一種大功率led芯片集成封裝結構及其封裝方法與流程

本發明涉及一種光電技術領域中的led芯片的封裝，尤其涉及一種大功率led芯片集成封裝結構及其封裝方法。

背景技術：

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照明成為了全球照明市場的寵兒。

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，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。

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。

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)。

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。

5.對于紫外光芯片激發熒光粉封裝的白光或者紫外光光源封裝，由于紫外光封裝對封裝膠水、粘結材料、熒光粉、基板等封裝材料，有很高的要求，傳統封裝材料一般都不能滿足要求，經過紫外光的照射容易老化，相關的材料性能發生變化：常見的封裝膠黃化、碳化，粘結材料失效，光源光衰、色漂移等現象。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供一種大功率led芯片集成封裝結構及其封裝方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種大功率led芯片集成封裝結構，包括：大功率led芯片、基板、圍墻、光學玻璃，所述大功率led芯片貼于基板上，大功率led芯片與電極或大功率led芯片與基板電路層連接，圍墻一側與基板連接，另一側與光學玻璃連接，光學玻璃、圍墻、與基板圍成一完全密封不透氣的空腔，所述大功率led芯片位于該空腔內，該空腔內填充有絕緣導熱的惰性氣體，光學玻璃內摻雜有熒光粉或光學玻璃表面涂有熒光粉層。

本發明還包括熒光膠體，大功率led芯片置于熒光膠體之中或者熒光膠體涂覆在大功率led芯片表面，大功率led芯片上方的熒光膠體的厚度小于0.3mm。

所述基板材料為鋁基板或銅基板或陶瓷基板，基板為單層或者多層。

所述基板固定大功率led芯片的位置設置有大功率led對接的芯片電路。

所述光學玻璃具有高透光率，且表面進行粗化處理。

所述大功率led芯片通過銀膠或錫共晶焊接工藝固定在基板上。

相鄰大功率led芯片通過導線連接，位于兩端的大功率led芯片通過導線與電極連接。

基板與圍墻一體成型。

一種采用大功率led芯片集成封裝結構的封裝方法，包括以下步驟：

基板清洗、烘干；

將圍墻固定在基板上

大功率led芯片分揀、擴晶；

通過銀膠或錫采用共晶焊工藝將大功率led芯片固定在基板上；

在絕緣導熱的惰性氣體的環境中將光學面板與圍墻固定密封連接。

本發明的有益效果是：

1.降低成本，該結構的大功率led芯片集成封裝結構可以不用熒光膠(對于紫外芯片光源封裝，直接省去封裝膠)或者用少量的熒光膠，使得熒光膠的厚度可以做到0.3mm以下，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；

2.出光量提升：本發明中熒光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；

3.提升光的質量：本發明中，通過使用經過表面粗化處理的光學玻璃作為出光面，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，使的經過該面的光譜充分均勻的混合，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；

4.信賴性提升：本發明中，使得大功率led芯片與大功率led芯片之間、大功率led芯片與電極之間連接的導線，完全置于密封的空腔中且在熒光膠體外，避免了熒光膠體內應力對導線造成的危害，相對傳統封裝方法，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；

5.耐候性提升：本發明是以光學玻璃做為保護的介質，玻璃氣密性相對的封裝膠要好的很多，可以完全杜絕光源所處環境中的不利氣體或者元素透過玻璃層對里面的基板、發光二極管、封裝膠水造成致命危害，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；

6.空腔內填充惰性氣體、折射系數大的氣體、導熱系數比空氣大的氣體，都可相應的提升封裝產品的性能：填充惰性氣體可以進一步提升產品的抗氧化能力；填充導熱氣體提升產品的散熱性能；填充折射率大的氣體，可以提升出光率。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明的第一種實施方式的示意圖；

