CN109728153A - 芯片级封装led光源及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种芯片级封装LED光源及其制作方法，在制作芯片级封装LED光源时，将芯片级封装LED固定在电路板上后，在电路板上形成将芯片级封装LED覆盖的保护胶层，且保护胶层与芯片级封装LED出光面相对的区域为透明胶层；这样利用电路板上保护胶层将芯片级封装LED包裹起来，利用外层的保护胶层提升芯片级封装LED的机械强度，从而提升其抗应力能力，避免在受到外力或温差时产生应力下断裂而产生缺亮的情况，同时将芯片级封装LED包裹在内的保护胶层还可避免芯片周围的荧光叫或白胶在高低温多次循环后脱离，保证发光颜色的一致性，保护胶层的设置也可在一定程度上阻止外界的硫元素进入，从而同时可提升芯片级封装LED光源的抗硫化能力。

Description

芯片级封装LED光源及其制作方法

技术领域

本发明涉及LED(Light Emitting Diode，发光二极管)领域，尤其涉及一种芯片级封装LED光源及其制作方法。

背景技术

随着LED的应用和发展，对LED的尺寸要求越来越小。为了满足减小LED尺寸的要求，出现了芯片级封装CSP(Chip Scale Package芯片级封装)LED，目前的CSP LED主要有两种结构：

一种是五面出光CSP LED，参见图1所示，其结构原理是在倒装LED芯片11(FlipLED chip)模压荧光胶层12后，再做成品切割得到单颗的CSP LED，其四个侧面以及顶部的正面都是出光面，底部的背面则设置有正负电极111。另一种是单面出光CSP LED，参见图2所示，其相对图1所示的五面出光CSP LED，首先在倒装LED芯片21四周制作与芯片等高的白胶墙23，用于阻挡芯片侧面发出的光，其后在倒装LED芯片21和白胶墙23上方粘贴一层荧光胶层22，再对其进行切割，得到单颗只有顶部的正面出光的单面出光LED，底部的背面则设置有正负电极211。

上述两种结构的CSP LED都具有体积小的优点，但CSP LED无基板，相对传统利用基板进行封装的LED机械强度较弱，在焊接到电路板后，在受到外力或温差时产生应力下，CSP LED易断裂而产生缺亮；同时CSP LED中芯片周围的胶体在高低温多次循环后也容易脱离，从而导致发光颜色变化很大。

发明内容

本发明提供的一种芯片级封装LED光源及其制作方法，主要解决的技术问题是：解决现有结构的CSP LED机械强度较弱导致在应用过程中易断裂以及CSP LED芯片周围的胶体易脱落的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种芯片级封装LED光源制作方法，包括：

将芯片级封装LED固定在电路板上；

在所述电路板上形成将所述芯片级封装LED覆盖的保护胶层，所述保护胶层与所述芯片级封装LED出光面相对的区域为透明胶层。

在本发明的一种实施例中，所述保护胶层为透明胶层。

在本发明的一种实施例中，所述在所述电路板上形成将所述芯片级封装LED覆盖的保护胶层包括：

在所述电路板上喷涂透明胶，所述透明胶覆盖所述芯片级封装LED的表面；

将喷涂的所述透明胶进行固化得到透明胶层。

在本发明的一种实施例中，在所述电路板上喷涂的透明胶时还包括：在所述芯片级封装LED的正极引脚和负极引脚之间的空隙喷涂透明胶，所述透明胶为绝缘透明胶。

在本发明的一种实施例中，在所述电路板上喷涂透明胶包括：

设定喷涂机的喷涂程式以在所述电路板之上喷涂透明胶时避开所述电路板上的预设功能区；

控制所述喷涂机按所述喷涂程式在所述电路板之上喷涂透明胶，喷涂的透明胶覆盖所述电路板之上除所述预设功能区域之外的所有区域。

在本发明的一种实施例中，所述将喷涂的所述透明胶进行固化包括：

将喷涂的所述透明胶在25～30℃下放置5～10分钟以进行固化；

或，

将喷涂的所述透明胶在60～80℃下放置10～20分钟以进行固化。

在本发明的一种实施例中，在所述电路板上形成将所述芯片级封装LED覆盖的保护胶层之后，还包括：

在所述电路板之上固定将所述芯片级封装LED遮盖的透镜。

为了解决上述问题，本发明还提供一种芯片级封装LED光源，包括电路板、固定在所述电路板之上的芯片级封装LED，还包括形成于所述电路板之上并将所述芯片级封装LED覆盖的保护胶层，所述保护胶层与所述芯片级封装LED出光面相对的区域为透明胶层。

