一種大功率led芯片集成封裝結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種大功率LED芯片集成封裝結構，包括：若干大功率發光二極管芯片；一基板，所述芯片固定在該基板上；熒光膠，該熒光膠涂覆在芯片表面或者芯片置于熒光膠之中；至少兩個電極，分別作為正極和負極；若干導線，該導線用于連接芯片與芯片、芯片與電極；一圍墻和一光學玻璃，該圍墻設置在所述基板上，該光學玻璃固定在圍墻上方，基板、光學玻璃、圍墻三者構成密封不透氣的腔體，所述芯片、熒光膠、導線位于該腔體內，所述電極從該腔體內延伸至腔體外，所述光學玻璃作為出光面。通過上述結構可以降低膠體的生產成本、提升出光量、提升出光的質量、提升信賴性、提升耐候性。
【專利說明】一種大功率LED芯片集成封裝結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電【技術領域】中的LED芯片封裝，尤其是一種大功率LED芯片集成封裝結構。
【背景技術】
[0002]LED光源具有發光效率高、耗電量少、使用壽命長、安全可靠性強、有利于環保等特性，特別是在全球倡導節能環保的今天，LED照明產品成為了全球照明市場的寵兒。
[0003]目前在高亮度白光LED領域，制備LED集成封裝模塊方法是:首先將芯片貼在具有高反射性能的基板上，然后通過引線鍵合的方式將芯片的電極接到支架或電路上，之后在芯片上面涂摻了熒光粉的硅膠(熒光膠)，固化成型后，再在外面涂一層沒有參雜的硅膠用于保護金線或電極。這種傳統的封裝方式雖然簡單，但存在以下幾個不利因素:
1、成本高:現有的大功率LED芯片集成封裝，單個產品相對需要很大量的封裝膠水，而目市場上信賴性好的膠水多為進口，價格很高。
[0004]2、出光效果不理想:現有的大功率LED芯片集成封裝，由于熒光膠和外封膠的厚度至少都在0.5mm以上，膠水的透光性隨著厚度的增加逐漸降低，以至于有一部分光衰減在膠體中，由于膠水自身的導熱性很差，衰減的光轉變成熱，加快膠水及芯片等材料的衰減速度。
[0005]3、穩定性不理想:由于集成LED光源封裝密度高，且發光面比一般的LED光源大很多，在使用過程中，膠體由于溫度產生的內應力會比小功率的或者單顆LED光源大很多，這種應力會把芯片與芯片或者芯片與支架或者芯片與電路之間鍵合的導線拉斷，從而造成集成光源死燈，或者膠體克服不了這種應力而造成LED集成光源面裂膠(膠裂)。
[0006]4、耐候性不佳:由于硅膠是LED封裝的主要密封保護材料，但由于硅膠沒有100%的氣密性，正是這個因素導致LED集成光源長期使用過程中，空氣中的不利氣體或者有害的化學元素透過硅膠層對基板反射層造成致命危害，比如鍍銀基板硫化反應、氧化反應等或者對其它工藝反射面造成不利的化學反應等，這些都會嚴重影響基板的反射率，從而造成LED光源光通量輸出嚴重下降，光源色坐標嚴重偏移等現象，或污染封裝封裝膠體，降低原有的物理和化學特性。
【發明內容】
[0007]為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種低成本、出光效果好、穩定性高、耐候性佳的大功率LED芯片集成封裝結構。
[0008]本發明采用的技術方案是:
一種大功率LED芯片集成封裝結構，包括:
若干大功率發光二極管芯片；
一基板，所述芯片固定在該基板上；
熒光膠，該熒光膠涂覆在芯片表面或者芯片置于熒光膠之中；至少兩個電極，分別作為正極和負極；
若干導線，該導線用于連接芯片與芯片、芯片與電極；
其特征在于:其還包括一圍墻和一光學玻璃，該圍墻設置在所述基板上，該光學玻璃固定在圍墻上方，基板、光學玻璃、圍墻三者構成密封不透氣的腔體，所述芯片、熒光膠、導線位于該腔體內，所述電極從該腔體內延伸至腔體外，所述光學玻璃作為出光面。
