CN111128986A - Led发光装置的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED发光装置的制备方法，该LED发光装置包括LED芯片、具有金属散热体的电路板和封装构件，该制备方法包括：将金属散热体固定至上表面具有金属层的绝缘基板，且使金属散热体与绝缘基板上表面的金属层平齐；同时蚀刻绝缘基板上表面的金属层和金属散热体，在绝缘基板上表面形成导电线路图案，金属散热体的上表面形成凹陷区域和因掩模覆盖而未被蚀刻的安装区域；在凹陷区域内填充白色反光材料；在安装区域安装LED芯片；利用封装材料把LED芯片及其相互之间的金属引线封装在一起形成LED发光装置。通过本发明制备方法制成的LED发光装置具有良好的散热性能并具有较高出光效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED发光装置的制备方法。
背景技术
COB封装可将多个LED芯片直接封装在印刷电路板上，COB封装的LED发光装置包括在基板上安装的多个LED芯片，多个LED芯片的使用不仅能够提高亮度，还有助于实现LED芯片的合理配置，降低单个LED芯片的输入电流量以确保高效率。在长时间使用时，多个LED芯片会发光大量的热量，这就需要基板具有良好的散热性能。
为了使基板具有良好的散热性能，可采用金属基板，但由于金属表面反射率不高，LED芯片侧面发出的光被金属表面吸收，致使LED模组出光效率低。为增加LED芯片的反射率，可将其安装至具有高反射率的材料膜层之上。
中国公开专利申请CN101866108A公开了一种阻焊膜，采用环氧组合物加入作为白色颜料的金红石型氧化钛形成光固化性热固化性组合物，可耐长时间使用而不劣化。这种组合物具有较高的反射率，但不具备良好的散热性能，直接安装于其上的多个LED芯片长时间使用后会产生较多热量不易发散。
因此需要一种制备方法，使LED发光装置既具有良好的散热性能又具有高反射率，即既能有效的散发LED芯片产生的热量，而且使LED发光装置具有较高的出光效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种既具有良好的散热性能且出光效率高的LED发光装置的制备方法。
为了实现上述的主要目的，本发明提供了一种LED发光装置的制备方法，其中LED发光装置包括LED封装构件和电路板，电路板包括绝缘基板和金属散热体。该制备方法包括：
步骤A：加工所述绝缘基板形成供金属散热体穿过的孔；
步骤B：使金属散热体穿过孔，并通过粘着材料与绝缘基板粘结在一起，且使金属散热体的上表面与绝缘基板上表面的金属层平齐；
步骤C：同时蚀刻绝缘基板上表面的金属层和金属散热体上表面，使绝缘基板上表面形成导电线路图案，金属散热体的上表面形成凹陷区域和因掩模覆盖而未被蚀刻的安装区域；
步骤D：在凹陷区域内填充白色反光材料；
步骤E：在安装区域安装LED芯片，并通过金属引线使LED芯片之间及LED芯片与导电线路图案之间形成所需的电连接；
步骤F：利用封装材料把LED芯片及其相互之间的金属引线封装在一起形成LED封装构件。
由以上方案可见，通过上述制备方法制成的LED发光装置中，LED芯片安装在金属散热体的安装区域，从而可以把LED芯片产生的热量有效发散，LED芯片侧面发出的光被凹陷区域内的白色反光材料反射，从而可以具有较高出光效率。蚀刻绝缘基板上表面的金属层与蚀刻金属散热体上表面同时进行，可使生产工艺简化，节约时间节省成本。
较具体的方案为，在步骤D中填充的白色反光材料为含有白色颜料的白色油墨组合物，白色颜料包括氧化钛粉末。氧化钛作为白色颜料来提高白色绝缘材料的反射性能。
更具体的方案为，步骤D采用丝网印刷方式向凹陷区域内填充白色油墨组合物。用丝网印刷可实现白色反光材料向凹陷区域的精确填充。
另一更具体的方案为，在步骤D进行时使白色油墨组合物充分填充凹陷区域。填充过程反复多次进行，至白色油墨组合物完全填充凹陷区域。
进一步更具体的方案为，该制备方法还包括，在步骤D完成且等白色油墨组合物固化后，进行打磨，使白色油墨组合物的上表面与金属散热体的上表面平齐的步骤。白色反光材料的上表面与金属散热体的上表面平齐，可使LED芯片侧面发出的光完全被白色反光材料反射，从而LED芯片出光效率高。
另一较具体的方案为，步骤C完成后，金属散热体的上表面被蚀刻成相互分离的安装区域，用于安装LED芯片。各安装区域相互分离使其上安装的LED芯片能有效散热，且其侧面发出的光被凹陷区域内的白色绝缘材料反射，保证使电路板具有较高反射率。
更具体的方案为，安装区域具有与LED芯片底面相当的横截面。如此设置可使安装区域不影响LED芯片侧面发出的光并充分发挥金属散热体的散热性能。
