CN104009147A - 一种led多功能封装结构及其封装工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED多功能封装结构及其封装工艺。所述封装结构包括基板和若干LED芯片，所述基板由金属箔电极层、导热金属层及位于金属箔电极层与导热金属层之间起粘接、绝缘、导热作用的绝缘隔离层组成；在所述金属箔电极层刻划有若干垂直或水平方向的电极分隔线，以所述电极分隔线为中心线，在所述基板上开设有若干用于固定LED芯片的安装孔，所述安装孔穿过基板的金属箔电极层和绝缘隔离层，使固定在安装孔中的LED芯片的底部与导热金属层直接接触；LED芯片的正、负极分别通过金线焊接在该芯片所在电极分隔线的左、右金属箔电极层的表面。本发明大大简化了LED的封装工艺，有利于实现LED封装生产的自动化、规模化和标准化。

Description

一种LED多功能封装结构及其封装工艺
技术领域
本发明涉及一种LED多功能封装结构及其封装工艺，属于LED封装技术领域。
背景技术
目前，关于LED的封装通常采用两种方式，一是单粒封装，虽然具有性能可靠性较好优点，但存在生产效率较低、封装和组装生产成本高、散热性能较差等缺陷；另一种方式是模组式封装，将几十粒甚至上百粒的LED芯片直接封装在事先设计好的线路基板上，组成阵列式模组，虽然该封装方式具有生产效率较高、封装和组装生产成本较低、散热性能较好等优点，但该封装方式存在性能可靠性较差的缺点，一旦其中的某粒或某几粒芯片发生损坏，将会导致整个模组工作性能变差或不能使用。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种既能实现模组式封装方式的高效率、低成本、散热性能好的优点，又能实现单粒封装方式的性能可靠性高、使用灵活的优点，能满足LED从小功率、中功率到大功率的任意封装要求，并且还能实现在老化试验后进行二次封装的LED多功能封装结构及其封装工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种LED多功能封装结构，包括基板和若干LED芯片，其特征在于：所述基板由金属箔电极层、导热金属层及位于金属箔电极层与导热金属层之间起粘接、绝缘、导热作用的绝缘隔离层组成；在所述金属箔电极层刻划有若干垂直或水平方向的电极分隔线，以所述电极分隔线为中心线，在所述基板上开设有若干用于固定LED芯片的安装孔，所述安装孔穿过基板的金属箔电极层和绝缘隔离层，使固定在安装孔中的LED芯片的底部与导热金属层直接接触；LED芯片的正、负极分别通过金线焊接在该芯片所在电极分隔线的左、右金属箔电极层的表面。
所述的金属箔电极层优选为铜箔或铝箔。
所述的导热金属层优选为铝板或铜板。
作为优选方案，所述的绝缘隔离层由绝缘高导热胶形成。
作为一种实施方案，所述安装孔设置在与其同轴的凹槽内，所述凹槽由金属箔电极层、导热金属层及绝缘隔离层共同形成；所述凹槽的形状、深浅和大小可根据不同规格芯片及光导出要求进行相应设计。
作为一种实施方案，所述安装孔内固定有一粒或多粒LED芯片。
作为一种实施方案，所述金属箔电极层的表面全部或局部镀有反光膜涂层，以形成金属反光面。
本发明上述的LED多功能封装结构的封装工艺，包括如下步骤：
a)制作基板；
b)在所述基板的金属箔电极层上刻划若干垂直或水平方向的电极分隔线；
c)以所述电极分隔线为中心线，在所述基板上开设若干安装孔；
d)将LED芯片固定在安装孔中；
e)待固晶胶干后，焊接连接LED芯片的正、负极及该芯片所在电极分隔线的左、右金属箔电极层的金线；
f)进行填胶或灌胶。
所述基板的一种制作工艺包括如下步骤：
A1、在导热金属层的上面上胶；
A2、将金属箔电极层粘合在导热金属层上方。
所述基板的另一种制作工艺包括如下步骤：
A0、在导热金属层的表面压制凹槽；
A1、在导热金属层的上面上胶；
A2、将金属箔电极层粘合在导热金属层上方。
所述电极分隔线的刻划可采用蚀刻或激光等方法。
