專利名稱：一種內(nèi)嵌式發(fā)光二極管封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，涉及一種內(nèi)嵌式發(fā)光二極管封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)， 將LED反光結(jié)構(gòu)和散熱結(jié)構(gòu)集成于同一金屬薄板上，芯片呈陣列式分布，是一種適用于室 內(nèi)LED照明燈具、車燈、戶外路燈的規(guī)模化生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，發(fā)光二極管(LED)正逐漸被運(yùn)用于照明領(lǐng)域，因其具有高效率、高亮度、 體積小、使用壽命長(zhǎng)、耗電量低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，有望取代傳統(tǒng)白熾燈、日光燈、鹵素?zé)舻葌鹘y(tǒng) 照明光源，將成為廣泛應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)光源。但是，由于目前市面上的大功率白光發(fā)光二極管 (LED)的封裝形式主要是以單一 LED芯片獨(dú)立封裝為主，首先將單個(gè)LED芯片固化在散熱 銅支架上，通過(guò)固晶、引線、灌膠等方法封裝成單一獨(dú)立的LED管座，再將LED管座焊接在散 熱鋁基板上，若是要制作成集成化模塊，還必須把鋁基板焊接到集成模塊上。這種傳統(tǒng)的制 作方法不僅花費(fèi)了大量的人力物力，使制造成本上升，而且由于多層材料的焊接疊加，熱阻 變的更大，不利于熱量的迅速散去，產(chǎn)生的熱量容易使管芯發(fā)生劣化現(xiàn)象，導(dǎo)致LED亮度降 低，使用壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種內(nèi)嵌式發(fā)光二極管封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)，將多個(gè)LED芯 片直接固化于內(nèi)嵌有呈陣列式分布凹坑的金屬散熱模塊上，不僅簡(jiǎn)化制作工藝，節(jié)省材料， 降低成本，而且有利于減小熱阻，提高散熱效果，從而提高封裝后整個(gè)模塊的可靠性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種內(nèi)嵌式發(fā)光二極管封裝方法， 包括以下步驟
1)在散熱基板上設(shè)置多個(gè)相同的凹坑作為內(nèi)嵌LED芯片的金屬散熱模塊整體；
2)在散熱基板表面由下至上對(duì)應(yīng)設(shè)置電極絕緣層、正負(fù)電極圖形，正負(fù)電極圖形之間 設(shè)置電極串并聯(lián)金屬互聯(lián)線；并確保正負(fù)電極區(qū)、金屬互聯(lián)線與金屬散熱模塊間絕緣性良 好，防止互聯(lián)電路短路；
3)在正負(fù)電極圖形區(qū)、凹坑區(qū)域設(shè)置金屬銀層；
4)將LED芯片用導(dǎo)熱膠固定于凹坑底部；
5)將正負(fù)電極與LED芯片的P、N極用金線相連，確保LED芯片電極與對(duì)應(yīng)的正負(fù)電極 圖形金屬互聯(lián)；
6)對(duì)引線好的凹坑中的LED芯片進(jìn)行熒光粉均勻噴涂；
7)最后在凹坑正上方蓋上透鏡并在內(nèi)埋LED芯片的凹坑中注入透明硅膠，通過(guò)加熱固 化成型，制作完成所需要的內(nèi)嵌式發(fā)光二極管(LED )集成模塊整體。上述技術(shù)方案中，步驟1)中，散熱基板為金屬散熱基板，通過(guò)沖壓的方法設(shè)置凹 坑，優(yōu)選的技術(shù)方案中，設(shè)置多個(gè)相同的凹坑，形成凹坑陣列分布。上述技術(shù)方案中，步驟2)中，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將金屬散熱基板上各凹坑位所對(duì)應(yīng)的正負(fù)電極圖形、電極串并聯(lián)金屬互聯(lián)線以及電極絕緣層一同印刷至金屬散熱基板上。上述技術(shù)方案中，步驟3)中，采用電鍍的方法在正負(fù)電極圖形區(qū)、凹坑區(qū)域設(shè)置