另一更具体的方案为，步骤C完成后，凹陷区域的深度为0.5mm至3mm。使白色反光材料可充分发挥反射性能。
优选地，在步骤A中还包括加工形成导电过孔所需的第二孔的步骤，在绝缘基板与金属散热体粘结在一起后进行电镀，以在第二孔内形成导电金属层。通过导电过孔，可形成与绝缘基板上表面的导电图案线路的电连接，以与绝缘基板的内部图案化金属层或下部图案化金属层相电连接。
较具体地，导电过孔贯穿过所述绝缘基板，该制备方法还包括在绝缘基板的下表面形成与所述导电过孔电连接的图案化第二金属层的步骤。第二金属层可包括电极，以与其他元器件电连接。
为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1的工艺流程图；
图2是本发明实施例1中步骤A完成后产品的结构示意图；
图3是本发明实施例1中步骤B完成后产品的结构示意图；
图4是本发明实施例1中步骤C完成后产品的结构示意图；
图5是本发明实施例1中步骤C完成后金属散热体上表面的结构示意图；
图6是本发明实施例1中步骤D完成后产品的结构示意图；
图7是本发明实施例1中在步骤D后研磨所得产品的结构示意图；
图8是本发明实施例1中步骤E中LED芯片安装完成后产品的结构示意图；
图9是本发明实施例1中步骤F完成后产品的结构示意图；
图10是本发明实施例2中步骤A完成后产品的结构示意图；
图11是本发明实施例2中步骤B完成后产品的结构示意图；
图12是本发明实施例2中步骤F完成后产品的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明实施例的LED发光装置的制备方法包括步骤A、B、C、D、E、F，其中步骤A加工孔是指将绝缘基板加工出可至少部分容纳金属散热体的孔，使金属散热可从绝缘基板的下表面贯穿至绝缘基板的上表面；步骤B粘结是指将绝缘基板与金属散热体通过粘着材料粘结在一起；步骤C蚀刻是指蚀刻绝缘基板的上表面的金属层，同时蚀刻金属散热体上表面，使金属层形成导电线路图案，使金属散热体上表面形成凹陷区域，未蚀刻部分形成安装区域；步骤D填充是指在凹陷区域内填充白色反光材料；步骤E是指在安装区域安装LED芯片，并通过金属引线使LED芯片之间及LED芯片与导电线路图案之间形成所需的电连接；步骤F是指利用封装材料把LED芯片及其相互之间的金属引线封装在一起形成LED封装结构。
图2示例性地给出了一种结构的绝缘基板。如图2所示，绝缘基板包括两层绝缘介质层11、12，其中上层的绝缘介质层上具有金属层41，绝缘介质层11、12之间设置有粘着材料31，加工出孔20’用以容纳金属散热体。
在粘结步骤B中可使用与粘结材料31相同的粘着材料32使绝缘基板10与金属散热体20粘结在一起，在使用相同材料时，可以使绝缘介质层相互粘结在一起的步骤与金属散热体和绝缘基板粘结在一起的步骤一起进行，也可使用不同的粘着材料，形成如图3所示的结构。
然后在金属层41和金属散热体20的上表面上放上适当的掩模，以同时进行步骤C。蚀刻完成后生成如图4所示的产品，金属层41上形成所需的导电线路图案，而金属散热体的上表面形成凹陷区域212，优选地，凹陷区域的深度为0.5mm至3mm。金属散热体上表面蚀刻后的结构如图5所示，金属散热体的上表面被凹陷区域212分隔成交错分布且相互之间间隔开的多个安装区域211，安装区域的大小可与待安装至其上的LED芯片的底面一致。
随后进行步骤D，在凹陷区域内填充白色反光材料。白色反光材料可为含有白色颜料的白色油墨组合物，白色颜料可为氧化钛或其他能增加组合物反射率的物质。填充过程可通过丝网印刷或其他方式进行涂敷。该过程可进行多次，以使白色反光材料213充分填充凹陷区域，如图6所示。
在填充过后，可打磨白色反光材料顶部，使白色反光材料的上表面与金属散热体的上表面平齐。同时，可将蚀刻时露出的粘着材料部分打磨掉，形成如图7所示的结构。
然后进行步骤E，如图8所示，在安装区域安装LED芯片，并通过金属引线71使LED芯片之间及LED芯片与导电线路图案之间形成所需的电连接。
最后进行步骤F，利用封装材料61把LED芯片及其相互之间的金属引线封装在一起形成如图9所示的LED封装构件。封装材料需要具有高透光率和良好的耐高温性能，例如改性环氧树脂、有机硅材料等。为改变LED芯片发出光的颜色，可在封装材料内加入荧光粉，如发射蓝色光的LED芯片经过含有特定荧光粉的封装材料后可产生白色光。