在本发明的一种实施例中，还包括形成于所述芯片级封装LED的正极引脚和负极引脚之间的空隙内的绝缘胶层。

在本发明的一种实施例中，所述保护胶层的厚度小于等于100um。

本发明的有益效果是：

本发明提供的芯片级封装LED光源及其制作方法，在制作芯片级封装LED光源时，将芯片级封装LED固定在电路板上后，在电路板上形成将芯片级封装LED覆盖的保护胶层，且保护胶层与芯片级封装LED出光面相对的区域为透明胶层；这样利用电路板上保护胶层将芯片级封装LED包裹起来，利用外层的保护胶层提升芯片级封装LED的机械强度，从而提升其抗应力能力，避免在受到外力或温差时产生应力下断裂而产生缺亮的情况，同时将芯片级封装LED包裹在内的保护胶层还可避免芯片周围的荧光叫或白胶在高低温多次循环后脱离，保证发光颜色的一致性，保护胶层的设置也可在一定程度上阻止外界的硫元素进入，从而同时可提升芯片级封装LED光源的抗硫化能力。

附图说明

图1为一种五面出光CSP LED示意图；

图2为一种单面出光CSP LED示意图；

图3为现有CSP LED光源示意图；

图4为本发明实施例一中的CSP LED光源示意图一；

图5为本发明实施例一中的CSP LED光源示意图二；

图6为本发明实施例一中的CSP LED光源示意图三；

图7为本发明实施例一中的具有多颗CSP LED的光源示意图；

图8为本发明实施例二中的芯片级封装LED光源制作方法流程示意图；

图9为本发明实施例二中的喷涂形成透明胶层的流程示意图；

图10为本发明实施例二中的通过喷涂机喷涂透明胶的流程示意图；

图11为本发明实施例三中的芯片级封装LED背光光源制作方法流程示意图；

图12为本发明实施例三中的电路板喷涂面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

参见图3所示，芯片级封装LED31固定在电路板32上，由于芯片级封装LED31没有基板，导致其机械强度较低，固定在电路板32上之后，在使用过程中在受到外力或温差时产生应力下，芯片级封装LED31易断裂而产生缺亮；同时芯片级封装LED31中芯片周围的荧光胶或白墙胶在高低温多次循环后也容易脱离，从而导致发光颜色变化很大。

为了解决上述问题，本实施例提供一种新的芯片级封装LED光源，本实施例提供的芯片级封装LED光源可以用于照明、指示以及背光等各种领域。参见图4所示，本实施例提供的芯片级封装LED光源包括电路板42、固定在电路板之上的芯片级封装LED41，还包括形成于电路板之上并将芯片级封装LED覆盖的保护胶层43，保护胶层43与芯片级封装LED41出光面相对的区域为透明胶层，这样保护胶层43可在不影响芯片级封装LED41发光的同时，可以将芯片级封装LED41包裹在其内，从而为芯片级封装LED41提供保护，提升芯片级封装LED41的机械强度，进而提升芯片级封装LED41的抗应力能力，避免其在使用过程很容易受外力或温差时产生应而断裂，提升光源的可靠性。另外，保护胶层43将芯片级封装LED41包裹在内，可以提升芯片级封装LED41芯片周围荧光胶或白胶的粘贴性，尽可能避免芯片周围荧光胶或白胶在高低温多次循环后也容易脱离，从而保证发光颜色的一致性和可靠性。

