CN110600458A - 一种led灯及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED灯及其制作方法，一方面，其公开了一种LED灯，其无电极基板，电极嵌入在封装胶中，由于没有传统电极所附着的基板的遮挡，发光效率更高，且该芯片产品结构更简单、生产效率更高、成本更低；另一方面，相应的，其还公开了一种LED灯制作方法，由于采用剥离式封装载板的加工工艺，制作工艺流程也更简单、更环保，且芯片产品的布线设计也有了更大自由度，后续封装的效率也获得了极大提高，可以生产出品质更可靠，应用更广的产品。
Description
技术领域
本发明属于LED照明领域，其具体涉及一种LED灯及其制作方法。
背景技术
LED产业是节能社会的重要基础，LED发光体的构成通常是发光芯片贴覆在印制电路板上，全周光产品灯丝灯或G9等产品则是发光体以COB的形式构成，COB发光体即发光芯片是直接落在电路板上并封装成一个整体(chip on board)，目前市场上使用的基板的基材要么是PI要么是陶瓷，PI材料有一定的吸光性而且在长时间的高温工作环境下会使材料进一步老化加剧光吸收，影响发光体的出光效率；而陶瓷基板则是材料的脆性大，结构单一，产品的样式变化困难及组装复杂。
正是由于现有技术的种种缺陷，目前，亟需获得一种具有多变化形态、高光效、且结构简单的LED灯产品；并亟需获得一种制作工艺流程更为简单环保，且可降低生产成本、提高封装效率的LED灯制作工艺；这对于积极推动我国LED产业发展，提升核心竞争力，都具有重要的作用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种LED灯及其制作方法，该LED灯，由于无电极基板，芯片成品尺寸小，精度要求高，且出光效果更佳；相应的，该LED灯制作方法，由于采用剥离式封装载板的加工工艺，制作工艺流程也更简单、更环保，且芯片产品的布线设计也有了更大自由度，后续封装的效率也获得了极大提高。
本发明技术方案为：
一种LED灯，其中无电极基板，包括电极、LED发光芯片元件、及封装胶，其中，所述LED发光芯片元件通过固晶形成在电极上，所述封装胶对上述电极和芯片元件进行封装，所述电极嵌入在封装胶中。
较佳的，所述电极的首尾端连接外电路的接线端子。
较佳的，所述LED发光芯片元件由一种以上子芯片构成，子芯片间通过电极或键合线连接所述子芯片的朝向一致，或者，所述键合线的朝向一致。
较佳的，所述电极可弯曲，其纵截面为“T”形结构或“I”形结构。
较佳的，所述电极为单层金属材料构成，所述单层金属包括如下任一或其合金：铝、金、银、镍、铜；或者，所述电极为多层金属构成，其内核为铜，其表面金属包括包括如下任一或其任意组合：金、银、镍、铜。
较佳的，所述电极分布为线结构，即，所述LED发光芯片元件的分布为空间曲线或直线分布；或者，所述电极分布为面结构，即，所述LED发光芯片元件的分布为几何曲面或者几何平面；或者，所述电极分布为体结构，即，所述LED发光芯片元件的分布为曲面结构组合而成的几何体。
较佳的，其还包括整流芯片元件和恒流芯片元件；所述LED发光芯片元件为单组的单色子芯片，或多组的子芯片组合，每一组的电流单独控制以控制发光的色温。
与上述LED灯的技术方案对应的，其还公开了一种LED灯制作方法，包括如下步骤：
步骤1)准备铜箔A、粘接层B及承载片C；
步骤2)在铜箔上选择性电镀形成顶电极D及底电极E；
步骤3)贴合铜箔A，粘接层B和承载片C；
步骤4)蚀刻除去没有被顶电极D保护的铜箔，得到独立的封装载体；
步骤5)在电极上固晶、焊线、封胶；
步骤6)剥离承载片C。
较佳的，所述粘接层B为耐高温的可剥胶。
较佳的，在步骤2)中选择性电镀形成顶电极D及底电极E，其中，底电极E表面为铜、镍、银、金或它们的合金；顶电极E全表面或部分表面为铜、镍、银、金或它们的合金；电极体为导电性能良好的金属。