按照本实施例制备方法制作的LED发光装置在使用时，由于安装区域具有与LED芯片相当的横截面，从而LED芯片的下表面完全与金属散热体直接或间接接触，LED芯片在使用过程中产生的热量经其下表面充分传递金属散热体的上表面，并经金属散热体发散。LED芯片发出的光大部分经其上表面发射，侧面发出的照射至线路板的光经白色绝缘材料反射也从线路板上表面射出。由于白色反光材料的上表面与金属散热体的上表面平齐，在安装上LED芯片后，金属散热体不从电路板的上表面露出，从而LED芯片发散至电路板的光不会被金属散热体吸收而完全被白色绝缘材料反射，出光效率高。金属散热体的下部完全支撑绝缘基板可使绝缘基板及其上的电子器件、导电线路在工作时产生的热可经绝缘基板的下表面传递至金属散热体，从而整个LED发光装置具有良好的散热性能。
在其他实施例中，绝缘基板还可以进一步包括设置在两层绝缘介质层之间的中间金属层，中间金属层可具有内层导电线路。
实施例2
本实施例与实施例1类似，因制作出的产品结构上多了位于封装结构下表面的电极及使电极与上表面的图案化金属层电连接的导电过孔，而比实施例1多增加了一些过程，其余步骤基本相同。
如图10所示，在加工形成孔20’时，加工出同样贯穿绝缘基板10的绝缘介质层11、12，粘接层31和金属层41的孔50’。然后进行粘结步骤，在粘结完成后增加电镀步骤，以形成导电过孔50内的金属层51，随后在金属层51内填充绝缘材料52，形成如图11所示的产品结构。另外，绝缘基板的下表面具有金属层，该金属层同样被蚀刻而形成包括电极42的导电图案。最终形成的LED发光装置如图12所示。
虽然本发明以具体实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的保护范围所涵盖。
Claims (10)
1.LED发光装置的制备方法，其中所述LED发光装置包括LED封装构件和电路板，所述电路板包括绝缘基板和金属散热体，所述制备方法包括：
步骤A：加工所述绝缘基板形成供所述金属散热体穿过的孔；
步骤B：使所述金属散热体穿过所述孔，并通过粘着材料与所述绝缘基板粘结在一起，且使所述金属散热体的上表面与所述绝缘基板上表面的金属层平齐；
步骤C：同时蚀刻所述绝缘基板上表面的金属层和所述金属散热体上表面，使所述绝缘基板上表面形成导电线路图案，所述金属散热体的上表面形成凹陷区域和因掩模覆盖而未被蚀刻的安装区域；
步骤D：在所述凹陷区域内填充白色反光材料；
步骤E：在所述安装区域安装LED芯片，并通过金属引线使所述LED芯片之间及所述LED芯片与所述导电线路图案之间形成所需的电连接；
步骤F：利用封装材料把所述LED芯片及其相互之间的金属引线封装在一起形成LED封装构件。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤D中填充的所述白色反光材料为含有白色颜料的白色油墨组合物，所述白色颜料包括氧化钛粉末。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D采用丝网印刷方式向所述凹陷区域内填充所述白色油墨组合物。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤D进行时使所述白色油墨组合物充分填充所述凹陷区域。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤D完成且等所述白色油墨组合物固化后，进行打磨，使所述白色油墨组合物的上表面与所述金属散热体的上表面平齐的步骤。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C完成后，所述金属散热体的上表面被蚀刻成相互分离的安装区域，用于安装LED芯片。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述安装区域具有与所述LED芯片底面相当的横截面。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C完成后，所述凹陷区域的深度为0.5mm至3mm。
9.根据权利要求1至8任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤A中还包括加工形成导电过孔所需的第二孔的步骤，在所述绝缘基板与所述金属散热体粘结在一起后进行电镀，以在所述第二孔内形成导电金属层。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述导电过孔贯穿过所述绝缘基板，所述制备方法还包括在所述绝缘基板的下表面形成与所述导电过孔电连接的图案化第二金属层的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200508 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |