CN104282676A - 一体式led灯板封装结构及封装工艺 - Google Patents

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Abstract

一体式LED灯板封装结构，包括PCB板、LED基板和LED芯片。PCB板上设有等间距的孔，LED基板上设有等间距的基座，孔与基座对应，基座高度与PCB板厚度一致，基座外形和尺寸与孔匹配，PCB板上设有驱动电路，驱动电路中的恒流IC芯片为未封装的裸芯片，通过键合金线B接入驱动电路；LED芯片为未封装的裸芯片，基座上有芯片槽，LED芯片设置在芯片槽内，通过键合金线A连接到驱动电路；LED芯片和恒流IC芯片上覆盖有荧光胶层；荧光胶层还覆盖键合金线A和键合金线B。一体式LED灯板封装工艺，包括粘合、固晶、引线、点胶、烘烤、焊接的步骤，可降低LED灯板热阻，提高灯板散热性能，延长灯具寿命，降低成本和工艺复杂程度。

Description

一体式LED灯板封装结构及封装工艺
技术领域
本发明属于LED照明与封装技术，尤其涉及一体式LED灯板封装结构及封装工艺。 
背景技术
随着LED照明灯具的普及和高强度集成电路不断发展，传统的LED灯具封装方式，不论是成本和产品稳定性已难以满足LED照明灯具的发展需求。 
现阶段LED灯板封装方式是：将LED芯片用胶水表贴于带有杯状电极金属或其他基板表面，然后用极细的金属导线将LED芯片电极连接至基板电极，利用高折射率胶体填充整个基板，起到保护作用，在此基础上便得到一个可以发光的LED元件，然后将单颗的LED元件利用串并联的方式通过回流焊或其他焊接方式固定在PCB板上，再利用开关电源或阻容降压方式提供正常稳定的工作条件。由于现阶段封装与应用技术存在着设备投入多，加工工序繁琐便造成了成本居高不下的重要原因。同时将封装好的LED元件通过再次焊接的工艺表贴于PCB基板之上，此工序又增加了LED基板和PCB板之间的热阻，大大降低了LED正常使用寿命，又因为开关电源内包含了多个电容以及其他电子元件，降低了产品整体的稳定性，而阻容降压方式无功损耗大。因此，需要加以改进。 
本发明提供一种一体式LED灯板封装结构及封装工艺，降低LED灯板热阻，提高LED灯板的散热性能，可延长整个LED灯具寿命，并降低成本和工艺复杂程度。 
发明内容
本发明提供一体式LED灯板封装结构及封装工艺，以解决上述现有技术的不足，降低LED灯板热阻，提高LED灯板的散热性能，可延长整个LED灯具寿命，并降低成本和工艺复杂程度。 
为了实现本发明的目的，拟采用以下技术： 
一体式LED灯板封装结构，包括PCB板(1)、LED基板(2)和LED芯片(3)，其特征在于：所述PCB板(1)上设有等间距的孔(101)，所述LED基板(2)上设有等间距的基座(201)，所述孔(101)与基座(201)一一对应，所述基座(201)的高度与PCB板(1)的厚度一致，所述基座(201)的外形和尺寸与孔(101)匹配；所述PCB板(1)上设有驱动电路，所述驱动电路中的恒流IC芯片(7)为未封装的裸芯片，所述恒流IC芯片(7)是通过键合金线B(62)接入驱动电路；所述LED芯片(3)为未封装的裸芯片，所述基座(201)上有芯片槽(202)，所述LED芯片(3)设置在芯片槽(202)内，所述LED芯片(3)通过键合金线A(61)连接到驱动电路；
所述LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)上覆盖有荧光胶层(5)；
所述荧光胶层(5)还覆盖键合金线A(61)和键合金线B(62)。
进一步，所述孔(101)为圆孔或方孔，与之匹配的基座(201)为圆形或者方形。 
进一步，所述LED芯片(3)通过固晶胶层(4)固定在芯片槽(202)内，实现了直接焊接（固定），省去了传统的支架，不仅节省了原材料，还减低了LED芯片(3)与LED基板(2)之间的热阻，可提高整个LED灯板（芯片）的散热性能，所述芯片槽(202)为倒立的圆锥台形，其侧壁倾角为0°~90°，可更多的将LED芯片(3)的侧发光反射出来，提高整个LED灯板的出光效率。 
