CN101980388A - 基于散热器封装的led器件及led器件的制作工艺 - Google Patents

Abstract

一种基于散热器封装的LED器件，包括若干LED芯片、内引线、封装胶体、线路层、绝缘层，其中，所述LED芯片通过内引线连接至所述线路层；所述线路层为一个或多个LED芯片之间形成电气连接；所述绝缘层为在所述散热器和所述线路层之间形成电气隔离；所述LED芯片载覆于点有底胶的散热器上，所述封装胶体灌注内引线和LED芯片。LED芯片直接封装在散热器，至少省略了包含有热沉的支架和金属基板(如铝基板)，即LED芯片散热时无需经过热沉、金属基板；散热器、线路层和绝缘层通过压合或粘接工艺紧贴在一起，线路层和绝缘层在LED芯片底部设置通孔，以致LED芯片直接与散热器连接，进而大大提高了散热效果。

Description

基于散热器封装的LED器件及LED器件的制作工艺 

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，更加具体地说是涉及一种基于散热器封装的LED(发光二极管)器件及LED器件的制作工艺。 

背景技术

随着LED芯片技术与封装技术的发展，越来越多的LED产品应用于照明领域，尤其是大功率白光LED。由于LED具有高光效、长寿命、节能环保、合适调光控制、不含汞等污染物质的特点，成为继白炽灯、荧光灯等传统光源之后的新一代照明光源。 

LED是一种电致发光半导体器件，其中约有百分之三十的电能转换为光，剩余电能则转换为热量，而热量积累造成的LED温度上升，是引起LED光衰的主要原因。因而，LED芯片散热是LED封装所致力于解决的关键问题，国内外生产厂家相继提出了各种封装方式。 

目前，LED芯片固定于支架的热沉上，形成LED颗粒，LED颗粒置于金属基板(如铝基板)上，金属基板安装于散热器上。热量通过热沉、铝基板、散热器等散热通道后扩散出去。 

也就是说，采用如图1所示的结构进行LED封装。其为：将LED芯片与热沉等封装成LED颗粒303，LED颗粒303焊接到PCB(Printed Circuit Board)302，如铝基板，PCB 302通过螺钉或者硅脂等方式固定在散热器301。其导热通道为：从LED芯片，通过封装内部热沉、PCB 302、以及散热器301，最终传导到空气。 

上述的LED器件存在以下问题： 

首先，由于LED芯片散热需要经过的导热通道的中间介层比较多，如LED热沉与PCB 302、PCB 302与散热器301之间的介质为空气或者硅脂，气或者硅脂中间介层的导热率较低，因此散热性能不佳。 

另外，由于使用了高导热率的金属基板或者陶瓷等非金属基板，成本较高。 

因此，目前LED封装形式的产品，存在散热性能低、成本高、生产工序多等缺点。 

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于散热器封装的LED器件，以解决现有技术中，存在散热性能低或成本高的技术问题。 

本发明的第二目的在于提供一种LED器件的制作工艺，以解决现有技术中，存在散热性能低或成本高的技术问题。 

一种基于散热器封装的LED器件，包括若干LED芯片、内引线、封装胶体、线路层、绝缘层和散热器。 

所述LED芯片通过内引线连接至所述线路层； 

所述线路层为一个或多个LED芯片之间形成电气连接； 

所述绝缘层为在所述散热器和所述线路层之间形成电气隔离； 

所述封装胶体灌注内引线和LED芯片； 

所述绝缘层和线路层上分别设置若干通孔，每个LED芯片通过对应的通孔直接载覆在散热器上，或者所述线路层上设置若干通孔，每个LED芯片通过对应的通孔贴设在所述绝缘层上，并且绝缘层的另一侧与所述散热器形成面接触。 