应当理解的是，在工艺允许情况下，本实施例在电路板上形成保护胶层43的方式可以是各种胶层的形成方式，例如喷涂、印刷等。且本实施例终的保护胶层43的至少一部分直接形成在电路板42上，甚至可以直接将电路板42上可以覆盖的区域全部覆盖，以提升保护胶层43的粘贴强度。例如参见图4所示，保护胶层43同时覆盖在电路板42未固定芯片级封装LED41的区域上，具体覆盖区域的大小可以根据电路板42的功能区域(例如包括但不限于连接器，测试点、连接点)的设置以及具体应用场景灵活设定。

本实施例中，保护胶层43可以仅仅是与芯片级封装LED41出光面相对的区域为透明胶层，其他区域为非透明胶层。保护胶层43也可以直接全部是透明胶层。本实施例中透明胶层所采用的透明胶包括但不限于环氧胶、可以是树脂胶、也可以是其他类型的胶水。

另外，参见图3所示，芯片级封装LED31焊接在电路板32上之后，芯片级封装LED31的正负引脚之间存在缝隙，该缝隙的存在，容易使得电路板上正及焊盘和负极焊盘在锡膏印刷时易偏移，在后续过回流焊后极易发生正负引脚短路。且该缝隙的存在，在后续焊接过程中正、负极焊盘之间也会产生小锡珠，该小锡珠在大电流工作下，易导致正负极引脚短路，引起CSP LED高亮或者烧坏，严重的可能引燃起火，造成重大安全隐患。另外，由于该缝隙的存在，在运输、使用过程空气中的水汽、外界杂质或有机物进入该缝隙，时间长会导致CSP LED光源短路或漏电。

针对上述问题，参见图5所示，本实施例提供的芯片级封装LED光源，还包括形成于芯片级封装LED41的正极引脚和负极引脚之间的空隙内的绝缘胶层44，避免出现缝隙或尽可能降低该缝隙的高度，绝缘胶层44的设置至少具备以下优点：

1、绝缘胶层44的存在，可将正极引脚和负极引脚可靠隔离，避免在回流焊后正极焊盘和负极焊盘之间的锡膏连接在一起，引起正负引脚短路；绝缘胶层44可将正极引脚和负极引脚之间的间隙封堵，避免在后续焊接过程中在正、负极引脚之间产生小锡珠，进而可进一步避免正负极引脚短路，引起CSP LED高亮或者烧坏，提升产品的安全性。

2、由于CSP LED下方的正负电极之间与电路板的缝隙被封堵，可避免产品在运输、使用过程空气中的水汽、外界杂质或有机物进入导致CSP LED光源短路或漏电，可进一步提升产品的可靠性。

本实施例中绝缘胶层44具体的采用的材质以及具体的形成方式都可以灵活设定。只要能在正极引脚和负极引脚之间形成用于对CSP LED下方的正负引脚之间与电路板之间的缝隙进行封堵的绝缘胶层44即可。由于绝缘胶层44本身就是绝缘材质，因此不会造成正极引脚和负极引脚之间形成短路连接。

本实施例中，绝缘胶层44可以采用与保护胶层43相同的材质，且二者可以在同一工艺的形成，也可以在不同的工艺中形成。本实施例中，为了保证光源出光效率的同时形成对芯片级封装LED41的可靠保护，本实施例中形成的保护胶层43的厚度小于等于100um，具体厚度值可以根据具体应用场景和采用的工艺灵活设定，但明显应当理解的是，本实施例中的保护胶层43的厚度大于0。

在本实施例中，当芯片级封装LED41固定在电路板42后，芯片级封装LED41底部与电路板42之间存在缝隙时，参见图6所示，还可形成填充胶层45将该缝隙填充。填充胶层45采用的材质也可与保护胶层43相同，且二者也可以在同一工艺的形成，也可以在不同的工艺中形成。

应当理解的是，在本实施例中，随着芯片级封装LED光源的应用场景不同，对于电路板42上的芯片级封装LED41的个数要求也就不同。在一些应用场景中，要求电路板42上焊接一颗芯片级封装LED41即可，在另外一些应用场景中，则要求电路板42上焊接多颗芯片级封装LED41，对于焊接多颗芯片级封装LED41时，所形成的保护胶层41覆盖所有的芯片级封装LED41，且在各芯片级封装LED41的正负引脚之间缝隙也形成有绝缘胶层44，具体参见图7所示。