进一步，所述芯片槽(202)为倒立的圆锥台形，其侧壁倾角为0°~90°。 
进一步，所述PCB板(1)紧贴在LED基板(2)上方，PCB板(1)外形和尺寸与LED基板(2)匹配。 
一体式LED灯板封装结构的封装工艺，其特征在于，包括以下步骤： 
a、粘合：将PCB板(1)贴合在LED基板(2)上表面；
b、固晶：在基座(201)的芯片槽(202)上的固晶位置和PCB(1)上固定恒流IC芯片(7)的固晶位置涂上高导热硅胶或银胶，即固晶胶层(4)，利用固晶机将LED芯片(3)固定在芯片槽(202)的固晶位置，将恒流IC芯片(7)固定在PCB(1)上的固晶位置，烘烤，完成固晶；
c、引线：通过金丝球键合机，利用键合金线A(61)将LED芯片(3)的正负极连接到PCB板(1)驱动电路的线路上，利用键合金线B(62)将恒流IC芯片(7)电极接入PCB板(1)的驱动电路；
d、点胶：将荧光粉与高折射率胶体混合均匀，形成荧光胶，向LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)上点荧光胶，形成荧光胶层(5)，分别覆盖LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)，以及键合金线A(61)和键合金线B(62)；
e、烘烤：将荧光胶层(5)烘烤干涸；
f、焊接：将驱动电路所需的其他电子元器件焊接到PCB板(1)的相应位置，完成一体式封装。
步骤a中，所述PCB板(1)是通过导热胶与LED基板(2)粘合。 
步骤d所述的荧光粉为黄色荧光粉，或者黄色荧光粉与红色荧光粉的混合组合，或者是黄色荧光粉与绿色荧光粉的组合，或者是黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉的组合。 
LED芯片(3)发出的蓝光经荧光胶层(5)后，发出白光，同时，荧光胶层(5)还可以起到密封与保护作用。 
本发明的有益效果是： 
1、LED芯片直接设置在LED基板上，代替了传统的“芯片+支架+散热基板”的封装方式，减少了从LED芯片到LED基板的热阻，提高了LED灯板的散热性能；
2、基座高度与PCB板厚度一致，组装后，使得PCB板表面平整一致，便于填涂荧光胶；
3、芯片槽为倒立的圆锥台形，可更多的将LED芯片侧发光反射出来，提高整个LED灯板的出光效率；
4、采用未封装的恒流IC芯片，直接设置在PCB板上，利用荧光胶封装，省去了独立封装恒流IC的繁琐；
5、传统的封装工艺，是先将LED芯片固晶到支架上，键合金线将LED芯片的正负极与支架的相应引线连接，在点荧光胶，再将支架通过导热胶固定在PCB板上，并将支架与PCB板进行电气连接，再在PCB板背面粘合散热基板，最后还要单独配以驱动电源。这种方式，不仅增加了制作（支架和独立驱动电源）成本，而且LED芯片到LED基板的热阻较高，不利于散热，而且在应用到LED灯具时，独立的驱动电源还会占用一定的体积空间，不利于灯具的结构设计与优化。而本发明的封装方式是：先将PCB板与LED基板粘合，然后将未封装的裸芯片——LED芯片和恒流IC芯片分别直接固晶在LED基板的基座的芯片槽内和PCB板上的IC芯片固晶位置，再将通过键合金线将LED芯片的正负极和恒流IC芯片的电极连接PCB板上驱动电路的线路上，然后点荧光胶，形成荧光胶层，不仅覆盖LED芯片和恒流IC芯片，还覆盖它们的键合金线，最后将驱动电路所需的其他电子元器件焊接到PCB板的相应位置，完成一体式封装，不仅极大减少了LED芯片到LED基板的热阻，省去了独立封装LED和恒流IC的麻烦，节省了工序时间和原料成本，并且不用配比单独的驱动电源；
6、本发明的一体式LED灯板封装结构和工艺可以应用于LED灯管、LED发光灯条、LED筒灯、LED球泡灯和其他LED照明产品。
附图说明
图1示出了本发明分解结构示意图。 
图2示出了本发明的基座的剖面视图。 
图3示出了本发明LED基板与PCB板的组合结构示意图。 