圖2是本發明的第二種實施方式的示意圖；

圖3是本發明的第三種實施方式的示意圖；

圖4是本發明的第四種實施方式的示意圖；

圖5是本發明的第五種實施方式的示意圖；

圖6是本發明的第一種實施方式的俯視圖；

圖7是本發明的第二種實施方式的俯視圖；

圖8是本發明的第三種實施方式的俯視圖；

圖9是本發明的第四種實施方式的俯視圖；

圖10是本發明的第五種實施方式的俯視圖。

具體實施方式

參照圖1和圖6，如圖所示為本發明的第一種實施方式的示意圖，本發明是一種大功率led芯片集成封裝結構，包括：大功率led芯片1、基板2、圍墻3、光學玻璃4，所述大功率led芯片1貼于基板2上，大功率led芯片1與電極5或大功率led芯片1與基板2電路層6連接，圍墻3一側與基板2連接，另一側與光學玻璃4連接，光學玻璃4、圍墻3、與基板2圍成一完全密封不透氣的空腔，所述大功率led芯片1位于該空腔內，該空腔內填充有絕緣導熱的惰性氣體，光學玻璃4內摻雜有熒光粉或光學玻璃4表面涂有熒光粉層。上述結構的本發明具有以下技術效果：

1.降低成本，該結構的大功率led芯片1集成封裝結構可以不用熒光膠及封裝膠(如應用于紫外芯片光源封裝，直接省去封裝膠，提升穩定性)，節省成本；

2.穩定性提升：相對傳統封裝工藝，直接省去了封裝膠水，杜絕了因為膠水應力對芯片等部件造成的傷害，提升產品的穩定性；

3.耐候性提升：本發明是以光學玻璃4做為保護的介質，玻璃氣密性相對的封裝膠要好的很多，可以完全杜絕光源所處環境中的不利氣體或者元素透過玻璃層對里面的基板2、發光二極管、封裝膠水造成致命危害，比如鍍銀基板2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2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5、導線7造成的危害；

4.空腔內填充惰性氣體、折射系數大的氣體、導熱系數比空氣大的氣體，都可相應的提升封裝產品的性能：填充惰性氣體可以進一步提升產品的抗氧化能力；填充導熱氣體提升產品的散熱性能；填充折射率大的氣體，可以提升出光率。

所述基板2材料為鋁基板2或銅基板2或陶瓷基板2，基板2為單層或者多層；所述基板2固定大功率led芯片1的位置設置有大功率led對接的芯片電路；所述大功率led芯片1通過銀膠或錫共晶焊接工藝固定在基板2上；位于兩端的大功率led芯片1通過導線7與電極5連接，電機位于基板2和圍墻3之間。

所述光學玻璃4具有高透光率，且表面進行粗化處理，如此可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，使的經過該面的光譜充分均勻的混合，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。

參照圖2和圖7，如圖所示為本發明的第二種實施方式的示意圖，其與第一種實施方式大致相同，不同之處在于還包括熒光膠體8，大功率led芯片1置于熒光膠體8之中，大功率led芯片1上方的熒光膠體8的厚度小于0.3mm，相鄰大功率led芯片1之間通過導線7連接。該實施方式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，使得大功率led芯片1與大功率led芯片1之間、大功率led芯片1與電極5之間連接的導線7，完全置于密封的空腔中且在熒光膠體外，避免了熒光膠體內應力對導線7造成的危害，相對傳統封裝方法，導線7是完全置于膠體之中，無法避免膠體的應力對導線7造成的危害，性能穩定可靠。同時因為熒光膠的厚度更薄，減少光在膠水中的光損失，提升出光率。

參照圖3和圖8，如圖所示為本發明的第三種實施方式的示意圖，其與第二種實施方式大致相同，不同之處在于電極設置在圍墻3內。

參照圖4和圖8，如圖所示為本發明的第四種實施方式的示意圖，其與第二種實施方式大致相同，不同之處在于大功率led芯片1直接與基板2上設置的芯片電路連接。

參照圖5和圖10，如圖所示為本發明的第五種實施方式的示意圖，其與第二種實施方式大致相同，不同之處在于大功率led芯片1直接與基板2上設置的芯片電路連接，并且熒光膠體8涂覆在大功率led芯片1表面。

一種采用大功率led芯片1集成封裝結構的封裝方法，包括以下步驟：

基板2清洗、烘干；

將圍墻3固定在基板2上

大功率led芯片1分揀、擴晶；

通過銀膠或錫采用共晶焊工藝將大功率led芯片1固定在基板2上；

在絕緣導熱的惰性氣體的環境中將光學面板與圍墻3固定密封連接。

當然，為了提升本發明的密封性能，可以將基板2與圍墻3設置成一體成型，亦可達到同樣甚至更佳的效果。

上述實施例只是本發明的優選方案，本發明還可有其他實施方案。本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所設定的范圍內。