与现有技术相比，本发明具有如下显著性进步：
1)本发明只需通过改变所述基板的厚度和面积，就能实现LED从小功率、中功率直到大功率的封装要求。
2)本发明只需通过对作为基板表层的金属箔电极层进行合理划分，并对基板进行切割，就能实现LED从分立器件到各种LED串并联阵列模组的封装要求，简化了封装工艺和产品开发过程，缩短了产品开发周期，降低了生产成本。
3)本发明提供的LED多功能封装结构可直接进行初试或老化试验，以便及早发现损坏的LED，并在划割时，跳开这些已损坏的LED，必要时还可实现二次封装，使已封装好的LED阵列模组的质量可靠性得到进一步保证，以进一步提高LED产品的性能可靠性和一致性。本发明提供的LED多功能封装结构，在切割所需模组后，如发现模组内有个别LED损坏时，仍可进行划分切割，大模组可划割成小模组，小模组可划割成LED段或单粒LED，使LED在封装过程中，报废率降低到极限。
4)本发明提供的LED多功能封装结构在实现分立切割前，可进行电性能快速检测，并可将检测结果直接打印在基板的表面或通过打印输出，作为后续组装LED产品的依据，不仅提高了生产效率，而且保证了LED产品的质量标准。
5)基板的上下金属层为LED芯片提供了一个很短的热传导和最大限度的散热面积，有效地降低了LED芯片的热阻，提高了LED产品的可靠性和使用寿命。
6)封装所用胶量极少，不仅节约了成本，简化了封装工艺，而且降低了热阻。
7)本发明提供的LED多功能封装结构在实现串并联阵列模组封装时，不必事先考虑具体LED产品结构和分别进行线路设计，可先规模化生产后进行相应划割即可，因此大大缩短了LED产品的开发周期，简化了LED产品的开发过程和生产工艺，同时便于LED产品实现规模化、自动化和标准化生产，并可为下游企业进行产品开发、结构设计和生产带来极大方便；尤其是，本发明还可实现LED免焊接组装工艺，进一步简化了下游产品的生产工艺，提高了下游产品的生产效率和质量可靠性，可大大降低下游产品的生产成本。
总之，本发明通过设计的独创封装结构，大大简化了LED的封装工艺，缩短了LED产品的开发周期，提高了LED产品的可靠性和一致性，同时有利于实现LED封装自动化、规模化和标准化生产，有效地提高了LED封装的生产效率，降低了LED产品的生产成本，从而使LED产品进入高性能、低成本时代迈出了突破性的一大步，具有显著性进步。
附图说明
图1是实施例1提供的一种待封装基板的正面结构示意图；
图2是实施例1所述基板的侧面结构示意图；
图3是图1中的单粒芯片在固晶、焊好金线、但未经灌胶时的局部结构示意图；
图4是图3的截面结构示意图；
图5是实施例2提供的一种待封装基板的正面结构示意图；
图6是图5中的单粒芯片在固晶、焊好金线、但未经灌胶时的局部结构示意图；
图7是图6的截面结构示意图；
图8是实施例3提供的单个安装孔的局部结构示意图；
图9是图8的截面结构示意图；
图10是图5所示的一种LED待封装基板在封装后的正面结构示意图；
图11是对图10进行再次分割得到的八串五并的LED阵列模组的结构示意图；
图12是对图10进行再次分割得到的两个四串五并模组进行再串联后的LED阵列模组的结构示意图；
图13是对图10划分成5段八串LED模组的结构示意图；
图14是本发明提供的一种八串五并的LED模组在发生某粒芯片损坏时进行修复的状态结构示意图。
图中：1、金属箔电极层；1a、正电极区域；1b、负电极区域；2、导热金属层；3、绝缘隔离层；4、安装孔；5、电极分隔线；6、LED芯片；7、金线；8、凹槽；8a、左反光面；8b、右反光面；9、封装后的LED。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1至图4所示：本实施例提供的一种LED多功能封装结构，包括基板和若干LED芯片，所述基板由金属箔电极层1、导热金属层2及位于金属箔电极层1与导热金属层2之间起粘接、绝缘、导热作用的绝缘隔离层3组成；在所述金属箔电极层1上刻划有若干垂直或水平方向的电极分隔线5，以所述电极分隔线5为中心线，在所述基板上开设有若干用于固定LED芯片6的安装孔4，所述安装孔4穿过基板的金属箔电极层1和绝缘隔离层3，使固定在安装孔4中的LED芯片6的底部与导热金属层2直接接触；LED芯片6的正、负极分别通过金线7焊接在该芯片所在电极分隔线5的左、右金属箔电极层1的表面(如图3中的1a和1b)。
