CN113690228B - 集成式led发光器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固态半导体照明技术领域，提供一种集成式LED发光器件，包括合成基板、若干芯片、封装层、正极链接端子和负极链接端子。合成基板包括依序堆叠的第一基板、第二基板、第三基板以及第四基板，第三基板具有第一开口，第四基板具有第二开口。若干个芯片间隔设置在第三基板上，且位于第二开口内。封装层包覆若干个芯片。正极链接端子电性连接于若干个芯片的正极；负极链接端子电性连接于若干个芯片的负极。借此，可实现一体式全自动化作业，可以简化制程，节约成本。

Description

集成式LED发光器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及固态半导体照明技术领域，特别涉及一种集成式LED发光器件及其制备方法。
背景技术
LED光源具有节能、耐用、无污染等优点，目前已经广泛用于照明、显示和背光源等领域，作为具有明确优势的下一代照明方式引起了广泛重视。基于LED的长寿命、高效率、光线利用率高等特点，LED照明已经在日常照明中得到广泛应用。但是使用过程中也遇到很多技术上的问题，于是很多人也对LED在封装方式上做了很多研究改进，
目前，LED照明光源是以几个工序作业的工艺和方法相互搭配进行封装，待完成封装后，还需要送到下游的照明、背光等厂商进行贴片作业，贴片完成后再进行装配。整个制程过于繁琐，且耗费大量的人力、物力，成本较高。此外，现有的作业方式还存在可靠性、安全性等方面的问题。
那么，如何在各种不同的情况下，将资源合理整合使用，设计出完善的集成式LED发光器件的制备流程是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
因此，本发明的主要目的在于提供一种集成式LED发光器件及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
为解决上述现有技术中制备流程繁琐、成本等问题，本发明提供一种集成式LED发光器件及其制备方法，实现一体式全自动化作业，可以简化制程，节约成本。
本发明提供的一种集成式LED发光器件，包括合成基板、若干芯片、封装层、正极链接端子和负极链接端子。
合成基板包括依序堆叠的第一基板、第二基板、第三基板以及第四基板，第三基板具有第一开口，第四基板具有第二开口。若干个芯片间隔设置在第三基板上，且位于第二开口内。封装层包覆若干个芯片。正极链接端子，电性连接于若干个芯片的正极。负极链接端子，电性连接于若干个芯片的负极。
在一实施例中，所述第一基板是玻璃基板，所述第二基板是反光基板，所述第三基板是金属基板，并包括正极金属基板与负极金属基板，所述正极金属基板与所述负极金属基板之间形成所述第一开口，所述芯片的正极电性连接所述正极金属基板，所述芯片的负极电性连接所述负极金属基板，所述第四基板是保护基板。
在一实施例中，所述第一基板的尺寸范围是1cm*1cm-40cm*40cm，所述第二基板的厚度范围是10μm-200μm，所述第三基板的厚度范围是10μm-100μm，所述第四基板的厚度范围是10μm-100μm。
在一实施例中，所述若干个芯片间的间距范围是30μm-5cm，各所述芯片的正极与负极的间距范围是10μm-1mm。
在一实施例中，所述封装层的成型角度范围是15°-170°，所述封装层的厚度高于所述芯片40μm-10mm。
在一实施例中，所述第一开口的宽度大于30μm。
在一实施例中，所述集成式LED发光器件还包括结合层，设置于所述芯片与所述第三基板之间。
在一实施例中，所述结合层的厚度范围是1μm-10μm。
本发明还提供一种集成式LED发光器件的制备方法，包括下列步骤：提供一合成基板，所述合成基板包括依序堆叠的第一基板、第二基板、第三基板以及第四基板，所述第三基板具有第一开口，所述第四基板具有第二开口；将结合层固定在所述第三基板上，所述结合层并位于所述第二开口内；将若干个芯片固定在结合层上；将正极链接端子与所述若干个芯片的正极电性连接；将负极链接端子与所述若干个芯片的负极电性连接；对若干个芯片进行点胶封装处理。
基于上述，与现有技术相比，本发明提供的一种集成式LED发光器件及其制备方法，实现一体式全自动化作业，可以简化制程，节约成本。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