本实施例提供的芯片级封装LED光源中的芯片级封装LED机械强度好，在使用过程中不容易断裂，且芯片级封装LED芯片周围的胶体也不容易脱落，可靠性好，同时LED芯片正负引脚之间的缝隙被绝缘胶层封堵可避免空气中的水汽、外界杂质或有机物进入导致CSPLED光源短路或漏电，可进一步提升光源的可靠性，使其能适用于各种应用领域。例如其可以制作成背光模组应用于显示背光领域(可以是电视、显示器、手机等终端的背光模组)，也即将其作为背光光源应用于背光模组。除了可应用于显示背光领域外，还可应用于按键背光领域、拍摄领域、家用照明领域、医用照明领域、装饰领域、汽车领域、交通领域等。应用于按键背光领域时，可以作为手机、计算器、键盘等具有按键设备的按键背光光源；应用于拍摄领域时，可以制作成摄像头的闪光灯；应用于家用照明领域时，可以制作成落地灯、台灯、照明灯、吸顶灯、筒灯、投射灯等；应用于医用照明领域时，可以制作成手术灯、低电磁照明灯等；应用于装饰领域时可以制作成各种装饰灯，例如各种彩灯、景观照明灯、广告灯；应用于汽车领域时，可以制作成汽车车灯、汽车指示灯等；应用于交通领域时，可以制成各种交通灯，也可以制成各种路灯。上述应用仅仅是本实施例所示例的几种应用，应当理解的是芯片级封装LED光源的应用并不限于上述示例的几种领域。

实施例二：

为了更好的理解本发明，本实施例以一种制作实施例一所示的芯片级封装LED光源的制作方法为例，对本发明做进一步说明。

请参见图8所示，本实施例提供的芯片级封装LED光源制作方法包括：

S801：将芯片级封装LED固定在电路板上。

本实施例中，将芯片级封装LED固定在电路板上进行电连接的方式可以是各种实现芯片级封装LED与电路板的电连接方式，例如包括但不限焊接，导电性粘接等。

本实施例中，在电路板上固定的芯片级封装LED的个数可以根据具体应用场景灵活设定，可以只固定一颗，也可以固定多颗。

在本实施例中，根据应用场景需求，可以将电路板固定在载具上，完成喷码、锡膏印刷以及锡膏检测，锡膏检测可以采用SPI(Solder Paste Inspection)进行检测，也可以采用其他方式进行检测。

在本实施例中，当采用回流焊方式将芯片级封装LED固定在电路板上时，在完成回流焊后之后，进行下一步骤之前，还可进行AOI(Automatic Optic Inspection，自动光学检测)检测，通过自动扫描电路板，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出电路板上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整，从而提升回流焊的可靠性。

S802：在电路板上形成将芯片级封装LED覆盖的保护胶层，形成的保护胶层与芯片级封装LED出光面相对的区域为透明胶层。

应当理解的是，本实施中保护胶层可以仅仅是与芯片级封装LED41出光面相对的区域为透明胶层，其他区域为非透明胶层。保护胶层也可以直接全部是透明胶层。本实施例中透明胶层所采用的透明胶包括但不限于环氧胶、可以是树脂胶、也可以是其他类型的胶水。

为了便于理解，本实施例以保护胶层为透明胶层为示例进行说明。在本实施例中，以通过喷涂的方式形成透明胶层为示例，当然应当理解的是透明胶层的形成并不限于喷涂工艺，也可以采用其他工艺实现。具体实现过程参见图9所示，包括：

S901：在电路板上喷涂透明胶，喷涂的透明胶覆盖芯片级封装LED的表面。

在该步骤中，为了避免水气、杂志或有机物进入芯片级封装LED正负引脚之间的缝隙的问题，还可在电路板上喷涂的透明胶过程中，在芯片级封装LED的正极引脚和负极引脚之间的空隙也喷涂透明胶，且喷涂的透明胶为绝缘透明胶。

