的惰性气体，光学玻璃内掺杂有荧光粉或光学玻璃表面涂有荧光粉层。本发明可以不用荧光胶或者少用，降低成本，由于荧光胶的减少，出光量提高，工作更佳稳定可靠，光学玻璃的密封更为稳固。

Description

一种大功率led芯片集成封装结构及其封装方法

技术领域

本发明涉及一种光电技术领域中的LED芯片的封装，尤其涉及一种大功率led芯片集成封装结构及其封装方法。

背景技术

LED光源具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强，有利于环保等特性，特别是在全球倡导节能环保的今天，LED照明成为了全球照明市场的宠儿。

目前在高亮度白光led领域，制备led集成封装模块方法是，首先将芯片贴在具有高反射基板上，然后通过引线键合的方式将芯片的电极接到支架或电路上，之后在芯片上面涂掺了荧光粉的硅胶，固化成型后，再在外面涂一层没有参杂的硅胶用于保护金线或电极。这种传统的封装方式虽然简单，但存在以下几个不利因素：

1.成本高，现有的大功率led芯片集成封装，单个产品相对需要很大量的封装胶水，而目市场上信赖性好的胶水多为进口，价格很高。

2.出光效果不理想，现有的大功率led芯片集成封装，由于荧光胶和外封胶的厚度至少都在0.5mm以上，胶水的透光性随着厚度的增加逐渐降低，以至于有一部分光衰减在胶体中，由于胶水自身的导热性很差，衰减的光转变成热，加快胶水及芯片等材料的衰减速度。

3.稳定性不理想，由于集成led光源封装密度高，且发光面比一般的led光源大很多，在使用过程中，胶体由于温度产生的内应力会比小功率的或者单颗led光源大很多，这种应力会把芯片与芯片或者芯片与支架或者芯片与电路之间键合的导线拉断，从而造成集成光源死灯，或者胶体克服不了这种应力而造成led集成光源面裂胶(胶裂)。

4.耐候性不佳，由于硅胶是led封装的主要密封保护材料，但由于硅胶没有100％的气密性，正是这个因素导致led集成光源长期使用过程中，空气中的不利气体或者有害的化学元素透过硅胶层对基板反射层造成致命危害，比如镀银基板硫化反应、氧化反应等或者对其它工艺反射面造成不利的化学反应等，这些都会严重影响基板的反射率，从而造成led光源光通量输出严重下降，光源色坐标严重偏移等现象，或污染封装封装胶体，降低原有的物理和化学特性。

5.对于紫外光芯片激发荧光粉封装的白光或者紫外光光源封装，由于紫外光封装对封装胶水、粘结材料、荧光粉、基板等封装材料，有很高的要求，传统封装材料一般都不能满足要求，经过紫外光的照射容易老化，相关的材料性能发生变化：常见的封装胶黄化、碳化，粘结材料失效，光源光衰、色漂移等现象。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种大功率led芯片集成封装结构及其封装方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大功率led芯片集成封装结构，包括：大功率led芯片、基板、围墙、光学玻璃，所述大功率led芯片贴于基板上，大功率led芯片与电极或大功率led芯片与基板电路层连接，围墙一侧与基板连接，另一侧与光学玻璃连接，光学玻璃、围墙、与基板围成一完全密封不透气的空腔，所述大功率led芯片位于该空腔内，该空腔内填充有绝缘导热的惰性气体，光学玻璃内掺杂有荧光粉或光学玻璃表面涂有荧光粉层。

本发明还包括荧光胶体，大功率led芯片置于荧光胶体之中或者荧光胶体涂覆在大功率led芯片表面，大功率led芯片上方的荧光胶体的厚度小于0.3mm。

所述基板材料为铝基板或铜基板或陶瓷基板，基板为单层或者多层。

所述基板固定大功率led芯片的位置设置有大功率led对接的芯片电路。

所述光学玻璃具有高透光率，且表面进行粗化处理。

所述大功率led芯片通过银胶或锡共晶焊接工艺固定在基板上。

相邻大功率led芯片通过导线连接，位于两端的大功率led芯片通过导线与电极连接。

基板与围墙一体成型。

一种采用大功率led芯片集成封装结构的封装方法，包括以下步骤：

基板清洗、烘干；

将围墙固定在基板上

大功率led芯片分拣、扩晶；

通过银胶或锡采用共晶焊工艺将大功率led芯片固定在基板上；

在绝缘导热的惰性气体的环境中将光学面板与围墙固定密封连接。

本发明的有益效果是：

1.降低成本，该结构的大功率led芯片集成封装结构可以不用荧光胶(对于紫外芯片光源封装，直接省去封装胶)或者用少量的荧光胶，使得荧光胶的厚度可以做到0.3mm以下，不再需要外封胶的点涂，对比以往胶的用量有很大幅度的减少和胶体厚度也有很大的减小；

