CN100420019C - 集群发光二极管芯片的封装方法及器件 - Google Patents
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Abstract
集群发光二极管芯片的封装方法及器件，包括：设置一层以上的基板(10-1～10-n)，在多层时，最底部基板(10-n)正面为平面或下凹腔体，其余层在光线出射方向至少开一个透孔(70-1～70-n)，孔结构包括环状孔壁(52-1～52-n)和用于固定发光二极管的环状凸台平面(53-1～53-n)；在所有基板(10-1～10-n)压合面均覆盖有绝缘钝化层(30-1～30-n)；在绝缘钝化层(30-1～30-n)之间设置金属镀层线路(31-1～31-n)，各金属镀层线路通过金属导电体连接导通；在每层金属镀层线路(31-1～31-n)上连接两个以上发光二极管晶片(40)；在各基板(10-1～10-n)的孔壁上形成反光罩(50-1～50-n)；本发明亮度高，散热好，寿命长，机械强度高，工艺简单，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及用于光发射的半导体器件和制造该器件的方法，尤其涉及将多只发光二极管芯片封装在一个器件之内的方法及器件。
背景技术
现有技术中，随着发光二极管(LED)技术的发展，各种发光效率、不同功率的发光二极管芯片大量投入市场。但是LED仍然存在发光亮度低的缺点而限制了其应用范围。将多个芯片封装成为一个器件可以成倍提高LED亮度，但现有技术存在LED芯片封装密度低的缺陷，如果增加封装芯片数量，将会大大增加成品器件的体积。在一个器件中LED芯片数量很多时，作为功率器件，就需要解决散热的问题，而现有技术没有解决这个问题。同时，要适用各种使用环境，LED器件还应具备良好的密封性，机械强度等。这些问题，都有待解决。
例如02279653号中国实用新型专利，公开了名为“一种圆弧形鼓状反射孔的LED点阵模块”的技术方案，该模块由反射孔、LED芯片、集成线路板、模板组成；作为支撑载体的模板是一种矩形塑胶板，模板正面有整齐排列的反射孔，孔与孔中心纵横向之间的距离相等，模板反面连接有集成线路板；反射孔的下面固定有L ED芯片。可以看出，该器件是一种平面器件。
还如03235318号中国实用新型专利，公开了名为“一种板壳是凸状透明的LED点阵模块”的技术方案，该模块由板壳、双面线路板、LED芯片组成，板壳罩在双面线路板上；双面线路板的反面上，连接有集成线路和供连接用的引脚；其特点是在双面线路板的正面上，有若干白色反射面组成点阵，其中心纵横向之间的距离相等；反射面的形状按需要或为方形，或为圆形，或为椭圆形；白色反射面以外地方涂满黑色；在反射面上粘贴有LED芯片，板壳为一种点阵凸状透明罩，由与反射面同样个数的聚光头组成同样的点阵；聚光头的形状与反射面的形状对应，即立体的或为方形，或为圆形，或为椭圆形。通过分析可以看出，该器件仍是平面器件。
上述两种方案都存在LED芯片封装密度低的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处，提出一种集群发光二极管芯片的封装方法及器件，本发明的发光器件，采用立体多层、高密度发光二极管芯片封装结构，可以成倍提高亮度，而且散热性能好，使用寿命长，机械强度高，制造工艺简单，产品应用范围更加广泛。
本发明通过采用以下的技术方案来实现：
实施一种集群发光二极管芯片的封装方法，其步骤包括：
A.设置一层以上高导热材料的基板，在多层时，其中最底部一层基板正面为平面或开设下凹腔体，其余层在光线出射轴方向均开至少一个开孔，开孔的结构包括环状孔壁和用于固定发光二极管芯片的环状凸台平面；光线出射轴垂直于器件平面；
B.在所有基板用于压合的面均覆盖有绝缘钝化层；
C.在所述绝缘钝化层之间设置金属镀层线路，各金属镀层线路之间通过金属导电体连接导通；
D.在每层金属镀层线路上连接两个以上的发光二极管芯片；
E.在各基板的孔壁上形成反光罩。
基板材料包括铝以及高导热陶瓷，基板外形为圆形、椭圆形、方形或多边形。
所述最底部基板的底面加工成用于接散热片的平面，其上加工有一个以上的散热通孔。
所述发光二极管芯片被透明硅胶包裹。当然也可以选用其他透明材料，还可以将透明硅胶覆盖所有芯片。
在所述器件的光线出射轴方向设置透明罩，透明罩所用材料包括环氧树脂。
