CN201412704Y - 一种集成led芯片的光源 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种成本低、工艺简单、生产效率高、散热效果好的集成LED芯片的光源。本实用新型包括LED裸芯片(1)、带有导热绝缘层(3)的铝基板(2),LED裸芯片(1)包括衬底(10)和N型外延层(11)、P型外延层(12),导热绝缘层(3)上设有根据LED裸芯片(1)的串并联连接关系预先设定的印刷电路(6),印刷电路(6)的上表面除焊点、芯片及打线位置外,其余部分的导线上覆盖有防焊层,LED裸芯片(1)分为若干组正装或倒装在各印刷电路(6)上,各组内部的LED裸芯片(1)之间及若干组LED裸芯片(1)之间均通过印刷电路(6)相连接组成电路,印刷电路(6)引出阳极接点(60)和阴极接点(61)。本实用新型可广泛应用于LED光源领域。

Description

一种集成LED芯片的光源 技术领域本实用新型涉及一种集成LED芯片的光源。背景技术正装芯片技术是传统的微电子封装技术,其技术成熟,应用范围广泛。 目前绝大多数LED均为正装LED, LED裸芯片的衬底无论是砷化镓还是碳 化硅,在衬底外都镀有一层金属层作为N型电极,同时也兼作散热之用,其 正装在一个带有反射杯的支架上作为阴极,其上面的P型外延层再通过金属 线焊接在阳极引线上,由于此种裸芯片的上面及衬底面各作为电极的一端, 故习称为"单电极芯片",目前,黄光和红光LED较多采用这种单电极芯片。 除上述单电极LED裸芯片外(芯片正反面各有一个电极),近年来有的LED 裸芯片的衬底为绝缘材料如氧化铝,所以正(P型)与负(N型)电极均需 设置于裸芯片的表面,亦即所谓的"双电极芯片",目前,蓝光和绿光LED 较多采用这种双电极芯片。倒装芯片技术是当今最先进的微电子封装技术之 一,它既是一种芯片互连技术,又是一种理想的芯片粘接技术,它将电路组 装密度提升到了一个新的高度。在所有表面安装技术中,倒装芯片可以达到 最小、最薄的封装,随着电子产品体积的进一步縮小,倒装芯片的应用将会 越来越广泛。将LED裸芯片倒扣在衬底上的封装形式称为倒装LED。将多个LED裸芯片集成在一个线路板上称为集成芯片。无论是单电极 LED裸芯片、双电极LED裸芯片还是倒装LED裸芯片均可应用在LED集成 芯片上。LED集成芯片中常用到铝基板,铝基板由金属铝或铝合金作为衬底, 在上面涂覆导热绝缘层,在导热绝缘层上再覆盖铜箔。由于其导热绝缘层能 耐高压(>1500V)及衬底散热性较佳,所以被广泛应用在LED领域。其应用方式为在铝基板上按照传统单层印刷线路板的制造方式将铜箔用印刷及蚀 刻方式形成电路,再将防焊层覆盖在铝基板上,仅裸露出需要焊接部位的铜
箔即成。现有的照明用LED单颗芯片大多采用面积较大的功率型LED芯片, 其成本较高,由于芯片面积较大,热源集中,因此散热效果不好;同时,这 种LED芯片较难实现多芯片集成;采用这种芯片制造光源时,需要先将单颗 大功率LED裸芯片封装在带金属衬底的贴片封装内,然后再将若干个封装好 的贴片式芯片通过串并联关系接于带电路的铝基板上。目前还有采用集成 LED芯片制造光源的方法,其需要先将多颗LED裸芯片通过串并联组合连接 封装在带金属的贴片封装内,然后再将若干个封装好的贴片式集成芯片通过 串并联关系接于带电路的铝基板上。这种集成LED芯片的光源需要首先对 LED裸芯片进行一次封装,再在带电路的铝基板上进行二次封装,因此其工 艺复杂,成本较高,生产效率较低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种成本 低、工艺简单、生产效率高、散热效果好的集成LED芯片的光源。