[0009]進一步的，本技術方案中導線有兩種方案，一種是導線為金線、銅線、銀線和合金線中的一種或多種組合，此方案中，所述電極設置在基板上或者嵌置在圍墻中這兩種方式。
[0010]本技術方案中導線的另一種方案是:所述導線為設置在基板上的導電電路，芯片倒裝以使其極點通過該導電電路連接芯片和電極，所述電極設置在基板上。
[0011]作為本技術方案的進一步改進，所述光學玻璃為高透光率的玻璃板，該玻璃板的出光面為粗化或霧化處理過的表面。
[0012]進一步的，所述圍墻的頂部內側壁設置有凹陷的臺階，所述光學玻璃設置在該臺階上。[0013]其中，所述臺階上設有凹槽，該凹槽內填充有密封介質。
[0014]所述基板為單層或多層結構的鋁基板或銅基板或陶瓷基板或玻纖板。
[0015]所述芯片通過銀膠粘結或錫焊接或共晶焊工藝焊接在基板上。
[0016]所述若干大功率發光二極管芯片均勻分布在基板并排列成LED陣列。
[0017]本發明的有益效果是:
(i)降低生產成本:本發明大功率LED芯片集成封裝結構中芯片上只需點涂厚度在
0.3mm以下的熒光膠，不再需要外封膠的點涂，對比以往膠的用量有很大幅度的減少和膠體厚度也有很大的減小；
(?)出光量提升:由于膠體的厚度有很大幅度的減小，從而減少光在膠體的衰減，相比傳統的封裝結構出光率會有一定幅度的提升；
(iii)提升光的質量:本發明大功率LED芯片集成封裝結構通過使用經過表面粗化的光學玻璃作為出光面，由于作為出光面或者出光面的某些部位的光學玻璃經過不同程度的粗化，相對增加的出光面的出光面積，提升出光量，同時由于出光面的粗化，使經過該面的光線發生散射或者漫反射，使的經過該面的光線充分均勻的混合，這樣可以大大改善傳統光源一直存的光源邊緣顏色發黃或者發綠這一現象。
[0018](iv)信賴性提升:本發明大功率LED芯片集成封裝結構中的導線完全置于密封腔體的空氣中，避免了傳統膠體內應力對導線造成的危害，相對傳統封裝結構，導線是完全置于膠體之中，無法避免膠體的應力對導線造成的危害；
(v)耐候性提升:本發明大功率LED芯片集成封裝結構，是以光學玻璃做為起保護的介質，玻璃氣密性相對的比封裝膠要好的很多，可以完全杜絕空氣中的不利氣體或者元素透過玻璃層對里面的基板反射層造成致命危害，比如鍍銀基板硫化反應、氧化反應等或者對其它工藝反射面造成不利的化學反應等，這些都會嚴重影響基板的反射率，從而造成LED光源光通量輸出嚴重下降，光源色坐標嚴重偏移等現象，同時可以完全克服上述不利因素對芯片、熒光膠、電極、導線造成的危害。
【專利附圖】
【附圖說明】[0019]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0020]圖1本發明實例I LED有導線封裝結構剖面圖(電極在基板);
圖2本發明實例2 LED有導線封裝結構剖面圖(電極在圍墻)；
圖3本發明實例3 LED無導線封裝結構剖面圖；
圖4本發明實例4 LED熒光膠涂覆封裝結構剖面圖；
圖5為本發明的圍墻局部不意圖。
[0021]附圖標注說明:芯片1、基板2、熒光膠3、電極4、導線5、圍墻6、光學玻璃7、腔體
8、臺階9、凹槽10、密封介質11。
【具體實施方式】
[0022]如圖1-圖4所示，分別為本發明的四個實施例；具體為:
圖1為本發明的實施例1:(有導線封裝、電極在基板)
