CN103904072A - 一种大功率led芯片集成封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率LED芯片集成封装结构，包括：若干大功率发光二极管芯片；一基板，所述芯片固定在该基板上；荧光胶，该荧光胶涂覆在芯片表面或者芯片置于荧光胶之中；至少两个电极，分别作为正极和负极；若干导线，该导线用于连接芯片与芯片、芯片与电极；一围墙和一光学玻璃，该围墙设置在所述基板上，该光学玻璃固定在围墙上方，基板、光学玻璃、围墙三者构成密封不透气的腔体，所述芯片、荧光胶、导线位于该腔体内，所述电极从该腔体内延伸至腔体外，所述光学玻璃作为出光面。通过上述结构可以降低胶体的生产成本、提升出光量、提升出光的质量、提升信赖性、提升耐候性。

Description

一种大功率LED芯片集成封装结构
技术领域
本发明涉及光电技术领域中的LED芯片封装，尤其是一种大功率LED芯片集成封装结构。
背景技术
LED 光源具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强、有利于环保等特性，特别是在全球倡导节能环保的今天， LED照明产品成为了全球照明市场的宠儿。
目前在高亮度白光LED领域，制备LED集成封装模块方法是：首先将芯片贴在具有高反射性能的基板上，然后通过引线键合的方式将芯片的电极接到支架或电路上，之后在芯片上面涂掺了荧光粉的硅胶（荧光胶），固化成型后，再在外面涂一层没有参杂的硅胶用于保护金线或电极。这种传统的封装方式虽然简单，但存在以下几个不利因素：
1、成本高：现有的大功率LED芯片集成封装，单个产品相对需要很大量的封装胶水，而目市场上信赖性好的胶水多为进口，价格很高。
2、出光效果不理想：现有的大功率LED芯片集成封装，由于荧光胶和外封胶的厚度至少都在0.5mm以上，胶水的透光性随着厚度的增加逐渐降低，以至于有一部分光衰减在胶体中，由于胶水自身的导热性很差，衰减的光转变成热，加快胶水及芯片等材料的衰减速度。
3、稳定性不理想：由于集成LED光源封装密度高，且发光面比一般的LED光源大很多，在使用过程中，胶体由于温度产生的内应力会比小功率的或者单颗LED光源大很多，这种应力会把芯片与芯片或者芯片与支架或者芯片与电路之间键合的导线拉断，从而造成集成光源死灯，或者胶体克服不了这种应力而造成LED集成光源面裂胶（胶裂）。
4、耐候性不佳:由于硅胶是LED封装的主要密封保护材料，但由于硅胶没有100%的气密性，正是这个因素导致LED集成光源长期使用过程中，空气中的不利气体或者有害的化学元素透过硅胶层对基板反射层造成致命危害，比如镀银基板硫化反应、氧化反应等或者对其它工艺反射面造成不利的化学反应等，这些都会严重影响基板的反射率，从而造成LED光源光通量输出严重下降，光源色坐标严重偏移等现象，或污染封装封装胶体，降低原有的物理和化学特性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种低成本、出光效果好、稳定性高、耐候性佳的大功率LED芯片集成封装结构。
本发明采用的技术方案是：
一种大功率LED芯片集成封装结构，包括：
若干大功率发光二极管芯片；
一基板，所述芯片固定在该基板上；
荧光胶，该荧光胶涂覆在芯片表面或者芯片置于荧光胶之中；
至少两个电极，分别作为正极和负极；
若干导线，该导线用于连接芯片与芯片、芯片与电极；
其特征在于：其还包括一围墙和一光学玻璃，该围墙设置在所述基板上，该光学玻璃固定在围墙上方，基板、光学玻璃、围墙三者构成密封不透气的腔体，所述芯片、荧光胶、导线位于该腔体内，所述电极从该腔体内延伸至腔体外，所述光学玻璃作为出光面。
进一步的，本技术方案中导线有两种方案，一种是导线为金线、铜线、银线和合金线中的一种或多种组合，此方案中，所述电极设置在基板上或者嵌置在围墙中这两种方式。
本技术方案中导线的另一种方案是：所述导线为设置在基板上的导电电路，芯片倒装以使其极点通过该导电电路连接芯片和电极，所述电极设置在基板上。
作为本技术方案的进一步改进，所述光学玻璃为高透光率的玻璃板，该玻璃板的出光面为粗化或雾化处理过的表面。
进一步的，所述围墙的顶部内侧壁设置有凹陷的台阶，所述光学玻璃设置在该台阶上。
其中，所述台阶上设有凹槽，该凹槽内填充有密封介质。
所述基板为单层或多层结构的铝基板或铜基板或陶瓷基板或玻纤板。
所述芯片通过银胶粘结或锡焊接或共晶焊工艺焊接在基板上。
所述若干大功率发光二极管芯片均匀分布在基板并排列成LED阵列。
本发明的有益效果是：
（i）降低生产成本：本发明大功率LED芯片集成封装结构中芯片上只需点涂厚度在0.3mm以下的荧光胶，不再需要外封胶的点涂，对比以往胶的用量有很大幅度的减少和胶体厚度也有很大的减小；
(ii) 出光量提升：由于胶体的厚度有很大幅度的减小，从而减少光在胶体的衰减，相比传统的封装结构出光率会有一定幅度的提升；