图4示出了本发明涂覆荧光胶后LED基板与PCB板的组合结构示意图。 
图5示出了本发明实施例的结构示意图。 
具体实施方式
如图1~图5所示，一体式LED灯板封装结构，包括PCB板(1)、LED基板(2)和LED芯片(3)。所述PCB板(1)紧贴在LED基板(2)上方，PCB板(1)外形和尺寸与LED基板(2)匹配。所述PCB板(1)上设有等间距的孔(101)，所述LED基板(2)上设有等间距的基座(201)，所述孔(101)与基座(201)一一对应，所述孔(101)为圆孔或方孔，与之匹配的基座(201)为圆形或者方形，所述基座(201)的高度与PCB板(1)的厚度一致，所述基座(201)的外形和尺寸与孔(101)匹配；所述PCB板(1)上设有驱动电路，所述驱动电路中的恒流IC芯片(7)为未封装的裸芯片，所述恒流IC芯片(7)是通过键合金线B(62)接入驱动电路；所述LED芯片(3)为未封装的裸芯片，所述基座(201)上有芯片槽(202)，所述LED芯片(3)设置在芯片槽(202)内，所述LED芯片(3)通过键合金线A(61)连接到驱动电路；所述LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)上覆盖有荧光胶层(5)；所述荧光胶层(5)还覆盖键合金线A(61)和键合金线B(62)。 
所述LED芯片(3)通过固晶胶层(4)固定在芯片槽(202)内，实现了直接焊接（固定），省去了传统的支架，不仅节省了原材料，还减低了LED芯片(3)与LED基板(2)之间的热阻，可提高整个LED灯板（芯片）的散热性能，所述芯片槽(202)为倒立的圆锥台形，其侧壁倾角为0°~90°，可更多的将LED芯片(3)的侧发光反射出来，提高整个LED灯板的出光效率。 
一体式LED灯板封装结构的封装工艺，包括以下步骤： 
a、粘合：将PCB板(1)贴合在LED基板(2)上表面；
b、固晶：在基座(201)的芯片槽(202)上的固晶位置和PCB(1)上固定恒流IC芯片(7)的固晶位置涂上高导热硅胶或银胶，即固晶胶层(4)，利用固晶机将LED芯片(3)固定在芯片槽(202)的固晶位置，将恒流IC芯片(7)固定在PCB(1)上的固晶位置，烘烤，完成固晶；
c、引线：通过金丝球键合机，利用键合金线A(61)将LED芯片(3)的正负极连接到PCB板(1)驱动电路的线路上，利用键合金线B(62)将恒流IC芯片(7)电极接入PCB板(1)的驱动电路；
d、点胶：将荧光粉与高折射率胶体混合均匀，形成荧光胶，向LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)上点荧光胶，形成荧光胶层(5)，分别覆盖LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)，以及键合金线A(61)和键合金线B(62)；
e、烘烤：将荧光胶层(5)烘烤干涸；
f、焊接：将驱动电路所需的其他电子元器件焊接到PCB板(1)的相应位置，完成一体式封装。
步骤a中，所述PCB板(1)是通过导热胶与LED基板(2)粘合。 
步骤d所述的荧光粉为黄色荧光粉，或者黄色荧光粉与红色荧光粉的混合组合，或者是黄色荧光粉与绿色荧光粉的组合，或者是黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉的组合。 
图5为本发明应用于长条形LED灯板的实例。具体实施方式是： 
1、首先制备PCB板(1)和LED基板(2)。所述PCB板(1)外形和尺寸与LED基板(2)匹配。所述PCB板(1)上设有等间距的孔(101)，所述LED基板(2)上设有等间距的基座(201)，所述孔(101)与基座(201)一一对应，所述孔(101)为圆孔或方孔，与之匹配的基座(201)为圆形或者方形，所述基座(201)的高度与PCB板(1)的厚度一致，所述基座(201)的外形和尺寸与孔(101)匹配，所述基座(201)上有芯片槽(202)，所述PCB板(1)上设有驱动电路需要使用的电子线路。所述芯片槽(202)为倒立的圆锥台形。