图1是本发明集成式LED发光器件的制备方法的流程示意图；
图2是本发明集成式LED发光器件的制备方法的生产线示意图；
图3是本发明集成式LED发光器件的结构示意图；以及
图4是本发明集成式LED发光器件带支撑板的结构示意图。
附图标记：
10集成式LED发光器件 12合成基板 121第一基板
122第二基板 123第三基板 124第四基板
125第一开口 126第二开口 14芯片
16封装层 18正极链接端子 20负极链接端子
21IC端子 22结合层 24安装孔
26支撑板 50涂刷设备 60固晶设备
70高温回流焊设备 80固定设备 90低温回流焊设备
100点胶设备 D1安装孔的直径 W1支撑板的宽度
α封装层的成型角度
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，皆为“至少包含”的意思。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
请参阅图1和图2，图1是本发明集成式LED发光器件的制备方法的流程示意图，图2是本发明集成式LED发光器件的制备方法的生产线示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的一实施例提供一种集成式LED发光器件的制备方法。如图中所示，集成式LED发光器件的制备方法包括下列步骤：
S100：提供一合成基板；
S200：将结合层固定在合成基板上；
S300：将若干个芯片固定在结合层上；
S400：将正极链接端子与若干个芯片的正极电性连接；
S500：将负极链接端子与若干个芯片的负极电性连接；
S600：对若干个芯片进行点胶封装处理。
在步骤S100中，提供的合成基板是包括自下而上依序堆叠的第一基板、第二基板、第三基板以及第四基板。第一基板主要起到支撑器件整体和散热的作用，第二基板主要起到保护第三基板的贴附和反射芯片向下射出的光线的作用，第三基板主要起到导通电路的作用，第四基板主要起到保护第三基板不受外界因素影响和反射芯片侧面射出的光线的作用。第三基板具有第一开口，以作为正负极的间隔区，避免电路短路。第四基板具有第二开口，以容纳芯片与结合层。
在一实施例中，第一基板是玻璃基板，具有优秀的散热和支撑能力；第二基板是反光基板，例如，亚克力基板等；第三基板是金属基板，例如，布铜基板、合金基板等；第四基板是保护基板，例如，白油反光基板等。第三基板包括正极金属基板与负极金属基板，正极金属基板与负极金属基板之间形成第一开口，以使得彼此电性隔离。芯片的正极电性连接正极金属基板，芯片的负极电性连接负极金属基板。进一步地，合成基板的制备步骤可以是：先打磨玻璃基板；再在玻璃基板表面多次电镀或涂刷反光层，形成反光基板；然后，在反光层上面形成布铜基板，其中，反光层还可起到粘合玻璃基板与布铜基板的作用；接着，再在布铜基板的表面刷上白油反光层，形成白油反光基板。
在一实施例中，第一基板的尺寸范围是1cm*1cm-40cm*40cm，尺寸范围是指长度与宽度的范围，且其长度与宽度可以不相同。第二基板的厚度范围是10μm-200μm，第三基板的厚度范围是10μm-100μm，第四基板的厚度范围是10μm-100μm。在一实施例中，第一开口的宽度大于30μm，以提供较佳的电性隔离效果。在一实施例中，合成基板的相对两侧边各形成一个安装孔，以利于安装使用，安装孔的直径大于1mm，安装孔的数量可再根据合成基板的大小进行相应调整。
在步骤S200中，是使用图2中的涂刷设备50，将结合层固定在第三基板上，且位于第四基板的第二开口内，结合层用于加强芯片与第三基板之间的连接。在一实施例中，结合层可以是由助焊剂形成，助焊剂在固化前的管控厚度为5μm-20μm，固化后的管控厚度为1μm-10μm，即结合层的厚度范围是1μm-10μm。结合层也可以是以其他材料形成，例如锡膏、锡膏和助焊剂混合等。
在步骤S300中，是使用图2中的固晶设备60，将芯片固定在结合层上，固晶设备60可有效将芯片固定在预设位置上。进一步地，还可以使用高温回流焊设备70，通过高温挥发掉部分助焊剂，加强芯片与第三基板的连接，完成电路串联设计。在一实施例中，若干个芯片间的间距管控在30μm-5cm，各芯片的正极与负极的间距范围是10μm-1mm，可视合成基板的尺寸与芯片的数量进行调整。芯片可以是蓝光或者其他单色光的发光芯片，也可以是R、G、B三色或其他混合多色的发光芯片。