本实用新型所采用的技术方案是:本实用新型包括LED裸芯片、带有导 热绝缘层的铝基板,所述LED裸芯片包括衬底和N型外延层、P型外延层, 所述导热绝缘层上设有根据所述LED裸芯片的串并联连接关系预先设定的印 刷电路,所述印刷电路的上表面除焊点、芯片及打线位置外,其余部分的导 线上覆盖有防焊层,所述LED裸芯片分为若干组正装或倒装在各所述印刷电 路上,各组内部的所述LED裸芯片之间及若干组所述LED裸芯片之间均通 过所述印刷电路相连接组成电路,所述印刷电路引出阳极接点和阴极接点。
所述LED裸芯片上及其周围的相应位置覆盖硅胶或树脂,形成保护层, 所述保护层将所述LED裸芯片及用于封装的金属线或焊球覆盖。
5或者,所述LED裸芯片上覆盖有荧光粉层。所述荧光粉层的周围覆盖硅 胶或树脂,形成保护层,所述保护层将所述荧光粉层、所述LED裸芯片及用 于封装的金属线或焊球覆盖。
进一步,各组内部的所述LED裸芯片之间互相串联或并联或串并联组合 连接。
若干组所述LED裸芯片之间互相串联或并联或串并联组合连接。 所述LED裸芯片为单电极芯片,所述LED裸芯片的衬底为砷化镓或碳 化硅衬底,所述衬底通过银浆或锡粘合在所述铝基板的所述印刷电路上,所 述LED裸芯片的一个电极接点通过金属线焊接在所述印刷电路上。
或者,所述LED裸芯片为双电极芯片,所述LED裸芯片的衬底为氧化 铝衬底,所述衬底通过超声键合或用银浆或锡粘合在所述铝基板的所述印刷 电路上,所述LED裸芯片的两个电极接点分别通过两个金属线、焊接在所述 印刷电路上。
或者,所述LED裸芯片为倒装芯片,所述印刷电路上有焊球,所述LED 裸芯片通过超声键合的方法倒装在所述焊球上,所述焊球为金球栓或铜球栓 或锡球。
本实用新型的有益效果是:由于本实用新型所述导热绝缘层上设有根据 所述LED裸芯片的串并联连接关系预先设定的印刷电路,所述印刷电路的上 表面除焊点、芯片及打线位置外,其余部分的号线上覆盖有防焊层,所述LED 裸芯片分为若干组正装或倒装在各所述印刷电路上,各组内部的所述LED裸 芯片之间及若干组所述LED裸芯片之间均通过所述印刷电路相连接组成电 路,所述印刷电路引出阳极接点和阴极接点,本实用新型在铝基板上形成电 路后直接将LED裸芯片正装或倒装连接在铝基板的所述印刷电路上,只通过 一次封装就成为一个独立的光源,相对于现有技术需要二次封装的特点,本 实用新型一次封装后的光源直接接于驱动电路就可以发光工作,简化了工艺 步骤,节省了封装材料,节约了成本,使得生产效率大幅提高,另外本实用新型通过所述导热绝缘层将LED裸芯片发光产生的热量直接传导到所述印刷 电路上并通过所述铝基板再散发到外界,热传递路径相比现有技术也大为縮 短,热量传导速度更快,导热散热效果更好,延长了LED裸芯片的使用寿命, 故本实用新型成本低、工艺简单、生产效率高、散热效果好;
由于本实用新型各组内部的所述LED裸芯片之间互相串联或并联或串并 联组合连接,若干组所述LED裸芯片之间互相串联或并联或串并联组合连接, 因此各所述LED裸芯片相互间可以产生串联或并联或串并联组合连接等多种 电路连接方式,应用调整自由,可广泛应用于交、直流及高、低压及不同功 率的灯具中,故本实用新型可实现在铝基板上的LED多种连接方式,应用范 围广。
附图说明
图1是本实用新型实施例的正面结构示意图; 图2是图1所示I处局部放大结构示意图; 图3是图2所示的B—B断面结构示意图。
具体实施方式
如图1〜图3所示,本实施例的集成LED芯片的光源为一应用于220V 交流电的工矿灯的光源,包括LED裸芯片1、带有导热绝缘层3的铝基板2, 所述LED裸芯片1包括衬底10和N型外延层11、 P型外延层12,所述导热 绝缘层3上设有根据所述LED裸芯片1的串并联连接关系预先设定的印刷电 路6,所述印刷电路6的上表面除焊点、芯片及打线位置外,其余部分的导 线上覆盖有防焊层(图中未示出),以避免所述印刷电路6短路及误焊,还可 以防止触电,所述LED裸芯片1为双电极芯片,所述衬底10为氧化铝(蓝 宝石,Al203)衬底,当然所述衬底10也可以为砷化镓(GaAs)或碳化硅(SiC)