较佳地，本实例还包括若干齐纳二极管，所述齐纳二级管与LED芯片并联，所述齐纳二极管为双向齐纳二级管或者单向齐纳二极管。 

另外，所述散热器与所述LED芯片贴装位置为平面、凹槽状、下陷碗形状。 

LED芯片正负极分别通过内引线与线路层连接，或者LED芯片某电极与线路层焊接、另一电极通过内引线连接，或者LED芯片正负极与线路层直接焊接。 

所述散热器、线路层和绝缘层通过压合或粘接工艺贴设在一起。 

本发明还提供一种基于散热器封装的LED器件的制作工艺，由以下步骤组成： 

(1)散热器、线路层和绝缘层通过压合或粘接工艺贴设在一起，所述线路层和绝缘层上分别设置若干通孔或仅在所述线路层上设置若干通孔； 

(2)在散热器上通孔对应位置，点上底胶，如银胶，然后将LED芯片，或者以及齐纳二极管，通过通孔载覆散热器上，再烘烤固定； 

(3)将LED芯片正负极通过内引线焊接到线路层上； 

(4)将荧光粉和胶水混合好后，点在LED芯片上方； 

(5)采用若干透镜设在LED芯片正上方，并在透镜内部腔体灌胶。 

本发明还提供第二种基于散热器封装的LED器件，还包括：LED芯片、内引线、封装胶体、线路板和散热器，所述线路板上设置若干通孔，每一LED芯片通过对应通孔载覆在点有底胶的散热器上，所述内引线从LED芯片连接到线路板的电气层上，所述封装胶体灌注内引线和LED芯片。 

本实例还包括若干齐纳二极管，所述齐纳二级管与LED芯片并联，所述齐纳二极管为双向齐纳二级管或者单向齐纳二极管。 

较佳地，所述线路板采用低成本的低导热率线路基板。 

所述散热器上连接LED芯片的位置呈下陷的碗状，在封装胶体外加设若干光学透镜或所述封装胶体直接制成光学透镜。 

本发明还公开了第二种基于散热器封装的LED器件的制作工艺，由以下步骤组成： 

(1)将散热器与线路板通过螺钉等方式固定； 

(2)在散热器上通孔对应位置，点上底胶，如银胶，然后将LED芯片，或者以及齐纳二极管，通过通孔载覆散热器上，再烘烤固定； 

(3)将LED芯片正负极通过内引线焊接到线路板上； 

(4)将荧光粉和胶水混合好后，点在LED芯片上方； 

(5)采用若干透镜设在LED芯片正上方，并在透镜内部腔体灌胶。 

与现有技术相比，本发明的LED器件具有以下优点： 

首先，LED芯片直接封装在散热器上或通过绝缘层载覆在散热器之上。LED芯片的热量就直接从散热器中扩散发出去，没有经过其他散热介质：比如热沉、铝层、LED热沉与PCB、PCB与散热器之间的空气介质，大大提升了散热效果。 

其次，LED芯片直接封装在散热器上，不包含带热沉的支架，金属基板，因而部件介绍，而且生产工序少，成本低廉。 

再则，LED芯片直接封装在散热器上，PCB仅起电气连接作用，不为导热作用，则PCB不限制于铝、陶瓷等高导热率的基板，可替换为FR4、CEM-1等低导热的板子，成本低廉。 

附图说明

图1为现有的LED器件的封装示例图； 

图2为本发明基于散热器封装的LED器件的第一示例原理示意图； 

图3为本发明基于散热器封装的LED器件的第一示例原理示意图. 

具体实施方式

本申请的核心在于：现有的LED器件，往往将LED芯片固定于支架的热沉上，封装成LED颗粒，LED颗粒焊接在不同的线路板，再安装到散热器上，形成不同的产品，以适应更多更广的应用场合，并成为行业技术偏见，而这种LED模组的结构方式存在散热性能欠佳、部件复杂等缺点。本申请人在LED照明专有领域及应用场合，克服了现有的技术偏见，提出了一种新的LED封装方式，将LED芯片载覆在点有底胶的散热器上，达到了更好的散热效果和更低廉的成本，并且解决了LED芯片载覆在散热器上的封装问题。 

实施例一 

图2为一种基于散热器封装的LED器件的原理示意图。它包括若干LED芯片405、内引线402、封装胶体401、线路层406、绝缘层403和散热器404。 

线路层406的作用为在一个或者多个LED芯片之间形成串联或并联等电气连接，材质一般为铜。线路层406通过物理或者化学刻蚀等工艺形成电气线路，尤其是LED芯片405下方镂空，以达到LED芯片405的热量能够直接达到散热器404。并且通过内引线402使得每一LED芯片405正负极分别与线路层406连接，或者通过内引线402使得每一LED芯片405某电极与线路层406焊接、或者LED芯片405正负极直接与线路层406直接焊接。为了加强内引线402的焊接效果，可以在线路层406表面镀金或镀银。并且，线路层406与LED芯片405连接处设置成通孔，以便LED芯片405能直接载覆在散热器 404，达到良好散热。 

绝缘层403的作用为在散热器404和线路层406之间形成电气隔离。 

绝缘层403和线路层406上分别设置若干通孔，每个LED芯片405通过对应的通孔直接设置在散热器404上.即，绝缘层403和线路层406上分别设置对应的通孔，每一的通孔对应一LED芯片405. 

