Led芯片集成封裝模塊和封裝方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種LED芯片集成封裝模塊和封裝方法。
【背景技術】
[0002]隨著LED器件中芯片點距和電路間距的不斷縮小，光源模組的體積也日益減小，集成封裝更方便測試和安裝操作。傳統的發光二極管集成封裝多通過多顆芯片密集排列，并用金線串聯連接的方法，生產效率不高。此大面積的集成封裝形式的另一缺點是容易因為一顆芯片損壞而影響整塊光源，并且只能對整塊光源模組進行更換，無法小面積替換，這無疑增加了LED燈具的維護成本。另外，目前常用的如圖1和圖2所示的多色芯片的封裝模塊通常由三種光色的芯片組成，多個模塊再進行拼接組成模組。但此封裝模塊的支架本身的體積會限制芯片點間距，無法形成芯片密排。
【發明內容】
[0003]本發明的主要目的提供一種LED集成光源模塊，而多個可替換的光源模塊組合拼接形成的集成光源可大大降低燈具維護成本。
[0004]為達到上述目的，本發明提供一種LED芯片集成封裝模塊，包括:多組發光單元、第一線路基板、第二線路基板和封裝材料;所述多組發光單元集成在第一線路基板上，所述第一線路基板和第二線路基板上包括調整線路和金屬球陣列，第一線路基板上的金屬球陣列為不規則金屬陣列，第二線路基板上的金屬球陣列為規則陣列;所述第二線路基板利用其上的調整線路將所述第一線路基板上不規則金屬球陣列重置至第二線路基板底部的規則金屬球陣列上;所述封裝材料用于封裝所述多組發光單元、第一線路基板和第二線路基板。
[0005]本發明還提供了一種上述LED芯片的集成封裝模塊的封裝方法，包括:
[0006]步驟1、將多顆芯片倒裝在第一線路基板上表面，所述多顆芯片每相鄰三顆為不同顏色，每三顆不同顏色的芯片構成一個獨立的發光單元；
[0007]步驟2、根據尺寸需要對所述第一線路基板進行切割；
[0008]步驟3、利用第二線路基板將切割得到的第一線路基板進行重置；
[0009]步驟4、利用封裝材料將步驟3得到的模塊進行封裝，得到所述封裝模塊。
【附圖說明】
[0010]為進一步說明本發明的技術內容，以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，其中:
[0011 ]圖1是傳統封裝模塊的結構示意圖；
[0012]圖2為本發明中最小發光單元在封裝前的結構示意圖；
[0013]圖3為本發明封裝前第一線路基板上倒裝有多組發光單元的結構示意圖；
[0014]圖4為圖3封裝前沿1-1的截面的側視透視圖；
[0015]圖5為本發明第一實施例封裝模塊的結構示意圖；
[0016]圖6為圖5模塊沿2-2截面的側視透視圖；
[0017]圖7為本發明第二實施例封裝后模塊的結構示意圖；
[0018]圖8為圖7模塊沿3-3截面的側視透視圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
[0020]目前常用的如圖1和圖2所示的傳統多色封裝模塊，其通常由三種光色的芯片1.8組成，多個模塊再進行拼接組成模組。三種芯片1.8通過金線1.2或基板線路1.6將芯片電極引至支架邊緣的電極點1.3上，所述支架可分為有線路1.6的支架1.5和無線路的支架1.1。但此封裝模塊的支架本身的體積會限制芯片點間距，無法形成芯片密排。而本發明通過通孔1.14進行線路板層之間的線路轉換，并且用金屬球1.10陣列實現下層電連接，可以實現芯片密排的集成封裝。
