一種led封裝結構及l(fā)ed制作方法
【專利摘要】一種LED封裝結構及LED制作方法，該封裝結構采用較大的金屬墊片來固定LED芯片，以此提高對LED芯片的散熱能力。并通過在基板表面開設撈槽來增加封裝膠與基板的結合面積，以此提高封裝膠的結合強度，抵消因擴大金屬面積帶來的負面影響。同時本發(fā)明也針對上述封裝結構提出了一種具體的制作方法。
【專利說明】一種LED封裝結構及LED制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于LED生產制作領域，特別是涉及一種能夠提高LED散熱效果的封裝結構和制作方法。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting Diode-LED)可以直接把電能轉化為光能。LED芯片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，主要是電子。當這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。
[0003]LED作為一種新型光源，由于具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長等特點已經(jīng)被日益廣泛地應用于照明領域。目前LED發(fā)光效率僅能達到10%?20%，其余的80%?90%的能量轉化為熱能。隨著大功率芯片的研制成功，大大提升了 LED在照明領域的應用潛力。但同時單位面積也釋放出了更多的熱量，大功率LED芯片散熱問題成了當前LED技術在照明工程中應用的障礙。
[0004]請參見圖1A-1C，目前LED生產工藝通常包括如下幾個步驟:取一基材10 (此基材材質通常為樹脂、陶瓷、玻璃支架等)，在基材10上進行固定芯片11，芯片11固定后進行導電線12的焊接，焊接完成后進行壓模，壓模時將熒光粉與膠水混合物13注入模具行腔內，完成模壓成型。
[0005]在上述方法中，LED芯片與基材固定時，往往會在基材上設置一塊金屬墊片，用于固定LED芯片的底部。該金屬墊片的面積一般與LED芯片的面積相當。LED芯片的熱量往往靠該金屬墊片傳導至基材或外部的散熱器件上。然而隨著LED功率的提升，這種封裝結構面臨如下的問題:
[0006]1.芯片擺放區(qū)域的金屬墊片面積偏小，降低芯片熱傳導速率，光能維持率能力降低；
[0007]2.若增加金屬墊片的面積，封裝膠與其結合性能降低，容易分層；
[0008]3.正負極完全實現(xiàn)熱電分離，熱通道完全獨立，不與內電路相通。
[0009]因此，如何解決LED封裝結構中，金屬墊片的面積與封裝膠結合性能之間的矛盾，已經(jīng)成為業(yè)界迫切需要改善的難題。

【發(fā)明內容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種新的LED的封裝結構及LED制作方法。該封裝結構能夠允許使用較大面積金屬墊片的同時，保證封裝膠與基片材料表面的結合性能。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種LED的封裝結構，包括基板、LED芯片和用來將LED芯片封裝在基板上的封裝膠，所述基板的正面設有固定所述LED芯片用的金屬墊片，該金屬墊片的面積至少大于所述LED芯片，在該金屬墊片的兩側設有兩個導電焊點，該兩個導電焊點將LED芯片上的正負極導通到位于基板背面的導電金屬紋路，所述基板的正面還設有若干撈槽，這些撈槽避開所述金屬墊片和兩個導電焊點而設。
[0012]優(yōu)選的，所述撈槽的邊緣位置設有凹凸結構。
[0013]優(yōu)選的，所述基板為玻璃、石英、樹脂或陶瓷中的一種。
[0014]優(yōu)選的，所述基板的背面還設有散熱裝置，所述金屬墊片貫穿所述基板并與所述散熱裝置導熱接觸。
[0015]優(yōu)選的，所述基板的兩側還設有用來做電性LED電性能測試的金屬電極，該金屬電極貫穿基板并與位于基板背面的導電金屬紋路連接。