也可以是：线路层406上设置若干通孔407，每个LED芯片405通过对应的通孔405贴设在绝缘层403上，并且绝缘层403的另一侧与散热器404形成面接触。 

散热器404，绝缘层403，线路层406通过压合或者粘接工艺紧贴在一起。并且，为了比较好的散热效果，绝缘层403，线路层406在各个LED芯片405下方加工为通孔，以便LED芯片405与散热器404直接接触。 

散热器404的一般为铝等具有良好导热率的金属材质，在结构上可以为鳍片，或者柱状，或者其他有利于将热量导到空气的结构形式。散热器404与LED芯片405贴装位置还可以为平面、方形凹槽、矩形凹槽、圆形凹槽等。并且为了固定LED芯片，散热器404可以通过点有银胶，或者绝缘胶，或者焊锡连接LED芯片405。 

在本发明的实施例中，可以在散热器404固定LED芯片405的位置，加工成放射碗形状，同时可以在固定芯片后，注入含荧光粉的胶体。 

本发明还可以包括齐纳二极管，其与LED芯片并联方式连接，或者采用双向齐纳二极管，则起防静电作用；或者采用单项齐纳二极管，则起LED断路保护作用，当LED断路时，电流经齐纳二极管流过，而不影响其他LED芯片正常工作。 

所述封装胶体401灌注内引线402和LED芯片405。封装胶体401的作用是固定内引线402，同时也起到光学配光作用，通过注塑成型，或者加盖透镜，然后从透镜底部注胶完成。 

从上可知，LED芯片405可以直接封装在散热器404上。这样，LED芯片405的散热就直接从散热器404中散发出去了，没有经过散热介质：比如热沉、铝基板、LED热沉与PCB、PCB与散热器之间的空气介质，大大提升了散热效 果。 

或者是，LED芯片405通过对应的通孔405紧贴在绝缘层403上，并且绝缘层403的另一侧与散热器404形成面接触。一般情况下，绝缘层403非常薄，并且与散热器404进行面接触，同样，LED芯片的热量也可以通过散热器404中扩散出去，没有经过散热介质：比如热沉、铝基板、LED热沉与PCB、PCB与散热器之间的空气介质，大大提升了散热效果。 

一种基于散热器封装的LED器件的制作工艺，由以下步骤组成： 

(1)散热器、线路层和绝缘层通过压合或粘接工艺贴设在一起，所述线路层和绝缘层上分别设置若干通孔或仅在所述线路层上设置若干通孔； 

(2)在散热器上通孔对应位置，点上底胶，如银胶，然后将LED芯片，或者以及齐纳二极管，通过通孔载覆散热器上，再烘烤固定； 

(3)将LED芯片正负极通过内引线焊接到线路层上； 

(4)将荧光粉和胶水混合好后，点在LED芯片上方； 

(5)采用若干透镜设在LED芯片正上方，并在透镜内部腔体灌胶。 

需要说明的是，所述透镜，其作用是光学配光，将LED芯片发出的光发散或者汇聚在合适的角度范围。另外作用为保护LED芯片，避免污染。 

实施例二 

图3为第二实施例的基于散热器封装的LED器件的原理图。其包括散热器404、LED芯片405、内引线402、封装胶体401和线路板501。与实施例一相比，相同的技术点在此就不再详细叙述。 

线路板501可以FR-4，CEM-1等绝缘材料基板的PCB，并在LED芯片405的位置形成过孔，使得LED芯片405直接载覆在散热器404上。 

内引线402从LED芯片405连接到线路板501的焊盘上。 

散热器404上连接LED芯片405的位置也可以为呈下陷的碗状。并且，散热器404和线路板501通过多个螺钉紧固，或者胶体粘牢。 

本发明还可以包括齐纳二极管，其与LED芯片并联方式连接，或者采用双向齐纳二极管，则作为防静电作用；或者采用单向齐纳二极管，则其LED断路保护作用，当时LED断路时，电流经齐纳二极管流过，而不影响其他LED芯片正常工作。 