可见，本发明提供的LED灯，由于无电极基板，芯片成品尺寸小，精度要求高，且出光效果更佳；相应的，其还提供了一种LED灯制作方法，由于采用剥离式封装载板的加工工艺，制作工艺流程也更简单、更环保，且芯片产品的布线设计也有了更大自由度，后续封装的效率也获得了极大提高。
附图说明
图1为本发明中LED灯之俯视图；
图2为本发明中LED灯之剖视图；
图3为本发明中LED灯制作方法之主流程；
图4为本发明中常规LED灯正装芯片封装全貌；
图5为本发明中常规LED灯正装芯片封装局部放大图；
图6为本发明中宽边框LED灯正装芯片封装局部放大图；
图7为本发明中LED灯线性单列正装芯片；
图8为本发明中LED灯倒装芯片封装全貌；
图9为本发明中LED灯倒装芯片封装局部放大图；
图10为本发明中LED灯基本型面结构正装芯片；
图11为本发明中LED灯基本型面结构正装芯片局部放大图；
图12为本发明中LED灯均热型面结构正装芯片局部放大图；
图13为本发明中LED灯面结构倒装芯片；
附图标记说明：1：恒流控制芯片，2：发光体边界，3：整流芯片，4、5：键合线，6：发光芯片，7：均热电极，8：供电电极，9：发光体引出电极。
具体实施方式
下文是附图1至13所示的本发明优选实施例的更为具体的说明，通过这些说明，本发明的特征和优点将显而易见。
在本发明一个实施例中，该LED灯中无电极基板，其包括电极、LED发光芯片元件、及封装胶，其中，所述LED发光芯片元件通过固晶形成在电极上，所述封装胶对上述电极和芯片元件进行封装，所述电极嵌入在封装胶中。
在该实施例中，该LED灯如图1和图2所示，由于没有传统电极所附着的基板的遮挡，该LED灯的发光效率更高、光衰更小，且芯片产品结构更简单、成品尺寸小，精度要求高、生产效率更高和成本更低。
在一些具体实施例中，所述电极的首尾端连接外电路的接线端子，该接线端子跟电极的连接可以导电胶粘、焊接并加胶保护、或电阻焊焊接端子，端子材料通常为鉄镍合金或者铁镀镍；铁镍合金通常为可伐合金。
在一些具体的实施例中，对所述电极进行了进一步的设计，其采用可弯曲的“拉后”(pull-back)电极，即，电极在封装胶里电极为上大下小(“T”结构)或中间小两头大(“I”结构)，从而，可将电极牢固地锁定在封装胶里；其中，电极可以由单层金属构成，也可以是多层金属构成：当为单层金属材料构成时，所述单层金属包括如下任一或其合金——铝、金、银、镍、铜；当为多层金属构成，其包括内核金属和表面金属构成的多层结构，其中内核金属和表面金属包括如下任一或其任意组合——银、金、镍、铜等，优选的，内核金属为铜。
较优的，所述电极分布可为线结构，即，所述LED发光芯片元件的分布为空间曲线或直线分布；或者，所述电极分布可为面结构，即，所述LED发光芯片元件的分布为几何曲面或者几何平面；或者，所述电极分布可为体结构，即，所述LED发光芯片元件的分布为曲面结构组合而成的几何体。
此外，在具体设计所述电极时，还应考虑芯片的热传递、对光阻挡或吸收的影响、电极阻抗、以及电极强度：
考虑热传递，芯片底部尽可能多的分布导体，甚至于在LED发光芯片元件的周围分布一些散热电极；
考虑电极对光阻挡或吸收的影响，优选镀银作为电极表面金属，从而减少光吸收；
考虑电极对光阻挡或吸收的影响，优选单层金属为铝或其合金。金属为铝或其合金除了有较好的反光性能，还有良好的超声波键合性能，能够成为直接键合的表电极。
考虑电极阻抗，优选镀银作为电极表面金属，从而减少阻抗；进一步的，还可以通过提高电极的厚度，从而减少阻抗；
考虑电极强度，尽可能的不挡光(不吸光)的前提下，加宽、加多、加厚某些区域的电极面积，还可以覆锡以增加电极的强度，从而在提高导热的能力外，提高发光体的塑形强度，让发光体的塑形得以维持。