2.出光量提升：本发明中荧光胶体的厚度有很大幅度的减小，从而减少光在胶体的衰减，相比传统的封装结构出光率会有一定幅度的提升；

3.提升光的质量：本发明中，通过使用经过表面粗化处理的光学玻璃作为出光面，相对增加的出光面的出光面积，提升出光量，同时由于出光面的粗化，使经过该面的光线发生散射或者漫反射，使的经过该面的光谱充分均匀的混合，这样可以大大改善传统光源一直存的光源边缘颜色发黄或者发绿这一现象；

4.信赖性提升：本发明中，使得大功率led芯片与大功率led芯片之间、大功率led芯片与电极之间连接的导线，完全置于密封的空腔中且在荧光胶体外，避免了荧光胶体内应力对导线造成的危害，相对传统封装方法，导线是完全置于胶体之中，无法避免胶体的应力对导线造成的危害；

5.耐候性提升：本发明是以光学玻璃做为保护的介质，玻璃气密性相对的封装胶要好的很多，可以完全杜绝光源所处环境中的不利气体或者元素透过玻璃层对里面的基板、发光二极管、封装胶水造成致命危害，比如镀银基板硫化反应、氧化反应等或者对其它工艺反射面造成不利的化学反应等，这些都会严重影响基板的反射率，从而造成led光源光通量输出严重下降，光源色坐标严重偏移等现象，同时可以完全克服上述不利因素对芯片、荧光胶、电极、导线造成的危害；

6.空腔内填充惰性气体、折射系数大的气体、导热系数比空气大的气体，都可相应的提升封装产品的性能：填充惰性气体可以进一步提升产品的抗氧化能力；填充导热气体提升产品的散热性能；填充折射率大的气体，可以提升出光率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的第一种实施方式的示意图；

图2是本发明的第二种实施方式的示意图；

图3是本发明的第三种实施方式的示意图；

图4是本发明的第四种实施方式的示意图；

图5是本发明的第五种实施方式的示意图；

图6是本发明的第一种实施方式的俯视图；

图7是本发明的第二种实施方式的俯视图；

图8是本发明的第三种实施方式的俯视图；

图9是本发明的第四种实施方式的俯视图；

图10是本发明的第五种实施方式的俯视图。

具体实施方式

参照图1和图6，如图所示为本发明的第一种实施方式的示意图，本发明是一种大功率led芯片集成封装结构，包括：大功率led芯片1、基板2、围墙3、光学玻璃4，所述大功率led芯片1贴于基板2上，大功率led芯片1与电极5或大功率led芯片1与基板2电路层6连接，围墙3一侧与基板2连接，另一侧与光学玻璃4连接，光学玻璃4、围墙3、与基板2围成一完全密封不透气的空腔，所述大功率led芯片1位于该空腔内，该空腔内填充有绝缘导热的惰性气体，光学玻璃4内掺杂有荧光粉或光学玻璃4表面涂有荧光粉层。上述结构的本发明具有以下技术效果：

1.降低成本，该结构的大功率led芯片1集成封装结构可以不用荧光胶及封装胶(如应用于紫外芯片光源封装，直接省去封装胶，提升稳定性)，节省成本；

2.稳定性提升：相对传统封装工艺，直接省去了封装胶水，杜绝了因为胶水应力对芯片等部件造成的伤害，提升产品的稳定性；

3.耐候性提升：本发明是以光学玻璃4做为保护的介质，玻璃气密性相对的封装胶要好的很多，可以完全杜绝光源所处环境中的不利气体或者元素透过玻璃层对里面的基板2、发光二极管、封装胶水造成致命危害，比如镀银基板2硫化反应、氧化反应等或者对其它工艺反射面造成不利的化学反应等，这些都会严重影响基板2的反射率，从而造成led光源光通量输出严重下降，光源色坐标严重偏移等现象，同时可以完全克服上述不利因素对芯片、荧光胶、电极5、导线7造成的危害；

4.空腔内填充惰性气体、折射系数大的气体、导热系数比空气大的气体，都可相应的提升封装产品的性能：填充惰性气体可以进一步提升产品的抗氧化能力；填充导热气体提升产品的散热性能；填充折射率大的气体，可以提升出光率。

所述基板2材料为铝基板2或铜基板2或陶瓷基板2，基板2为单层或者多层；所述基板2固定大功率led芯片1的位置设置有大功率led对接的芯片电路；所述大功率led芯片1通过银胶或锡共晶焊接工艺固定在基板2上；位于两端的大功率led芯片1通过导线7与电极5连接，电机位于基板2和围墙3之间。