一种基于散热器封装的LED器件的制作工艺，由以下步骤组成： 

(1)将散热器与线路板通过螺钉等方式固定； 

(2)在散热器上通孔对应位置，点上底胶，如银胶，然后将LED芯片，或者以及齐纳二极管，通过通孔载覆散热器上，再烘烤固定； 

(3)将LED芯片正负极通过内引线焊接到线路板上； 

(4)将荧光粉和胶水混合好后，点在LED芯片上方； 

(5)采用若干透镜设在LED芯片正上方，并在透镜内部腔体灌胶。 

需要说明的是，所述透镜，其作用是光学配光，将LED芯片发出的光发散或者汇聚在合适的角度范围。另外作用为保护LED芯片，避免污染。 

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种基于散热器封装的LED器件，其特征在于，包括若干LED芯片、内引线、封装胶体、线路层和绝缘层，散热器，其中，

所述LED芯片通过内引线连接至所述线路层；

所述线路层为一个或多个LED芯片之间形成电气连接；

所述绝缘层为在所述散热器和所述线路层之间形成电气隔离；

所述封装胶体灌注内引线和LED芯片；

所述绝缘层和线路层上分别设置若干通孔，每个LED芯片通过对应的通孔直接载覆在散热器上，或者所述线路层上设置若干通孔，每个LED芯片通过对应的通孔贴设在所述绝缘层上，并且绝缘层的另一侧与所述散热器形成面接触。

2.如权利要求1所述的基于散热器封装的LED器件，其特征在于，还包括若干齐纳二极管，所述齐纳二级管与LED芯片并联，所述齐纳二极管为双向齐纳二级管或者单向齐纳二极管。

3.如权利要求1所述的基于散热器封装的LED器件，其特征在于，所述散热器与所述LED芯片贴装位置为平面、凹槽状、下陷碗形状。

4.如权利要求1所述的基于散热器封装的LED器件，其特征在于，LED芯片正负极分别通过内引线与线路层连接，或者LED芯片某电极与线路层焊接、另一电极通过内引线连接，或者LED芯片正负极与线路层直接焊接，所述散热器、线路层和绝缘层通过压合或粘接工艺贴设在一起。

5.一种基于散热器封装的LED器件的制作工艺，其特征在于，由以下步骤组成：

(1)散热器、线路层和绝缘层通过压合或粘接工艺贴设在一起，所述线路层和绝缘层上分别设置若干通孔或仅在所述线路层上设置若干通孔；

(2)在散热器上通孔对应位置，点上底胶，然后将LED芯片，或者LED芯片以及齐纳二极管，通过通孔载覆散热器上或通过绝缘层载覆散热器上，再烘烤固定；

(3)将LED芯片正负极通过内引线焊接到线路层上； 

(4)将荧光粉和胶水混合好后，点在LED芯片上方；

(5)采用若干透镜设在LED芯片正上方，并在透镜内部腔体灌胶。

6.一种基于散热器封装的LED器件，其特征在于，还包括散热器、LED芯片、内引线、封装胶体和线路板，所述线路板上设置若干通孔，LED芯片通过对应通孔载覆在点有底胶的散热器上，所述内引线从LED芯片连接到线路板的电气层上，所述封装胶体灌注内引线和LED芯片。

7.如权利要求6所述的基于散热器封装的LED器件，其特征在于，还包括若干齐纳二极管，所述齐纳二级管与LED芯片并联，所述齐纳二极管为双向齐纳二级管或者单向齐纳二极管。

8.如权利要求6所述的基于散热器封装的LED器件，其特征在于，所述线路板采用低导热率基板。

9.如权利要求6所述的基于散热封装的LED器件，其特征在于，所述散热器上连接LED芯片的位置呈下陷的碗状，在封装胶体外加设若干光学透镜或所述封装胶体直接制成光学透镜。

10.一种基于散热器封装的LED器件的制作工艺，其特征在于，由以下步骤组成：

(1)将散热器与线路板固定；

(2)在散热器上通孔对应位置，点上底胶，然后将LED芯片，或者LED芯片以及齐纳二极管，通过通孔载覆散热器上，再烘烤固定；

(3)将LED芯片正负极通过内引线焊接到线路板上；

(4)将荧光粉和胶水混合好后，点在LED芯片上方；

(5)采用若干透镜设在LED芯片正上方，并在透镜内部腔体灌胶。 

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