在一些具体实施例中，对所述LED灯中的芯片元件进行了进一步较好的设计，优选的，其还包括整流芯片元件和恒流芯片元件；优选的，所述LED发光芯片元件为单组的单色子芯片，或，多组的子芯片组合，当为多组的子芯片组合时，子芯片间通过电极或键合线连接，每一组的电流单独控制以控制发光的色温。优选的，该子芯片的朝向一致，或者键合线的朝向一致，这样可以有利于固晶焊线的效率及后加工的良率。
此外，所述封装胶为保护性的胶体，通常为环氧树脂胶、硅胶、或荧光胶。
对应的，在一个实施例中，本发明还公开了一种LED灯制作方法，如图3所示，其包括如下步骤：
步骤1)准备铜箔A、粘接层B及承载片C；
步骤2)在铜箔上选择性电镀形成顶电极D及底电极E；
步骤3)贴合铜箔A，粘接层B和承载片C；
步骤4)蚀刻除去没有被顶电极D保护的铜箔，得到独立的封装载体；
步骤5)在电极上固晶、焊线、封胶；
步骤6)剥离承载片C。
在具体的实施例中，对上述各个步骤进行了优化的限定：
在一些实施例中，步骤1)里，所述铜箔A为特定厚度的铜箔，依据产品的精度及设计要求选择相应铜厚；所述粘接层为耐高温的可剥胶，封装体剥离后嵌入封装体的电极上不会留有残胶，粘接层可以为导电可剥胶或其他氧化物粉体填充的可剥胶；所述的承载片C为有一定厚度及刚性的金属片，也可以是合成树脂类如FR4，塑料类，具体依据涨缩系数匹配的原则进行选用；
在一些具体实施例中，步骤2)里，所述选择性电镀形成顶电极D及底电极E，选择性电镀可以采用感光材料的曝光显影，再图形电镀的方式，也可以采用模板掩模电镀法，所述顶电极及底电极是可以直接邦定或焊接的金属镀层；
在一些具体实施例中，步骤4)里，所述蚀刻除去没有被顶电极D保护的铜，得到独立的封装载体；其中抗蚀层可以是顶电极镀层，也可以采用感光材料的图形转移获得；蚀刻法在去除多余的铜箔同时，也会对电极层下面的铜产生侧蚀，在截面方向电极层有T状形成，即，形成“拉后”(pull-back)电极，增加与后续封装材料的结合力；
在一些具体实施例中，步骤5)里，所述封装所用的胶为保护性的胶体，通常为环氧树脂胶、硅胶、或荧光胶；且较优的，固晶的LED发光芯片元件可以设计为任意形状的图形分布，也可以是任意图形的立体组合，该LED发光芯片元件可以是多种光色LED发光子芯片的组合；
在一些具体实施例中，该工艺后续还包括步骤S8，对获得的加工品进行分割、测试；更优的，在步骤S8之前还可包括步骤S7，对剥离后加工品的电极底面再次封胶。从而，获得最终合格的芯片封装产品。
该工艺与前文的LED灯产品是对应的，通过该加工工艺，可以获得前文所述的各个实施例中具有无基板的电极结构的LED灯产品。
基于本发明中制作工艺的特点，芯片产品的布线设计有了更大的自由度，所述LED发光芯片元件分布可以设计为任意形状的图形，也可以是任意图形的立体组合；从而形成不同的芯片产品结构，例如包含：正装芯片，倒装芯片；窄边框，宽边框；线型单排列；面结构基本型排列，面结构改进型排列，面结构均热型排列。
各类芯片产品结构具有不同的设计特点及优点：正装、倒装结构，可以保证芯片的方向一致，提高封装效率及光效；宽边框的设计是因为封装体内无需基材，可有效加大边框，加宽边框可以使封装后的灯条有更好的强度，可以得到灯条弯曲后保持塑形的特质，此外还可以通过在边框上涂覆金属锡以加强边框强度；线性单排列芯片，可以在特定条件下提供更窄的设计，面结构基本型芯片，用这种结构可以将led发光体封装成各种几何形装，即各种几何面及几何面的再组合；面结构改进型芯片，增加了散热电极的长度，散热效果更好；面结构均热型芯片，增加的散热电极均匀地分布在芯片四周，散热效果更均匀。