一金屬銀層。上述技術(shù)方案中，步驟4)中，依次采用點(diǎn)膠、翻晶、擴(kuò)晶、刺晶、固化的方法將LED 芯片用導(dǎo)熱膠固定于陣列分布的凹坑底部。上述技術(shù)方案中，步驟5)中，采用金絲球焊機(jī)對(duì)每個(gè)凹坑中的LED芯片進(jìn)行引 線，確保LED芯片電極與對(duì)應(yīng)的正負(fù)電極圖形金屬互聯(lián)。上述技術(shù)方案所述封裝方法可以減少熱沉焊接次數(shù)，降低熱阻，節(jié)省材料，降低 制作成本，大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和使用壽命，還可以根據(jù)需求，設(shè)計(jì)成各種集成化封裝 模塊，用于各種LED燈具的組裝。本發(fā)明同時(shí)要求保護(hù)一種發(fā)光二極管(LED )封裝結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu) 由下至上包括導(dǎo)熱基板、絕緣層、印刷電路層，所述印刷電路層設(shè)有正負(fù)電極圖形區(qū)，所述 正負(fù)電極圖形區(qū)上設(shè)有電極引線焊點(diǎn)，所述發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括發(fā)光二極管芯片， 發(fā)光二極管芯片上設(shè)有P、N極，所述P、N極通過(guò)金線與電極引線焊點(diǎn)相連；其中，導(dǎo)熱基板 表面設(shè)有多個(gè)相同的凹坑，形成凹坑陣列；每個(gè)凹坑內(nèi)設(shè)有發(fā)光二極管芯片；每個(gè)凹坑正 上方設(shè)有一聚光透鏡，聚光透鏡與凹坑之間填充有透明硅膠。上述技術(shù)方案中，所述導(dǎo)熱基板為金屬基板；優(yōu)選地，導(dǎo)熱基板為帶散熱翅片的
金屬基板。上述技術(shù)方案中，凹坑表面設(shè)有光反射層；優(yōu)選地，所述光反射層為金屬銀層，不 僅可以反光，而且導(dǎo)熱快，利于散熱。上述技術(shù)方案中，發(fā)光二極管芯片表面涂有熒光粉，以達(dá)到通電后出光產(chǎn)生照明 用白光的效果。上述技術(shù)方案中，發(fā)光二極管芯片通過(guò)導(dǎo)熱膠粘結(jié)于凹坑底部，并通過(guò)加熱焊接 于凹坑底部固定；有利于導(dǎo)熱和散熱。上述技術(shù)方案中，電極引線焊點(diǎn)表面鍍有銀層，可確保壓焊時(shí)歐姆接觸良好。上述技術(shù)方案中，導(dǎo)熱基板表面設(shè)有多個(gè)相同的凹坑，形成凹坑陣列排布。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)是
由于本發(fā)明直接在散熱基板表面設(shè)置凹坑，將LED芯片通過(guò)導(dǎo)熱膠固定在凹坑底部， 然后對(duì)其實(shí)現(xiàn)封裝，不僅簡(jiǎn)化了封裝工藝，節(jié)省了封裝材料，降低了封裝成本，而且更有利 于導(dǎo)熱和散熱，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和使用壽命。


圖1是實(shí)施例中內(nèi)嵌陣列式凹坑金屬板狀散熱模塊的側(cè)視圖。圖2是實(shí)施例中在內(nèi)嵌陣列式凹坑金屬板狀散熱模塊上集成封裝大功率LED模 組的剖視其中，1、金屬散熱薄板；2、電極引線焊點(diǎn)；3、絲網(wǎng)狀印刷電路；4、凹坑；5、發(fā)光二極管 (LED)芯片；6、銀反射層；7、熒光粉；8、金絲焊線；9、透明硅膠；10、聚光透鏡；11、印刷電路
絕緣層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例一參見圖1、2所示，一種內(nèi)嵌式大功率發(fā)光二極管(LED)模塊，主要包括發(fā)光 二極管(LED)芯片5、印刷電路絕緣層11、絲網(wǎng)狀印刷電路層3、帶散熱翅片的金屬薄板1、 聚光透鏡10、鍍有銀反射層6的凹坑4和填充硅膠9，其中