本发明还可以通过以下的技术方案进一步得到实施：
设计制造一种集群发光二极管芯片封装的器件，包括两只以上的发光二极管，尤其是还包括一层以上高导热材料的基板，在多层时，其中最底部一层基板正面是平面或开设下凹腔体，其余层在光线出射轴方向均开至少一个透孔，透孔的结构包括环状孔壁和用于固定发光二极管芯片的环状凸台平面；在所述基板用于压合的面均覆盖有绝缘钝化层；在所述绝缘钝化层之间有金属镀层线路，各金属镀层线路之间通过金属导电体连接导通；在所述每层金属镀层线路上连接两个以上发光二极管芯片；在所述各基板的孔壁上有反光罩。
所述基板材料包括铝以及高导热陶瓷，基板外形为圆形、椭圆形、方形或多边形，其上加工有一个以上的散热通孔。
所述器件的最底面是用于接散热片的平面。
所述发光二极管芯片被透明硅胶包裹，当然也可以选用其他透明材料，还可以将透明硅胶覆盖所有芯片。
在所述器件的光线出射轴方向有透明罩，透明罩所用材料包括环氧树脂。
与现有技术相比较，本发明的发光二极管器件采用多层立体高密度封装结构，可以成倍提高亮度，而且散热性能出色，使用寿命长，机械强度高，制造工艺简单，产品应用范围更加广泛。
附图说明
图1是本发明集群发光二极管芯片封装的器件外形示意图；
图2是本发明所述方法及器件结构示意图；
图3是本发明所述方法及器件内部结构立体示意图；
图4是本发明所述方法及器件全部发光二极管芯片被透明硅胶包裹的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及最佳实施例对本发明做进一步详尽的描述。
如图1～图3所示：实施一种集群发光二极管芯片的封装方法，所述方法包括步骤：
A.设置一层以上高导热材料的基板10-1～10-n，在多层时，其中最底部一层基板10-n正面为平面或开设下凹腔体，其余层在光线出射轴80方向均开至少一个开孔70-1～70-n，开孔70-1～70-n的结构包括环状孔壁52-1～52-n和用于固定发光二极管芯片40的环状凸台平面53-1～53-n；光线出射轴80垂直于器件平面；
B.在所有基板10-1～10-n用于压合的面均覆盖有绝缘钝化层30-1～30-n；
C.在所述绝缘钝化层30-1～30-n之间设置金属镀层线路31-1～31-n，各金属镀层线路之间通过金属导电体连接导通；
D.在每层金属镀层线路31-1～31-n上连接两个以上的发光二极管芯片40；
E.在各基板10-1～10-n的孔壁52-1～52-n上形成反光罩50-1～50-n。
如图1～图3所示：基板10-1～10-n材料包括铝以及高导热陶瓷，基板10-1～10-n外形为圆形、椭圆形、方形或多边形，最佳为圆形；其上加工有一个以上的散热通孔100。
如图2所示，所述最底部基板10-n的底面加工成用于接散热片的平面90。
如图3所示，在最佳实施方式中，所述发光二极管芯片40被透明硅胶95包裹，当然也可以选用其他透明材料，如图4所示，还可以将透明硅胶95覆盖所有芯片。
在最佳实施例中，所述器件的光线出射轴80方向设置透明罩60，透明罩60所用材料包括环氧树脂。
本发明还可以通过以下的技术方案进一步得到实施：
设计制造一种集群发光二极管芯片封装的器件，如图2、图3所示，所述器件包括两只以上的发光二极管40，尤其是还包括一层以上高导热材料的基板10-1～10-n，在多层时，其中最底部一层基板10-n正面是平面或开设下凹腔体，其余层在光线出射轴80方向均开至少一个开孔70-1～70-n，开孔70-1～70-n的结构包括环状孔壁52-1～52-n和用于固定发光二极管芯片40的环状凸台平面53-1～53-n；在所述基板10-1～10-n用于压合的面均覆盖有绝缘钝化层30-1～30-n；在所述绝缘钝化层30-1～30-n之间有金属镀层线路31-1～31-n，各金属镀层线路之间通过金属导电体连接导通；在所述每层金属镀层线路31-1～31-n上连接两个以上发光二极管芯片40；在所述各基板10-1～10-n的孔壁52-1～52-n上有反光罩50-1～50-n。
所述基板10-1～10-n材料包括铭以及高导热陶瓷，基板10-1～10-n外形为圆形、椭圆形、方形或多边形，最佳为圆形。其上加工有一个以上的散热通孔100。
所述器件的最底面是用于接散热片的平面90。
所述绝缘钝化层之间的金属镀层线路，其工艺可参照现有技术中的多层覆铜电路板制作工艺流程。不同层的金属镀层线路31-1～31-n之间的电气连接可以采用现有技术多层电路板的制作工艺，各个层之间由通孔或金属导电体连接导电。
