CN209561406U - 一种高集成度led芯片模组全色配光的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高集成度LED芯片模组全色配光的结构，本芯片模组在长宽或直径皆小于50mm或面积小于2500mm²的印制板之上制备厚膜电源总线；并在发光区内制备薄膜电路；本实用新型将膜片键合工艺制造的LED芯片，按白红绿兰光将LED器件混合布置粘合在设计位置；本实用新型采用对不同颜色LED芯片用不同电压电流驱动的方法，使得本实用新型能根据需要出射2000K～6000K范围内任意色温和色坐标点光线，本实用新型在发光区之上浇灌含荧光粉的封装晶体，会更好的将各种颜色的光线混合，出射光线更加均匀柔和。更主要的，本实用新型在仅有1/10现有技术面积上实现相同的功率，为结构紧凑的射灯提供了理想的发光器件。

Description

一种高集成度LED芯片模组全色配光的结构

技术领域

本实用新型涉及一种LED器件，尤其是高集成度LED芯片模组全色配光的结构。

背景技术

现有技术的LED灯具，尤其功率较大的LED灯具，例如LED射灯，办公场合面积较大的场合，不同场合对照射光线都有较高的不同要求，要求其光线色温或白一些，或暖一些，另外根据使用者的爱好，也希望光线色温能够可以调节。

例如中国发明专利申请，申请号200810214411.5，名称为：色温可调集成大功率LED医疗照明芯片，其技术方案为：本专利申请的照明芯片，可用于医疗中的手术照明、检查照明、手术室内整体照明作为可调节色温的光源使用，其主要包括LED管芯、基板、散热板、电源转接线、LED驱动控制器；将不同颜色LED管芯按一定的阵列集成在具有电路板的基板上，基板连接在散热板上；集成芯片中按LED管芯颜色不同，分成多组分别供电。可以单独调节各种颜色LED管芯的亮度，通过不同颜色LED管芯串的混色比例可以调节集成大功率LED芯片在3500K～6500K范围内具有的任意色温和亮度。

分析该申请文件可以得知，该技术的LED灯芯片直径应为100毫米左右，由于其LED芯片应属于晶片键合工艺，晶片键合(Wafer bonding)技术是指晶片结构和电路的制作、封装都在晶片(Wafer)上进行，封装完成后再进行切割，形成单个的晶片(Chip);受工艺所限，再进一步缩小尺寸，就难以解决散热问题。

这种面积较大的COB照明芯片，不能应用与体积较小的射灯之上。因此，将直径缩小到50mm以下，是射灯应用的关键。

人们期望一种集成度高的体积小功率大的可调色温的LED灯器件问世。

实用新型内容

为了解决现有技术LED灯芯片直径由100毫米再进一步缩小尺寸，就难以解决的散热问题。本实用新型采用模片键合芯片(Die bonding)；采用厚膜和薄膜混合集成技术，在同等功率下，大大缩小LED灯芯片的尺寸。

模片键合芯片是指晶片结构和电路在晶片上完成后，即进行切割形成模片(Die)，然后对单个模片进行封装，很明显，模片键合封装的效率和质量更高。

本实用新型采用以下技术方案来实现：

设计一种高集成度LED芯片模组全色配光的结构，包括：在长宽或直径皆小于50mm或面积小于2500mm²的聚四氟乙烯印制板之上，制备烧结定型的用导电浆料印刷而成的厚膜集成电路式电源总线；

在电源总线包围的发光区内制备导电薄膜形式的薄膜电路图；

在薄膜电路图中的芯片位置上，粘合了用膜片键合工艺制造的LED芯片，按白光LED、红光LED、绿光LED、蓝光LED混合布置在设计位置；

LED芯片与薄膜电路之间有金丝或铝丝的键合连接；

在发光区之上浇灌含荧光粉的封装晶体，该封装晶体的厚度高于LED芯片顶面0.5mm～1.5mm。

所述发光区为一直径14mm的圆形区域，其上混合封装的白光LED、红光LED、绿光LED、蓝光LED、总功率为40W。

或者所述发光区为一直径6mm的圆形区域，其上混合封装的白光LED、红光LED、绿光LED、蓝光LED总功率为15W。

或者所述发光区为一直径20mm的圆形区域，其上混合封装的白光LED、红光LED、绿光LED、蓝光LED总功率为60W。

四种颜色LED各占1/4。

在聚四氟乙烯印制板的四角，用厚膜集成电路方法将导电浆料印刷烧结成外接电源正电极、红光LED负电极、白光LED负电极、绿光LED负电极,蓝光LED负电极,并与电源总线连接。对不同颜色LED芯片用不同电压电流驱动，能够使得LED芯片根据需要出射2000K～6000K范围内任意色温和色坐标点光线。