（iii）提升光的质量：本发明大功率LED芯片集成封装结构通过使用经过表面粗化的光学玻璃作为出光面，由于作为出光面或者出光面的某些部位的光学玻璃经过不同程度的粗化，相对增加的出光面的出光面积，提升出光量，同时由于出光面的粗化，使经过该面的光线发生散射或者漫反射，使的经过该面的光线充分均匀的混合，这样可以大大改善传统光源一直存的光源边缘颜色发黄或者发绿这一现象。
（iv）信赖性提升：本发明大功率LED芯片集成封装结构中的导线完全置于密封腔体的空气中，避免了传统胶体内应力对导线造成的危害，相对传统封装结构，导线是完全置于胶体之中，无法避免胶体的应力对导线造成的危害；
（v） 耐候性提升：本发明大功率LED芯片集成封装结构，是以光学玻璃做为起保护的介质，玻璃气密性相对的比封装胶要好的很多，可以完全杜绝空气中的不利气体或者元素透过玻璃层对里面的基板反射层造成致命危害，比如镀银基板硫化反应、氧化反应等或者对其它工艺反射面造成不利的化学反应等，这些都会严重影响基板的反射率，从而造成LED光源光通量输出严重下降，光源色坐标严重偏移等现象，同时可以完全克服上述不利因素对芯片、荧光胶、电极、导线造成的危害。 
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1本发明实例1 LED有导线封装结构剖面图（电极在基板）；
图2本发明实例2 LED有导线封装结构剖面图（电极在围墙）；
图3本发明实例3 LED无导线封装结构剖面图；
图4本发明实例4 LED荧光胶涂覆封装结构剖面图；
图5为本发明的围墙局部示意图。
附图标注说明：芯片1、基板2、荧光胶3、电极4、导线5、围墙6、光学玻璃7、腔体8、台阶9、凹槽10、密封介质11。
具体实施方式
如图1-图4所示，分别为本发明的四个实施例；具体为：
图1为本发明的实施例1：（有导线封装、电极在基板）
一种大功率LED芯片集成封装结构，包括：若干大功率发光二极管芯片1；基板2，所述芯片1固定在该基板2上；荧光胶3，芯片1置于荧光胶3之中；两个电极4，分别作为正极和负极；若干导线5，该导线5用于连接芯片1与芯片1、芯片1与电极4，导线5为金线、铜线、银线和合金线中的一种或多种组合；一围墙6和一光学玻璃7，该围墙6设置在所述基板2上，该光学玻璃7固定在围墙6上方，基板2、光学玻璃7、围墙6三者构成密封不透气的腔体8，所述芯片1、荧光胶3、导线5位于该腔体8内，所述电极4设置在基板2上并从该腔体8内延伸至腔体8外，所述光学玻璃7作为出光面。
图2为本发明的实施例2：（有导线封装、电极在围墙）
一种大功率LED芯片集成封装结构，包括：若干大功率发光二极管芯片1；基板2，所述芯片1固定在该基板2上；荧光胶3，芯片1置于荧光胶3之中；两个电极4，分别作为正极和负极；若干导线5，该导线5用于连接芯片1与芯片1、芯片1与电极4，导线5为金线、铜线、银线和合金线中的一种或多种组合；一围墙6和一光学玻璃7，该围墙6设置在所述基板2上，该光学玻璃7固定在围墙6上方，基板2、光学玻璃7、围墙6三者构成密封不透气的腔体8，所述芯片1、荧光胶3、导线5位于该腔体8内，所述电极4嵌置在围墙6中并从该腔体8内延伸至腔体8外，所述光学玻璃7作为出光面。
图3为本发明的实施例3：（芯片倒装式无导线封装、电极在基板）
一种大功率LED芯片集成封装结构，包括：若干大功率发光二极管芯片1；基板2，所述芯片1倒装在该基板2上；荧光胶3，芯片1置于荧光胶3之中；两个电极4，分别作为正极和负极；若干导线5，该导线5用于连接芯片1与芯片1、芯片1与电极4，导线5不是传统意义上的导线，而是设置在基板2上的导电电路，芯片1倒装以使其极点通过该导电电路连接芯片1和电极4；一围墙6和一光学玻璃7，该围墙6设置在所述基板2上，该光学玻璃7固定在围墙6上方，基板2、光学玻璃7、围墙6三者构成密封不透气的腔体8，所述芯片1、荧光胶3、导线5位于该腔体8内，所述电极4设置在基板2上并从该腔体8内延伸至腔体8外，所述光学玻璃7作为出光面。
图4为本发明的实施例4：（芯片倒装式无导线封装、电极在基板、荧光胶涂覆）
一种大功率LED芯片集成封装结构，包括：若干大功率发光二极管芯片1；基板2，所述芯片1倒装在该基板2上；荧光胶3，该荧光胶3涂覆在芯片1表面；两个电极4，分别作为正极和负极；若干导线5，该导线5用于连接芯片1与芯片1、芯片1与电极4，导线5不是传统意义上的导线，而是设置在基板2上的导电电路，芯片1倒装以使其极点通过该导电电路连接芯片1和电极4；一围墙6和一光学玻璃7，该围墙6设置在所述基板2上，该光学玻璃7固定在围墙6上方，基板2、光学玻璃7、围墙6三者构成密封不透气的腔体8，所述芯片1、荧光胶3、导线5位于该腔体8内，所述电极4设置在基板2上并从该腔体8内延伸至腔体8外，所述光学玻璃7作为出光面。