絲網(wǎng)狀印刷電路層3，為一般PCB印刷電路層，直接印刷于金屬散熱薄板1上，該印刷電 路層3與底下金屬散熱薄板1中間設(shè)有印刷電路絕緣層11，保證金屬互聯(lián)線與金屬散熱薄 板1絕緣，印刷電路絕緣層11表面印刷有銅箔絲網(wǎng)狀印刷電路3，銅箔電路由電極引線焊點(diǎn) 2和各焊點(diǎn)金屬互聯(lián)線所組成。鍍有銀反射層的凹坑4，為帶散熱翅片的金屬薄板1上沖壓而成的凹坑，凹坑在 散熱薄板1上呈陣列式分布，凹坑表面電鍍有金屬銀層，作為光反射層6，以提高LED芯片5 的出光效率。LED芯片5通過(guò)導(dǎo)熱膠焊接于凹坑4底部，因此，LED芯片5工作時(shí)所產(chǎn)生的 熱量可以直接通過(guò)金屬散熱薄板1快速散去。LED芯片5上的電極可以通過(guò)金絲焊線8直 接引線到電極引線焊點(diǎn)2上面，實(shí)現(xiàn)金屬互聯(lián)。電極引線焊點(diǎn)2表面鍍有銀層，確保壓焊時(shí) 歐姆接觸良好。在壓焊好的LED芯片5表面噴涂熒光粉7，以達(dá)到通電后出光產(chǎn)生照明用白 光的效果。再對(duì)金屬薄板1中的每個(gè)鍍銀反射層凹坑4正上方蓋上聚光透鏡10，然后在透鏡 10和鍍銀反射層的凹坑4之間注入透明硅膠9，通過(guò)加熱固化成型。本發(fā)明提出了 一種內(nèi)嵌式大功率發(fā)光二極管(LED )模塊的封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)， 解決了原有常規(guī)的單一大功率發(fā)光二極管(LED)晶粒封裝方法生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，模 塊熱阻大的問(wèn)題，提高產(chǎn)品的亮度和使用壽命。實(shí)施例二
一種內(nèi)嵌式大功率發(fā)光二極管(LED)模塊的封裝方法，由內(nèi)嵌陣列式凹坑金屬散熱薄 板、發(fā)光二極管(LED)芯片、導(dǎo)熱膠、熒光粉、聚光透鏡和透明硅膠共同封裝組成，具體封裝 步驟如下
1)在金屬散熱基板上用沖壓的方法制作凹坑作為內(nèi)嵌LED芯片的金屬散熱模塊整體， 凹坑呈陣列式分布；
2)采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將金屬散熱基板上各凹坑位所對(duì)應(yīng)的正負(fù)電極圖形、電極串并聯(lián) 金屬互聯(lián)線以及電極絕緣層一同印刷至金屬散熱模塊上，并確保正負(fù)電極區(qū)、金屬互聯(lián)線 與金屬散熱模塊間絕緣性良好，防止互聯(lián)電路短路；
3)用電鍍的方法將模塊上的正負(fù)電極圖形及凹坑區(qū)域電鍍金屬銀層；
4)再依次用點(diǎn)膠、翻晶、擴(kuò)晶、刺晶、固化的方法將多個(gè)LED芯片用導(dǎo)熱膠固定于陣列 分布的凹坑底部；
5)然后用金絲球焊機(jī)對(duì)每個(gè)凹坑中的LED芯片進(jìn)行引線，確保LED芯片電極與對(duì)應(yīng)的 正負(fù)電極圖形金屬互聯(lián)；
6)對(duì)引線好的凹坑中的LED芯片逐個(gè)進(jìn)行熒光粉均勻噴涂；
7)最后在凹坑正上方蓋上透鏡并在內(nèi)埋LED芯片的凹坑中注入透明硅膠，通過(guò)加熱固 化成型，制作完成所需要的內(nèi)嵌式大功率發(fā)光二極管(LED )集成模塊整體。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)嵌式發(fā)光二極管封裝方法，其特征在于，包括以下步驟1)在散熱基板上設(shè)置多個(gè)凹坑作為內(nèi)嵌發(fā)光二極管芯片的金屬散熱模塊整體；2)在散熱基板表面由下至上對(duì)應(yīng)設(shè)置電極絕緣層、正負(fù)電極圖形，正負(fù)電極圖形之間 設(shè)置電極串并聯(lián)金屬互聯(lián)線；并確保正負(fù)電極區(qū)、金屬互聯(lián)線與金屬散熱模塊間絕緣性良 好，防止互聯(lián)電路短路；3)在正負(fù)電極圖形區(qū)、凹坑內(nèi)表面設(shè)置金屬銀層；4)將發(fā)光二極管芯片用導(dǎo)熱膠固定于凹坑底部；5)將正負(fù)電極與發(fā)光二極管芯片的P、N極用金線相連，確保發(fā)光二極管芯片電極與對(duì) 應(yīng)的正負(fù)電極圖形金屬互聯(lián)；6)對(duì)引線好的凹坑中的發(fā)光二極管芯片進(jìn)行熒光粉均勻噴涂；7)最后在凹坑正上方蓋上透鏡并在內(nèi)埋發(fā)光二極管芯片的凹坑中注入透明硅膠，通過(guò) 加熱固化成型，制作完成所需要的內(nèi)嵌式發(fā)光二極管集成模塊整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述封裝方法，其特征在于，步驟1)中，散熱基板為金屬散熱基板， 通過(guò)沖壓的方法設(shè)置凹坑。