[0016]同時，本發(fā)明還提出了一種具有上述封裝結構的LED制作方法，包括步驟:
[0017]提供一基板母板，所述基板母板上包括多個金屬墊片，所述金屬墊片對應一個LED芯片所在的位置，每塊金屬墊片的兩側都設有導電焊點，在基板背面設有與這些導電焊點連接的導電金屬紋路；
[0018]在上述基板上開設撈槽，撈槽的位置避開所述金屬墊片和導電焊點；
[0019]將LED芯片固定到金屬墊片上，然后進行引線焊接工藝，將LED芯片上的正負極通過導線分別與兩個導電焊點連接；
[0020]將封裝膠通過模壓工藝壓制到基板正面，并進行固型；
[0021]最后，將上述基板母板進行切割工藝，形成一顆顆LED器件。
[0022]優(yōu)選的，所述撈槽分布在每顆LED的邊緣位置和/或金屬墊片兩側的中間位置。
[0023]優(yōu)選的，固型后，所述封裝膠為平面形或球形中的一種。
[0024]優(yōu)選的，當基板母板上具有多排LED時，在每兩排LED之間設置一條撈槽，這條撈槽同時作為切割工藝時的切割槽。
[0025]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的進步性體現(xiàn)在:
[0026]1.增加芯片散熱區(qū)金屬層面積，芯片直接通過獨立散熱區(qū)，直接從底部散熱，散熱效果更佳；
[0027]2.基板非金屬區(qū)域撈槽，增加外封膠與基材結合力，提升功率時不易分層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1A-1C是現(xiàn)有的LED制作方法的流程示意圖。
[0030]圖2是本發(fā)明第一實施方式下的單顆LED封裝結構的結構示意圖。
[0031]圖3是本發(fā)明第二實施方式中封裝結構的基板俯視圖。
[0032]圖4A-4B是本發(fā)明制作方法中基板母板的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]正如【背景技術】中所述，傳統(tǒng)的LED封裝結構中，用來固定LED芯片的金屬墊片面積過小，隨著LED芯片功率的提升，該小面積的金屬墊片已經(jīng)不足以給LED芯片散熱，最終導致LED發(fā)光效率的降低。然而，如果單純的提高該金屬墊片的面積，又會使得封裝膠與該金屬墊片的接觸面積增加，與基板的有效粘合面積減少。在LED工作時，金屬墊片受熱發(fā)燙，容易使得其上的封裝膠的粘合力下降并導致脫膠。
[0034]因此。本發(fā)明設計了一種不僅能夠提高LED芯片下方的金屬墊片面積的封裝結構，而且該封裝結構還能解決金屬墊片擴大之后，封裝膠結合能力下降的難題。其主要思路是，在基板的封裝面上，除卻金屬墊片所在區(qū)域和焊點所在區(qū)域之外，開設撈槽。這些撈槽的作用是增加封裝膠與基板表面的有效接觸面積，以此提高封裝膠的結合力。這樣一來，盡管金屬墊片的面積增加了，但是由于保證了封裝膠和基底材料之前的有效接觸面積，使得封裝膠的結合強度得到了保證，大大減少了因封裝膠與金屬墊片接觸導致的脫膠風險，并由于金屬墊片面積的增加提高了整顆LED的散熱能力。同時，本發(fā)明還提出了能夠制作上述LED封裝結構的制作方法。
[0035]下面，將對本發(fā)明的技術方案做詳細描述。
[0036]請參見圖2，圖2是本發(fā)明第一實施方式下的單顆LED封裝結構的結構示意圖。如圖所示，該LED封裝結構包括基板100、LED芯片101和用來將LED芯片101封裝在基板100上的封裝膠103。所述基板可以是透明材質，比如玻璃、石英、樹脂等，也可以是陶瓷、塑料等非透明材質。在基板100的正面(即封裝面)設有用來固定LED芯片101用的金屬墊片102，該金屬墊片102的面積至少大于所述LED芯片101，在該金屬墊片102的兩側設有兩個導電焊點104，LED芯片101上的正負極分別通過兩個導線105與該兩個導電焊點104連接。在基板100的背面設有導電金屬紋路(圖中未示出)，該兩個導電焊點104穿過基板100并與這些導電金屬紋路連接，以用來將LED芯片101上的正負極導通到位于基板100背面的導電金屬紋路上，并最終通過這些導電金屬紋路與外部的電路連接。