一種大功率LED芯片集成封裝結構，包括:若干大功率發光二極管芯片I ;基板2，所述芯片I固定在該基板2上；熒光膠3，芯片I置于熒光膠3之中；兩個電極4，分別作為正極和負極；若干導線5，該導線5用于連接芯片I與芯片1、芯片I與電極4，導線5為金線、銅線、銀線和合金線中的一種或多種組合；一圍墻6和一光學玻璃7，該圍墻6設置在所述基板2上，該光學玻璃7固定在圍墻6上方，基板2、光學玻璃7、圍墻6三者構成密封不透氣的腔體8，所述芯片1、熒光膠3、導線5位于該腔體8內，所述電極4設置在基板2上并從該腔體8內延伸至腔體8外，所述光學玻璃7作為出光面。
[0023]圖2為本發明的實施例2:(有導線封裝、電極在圍墻)
一種大功率LED芯片集成封裝結構，包括:若干大功率發光二極管芯片I ;基板2，所述芯片I固定在該基板2上；熒光膠3，芯片I置于熒光膠3之中；兩個電極4，分別作為正極和負極；若干導線5，該導線5用于連接芯片I與芯片1、芯片I與電極4，導線5為金線、銅線、銀線和合金線中的一種或多種組合；一圍墻6和一光學玻璃7，該圍墻6設置在所述基板2上，該光學玻璃7固定在圍墻6上方，基板2、光學玻璃7、圍墻6三者構成密封不透氣的腔體8，所述芯片1、熒光膠3、導線5位于該腔體8內，所述電極4嵌置在圍墻6中并從該腔體8內延伸至腔體8外，所述光學玻璃7作為出光面。
[0024]圖3為本發明的實施例3:(芯片倒裝式無導線封裝、電極在基板)
一種大功率LED芯片集成封裝結構，包括:若干大功率發光二極管芯片I ;基板2，所述芯片I倒裝在該基板2上；熒光膠3，芯片I置于熒光膠3之中；兩個電極4，分別作為正極和負極；若干導線5，該導線5用于連接芯片I與芯片1、芯片I與電極4，導線5不是傳統意義上的導線，而是設置在基板2上的導電電路，芯片I倒裝以使其極點通過該導電電路連接芯片I和電極4 ;一圍墻6和一光學玻璃7，該圍墻6設置在所述基板2上，該光學玻璃7固定在圍墻6上方，基板2、光學玻璃7、圍墻6三者構成密封不透氣的腔體8，所述芯片1、熒光膠3、導線5位于該腔體8內，所述電極4設置在基板2上并從該腔體8內延伸至腔體8夕卜，所述光學玻璃7作為出光面。
[0025]圖4為本發明的實施例4:(芯片倒裝式無導線封裝、電極在基板、熒光膠涂覆) 一種大功率LED芯片集成封裝結構，包括:若干大功率發光二極管芯片I ;基板2，所述
芯片I倒裝在該基板2上；熒光膠3，該熒光膠3涂覆在芯片I表面；兩個電極4，分別作為正極和負極；若干導線5，該導線5用于連接芯片I與芯片1、芯片I與電極4，導線5不是傳統意義上的導線，而是設置在基板2上的導電電路，芯片I倒裝以使其極點通過該導電電路連接芯片I和電極4 ;一圍墻6和一光學玻璃7，該圍墻6設置在所述基板2上，該光學玻璃7固定在圍墻6上方，基板2、光學玻璃7、圍墻6三者構成密封不透氣的腔體8，所述芯片
1、熒光膠3、導線5位于該腔體8內，所述電極4設置在基板2上并從該腔體8內延伸至腔體8外,所述光學玻璃7作為出光面。
[0026]在本技術方案中，所述光學玻璃7為高透光率的玻璃板，該玻璃板的出光面為粗化或霧化處理過的表面，相對增加的出光面的出光面積，提升出光量，同時由于出光面的粗化，使經過該面的光線發生散射或者漫反射，使的經過該面的光線充分均勻的混合，這樣可以大大改善傳統光源一直存的光源邊緣顏色發黃或者發綠這一現象。
[0027]此外，基板2為單層或多層結構的鋁基板或銅基板或陶瓷基板或玻纖板，芯片I通過銀膠粘結或錫焊接或共晶焊工藝焊接在基板2上，所述若干大功率發光二極管芯片I均勻分布在基板2并排列成LED陣列。
[0028]本技術方案四種實施例中，所述圍墻6的頂部內側壁設置有凹陷的臺階9 (如圖5所示)，所述光學玻璃7設置在該臺階9上，所述臺階9上設有凹槽10，該凹槽10內填充有密封介質11，通過此凹槽10與密封介質11實現光學玻璃7與圍墻6的密封。
[0029]據本發明大功率LED芯片集成封裝結構的封裝方法，具體步驟如下:
1:基板清洗、烘干；
2:芯片分檢、擴晶；