所述光学玻璃4具有高透光率，且表面进行粗化处理，如此可相对增加的出光面的出光面积，提升出光量，同时由于出光面的粗化，使经过该面的光线发生散射或者漫反射，使的经过该面的光谱充分均匀的混合，这样可以大大改善传统光源一直存的光源边缘颜色发黄或者发绿这一现象。

参照图2和图7，如图所示为本发明的第二种实施方式的示意图，其与第一种实施方式大致相同，不同之处在于还包括荧光胶体8，大功率led芯片1置于荧光胶体8之中，大功率led芯片1上方的荧光胶体8的厚度小于0.3mm，相邻大功率led芯片1之间通过导线7连接。该实施方式对比以往胶的用量有很大幅度的减少和胶体厚度也有很大的减小，使得大功率led芯片1与大功率led芯片1之间、大功率led芯片1与电极5之间连接的导线7，完全置于密封的空腔中且在荧光胶体外，避免了荧光胶体内应力对导线7造成的危害，相对传统封装方法，导线7是完全置于胶体之中，无法避免胶体的应力对导线7造成的危害，性能稳定可靠。同时因为荧光胶的厚度更薄，减少光在胶水中的光损失，提升出光率。

参照图3和图8，如图所示为本发明的第三种实施方式的示意图，其与第二种实施方式大致相同，不同之处在于电极设置在围墙3内。

参照图4和图8，如图所示为本发明的第四种实施方式的示意图，其与第二种实施方式大致相同，不同之处在于大功率led芯片1直接与基板2上设置的芯片电路连接。

参照图5和图10，如图所示为本发明的第五种实施方式的示意图，其与第二种实施方式大致相同，不同之处在于大功率led芯片1直接与基板2上设置的芯片电路连接，并且荧光胶体8涂覆在大功率led芯片1表面。

一种采用大功率led芯片1集成封装结构的封装方法，包括以下步骤：

基板2清洗、烘干；

将围墙3固定在基板2上

大功率led芯片1分拣、扩晶；

通过银胶或锡采用共晶焊工艺将大功率led芯片1固定在基板2上；

在绝缘导热的惰性气体的环境中将光学面板与围墙3固定密封连接。

当然，为了提升本发明的密封性能，可以将基板2与围墙3设置成一体成型，亦可达到同样甚至更佳的效果。

上述实施例只是本发明的优选方案，本发明还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

Claims (9)

1.一种大功率led芯片集成封装结构，其特征在于包括：大功率led芯片、基板、围墙、光学玻璃，所述大功率led芯片贴于基板上，大功率led芯片与电极或大功率led芯片与基板电路层连接，围墙一侧与基板连接，另一侧与光学玻璃连接，光学玻璃、围墙、与基板围成一完全密封不透气的空腔，所述大功率led芯片位于该空腔内，该空腔内填充有绝缘导热的惰性气体，光学玻璃内掺杂有荧光粉或光学玻璃表面涂有荧光粉层。

2.如权利要求1所述的一种大功率led芯片集成封装结构，其特征在于其还包括荧光胶体，大功率led芯片置于荧光胶体之中或者荧光胶体涂覆在大功率led芯片表面，大功率led芯片上方的荧光胶体的厚度小于0.3mm。

3.如权利要求1所述的一种大功率led芯片集成封装结构，其特征在于所述基板材料为铝基板或铜基板或陶瓷基板，基板为单层或者多层。

4.如权利要求1所述的一种大功率led芯片集成封装结构，其特征在于所述基板固定大功率led芯片的位置设置有大功率led对接的芯片电路。

5.如权利要求1所述的一种大功率led芯片集成封装结构，其特征在于所述光学玻璃具有高透光率，且表面进行粗化处理。

6.如权利要求1所述的一种大功率led芯片集成封装结构，其特征在于所述大功率led芯片通过银胶或锡共晶焊接工艺固定在基板上。

7.如权利要求1所述的一种大功率led芯片集成封装结构，其特征在于相邻大功率led芯片通过导线连接，位于两端的大功率led芯片通过导线与电极连接。

8.如权利要求1所述的一种大功率led芯片集成封装结构，其特征在于基板与围墙一体成型。

9.一种采用如权利要求1所述的一种大功率led芯片集成封装结构的封装方法，其特征在于包括以下步骤：

基板清洗、烘干；

将围墙固定在基板上

大功率led芯片分拣、扩晶；

通过银胶或锡采用共晶焊工艺将大功率led芯片固定在基板上；

在绝缘导热的惰性气体的环境中将光学面板与围墙固定密封连接。