所述对不同颜色LED芯片用不同电压电流驱动，是外接电源正电极上所加电压在30～38V间调节；红光LED电流在0～0.45A，白光LED电流在0～1.2A，蓝光LED电流在0～1.2A，绿光LED电流在0～0.45A间调节。

与现有技术相比，现有技术40W的器件面积：直径100mm，面积=πr²，为7850平方毫米。

若缩小为28*28毫米，面积为784平方毫米，只有现有技术的1/10。

若缩小为18*18毫米，面积为324平方毫米，只有现有技术的1/20。

由于在所述聚四氟乙烯印制板之上采用厚膜和薄膜混合集成技术以及模片键合芯片，键合了红绿白LED芯片混合排列，并采用对不同颜色LED芯片用不同电压电流驱动的方法，使得本实用新型的LED芯片可以根据需要出射2000K～6500K范围内任意色温和任意色坐标亮度的光线，含荧光粉的封装晶体会更好的将各种颜色的光线混合，出射的光线更加均匀柔和。更主要的，本实用新型在仅有约1/10～1/20现有技术面积上实现相同的功率，为结构紧凑的射灯提供了理想的发光器件。

附图说明

图1为本实用新型所述一种高集成度LED芯片模组全色配光的方法和结构的实施例一的平面示意图；图中基板1的背面是散热板，实施例一的长边2为28mm，宽边3为28mm；

图2为本实用新型所述一种高集成度LED芯片模组全色配光的方法和结构封装了含荧光粉的封装晶体9的示意图。

图3为大尺寸的现有技术COB照明芯片的示意图，其普通基板21设置在边框20之内，边框20之外需要外接散热翅片23，普通芯片22之间的间隔距离较大，因此之内设置9只8W的普通芯片。

图4为另一种大尺寸的现有技术COB照明芯片的示意图，该圆形普通基板30直径100mm，上面分布了40只1W的小功率普通芯片31。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本实用新型进行说明。

实施例一：

如图1～图2所示，设计一种高集成度LED芯片模组的结构，包括：

在长宽或直径皆小于50mm或面积小于2500mm²聚四氟乙烯印制板5之上，制备了用导电浆料印刷烧结而成的厚膜集成电路式电源总线；

在电源总线包围的发光区4内制备导电薄膜形式的薄膜电路图；

在薄膜电路图中的芯片位置上，粘合了用膜片键合工艺制造的LED芯片，按白光LED62、红光LED61、绿光LED63、蓝光LED64混合布置在设计位置；

LED芯片与薄膜电路之间有金丝或铝丝的键合连接；

在发光区4之上浇灌含荧光粉的封装晶体9，该封装晶体9的厚度高于LED芯片顶面0.5mm～1.5mm。

实施例一中，所述发光区4为一直径14mm的圆形区域，其上混合封装的白光LED62、红光LED61、绿光LED63、蓝光LED64总功率为40W。

实施例二中，所述发光区4为一直径6mm的圆形区域，其上混合封装的白光LED62、红光LED61、绿光LED63、蓝光LED64总功率为15W。

实施例三中，所述发光区4为一直径20mm的圆形区域，其上混合封装的白光LED62、红光LED61、绿光LED63、蓝光LED64总功率为60W。

在聚四氟乙烯印制板5的四角，用厚膜集成电路方法将导电浆料印刷烧结成外接电源正电极7、红光LED负电极82、白光LED负电极84；蓝光LED负电极83；绿光LED负电极85；并与电源总线连接。对不同颜色LED芯片用不同电压电流驱动，能够使得LED芯片根据需要出射2000K～6000K范围内任意色温和色坐标点光线。

所述对不同颜色LED芯片用不同电压电流驱动，是外接电源正电极7上所加电压在30～38V间调节；红光LED电流在0～0.45A，白光LED电流在0～1.2A，蓝光LED电流在0～1.2A，绿光LED电流在0～0.45A间调节。