[0021]請參閱圖3至圖8所示，本發明提供了一種LED芯片集成封裝單元模塊。本發明提出的LED芯片集成封裝根據結構分為兩個實施例。其中，第一實施例的結構包括多組發光單元、第一線路基板1.9、第二線路基板1.19、封裝材料1.18和封裝支架1.17；第二實施例的結構包括多組發光單元、第一線路基板1.9、第二線路基板1.19和封裝材料1.18。其中每組發光單元包括三顆不同光色的芯片1.8，每個發光單元在圖3至圖8中沒有體現出明顯的邊界；第一線路基板1.9和第二線路基板1.19的材料可以是陶瓷片、硅片、藍寶石片、PCB等材料；封裝材料I.18可以是硅脂或樹脂等透明或半透明材料。
[0022]本發明將多組發光單元集成在第一線路板1.9上，再通過第二線路基板1.19的下層線路1.16調整和金屬球1.10重置后封裝在集成封裝支架1.17上或直接形成獨立的集成封裝件。
[0023]所述封裝的具體步驟包括:步驟一、將多顆芯片1.8倒裝在具有線路1.6的第一線路基板1.9上表面。
[0024]請參閱圖3和圖4所示。其中每相鄰三顆不同光色的芯片1.8可組成一組最小單元的發光單元。因此也可以理解為，本發明是由多組相同的發光單元組成的，每個發光單元沒有明顯的邊界。在每個單元中，包括一個公共電極1.11，位于第一線路基板1.9的上表面。
[0025]所述的第一線路基板1.9上的芯片1.8的個數并不僅限于圖中所示，倒裝后的第一線路基板1.9上將包括η組并聯的三種顏色的倒裝芯片1.8，其中η大于等于I。所述的第一線路基板I.9下表面具有線路1.16和通孔1.14。
[0026]步驟二、根據尺寸需要對第一線路基板1.9進行切割。
[0027]所述具有倒裝芯片1.8的第一線路基板1.9可根據良率和工藝要求進行切割，切割后形成的模塊包括3η顆芯片1.8和一定數量的通孔1.14。如切割后形成的模塊有M行和N列，那么切割后所形成的模塊包括3Μ*Ν顆芯片1.8和Μ+3Ν個通孔1.14。如圖3中的模塊，M = N =2，那么根據上述公式，可以得出此模塊中包括12顆芯片1.8和8個通孔1.14。
[0028]步驟三、線路1.16再調整和金屬球1.10的重置。
[0029]請參閱圖5所示，將一個或多個圖3所示的模塊通過一層具有線路1.16和通孔1.14的第二線路板1.19進行線路1.16的調整和金屬球1.10的重置，即通過一次線路1.16調整將第一線路基板1.9上原本不規則排列的金屬球1.10轉換到第二線路基板1.19上有序排列的球陣列。因為模塊中的多顆芯片1.8彼此間的串并聯關系經過線路1.16再次調整后，均勻排列的金屬球1.10的個數可以會與重置前相同，也可以比重置前減少。即重置后的金屬球1.10的位置并不和每顆芯片的電極點相對應，模組中的金屬球1.10的總數量也少于芯片的電極點總數，相較于現有技術中更加便于控制。所述第二線路板1.19為具有金屬線層1.16、金屬球1.10和導電通孔1.14的硅片、陶瓷片、線路板或金屬板。經過第二線路板1.19上的線路1.16將金屬球1.10重置于線路板底部邊界，便于與集成封裝支架1.17邊界上層的金屬電極1.13相對應。
[0030]步驟四:將上述模塊制作成封裝模塊。
[0031]根據封裝模塊的具體用途不同，將封裝形式分為以下兩個實施例。
[0032]請參閱圖6所示為本發明的第一實施例封裝形式。此實施例的特點是封裝模塊的金屬球1.10分布在邊緣位置，此種形式適用于引腳式支架結構。上述步驟中所制作的封裝模塊焊接在具有金屬電極I.13引腳的封裝支架1.17上。最后用硅膠或樹脂等材料1.18進行封裝，其封裝形貌不僅限于圖6種所示。所述封裝模塊最底部的金屬球1.10必須與支架1.17上的金屬電極1.13相對應。所述金屬引腳在功能上與單顆芯片1.8有一定的對應關系，但在結構和數量上無直接的對應關系。