所述的金属箔电极层1优选为铜箔或铝箔，所述的导热金属层2优选为铝板或铜板，所述的绝缘隔离层3由绝缘高导热胶形成。
本实施例所述的LED多功能封装结构的封装工艺，包括如下步骤：
a)制作基板：
A1、在导热金属层的上面上胶；
A2、将金属箔电极层粘合在导热金属层上方。
b)在所述基板的金属箔电极层上刻划若干垂直或水平方向的电极分隔线；
c)以所述电极分隔线为中心线，在所述基板上开设若干安装孔；
d)将LED芯片固定在安装孔中；
e)待固晶胶干后，焊接连接LED芯片的正、负极及该芯片所在电极分隔线的左、右金属箔电极层的金线；
f)进行灌胶。
所述电极分隔线的刻划可采用蚀刻或激光等方法。
通过改变基板底层的厚度及封装密度可满足不同LED功率大小的散热要求。
所述安装孔的大小和形状可根据不同芯片的规格进行相应设计；所述金属箔电极层的表面可采取全部或局部镀有反光膜涂层，以形成全部或局部金属反光面。
实施例2
如图5至图7所示：本实施例提供的一种LED多功能封装结构，与实施例1的不同之处仅在于：所述安装孔4设置在与其同轴的凹槽8内，所述凹槽8由金属箔电极层1、导热金属层2及绝缘隔离层3共同形成，所述凹槽8的形状、深浅和大小可根据不同规格芯片及光导出要求进行相应设计。
所述金属箔电极层的表面可采取全部或局部镀有反光膜涂层，使凹槽8的内表面形成以电极分隔线5为对称轴的左右两个金属反光面(如图6中的8a和8b)。
本实施例所述的LED多功能封装结构的封装工艺，包括如下步骤：
a)制作基板：
A0、在导热金属层的表面压制凹槽；
A1、在导热金属层的上面上胶；
A2、将金属箔电极层粘合在导热金属层上方；
b)在所述基板的金属箔电极层上刻划若干垂直或水平方向的电极分隔线；
c)以所述电极分隔线为中心线，在所述基板压制的凹槽内开设安装孔；
d)将LED芯片固定在安装孔中；
e)待固晶胶干后，焊接连接LED芯片的正、负极及该芯片所在电极分隔线的左、右金属箔电极层的金线；
f)进行填胶。
所述电极分隔线的刻划可采用蚀刻或激光等方法。
通过改变基板底层的厚度及封装密度可满足不同LED功率大小的散热要求。
实施例3
如图8和图9所示：本实施例提供的一种LED多功能封装结构，与实施例2的不同之处仅在于：所述安装孔4内设有多粒芯片阵列模组。
图10是图5所示的一种LED待封装基板在封装后的正面结构示意图，图中的9为封装后的LED。
如果工艺要求封装的是先串后并的阵列模组，可在图10(已是一种五并八串的阵列模组)结构上再划割4条水平电极分隔线，就可轻松得到图11所示的八串五并的LED阵列模组；由于图11所示的阵列模组结构中，如果有某粒LED开路损坏，那么该串八粒LED将全部不亮，在考虑到各支路均流的前提下，希望某一粒LED开路损坏后，尽量减少不亮LED数量时，可通过改变水平划断线，分割形成图12所示的两个四串五并模组进行再串联后的LED阵列模组的结构，总的串并数不变，但模组中的LED串并方式有所改变，这时当某一LED开路损坏时，只有四粒LED不亮。在具体使用中也可根据实际情况划分成二串五并然后再四串的模组，这时某粒LED损坏时，只有二粒LED不亮。同样我们也可以根据需要，划分成不同数量LED串并后再串联的模组。例如：可划分成三串五并、二串五并、三串五并，然后再串联起来，模组总的串并联数还是不变。总之根据不同的实际情况，可以通过对该封装结构的不同划割，能非常简便灵活地满足各种工艺要求。
同样，如果工艺要求封装的是分立LED时，我们还是一样在图10所示的封装结构上划出四条水平断开线。如图13所示，四条水平断开线将封装结构中的LED划分成五条，只要五条上的LED同时接上电源，平台上所有LED可以一次检测完成(这是目前分立式LED封装技术所无法实现的)。图中点划线表示可以在此处将LED切割的线，在检测后，沿此点划线进行切割，即可得到一粒粒分立LED。