[0037]金屬墊片102和導電焊點104優(yōu)選為銅材料，當然其它一些具有優(yōu)良導電性能的金屬材料也可以，比如金、銀、鐵、鋁等等。在一種應用中，金屬墊片102也可以為貫穿整個基板100的金屬塊，在該基板100的背面設有專門用來散熱的散熱器件，比如散熱翅片或散熱金屬片。該金屬墊片102通過貫穿基板100形成和散熱器件的導熱接觸，從而將LED芯片上的熱量傳導至散熱器件上進行散熱。需要注意的是，在基板100背面的導電金屬紋路與散熱器件或貫穿過來的金屬墊片102之間應避免接觸，這樣可以保證LED的導熱和導電之間的線路分離，互補影響。
[0038]本發(fā)明的特殊之處在于:在基板100的正面還設有若干撈槽，比如圖示中的撈槽106、107，其中撈槽106開設在基板100的邊緣，而撈槽107開設在基板100的中間。對于撈槽開設位置的限定，除了圖示的位置之外，還可以有很多種方式，比如開設在中間位置的撈槽可以采用平行于長邊的橫條式，甚至可以開設多條平行、交叉或彎曲的撈槽，只要滿足這些撈槽避開金屬墊片102和兩個導電焊點104就行。對于撈槽的寬度以及撈槽之間的間距，可以視金屬墊片和導電焊點的大小而定，在滿足避開的情況下，可以盡可能的增加撈槽在整個表面所占的比例。
[0039]這些開設在表面的撈槽，有效的增加了整個基板100的表面積，這樣一來，當封裝膠103粘合到基板正面時，其與基板100的有效接觸面積增加，不僅可以彌補因金屬墊片102面積增加帶來的封裝膠與基板之間減少的那部分面積，而且通過合理的設置撈槽的寬度和數(shù)量，還能比原先多增加一些接觸面積，使得封裝膠103與基板100之間的結合強度得到提高。由此得到的LED封裝結構，在LED芯片工作時，由于底下金屬墊片102的面積增力口，其散熱的能力也得到增加，保證了高功率LED芯片的散熱環(huán)境，使得LED發(fā)光效率得到提升。
[0040]優(yōu)選的，在該基板的兩側，各設置了一個用來做LED電性能測試的金屬電極108。該金屬電極108同樣貫穿基板100的正反面，同時與位于基板100背面的導電金屬紋路連接。在圖示所示的方式總，該兩個金屬電極108設計成半圓弧形，測試時只需用測試夾夾出兩側的金屬電極即可。當然該金屬電機也可以是其他任意的形狀，只要能滿足LED的測試需求即可。
[0041]請參見圖3，圖3是本發(fā)明第二實施方式中封裝結構的基板俯視圖。在這種實施方式中，除了在基板表面開設撈槽之外，在撈槽的邊緣位置增加凹凸結構，這些凹凸結構除了圖示中的鋸齒形之外，還可以是波浪形、方波形或其它規(guī)則或不規(guī)則的凹凸圖形。通過開設這些凹凸結構，可以進一步增加撈槽所能提供的有效接觸面積，使得封裝膠的結合性能得到提聞。
[0042]下面，再對本發(fā)明的LED的制作方法進行詳細說明。
[0043]首先，提供一基板母板，該基板母板上可以制作多顆LED發(fā)光器件。如圖4A-4B所示，基板母板上已經(jīng)制作好了多個金屬墊片，這些金屬墊片對應一個LED芯片所在的位置。每塊金屬墊片的兩側都設有導電焊點，在基板背面設有與這些導電焊點連接的導電金屬紋路。這些金屬墊片、導電焊點以及導電金屬紋路的制作工藝為LED制作領域的現(xiàn)有技術，在此不再贅述。
[0044]在上述基板上開設撈槽，撈槽的位置避開制作好的金屬墊片和導電焊點即可。如圖4B中所示，撈槽主要分布在每顆LED的邊緣位置和/或金屬墊片兩側的中間位置。當基板母板上具有多排LED時，可以在每兩排LED之間設置一條撈槽，這條撈槽可以作為后續(xù)切害I]工藝時的切割槽。比如圖示中的基板母板可制作兩排共4顆LED發(fā)光器件，可以看到其中一條撈槽的位置位于兩排LED器件的中間位置，但是應當理解的是，在后續(xù)切割工藝之后，該條撈槽將被分割成兩半，且各自成為所述LED器件邊緣的撈槽。同樣的，如果LED器件的顆數(shù)增加，對應的撈槽開設也會增加，但是切割后形成的單顆LED器件，還是大致會具有如圖2所示的撈槽分布。具體地撈槽開設可以通過模壓工藝、沖壓工藝，或者鑄模工藝形成。