7等其他材料的衬底,所述衬底io通过超声键合或用银桨或锡粘合在所述铝基
板2的所述印刷电路6上,所述P型外延层12、所述N型外延层11的两个 电极接点分别通过金属线43、 45焊接在相邻的两个所述印刷电路6上,以实 现LED芯片的正装,所述LED裸芯片1分为8组,每组包括25个所述LED 裸芯片l,每组内部的25个所述LED裸芯片1之间全部串联连接,当然也可 以根据实际使用要求将各组内部的所述LED裸芯片1之间互相并联或串并联 组合连接,8组所述LED裸芯片1再分为两个大组,每个大组各包括4组所 述LED裸芯片1, 4组所述LED裸芯片1之间互相串联,两个大组再并联在 一起,当然各组所述LED裸芯片1之间也可以完全互相串联或并联或采用其 他串并联组合方式,各组内部的所述LED裸芯片1之间及8组所述LED裸 芯片1之间均通过所述印刷电路6相连接组成电路,所述印刷电路6引出阳 极接点60和阴极接点61,所述LED裸芯片1上覆盖有荧光粉层7,所述荧 光粉层7的周围覆盖硅胶或树脂,形成保护层5,所述保护层5将所述荧光 粉层7、所述LED裸芯片l及用于封装的金属线覆盖,以防止金属线折断, 同时可保护所述LED裸芯片1不受外界环境变化的影响。
在所述LED裸芯片1非应用于白光LED时,则不需要所述荧光粉层7 而直接在所述LED裸芯片1上及其周围的相应位置覆盖硅胶或树脂,形成保 护层5即可,所述保护层5将所述LED裸芯片1及用于封装的金属线或焊球
覆盖o
本实施例的集成LED芯片的光源的制造方法包括以下步骤:
(a) 在铝基板上形成电路:在带有导热绝缘层3的铝基板2上根据LED 裸芯片1的串并联连接关系形成预先设定的印刷电路6,印刷电路6除焊点、
芯片及打线位置外,其余部分导线上覆盖有防焊层;
(b) LED裸芯片封装:将所述LED裸芯片1的所述衬底10用超声键 合或用银浆或锡粘合在所述铝基板2的所述印刷电路6上,所述LED裸芯片 1的两个电极接点分别通过两个金属线43、 45焊接在所述印刷电路6上进行正装封装;
(b0)形成荧光粉层:作为白光LED应用,在封装在所述印刷电路6上 的蓝光LED裸芯片1上覆盖预先调制好的荧光粉,其厚度为0.2〜0.5mm, 再经过高温固化,形成荧光粉层7;
(c)形成保护层:在所述荧光粉层7上于所述LED裸芯片1上及其周 围的相应位置覆盖硅胶或树脂,经过高温固化,形成保护层5,所述保护层5 将所述LED裸芯片1及用于封装的金属线43、 45覆盖。
本实用新型中,所述LED裸芯片1的数量不限于实施例中所述,所述 LED裸芯片1的分组数量及每组内部的所述LED裸芯片1的数量也不限于实 施例中所述,所述LED裸芯片1也可以为单电极芯片或者倒装芯片,因此所 述LED裸芯片1既可以正装也可以倒装在各所述印刷电路6上,在制造不同 的交、直流及高、低压及不同功率的灯具中(比如12V直流大功率太阳能路 灯、220V交流大功率路灯、220V交流LED灯管等灯具)可灵活设置,因此 本实用新型可实现在铝基板上的LED多种连接方式,应用范围广,实施例中 仅是举例说明。
当LED裸芯片为单电极芯片时,LED裸芯片1的衬底10为砷化镓或碳 化硅衬底,所述衬底10通过银浆或锡粘合在所述铝基板2的所述印刷电路6 上,所述LED裸芯片1的一个电极接点通过金属线焊接在所述印刷电路6上。
当LED裸芯片为为倒装芯片时,所述印刷电路6上有焊球,所述LED 裸芯片1通过超声键合的方法倒装在所述焊球上,所述焊球为金球栓或铜球 栓或锡球。