在大规模生产时，本发明还可实现对封装后的LED模组采用扫描方式快速检测，并同时将检测结果直接打印在LED表面，或用打印机输出，以作为后续组装LED产品的依据，不仅可提高生产效率，而且保证了LED产品的质量标准。
由于本发明的LED电极是在LED的表平面，这一特征使得LED在组装LED产品时，能非常方便地实现免焊接组装和免焊接修复。其中方法之一可以像纽扣电池一样依靠紧密接触的方式实现相互连接或引入电源。
本发明提供的封装结构在实际应用中，还具有迅速简便的修复功能。以图14为例，如果该八串五并的模组中有一只LED损坏，如图中打差的那粒LED开路损坏时，这时我们只要将已损坏LED两边的水平断开线连接起来，如图中打有斜线的小方块处接通即可。修复前损坏的LED会使八粒LED不亮，通过简单的修理后，只有损坏的那粒不亮。如果图14所示的八串五并不是整体模组，而是由五段(八粒LED串联而成段)并联组合而成，那么当某粒LED损坏时，只要更换其中一段即可修复。或按以上模组的方法修复。如果图14所示的八串五并是由分立LED组合而构成的，那么当某粒LED损坏时，只要取下已损坏的那粒LED更换新的即可，修复非常方便简单。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制；本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED多功能封装结构，包括基板和若干LED芯片，其特征在于：所述基板由金属箔电极层、导热金属层及位于金属箔电极层与导热金属层之间起粘接、绝缘、导热作用的绝缘隔离层组成；在所述金属箔电极层刻划有若干垂直或水平方向的电极分隔线，以所述电极分隔线为中心线，在所述基板上开设有若干用于固定LED芯片的安装孔，所述安装孔穿过基板的金属箔电极层和绝缘隔离层，使固定在安装孔中的LED芯片的底部与导热金属层直接接触；LED芯片的正、负极分别通过金线焊接在该芯片所在电极分隔线的左、右金属箔电极层的表面。
2.如权利要求1所述的LED多功能封装结构，其特征在于：所述的金属箔电极层为铜箔或铝箔。
3.如权利要求1所述的LED多功能封装结构，其特征在于：所述的导热金属层为铝板或铜板。
4.如权利要求1所述的LED多功能封装结构，其特征在于：所述的绝缘隔离层由绝缘高导热胶形成。
5.如权利要求1所述的LED多功能封装结构，其特征在于：所述安装孔设置在与其同轴的凹槽内，所述凹槽由金属箔电极层、导热金属层及绝缘隔离层共同形成。
6.如权利要求1或5所述的LED多功能封装结构，其特征在于：所述安装孔内固定有一粒或多粒LED芯片。
7.如权利要求1或5所述的LED多功能封装结构，其特征在于：所述金属箔电极层的表面全部或局部镀有反光膜涂层，以形成金属反光面。
8.一种权利要求1所述的LED多功能封装结构的封装工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a)制作基板；
b)在所述基板的金属箔电极层上刻划若干垂直或水平方向的电极分隔线；
c)以所述电极分隔线为中心线，在所述基板上开设若干安装孔；
d)将LED芯片固定在安装孔中；
e)待固晶胶干后，焊接连接LED芯片的正、负极及该芯片所在电极分隔线的左、右金属箔电极层的金线；
f)进行填胶或灌胶。
9.如权利要求8所述的封装工艺，其特征在于，所述基板的制作工艺包括如下步骤：
A1、在导热金属层的上面上胶；
A2、将金属箔电极层粘合在导热金属层上方；
或者，包括如下步骤：
A0、在导热金属层的表面压制凹槽；
A1、在导热金属层的上面上胶；
A2、将金属箔电极层粘合在导热金属层上方。
10.如权利要求8所述的封装工艺，其特征在于：所述电极分隔线的刻划采用蚀刻或激光方法。
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