如图3所示，所述发光二极管芯片40被透明硅胶95包裹。透明硅胶95可以单个包裹一发光二极管芯片40，如图4所示，透明硅胶95也可以将所有发光二极管芯片40包裹。在其他得实施例中，也可以不设透明硅胶95。
在所述器件的光线出射轴80方向有透明罩60，透明罩60所用材料包括环氧树脂。当然，其他任何透明材料都可以使用。
整个器件有引出连接所有LED的接线端子。
所有LED在器件内部可以采用串联、并联、串并合用的形式，可以根据具体用途具体设计。
实践证明，本发明的发光二极管器件，采用立体多层、高密度封装结构，可以成倍提高亮度，而且散热性能好，使用寿命长，机械强度高，制造工艺简单，产品应用范围更加广泛。
Claims (10)
1. 一种集群发光二极管芯片的封装方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
A.设置一层以上高导热材料的基板(10-1～10-n)，在多层时，其中最底部一层基板(10-n)正面为平面或开设下凹腔体，其余层在光线出射轴(80)方向均开有至少一个透孔(70-1～70-n)，透孔(70-1～70-n)结构包括环状孔壁(52-1～52-n)和用于固定发光二极管芯片(40)的环状凸台平面(53-1～53-n)；
B.所有基板(10-1～10-n)用于压合的面均覆盖有绝缘钝化层(30-1～30-n)；
C.在所述绝缘钝化层(30-1～30-n)之间设置金属镀层线路(31-1～31-n)，所述各金属镀层线路(31-1～31-n)之间通过金属导电体连接导通；
D.在每层金属镀层线路(31-1～31-n)上连接两个以上发光二极管芯片(40)；
E.在各基板(10-1～10-n)的孔壁上形成反光罩(50-1～50-n)。
2. 如权利要求1所述的集群发光二极管芯片的封装方法，其特征在于：基板(10-1～10-n)材料包括铝以及高导热陶瓷，基板(10-1～10-n)外形为圆形、椭圆形、方形或多边形，其上加工有一个以上的散热通孔(100)。
3. 如权利要求1所述的集群发光二极管芯片的封装方法，所述最底部基板(10-n)的底面加工成用于接散热片的平面(90)。
4. 如权利要求1所述的集群发光二极管芯片的封装方法，所述发光二极管芯片(40)被透明硅胶(95)包裹。
5. 如权利要求1所述的集群发光二极管芯片的封装方法，在所述器件的光线出射轴(80)方向设置透明罩(60)，透明罩(60)所用材料包括环氧树脂。
6. 一种集群发光二极管芯片封装的器件，包括两只以上的发光二极管(40)，其特征在于：还包括一层以上高导热材料的基板(10-1～10-n)，在多层时，其中最底部一层基板(10-n)正面是平面或开设下凹腔体，其余层在光线出射轴(80)方向均开至少一个透孔(70-1～70-n)，透孔(70-1～70-n)的结构包括环状孔壁(52-1～52-n)和用于固定发光二极管芯片(40)的环状凸台平面(53-1～53-n)；在所述基板(10-1～10-n)用于压合的面均覆盖有绝缘钝化层(30-1～30-n)；在所述绝缘钝化层(30-1～30-n)之间有金属镀层线路(31-1～31-n)，各金属镀层线路(31-1～31-n)之间通过金属导电体连接导通；在所述每层金属镀层线路(31-1～31-n)上连接两个以上发光二极管芯片(40)；在所述各基板(10-1～10-n)的孔壁(52-1～52-n)上有反光罩(50-1～50-n)。
7. 如权利要求6所述的集群发光二极管芯片封装的器件，其特征在于：所述基板(10-1～10-n)材料包括铝以及高导热陶瓷，基板(10-1～10-n)外形为圆形、椭圆形、方形或多边形，其上加工有一个以上的散热通孔(100)。
8. 如权利要求6所述的集群发光二极管芯片封装的器件，其特征在于：所述器件的最底面是用于接散热片的平面(90)。
9. 如权利要求6所述的集群发光二极管芯片封装的器件，其特征在于：所述发光二极管芯片(40)被透明硅胶(95)包裹。
10. 如权利要求6所述的集群发光二极管芯片封装的器件，其特征在于：在所述器件的光线出射轴(80)方向有透明罩(60)，透明罩(60)所用材料包括环氧树脂。
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