[0033]請參閱圖7和圖8所示為本發明的第二實施例封裝形式。將上述封裝模塊結構直接在第二線路基板1.19上封裝，形成圖8所示的封裝件。可作為獨立封裝件使用，該封裝件底部具有規則分布的金屬球1.10陣列，但其排列形式不僅限于圖7所示。此實施例的特點是金屬球1.10陣列式的分布在模塊的底部。規則的金屬球1.10相對更便于與復雜電路相結合，特別適用于引腳數量較多的大型模組結構件中。
[0034]綜上所述為本發明的封裝結構和制作方法，本發明中的引線方式均非圖1所示的傳統結構的金屬引線1.2方式，提高結構穩定性和良率;另外本發明封裝前模塊可根據具體需求進行隨意切割裁剪，增加了基礎結構件的通用性，同時可大幅度降低燈具光源的維護成本。
[0035]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種LED芯片集成封裝模塊，其特征在于，包括:多組發光單元、第一線路基板、第二線路基板和封裝材料;所述多組發光單元集成在第一線路基板上，所述第一線路基板和第二線路基板上包括調整線路和金屬球陣列，第一線路基板上的金屬球陣列為不規則金屬陣列，第二線路基板上的金屬球陣列為規則陣列;所述第二線路基板利用其上的調整線路將所述第一線路基板上不規則金屬球陣列重置至第二線路基板底部的規則金屬球陣列上;所述封裝材料用于封裝所述多組發光單元、第一線路基板和第二線路基板。2.如權利要求1所述的封裝模塊，其特征在于，還包括封裝支架，所述封裝支架包括電極引腳，所述第二線路基板焊接在所述封裝支架上，使得所述第二線路基板上的規則金屬球陣列與所述封裝支架上的電極引腳對應。3.如權利要求1或2所述的封裝模塊，其特征在于，所述多組發光單元中的每組發光單元包括并聯的三利顏色倒裝芯片。4.如權利要求1或2所述的封裝模塊，其特征在于，所述第一線路基板和跌線路基板的材料為陶瓷片、硅片、藍寶石片或PCB中的一種或幾種的組合。5.如權利要求1或2所述的封裝模塊，其特征在于，所述封裝材料為硅脂或樹脂材料。6.—種如權利要求1所述的LED芯片的集成封裝模塊的封裝方法，其特征在于，包括: 步驟1、將多顆芯片倒裝在第一線路基板上表面，所述多顆芯片每相鄰三顆為不同顏色，每三顆不同顏色的芯片構成一個獨立的發光單元； 步驟2、根據尺寸需要對所述第一線路基板進行切割； 步驟3、利用第二線路基板將切割得到的第一線路基板進行重置； 步驟4、利用封裝材料將步驟3得到的模塊進行封裝，得到所述封裝模塊。7.如權利要求6所述的封裝方法，其特征在于，還包括: 將所述封裝模塊焊接至封裝支架上，所述封裝支架包括電極引腳，焊接時將所述第二線路基板上的規則金屬球陣列與所述封裝支架上的電極引腳對應焊接。
【專利摘要】本發明公開了一種LED芯片集成封裝模塊和封裝方法。所述封裝模塊包括：多組發光單元、第一線路基板、第二線路基板和封裝材料；所述多組發光單元集成在第一線路基板上，所述第一線路基板和第二線路基板上包括調整線路和金屬球陣列，第一線路基板上的金屬球陣列為不規則金屬陣列，第二線路基板上的金屬球陣列為規則陣列；所述第二線路基板利用其上的調整線路將所述第一線路基板上不規則金屬球陣列重置至第二線路基板底部的規則金屬球陣列上；所述封裝材料用于封裝所述多組發光單元、第一線路基板和第二線路基板。
【IPC分類】H01L25/075, H01L33/62
【公開號】CN105575956
【申請號】CN201511029139
【發明人】劉立莉, 楊華, 于飛, 李璟, 伊曉燕, 王軍喜, 李晉閩
【申請人】中國科學院半導體研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月31日