在步骤S400和步骤S500中，是使用图2中的固定设备80，将正极链接端子与负极链接端子固定在合成基板上，并透过第三基板连通正极链接端子与芯片的正极，连通负极链接端子与芯片的负极。此外，还可以借由固定设备80再将IC等其他控制器件也固定在合成基板上。后续，可以使用低温回流焊设备90对正极链接端子、负极链接端子、IC和其他控制器件进行加强固定，需要注意的是，此处的锡膏温度熔点应比芯片的熔点低，以避免芯片二次溶解和运动。IC和其他控制器件可以用来控制各回路灯珠的点亮和闭合，达到显示要求效果。
在步骤S600中，是使用图2中的点胶设备100，在芯片上方进行点胶密封，形成封装层，从而达到预设的出光角度或色温，并起到保护作用。在一实施例中，封装层的成型角度管控在15°-170°，封装层的厚度高于芯片40μm-10mm，有利于提升聚光效果。封装层的底部到其顶部的距离管控在1mm-3mm，封装层的宽度管控在1mm-3mm。
在一实施例中，合成基板的两侧会设置支撑板，支撑板的宽度范围为2mm-20mm，以利于基板运输，待完成点胶密封作业后，可使用切割设备切除支撑板，保留用户需要的部分。
进一步说明，本案还可视实际需求增加其它设备，以满足使用需求，例如：若合成基板的表面有脏污，可以在涂刷设备50前增加清洗设备，以清洗合成基板；可再增加影像检查设备，在涂刷设备50作业完成后，使用影像检查设备来检查结合层是否涂布均匀；可增设外观检查设备，在固晶设备60完成作业后，使用外观检查设备来检查芯片与合成基板的结合紧密程度，查验芯片是否有歪曲或者错误等异常情况，若有异常则进行系统记录，后续交接给返修设备，返修设备与外观检查设备的数据相互共享，对标示有异常情况的产品，会进行去除芯片和结合层，然后重新点锡膏/助焊剂及芯片的操作，进行返修；可增设点亮测试设备，在产品制作完成后，可对产品进行点亮测试，确认是否达到客户要求；可增设自动包装设备，把完成后的产品，进行相应的包装，再出货给客户端，满足使用需求。
此外，上述各设备之间可以通过链接台进行链接，链接台能够将上台设备完成后的物件运送到下个工序所要使用的设备处，从而完成设备与设备之间的自动传送。通过上述各设备的相互搭配，以及对制备方法的优化，最终形成一体式全自动化的作业形式，得到完整的集成式LED发光器件，实现产业整合化、集成化、产品小型化等目标，节省人力、物力。
请参阅图3，图3是本发明集成式LED发光器件10的结构示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的另一实施例进一步提供一种集成式LED发光器件10。集成式LED发光器件10可以是依据上述任一实施例的制备方法制备而成。如图3中所示，集成式LED发光器件10包括合成基板12、若干芯片14、封装层16、正极链接端子18和负极链接端子20。
合成基板12包括依序堆叠的第一基板121、第二基板122、第三基板123以及第四基板124。第三基板123具有第一开口125，以确保电路设计；第四基板124具有第二开口126，以容纳芯片14。
若干个芯片14间隔设置在第三基板123上，且位于第二开口126内。芯片14可以覆盖住第一开口125，以避免空气进入。若干个芯片14间的间距范围可以是30μm-5cm，各芯片14的正极与负极的间距范围可以是10μm-1mm。
封装层16包覆若干个芯片14。封装层16的成型角度α范围可以是15°-170°，封装层16的厚度高于芯片40μm-10mm。
正极链接端子18电性连接于若干个芯片14的正极，负极链接端子20电性连接于若干个芯片14的负极，起到电路串联供电发光的作用。第一基板121是凸出于第二基板122，此凸出部分定义为电源区，正极链接端子18与负极链接端子20是设置在第一基板121的电源区上。通过正极链接端子18与负极链接端子20的设置，可以将电源外接，进一步优化电路设计。
集成式LED发光器件10还可以包括IC端子21，设置于第一基板121的电源区，连接控制IC电路，可以用来控制各回路芯片14的点亮和闭合，达到显示要求效果，还可起到协助发光驱动的作用。此外，IC端子也可依据设计要求和产品需要进行调整，例如设置在合成基板12的侧面，或背面形成双面板结构。