在一些具体的实施例中，可应用本发明中的制作工艺生产获得上述多种芯片产品结构：如图4至图5所示，生产获得正装芯片封装的LED灯；如图6所示，生产获得宽边框正装芯片封装的LED灯；如图7所示，生产获得线性单列正装芯片封装的LED灯；如图8至图9所示，生产获得倒装芯片封装的LED灯；如图10至图11所示，生产获得基本型面结构正装芯片封装的LED灯；如图12所示，生产获得均热型面结构正装芯片封装的LED灯；如图13所示，生产获得面结构倒装芯片封装的LED灯。
可见，本发明提供的制作方法，由于采用剥离式承载片的加工工艺，无需成本较高的PI材料，封装剥离后产品更薄，无介质层的吸光，出光效果佳，且制作工艺流程也更简单、更环保；此外，芯片产品的布线设计也有了更大自由度，后续封装的效率也获得了极大提高，可以生产出品质更可靠，应用更广的产品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种LED灯，其特征在于，该LED灯中无电极基板，其包括电极、LED发光芯片元件、及封装胶，其中，所述LED发光芯片元件通过固晶形成在电极上，所述封装胶对上述电极和芯片元件进行封装，所述电极嵌入在封装胶中。
2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，优选的，所述电极的首尾端连接外电路的接线端子。
3.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述LED发光芯片元件由一种以上子芯片构成，子芯片间通过电极或键合线连接，所述子芯片的朝向一致，或者，所述键合线的朝向一致。
4.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述电极可弯曲，其纵截面为“T”形结构或“I”形结构。
5.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述电极为单层金属材料构成，所述单层金属包括如下任一或其合金：铝、金、银、镍、铜；或者，所述电极为多层金属构成，其包括内核金属和表面金属构成的多层结构，其中内核金属和表面金属包括如下任一或其任意组合：银、金、镍、铜。
6.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述电极分布为线结构，即，所述LED发光芯片元件的分布为空间曲线或直线分布；或者，所述电极分布为面结构，即，所述LED发光芯片元件的分布为几何曲面或者几何平面；或者，所述电极分布为体结构，即，所述LED发光芯片元件的分布为曲面结构组合而成的几何体。
7.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，其还包括整流芯片元件和恒流芯片元件；所述LED发光芯片元件为单组的单色子芯片，或多组的子芯片组合，每一组的电流单独控制以控制发光的色温。
8.一种LED灯制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)准备铜箔A、粘接层B及承载片C；
步骤2)在铜箔上选择性电镀形成顶电极D及底电极E；
步骤3)贴合铜箔A，粘接层B和承载片C；
步骤4)蚀刻除去没有被顶电极D保护的铜箔，得到独立的封装载体；
步骤5)在电极上固晶、焊线、封胶；
步骤6)剥离承载片C。
9.根据权利要求7所述的LED灯制作方法，其特征在于，所述粘接层B为耐高温的可剥胶。
10.根据权利要求7所述的LED灯制作方法，其特征在于，在步骤2)中选择性电镀形成顶电极D及底电极E，其中，底电极E表面为铜、、镍、银、金或它们的合金；顶电极E全表面或部分表面为铜、、镍、银、金或它们的合金；电极体为导电性能良好的金属。
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2018
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