在本技术方案中，所述光学玻璃7为高透光率的玻璃板，该玻璃板的出光面为粗化或雾化处理过的表面，相对增加的出光面的出光面积，提升出光量，同时由于出光面的粗化，使经过该面的光线发生散射或者漫反射，使的经过该面的光线充分均匀的混合，这样可以大大改善传统光源一直存的光源边缘颜色发黄或者发绿这一现象。
此外，基板2为单层或多层结构的铝基板或铜基板或陶瓷基板或玻纤板，芯片1通过银胶粘结或锡焊接或共晶焊工艺焊接在基板2上，所述若干大功率发光二极管芯片1均匀分布在基板2并排列成LED阵列。
本技术方案四种实施例中，所述围墙6的顶部内侧壁设置有凹陷的台阶9（如图5所示），所述光学玻璃7设置在该台阶9上，所述台阶9上设有凹槽10，该凹槽10内填充有密封介质11，通过此凹槽10与密封介质11实现光学玻璃7与围墙6的密封。
据本发明大功率LED芯片集成封装结构的封装方法，具体步骤如下：
1：基板清洗、烘干；
2：芯片分检、扩晶；
3：固晶：通过银胶或锡（金锡合金）焊接或共晶焊工艺将芯片固定在基板上；
4：导线焊接----完成芯片间、和芯片与电极间的引线连线；
5：点荧光粉----可以通过点荧光胶或者荧光胶涂覆工艺完成；
6：玻璃密封---通过密封介质把玻璃和围墙的结合完成对芯片、电极、导线、荧光胶的密封。
如上所述，应用本发明的大功率LED芯片集成封装结构，通过腔体的建立，可以减小荧光胶的厚度和去除外封胶，不仅降低光在胶体中的衰减量，更减少封装胶水用量，降低生产成本，同时利用经过表面粗化的光学玻璃作为出光面，不仅可以提升出光率，也克服了由于硅胶的气密性不良造成的有害气体或者元素对基板反射层造成污染等不良影响的问题，同时由于本发明方法使导线完全置于胶体之外，这样克服了胶体内应力对导线的影响。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大功率LED芯片集成封装结构，包括：
若干大功率发光二极管芯片（1）；
一基板（2），所述芯片（1）固定在该基板（2）上；
荧光胶（3），该荧光胶（3）涂覆在芯片（1）表面或者芯片（1）置于荧光胶（3）之中；
至少两个电极（4），分别作为正极和负极；
若干导线（5），该导线（5）用于连接芯片（1）与芯片（1）、芯片（1）与电极（4）；
其特征在于：其还包括一围墙（6）和一光学玻璃（7），该围墙（6）设置在所述基板（2）上，该光学玻璃（7）固定在围墙（6）上方，基板（2）、光学玻璃（7）、围墙（6）三者构成密封不透气的腔体（8），所述芯片（1）、荧光胶（3）、导线（5）位于该腔体（8）内，所述电极（4）从该腔体（8）内延伸至腔体（8）外，所述光学玻璃（7）作为出光面。
2.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片集成封装结构，其特征在于：所述导线（5）为金线、铜线、银线和合金线中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的一种大功率LED芯片集成封装结构，其特征在于：所述电极（4）设置在基板（2）上或者嵌置在围墙（6）中。
4.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片集成封装结构，其特征在于：所述导线（5）为设置在基板（2）上的导电电路，芯片（1）倒装以使其极点通过该导电电路连接芯片（1）和电极（4），所述电极（4）设置在基板（2）上。
5.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片集成封装结构，其特征在于：所述光学玻璃（7）为高透光率的玻璃板，该玻璃板的出光面为粗化或雾化处理过的表面。
6.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片集成封装结构，其特征在于：所述围墙（6）的顶部内侧壁设置有凹陷的台阶（9），所述光学玻璃（7）设置在该台阶（9）上。
7.根据权利要求6述的一种大功率LED芯片集成封装结构，其特征在于：所述台阶（9）上设有凹槽（10），该凹槽（10）内填充有密封介质（11）。
8.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片集成封装结构，其特征在于：所述基板（2）为单层或多层结构的铝基板或铜基板或陶瓷基板或玻纤板。
9.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片集成封装结构，其特征在于：所述芯片（1）通过银胶粘结或锡焊接或共晶焊工艺焊接在基板（2）上。
10.根据权利要求1或9所述的一种大功率LED芯片集成封装结构，其特征在于：所述若干芯片（1）均匀分布在基板（2）并排列成LED阵列。
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