如图1所示：

如图1所示：模片键合封装还可以提高LED器件生产的洁净度，防止键合前的划片、分片工艺对器件结构的破坏，提高封装成品率和可靠性，因而是一种降低封装成本的有效手段。

混合集成技术能在一个非常小的基板面积上集成大量电路芯片和小型无源器件。

如果采用标准SMT表面贴装工艺，势必要占用比混合集成技术高10～20倍的面积。

氟塑料（聚四氟乙稀）在高温环境下，具有高电阻的特性，聚氨基甲酸树脂能适应特别大的温度变化，如汽车电子，在非常高的温度条件，要求极小的热膨胀系数，此时氟塑料是最能胜任的。

通常，COB印制板使用的导线材料为铜基导线，键合盘需要进行表面处理，在铜基材上镀复2～4μm镍，接下再镀复0.1～0.2μm金(CuNiAu)使用含银环氧导电胶将芯片粘接到印制板安装位置，在250℃固化。功率器件的散热问题是通过芯片背面与粘接的印制板的铜层形成热路，最后组装时，冷却板固定安装在散热指或封装体上。

芯片与印制板间的电路连接使用铝丝或金丝。铝丝键合的最大优点是键合可在室温进行。在产品承受高温或大的温度变化时，铝丝超声键合显示很高的可靠性。金丝要达到键合可靠性需要在120℃以上的键合温度。

铝丝超声键合实际是一种磨檫焊接工艺，两种纯金属在予设置的压力下，由超声换能器产生的超声振动相互加压磨檫，直到完成磨檫键合。

超声振动的幅度在1～2μm。

各种白光在色坐标图上的坐标：

6500K 日光色 X.313 Y.337

5000K 中性白色 X.346 Y.359

4000K 冷白色 X.380 Y.380

3500K 白色 X.409 Y.394

3000K 暖白色 X.440 Y.403

通过计算和实验，对不同颜色LED芯片用不同电压电流驱动实现色温的调节。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种高集成度LED芯片模组全色配光的结构，其特征在于，所述结构包括：

在长宽或直径皆小于50mm或面积小于2500mm²的聚四氟乙烯印制板（5）之上，制备烧结定型的用导电浆料印刷而成的厚膜集成电路式电源总线；

在电源总线包围的发光区（4）内制备导电薄膜形式的薄膜电路图；

在薄膜电路图中的芯片位置上，粘合了用膜片键合工艺制造的LED芯片，按白光LED（62）、红光LED（61）绿光LED（63）、蓝光LED（64）混合布置在设计位置；

LED芯片与薄膜电路之间有金丝或铝丝的键合连接；

在发光区（4）之上浇灌含荧光粉的封装晶体（9），该封装晶体（9）的厚度高于LED芯片顶面0.5mm～1.5mm。

2.根据权利要求1所述的一种高集成度LED芯片模组全色配光的结构，其特征在于：

所述发光区（4）为一直径14mm的圆形区域，其上混合封装的白光LED（62）、红光LED（61）、绿光LED（63）、蓝光LED（64）总功率为40W。

3.根据权利要求1所述的一种高集成度LED芯片模组全色配光的结构，其特征在于：

所述发光区（4）为一直径6mm的圆形区域，其上混合封装的白光LED（62）、红光LED（61）、绿光LED（63）、蓝光LED（64）总功率为15W。

4.根据权利要求1所述的一种高集成度LED芯片模组全色配光的结构，其特征在于：所述发光区（4）为一直径20mm的圆形区域，其上混合封装的白光LED（62）、红光LED（61）、绿光LED（63）、蓝光LED（64）总功率为60W。

5.根据权利要求1所述的一种高集成度LED芯片模组全色配光的结构，其特征在于：在所述聚四氟乙烯印制板（5）的四角，用厚膜集成电路方法将导电浆料印刷烧结成外接电源正电极（7）、红光LED负电极（82）、白光LED负电极（84）、蓝光LED负电极（83）、绿光LED负电极（85）,并与电源总线连接；对不同颜色LED芯片用不同电压电流驱动，能够使得LED芯片根据需要出射2000K～6000K范围内任意色温和色坐标点光线。

6.根据权利要求5所述的一种高集成度LED芯片模组全色配光的结构，其特征在于：所述对不同颜色LED芯片用不同电压电流驱动，是外接电源正电极（7）上所加电压在30～38V间调节；红光LED电流在0～0.45A，白光LED电流在0～1.2A，蓝光LED电流在0～1.2A，绿光LED电流在0～0.45A间调节。