[0045]將LED芯片固定到金屬墊片上，然后進行引線焊接工藝，將LED芯片上的正負極通過導線分別與兩個導電焊點連接。焊線完成后，電流走向與芯片金屬區(qū)域隔離，不存在電熱通用線路，使得芯片下方區(qū)域完全用于散熱，提升散熱性能。然后將封裝膠通過模壓工藝壓制到基板正面，壓模時，正面其他非金屬區(qū)域全部同封裝膠結合，增加結合力，提升功率時，不產生脫層。然后將封裝膠固型，固型后封裝膠可以是平面形，也可以是球形，通常依照不同應用來選擇。這些芯片固定工藝、引線焊接工藝以及封裝膠的壓模和固型都是現(xiàn)有技術，此處不再贅述。
[0046]最后對上述基板母板進行切割，形成一顆顆LED器件。切割時，可以按照專門的切割線路，避開已經(jīng)開設的撈槽進行。而在一些具有多排LED的基板母板上，也可以將制作在每排LED中間的撈槽作為切割槽，這樣切割之后，該部分的撈槽就成為“半槽”，分布在單顆LED器件的邊緣,如圖2所示。
[0047]綜上所述，本發(fā)明提出了一種LED封裝結構和LED的制作方法。該封裝結構采用較大的金屬墊片來固定LED芯片，以此提高對LED芯片的散熱能力。并通過在基板表面開設撈槽來增加封裝膠與基板的結合面積，以此提高封裝膠的結合強度，抵消因擴大金屬面積帶來的負面影響。
[0048]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種LED的封裝結構，包括基板、LED芯片和用來將LED芯片封裝在基板上的封裝膠，其特征在于:所述基板的正面設有固定所述LED芯片用的金屬墊片，該金屬墊片的面積至少大于所述LED芯片，在該金屬墊片的兩側設有兩個導電焊點，該兩個導電焊點將LED芯片上的正負極導通到位于基板背面的導電金屬紋路，所述基板的正面還設有若干撈槽，這些撈槽避開所述金屬墊片和兩個導電焊點而設。
2.如權利要求1所述的封裝結構，其特征在于:所述撈槽的邊緣位置設有凹凸結構。
3.如權利要求1所述的封裝結構，其特征在于:所述基板為玻璃、石英、樹脂或陶瓷中的一種。
4.如權利要求1所述的封裝結構，其特征在于:所述基板的背面還設有散熱裝置，所述金屬墊片貫穿所述基板并與所述散熱裝置導熱接觸。
5.如權利要求1所述的封裝結構，其特征在于:所述基板的兩側還設有用來做電性LED電性能測試的金屬電極，該金屬電極貫穿基板并與位于基板背面的導電金屬紋路連接。
6.一種具有權利要求1-5任意一項所述的封裝結構的LED制作方法，其特征在于，包括步驟: 提供一基板母板，所述基板母板上包括多個金屬墊片，每一個所述金屬墊片對應一個LED芯片所在的位置，每塊金屬墊片的兩側都設有導電焊點，在基板背面設有與這些導電焊點連接的導電金屬紋路； 在上述基板上開設撈槽，撈槽的位置避開所述金屬墊片和導電焊點； 將LED芯片固定到金屬墊片上，然后進行引線焊接工藝，將LED芯片上的正負極通過導線分別與兩個導電焊點連接； 將封裝膠通過模壓工藝壓制到基板正面，并進行固型； 最后，將上述基板母板進行切割工藝，形成一顆顆LED器件。
7.如權利要求6所述的LED制作方法，其特征在于:所述撈槽分布在每顆LED的邊緣位置和/或金屬墊片兩側的中間位置。
8.如權利要求6所述的LED制作方法，其特征在于:固型后，所述封裝膠為平面形或球形中的一種。
9.如權利要求6所述的LED制作方法，其特征在于:當基板母板上具有多排LED時，在每兩排LED之間設置一條撈槽，這條撈槽同時作為切割工藝時的切割槽。
【文檔編號】H01L33/48GK103887420SQ201410158042
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權日:2014年4月18日
【發(fā)明者】黃勇鑫, 充國林, 袁永剛 申請人:蘇州東山精密制造股份有限公司