本实用新型突破了本领域的固有思维模式,在铝基板上形成电路后直接 将LED裸芯片正装或倒装连接在铝基板的印刷电路上,只通过一次封装就成 为一个独立的光源,相对于现有技术需要二次封装的特点,本实用新型一次 封装后的光源直接接于驱动电路就可以发光工作,简化了工艺步骤,节省了 封装材料,节约了成本,使得生产效率大幅提高,另外本实用新型通过导热绝缘层将LED裸芯片发光产生的热量直接传导到印刷电路上并通过铝基板再 散发到外界,热传递路径相比现有技术也大为縮短,热量传导速度更快,导 热散热效果更好,延长了LED裸芯片的使用寿命,因此本实用新型成本低、 工艺简单、生产效率高、散热效果好。另外,本实用新型各所述LED裸芯片 相互间可以产生串联或并联或串并联组合连接等多种电路连接方式,应用调 整自由,可广泛应用于交、直流及高、低压及不同功率的灯具中,因此采用 本实用新型的制造方法可实现在铝基板上的LED多种连接方式,可广泛应用 于路灯、工矿灯、LED灯管、普通照明灯等灯具中。
本实用新型可广泛应用于LED光源领域。
10

Claims (9)

1、一种集成LED芯片的光源,包括LED裸芯片(1)、带有导热绝缘层(3)的铝基板(2),所述LED裸芯片(1)包括衬底(10)和N型外延层(11)、P型外延层(12),其特征在于:所述导热绝缘层(3)上设有根据所述LED裸芯片(1)的串并联连接关系预先设定的印刷电路(6),所述印刷电路(6)的上表面除焊点、芯片及打线位置外,其余部分的导线上覆盖有防焊层,所述LED裸芯片(1)分为若干组正装或倒装在各所述印刷电路(6)上,各组内部的所述LED裸芯片(1)之间及若干组所述LED裸芯片(1)之间均通过所述印刷电路(6)相连接组成电路,所述印刷电路(6)引出阳极接点(60)和阴极接点(61)。
2、 根据权利要求1所述的集成LED芯片的光源,其特征在于:所述LED裸 芯片(1)上及其周围的相应位置覆盖硅胶或树脂,形成保护层(5),所 述保护层(5)将所述LED裸芯片(1)及用于封装的金属线或焊球覆盖。
3、 根据权利要求1所述的集成LED芯片的光源,其特征在于:所述LED裸 芯'片(1)上覆盖有荧光粉层(7)。
4、 根据权利要求3所述的集成LED芯片的光源,其特征在于:所述荧光粉 层(7)的周围覆盖硅胶或树脂,形成保护层(5),所述保护层(5)将所 述荧光粉层(7)、所述LED裸芯片(1)及用于封装的金属线或焊球覆盖。
5、 根据权利要求1至4任意一项所述的集成LED芯片的光源,其特征在于: 各组内部的所述LED裸芯片(1 )之间互相串联或并联或串并联组合连接。
6、 根据权利要求1至4任意一项所述的集成LED芯片的光源,其特征在于: 若干组所述LED裸芯片(1)之间互相串联或并联或串并联组合连接。
7、 根据权利要求1至4任意一项所述的集成LED芯片的光源,其特征在于.-所述LED裸芯片(1)为单电极芯片,所述LED裸芯片(1)的衬底(10) 为砷化镓或碳化硅衬底,所述衬底(10)通过银浆或锡粘合在所述铝基板(2)的所述印刷电路(6)上,所述LED裸芯片(1)的一个电极接点通 过金属线焊接在所述印刷电路(6)上。
8、 根据权利要求1至4任意一项所述的集成LED芯片的光源,其特征在于-所述LED裸芯片(1)为双电极芯片,所述LED裸芯片(1)的衬底(10) 为氧化铝衬底,所述衬底(10)通过超声键合或用银浆或锡粘合在所述铝 基板(2)的所述印刷电路(6)上,所述LED裸芯片(1)的两个电极接 点分别通过两个金属线(43、 45)焊接在所述印刷电路(6)上。
9、 根据权利要求1至4任意一项所述的集成LED芯片的光源,其特征在于: 所述LED裸芯片(1)为倒装芯片,所述印刷电路(6)上有焊球,所述 LED裸芯片(1)通过超声键合的方法倒装在所述焊球上,所述焊球为金 球栓或铜球栓或锡球。
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