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述封裝方法，其特征在于，步驟1)中，設(shè)置多個(gè)相同的凹坑，形成 凹坑陣列排布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述封裝方法，其特征在于，步驟2)中，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將金屬散 熱基板上各凹坑位所對(duì)應(yīng)的正負(fù)電極圖形、電極串并聯(lián)金屬互聯(lián)線以及電極絕緣層一同印 刷至金屬散熱基板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述封裝方法，其特征在于，步驟3)中，采用電鍍的方法在正負(fù)電極 圖形區(qū)、凹坑區(qū)域設(shè)置一金屬銀層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述封裝方法，其特征在于，步驟4)中，依次采用點(diǎn)膠、翻晶、擴(kuò)晶、 刺晶、固化的方法將發(fā)光二極管芯片用導(dǎo)熱膠固定于陣列分布的凹坑底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述封裝方法，其特征在于，步驟5)中，采用金絲球焊機(jī)對(duì)每個(gè)凹 坑中的發(fā)光二極管芯片進(jìn)行引線，確保發(fā)光二極管芯片電極與對(duì)應(yīng)的正負(fù)電極圖形金屬互 聯(lián)。
8.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)由下至上包括導(dǎo)熱基板、絕 緣層、印刷電路層，所述印刷電路層設(shè)有正負(fù)電極圖形區(qū)，所述正負(fù)電極圖形區(qū)上設(shè)有電極 引線焊點(diǎn)，所述發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括發(fā)光二極管芯片，發(fā)光二極管芯片上設(shè)有P、N 極，所述P、N極通過(guò)金線與電極引線焊點(diǎn)相連；其特征在于，導(dǎo)熱基板表面設(shè)有多個(gè)的凹 坑，每個(gè)凹坑內(nèi)設(shè)有發(fā)光二極管芯片；每個(gè)凹坑正上方設(shè)有一聚光透鏡，聚光透鏡與凹坑之 間填充有透明硅膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)熱基板為金屬導(dǎo)熱基板；所述金 屬導(dǎo)熱基板表面設(shè)有多個(gè)相同的凹坑，形成凹坑陣列排布，凹坑表面設(shè)有金屬銀反射層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，發(fā)光二極管芯片通過(guò)導(dǎo)熱膠粘結(jié)于凹 坑底部，并通過(guò)加熱焊接于凹坑底部固定；并且，發(fā)光二極管芯片表面涂有熒光粉。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，本發(fā)明公開一種內(nèi)嵌式大功率發(fā)光二極管(LED)模塊的封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)，該模塊可用于各種LED照明燈具的組裝。所述內(nèi)嵌式大功率LED模塊封裝方法包括(1)在金屬薄板上沖壓陣列式凹坑；(2)用電鍍方法制作銀膜作為光反射層；(3)在此金屬基板上采用絲網(wǎng)印刷制作電極隔離層和正負(fù)電極圖形，并將各個(gè)正負(fù)電極窗口串并聯(lián)起來(lái)；(4)將LED芯片固定于凹坑內(nèi)，在芯片表面涂刷熒光粉，經(jīng)引線、灌膠、加熱固化成型。本發(fā)明制作工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、模塊散熱效果好，適宜大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L25/13GK102064247SQ20101056482
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者孔俊杰, 戴勁松, 王峰, 王懷兵, 祝運(yùn)芝 申請(qǐng)人:蘇州君耀光電有限公司, 蘇州納晶光電有限公司