3:固晶:通過銀膠或錫(金錫合金)焊接或共晶焊工藝將芯片固定在基板上；
4:導線焊接一一完成芯片間、和芯片與電極間的引線連線；
5:點熒光粉一一可以通過點熒光膠或者熒光膠涂覆工藝完成；
6:玻璃密封通過密封介質把玻璃和圍墻的結合完成對芯片、電極、導線、熒光膠的密封。
[0030]如上所述，應用本發明的大功率LED芯片集成封裝結構，通過腔體的建立，可以減小熒光膠的厚度和去除外封膠，不僅降低光在膠體中的衰減量，更減少封裝膠水用量，降低生產成本，同時利用經過表面粗化的光學玻璃作為出光面，不僅可以提升出光率，也克服了由于硅膠的氣密性不良造成的有害氣體或者元素對基板反射層造成污染等不良影響的問題，同時由于本發明方法使導線完全置于膠體之外，這樣克服了膠體內應力對導線的影響。
[0031]以上所述僅為本發明的優先實施方式，本發明并不限定于上述實施方式，只要以基本相同手段實現本發明目的的技術方案都屬于本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種大功率LED芯片集成封裝結構，包括: 若干大功率發光二極管芯片(I); 一基板(2),所述芯片(I)固定在該基板(2)上； 熒光膠(3)，該熒光膠(3)涂覆在芯片(I)表面或者芯片(I)置于熒光膠(3)之中； 至少兩個電極(4)，分別作為正極和負極； 若干導線(5)，該導線(5)用于連接芯片(I)與芯片(I)、芯片(I)與電極(4); 其特征在于:其還包括一圍墻(6)和一光學玻璃(7)，該圍墻(6)設置在所述基板(2)上，該光學玻璃(7)固定在圍墻(6)上方，基板(2)、光學玻璃(7)、圍墻(6)三者構成密封不透氣的腔體(8)，所述芯片(I)、熒光膠(3)、導線(5)位于該腔體(8)內，所述電極(4)從該腔體(8 )內延伸至腔體(8 )外，所述光學玻璃(7 )作為出光面。
2.根據權利要求1所述的一種大功率LED芯片集成封裝結構，其特征在于:所述導線(5)為金線、銅線、銀線和合金線中的一種或多種組合。
3.根據權利要求2所述的一種大功率LED芯片集成封裝結構，其特征在于:所述電極(4)設置在基板(2)上或者嵌置在圍墻(6)中。
4.根據權利要求1所述的一種大功率LED芯片集成封裝結構，其特征在于:所述導線(5)為設置在基板(2)上的導電電路，芯片(I)倒裝以使其極點通過該導電電路連接芯片(1)和電極(4)，所述電極(4)設置在基板(2)上。
5.根據權利要求1所述的一種大功率LED芯片集成封裝結構，其特征在于:所述光學玻璃(7 )為高透光率的玻璃板，該玻璃板的出光面為粗化或霧化處理過的表面。
6.根據權利要求1所述的一種大功率LED芯片集成封裝結構，其特征在于:所述圍墻(6)的頂部內側壁設置有凹陷的臺階(9)，所述光學玻璃(7)設置在該臺階(9)上。
7.根據權利要求6述的一種大功率LED芯片集成封裝結構，其特征在于:所述臺階(9)上設有凹槽(10)，該凹槽(10)內填充有密封介質(11)。
8.根據權利要求1所述的一種大功率LED芯片集成封裝結構，其特征在于:所述基板(2)為單層或多層結構的鋁基板或銅基板或陶瓷基板或玻纖板。
9.根據權利要求1所述的一種大功率LED芯片集成封裝結構，其特征在于:所述芯片(I)通過銀膠粘結或錫焊接或共晶焊工藝焊接在基板(2)上。
10.根據權利要求1或9所述的一種大功率LED芯片集成封裝結構，其特征在于:所述若干芯片(I)均勻分布在基板(2)并排列成LED陣列。
【文檔編號】H01L25/075GK103904072SQ201410126783
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】杜姬芳, 王偉, 孟勇亮, 王玉薇 申請人:中山市鴻寶電業有限公司