集成式LED发光器件10还可以包括结合层22，设置于芯片14与第三基板123之间。结合层22与第一开口125是错开设置，换言之，结合层22不会覆盖到第一开口125上方。结合层22的厚度范围是1μm-10μm。
集成式LED发光器件10还可以包括安装孔24。具体来说，合成基板12的相对两侧边各形成一个安装孔24，以利于安装使用，安装孔24的直径D1大于1mm，安装孔24的数量可再根据合成基板12的大小进行相应调整。
如图4所示，集成式LED发光器件10还可以包括两个支撑板26，包覆合成基板12的左右两侧。具体来说，位于左侧的支撑板26是包覆第一基板121、第二基板122和第三基板123的侧边，位于右侧的支撑板26是包覆第一基板121的侧边，以作为合成基板12运输的支撑边，提高稳定性。支撑板26的宽度W1范围是2mm-20mm。
综上所述，本发明提供的一种集成式LED发光器件10及其制备方法，能够减少下游装配前进行发光源贴片到基板的步骤，实现一体式作业；可以根据不同的产业、电路设计，调整基板尺寸、芯片14大小、芯片14颗数，并可实时直接组装；能够替代LED传统封装工艺，实现产业整合化、集成化、产品小型化的目标；可以节省人力、物力、减少设备投入，实现产品生产全自动化等效果。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
尽管本文中较多的使用了诸如助焊剂、IC、基板等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种集成式LED发光器件，其特征在于，所述集成式LED发光器件包括：
合成基板，包括依序堆叠的第一基板、第二基板、第三基板以及第四基板，所述第三基板具有第一开口，所述第四基板具有第二开口；
若干个芯片，间隔设置在所述第三基板上，且位于所述第二开口内；
封装层，包覆所述若干个芯片；
正极链接端子，电性连接于所述若干个芯片的正极；以及
负极链接端子，电性连接于所述若干个芯片的负极；
其中，所述第三基板包括正极金属基板与负极金属基板，所述正极金属基板与所述负极金属基板之间形成所述第一开口，所述芯片的正极电性连接所述正极金属基板，所述芯片的负极电性连接所述负极金属基板。
2.根据权利要求1所述的集成式LED发光器件，其特征在于：所述第一基板是玻璃基板，所述第二基板是反光基板，所述第三基板是金属基板，所述第四基板是保护基板。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的集成式LED发光器件，其特征在于：所述第一基板的尺寸范围是1cm×1cm-40cm×40cm，所述第二基板的厚度范围是10μm-200μm，所述第三基板的厚度范围是10μm-100μm，所述第四基板的厚度范围是10μm-100μm。
4.根据权利要求1所述的集成式LED发光器件，其特征在于：所述若干个芯片间的间距范围是30μm-5cm，各所述芯片的正极与负极的间距范围是10μm-1mm。
5.根据权利要求1所述的集成式LED发光器件，其特征在于：所述封装层的成型角度范围是15°-170°，所述封装层的厚度高于所述芯片40μm-10mm。
6.根据权利要求1所述的集成式LED发光器件，其特征在于：所述第一开口的宽度大于30μm。
7.根据权利要求1所述的集成式LED发光器件，其特征在于：所述集成式LED发光器件还包括结合层，设置于所述芯片与所述第三基板之间。
8.根据权利要求7所述的集成式LED发光器件，其特征在于：所述结合层的厚度范围是1μm-10μm。
9.一种集成式LED发光器件的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括下列步骤：
提供一合成基板，所述合成基板包括依序堆叠的第一基板、第二基板、第三基板以及第四基板，所述第三基板具有第一开口，所述第四基板具有第二开口；
将结合层固定在所述第三基板上，所述结合层并位于所述第二开口内；
将若干个芯片固定在结合层上；
将正极链接端子与所述若干个芯片的正极电性连接；
将负极链接端子与所述若干个芯片的负极电性连接；以及
对若干个芯片进行点胶封装处理；
其中，所述第三基板包括正极金属基板与负极金属基板，所述正极金属基板与所述负极金属基板之间形成所述第一开口，所述芯片的正极电性连接所述正极金属基板，所述芯片的负极电性连接所述负极金属基板。
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