S902：将喷涂的透明胶进行固化得到透明胶层。

本实施例中，将喷涂的透明胶进行固化时可以采用室温固化方式，也可以采用加温固化方式。其中，室温固化时，将喷涂的所述透明胶在25～30℃下放置5～10分钟以进行固化；加温固化时，将喷涂的透明胶在60～80℃下放置10～20分钟以进行固化。

本实施例中，在电路板上喷涂透明胶时可以通过支持编程的喷涂机实现，通过喷涂机实现喷涂的过程参见图10所示，包括：

S1001：设定喷涂机的喷涂程式以在电路板之上喷涂透明胶时避开电路板上的预设功能区。

本实施例中喷涂程式的设置具体可以根据电路板上具体需要避开的预设功能区确定，本实施例终的预设功能区包括但不限于电路板上设置的连接器，测试点、连接点以及各种接口等，对于这些功能区在喷涂时避开。当然，在一种示例中，也可以不避开，而在喷涂之后进行去胶处理。或者在一些示例中，对于功能区可以采用遮盖的方式避免被喷涂透明胶，或者采用遮盖与通过程式避开的结合方式进行。

S1002：控制喷涂机按喷涂程式在电路板之上喷涂透明胶，喷涂的透明胶覆盖电路板之上除预设功能区域之外的所有区域。当需要对芯片级封装LED正负引脚之间的缝隙也进行填充时，喷涂机也会向该缝隙进行透明胶层的喷涂。

本实施例中，可控制喷涂机在电路板之上和芯片级封装LED表面均匀喷涂，喷涂的透明胶可覆盖整个电路板之上除功能区之外的整个表面。

在本实施例中，在一些喷涂场景中，需要将电路板的喷涂面要平放在夹、治具上，进入喷涂机喷涂胶水，从而均匀喷涂在CSP上方及周围，保持涂层轻薄而均匀。在一些喷涂场景中，还需要确定当前的环境(例如喷涂面的清洁度、喷涂环境的温度、湿度等)是否适合喷涂，如否则需要进行调整符合喷涂环境之后才能进行。

在本实施例中，制得透明胶层之后，在一些应用场景中如果还需要在光源中增加透镜，则还可以在电路板之上固定将芯片级封装LED遮盖的透镜。透镜的固定方式可以通过卡和、粘接等方式进行固定。

通过本实施例提供的芯片级封装LED光源制取方法制得的芯片级封装LED光源，可以利用外层的保护胶层提升芯片级封装LED的机械强度，从而提升其抗应力能力，避免在受到外力或温差时产生应力下断裂而产生缺亮的情况，同时将芯片级封装LED包裹在内的保护胶层还可避免芯片周围的荧光叫或白胶在高低温多次循环后脱离，保证发光颜色的一致性，保护胶层的设置也可在一定程度上阻止外界的硫元素进入，从而同时可提升芯片级封装LED光源的抗硫化能力。

实施例三：

为了更好的理解本发明，本实施例以芯片级封装LED光源作为背光光源为示例，结合一个从制备到入库的完成的制作流程，对本发明做进一步示例说明。参见图11所示，该制作流程包括：

S1101：将电路板(例如PCB板)固定在载具上。

S1102：在电路板上喷码，该步骤可省略，喷码内容具体可以喷制造商名、产品名称、性能参数、标志等等。

S1103：在电路板上的相应焊盘处印刷锡膏，具体印刷方式可以灵活选择。

S1104：进行锡膏印刷检测，可以采用SPI(Solder Paste Inspection)进行检测，从而检测出锡膏印刷是否偏移、锡膏印刷的高度偏差、是否架桥、是否有缺陷破损等。

S1105：固定芯片级封装LED，也即贴片，将芯片级封装LED与电路板上相应的正负焊盘对接。

S1106：进行回流焊，实现芯片级封装LED与电路板的固定连接。

S1107：进行回流焊检测，本实施例可以采用AOI检测或其他回流焊检测方式进行检测。

S1108：形成保护胶层，具体如下：

首先，设定喷涂机程式(涂覆的方式及范围)，避开相关的部件(连接器，测试点、连接点)。

然后，确认电路板的喷涂面的清洁度、环境温度(例如25～40℃)、湿度(例如湿度值要求范围是35～65％)已达要求。

将电路板喷涂面平放在夹、治具上，进入喷涂机喷涂胶水，均匀喷涂在芯片级封装LED上方、正负引脚之间的缝隙及周围喷涂透明胶，保证模组表面完全覆盖胶水。一种电路板喷涂面参见图12所示，在电路板的喷涂面122上具有芯片级封装LED121。

喷涂后,在室温下自然固化或者加温固化。

S1109：在电路板上形成用于固定透镜的胶体，该步骤也非必要步骤。

S1110：贴透镜，将透镜通过胶体固定在电路板上。

S1111：进行固化，可以通过加热固化方式对粘接透镜的胶体进行固化。

S1112：进行偏心检测,应当理解的是，具体采用的偏心检测的方式可以灵活选取。

S1113：进行光学测试，如果测试未通过则需要进行重新返工，测试通过可进入后面的包装环节。

S1114：进行包装。

S1115：进行最终品质管制,(Final Quality Control，FQC)。

S1116：入库。

通过本实施例提供的LED光源制取方法制得的芯片级封装LED背光光源，其所采用的芯片级封装LED机械强度好，在使用过程中不容易断裂，且芯片级封装LED芯片周围的胶体也不容易脱落，可靠性好，同时LED芯片正负引脚之间的缝隙被绝缘胶层封堵可避免空气中的水汽、外界杂质或有机物进入导致CSP LED光源短路或漏电，可进一步提升背光光源的可靠性。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种芯片级封装LED光源制作方法，其特征在于，包括：

将芯片级封装LED固定在电路板上；

在所述电路板上形成将所述芯片级封装LED覆盖的保护胶层，所述保护胶层与所述芯片级封装LED出光面相对的区域为透明胶层。

2.如权利要求1所述的芯片级封装LED光源制作方法，其特征在于，所述保护胶层为透明胶层。

3.如权利要求2所述的芯片级封装LED光源制作方法，其特征在于，所述在所述电路板上形成将所述芯片级封装LED覆盖的保护胶层包括：

在所述电路板上喷涂透明胶，所述透明胶覆盖所述芯片级封装LED的表面；

将喷涂的所述透明胶进行固化得到透明胶层。

4.如权利要求3所述的芯片级封装LED光源制作方法，其特征在于，在所述电路板上喷涂的透明胶时还包括：在所述芯片级封装LED的正极引脚和负极引脚之间的空隙喷涂透明胶，所述透明胶为绝缘透明胶。

5.如权利要求4所述的芯片级封装LED光源制作方法，其特征在于，在所述电路板上喷涂透明胶包括：

设定喷涂机的喷涂程式以在所述电路板之上喷涂透明胶时避开所述电路板上的预设功能区；

控制所述喷涂机按所述喷涂程式在所述电路板之上喷涂透明胶，喷涂的透明胶覆盖所述电路板之上除所述预设功能区域之外的所有区域。

6.如权利要求3-5任一项所述的芯片级封装LED光源制作方法，其特征在于，所述将喷涂的所述透明胶进行固化包括：

将喷涂的所述透明胶在25～30℃下放置5～10分钟以进行固化；

或，

将喷涂的所述透明胶在60～80℃下放置10～20分钟以进行固化。

7.如权利要求1-5任一项所述的芯片级封装LED光源制作方法，其特征在于，在所述电路板上形成将所述芯片级封装LED覆盖的保护胶层之后，还包括：

在所述电路板之上固定将所述芯片级封装LED遮盖的透镜。

8.一种芯片级封装LED光源，其特征在于，包括电路板、固定在所述电路板之上的芯片级封装LED，还包括形成于所述电路板之上并将所述芯片级封装LED覆盖的保护胶层，所述保护胶层与所述芯片级封装LED出光面相对的区域为透明胶层。

9.如权利要求8所述的芯片级封装LED光源，其特征在于，还包括形成于所述芯片级封装LED的正极引脚和负极引脚之间的空隙内的绝缘胶层。

10.如权利要求8或9所述的芯片级封装LED光源，其特征在于，所述保护胶层的厚度小于等于100um。