2、准备好未独立封装的裸芯片——LED芯片(3)和和恒流IC芯片（7），以及高导热硅胶或银胶、导热胶、键合金线(6)、荧光粉、高粘度胶体等材料，还有驱动电路所需的电气元器件。 
3、PCB板(1)通过导热胶或其他工艺贴合在LED基板(2)上表面，完成粘合。 
4、在基座(201)的芯片槽(202)上的固晶位置和PCB(1)上固定恒流IC芯片(7)的固晶位置涂上高导热硅胶或银胶，即固晶胶层(4)，利用固晶机将LED芯片(3)固定在芯片槽(202)的固晶位置，将恒流IC芯片(7)固定在PCB(1)上的固晶位置，烘烤，完成固晶； 
5、通过金丝球键合机，利用键合金线A(61)将LED芯片(3)的正负极连接到PCB板(1)驱动电路的线路上，利用键合金线B(62)将恒流IC芯片(7)电极接入PCB板(1)的驱动电路。
6、将荧光粉与高折射率胶体混合均匀，形成荧光胶，向LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)上点荧光胶，形成荧光胶层(5)，分别覆盖LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)，以及键合金线A(61)和键合金线B(62)。 
7、将荧光胶层(5)烘烤干涸。 
8、将驱动电路所需的其他电子元器件焊接到PCB板(1)的相应位置，具体焊接的其他电子元器件有：保险管、桥式整流、限流电阻、泄放电阻、旁路电容、稳压二极管、齐纳二极管，完成一体式封装，实现在PCB板(1)上直接焊接驱动电路，省去了设计独立驱动电源的麻烦。 
LED芯片(3)发出的蓝光经荧光胶层(5)后，发出白光，同时，荧光胶层(5)还可以起到密封与保护作用。 

Claims (8)

1.一体式LED灯板封装结构，包括PCB板(1)、LED基板(2)和LED芯片(3)，其特征在于：
所述PCB板(1)上设有等间距的孔(101)，所述LED基板(2)上设有等间距的基座(201)，所述孔(101)与基座(201)一一对应，所述基座(201)的高度与PCB板(1)的厚度一致，所述基座(201)的外形和尺寸与孔(101)匹配；
所述PCB板(1)上设有驱动电路，所述驱动电路中的恒流IC芯片(7)为未封装的裸芯片，所述恒流IC芯片(7)是通过键合金线B(62)接入驱动电路；
所述LED芯片(3)为未封装的裸芯片，所述基座(201)上有芯片槽(202)，所述LED芯片(3)设置在芯片槽(202)内，所述LED芯片(3)通过键合金线A(61)连接到驱动电路；
所述LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)上覆盖有荧光胶层(5)；
所述荧光胶层(5)还覆盖键合金线A(61)和键合金线B(62)。
2.根据权利要求1所述的一体式LED灯板封装结构，其特征在于，所述孔(101)为圆孔或方孔，与之匹配的基座(201)为圆形或者方形。
3.根据权利要求1所述的一体式LED灯板封装结构，其特征在于，所述LED芯片(3)通过固晶胶层(4)固定在芯片槽(202)内。
4.根据权利要求1所述的一体式LED灯板封装结构，其特征在于，所述芯片槽(202)为倒立的圆锥台形，其侧壁倾角为0°~90°。
5.根据权利要求1所述的一体式LED灯板封装结构，其特征在于，所述PCB板(1)紧贴在LED基板(2)上方，PCB板(1)外形和尺寸与LED基板(2)匹配。
6.根据权利要求1所述的一体式LED灯板封装结构的封装工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、粘合：将PCB板(1)贴合在LED基板(2)上表面；
b、固晶：在基座(201)的芯片槽(202)上的固晶位置和PCB(1)上固定恒流IC芯片(7)的固晶位置涂上高导热硅胶或银胶，即固晶胶层(4)，利用固晶机将LED芯片(3)固定在芯片槽(202)的固晶位置，将恒流IC芯片(7)固定在PCB(1)上的固晶位置，烘烤，完成固晶；
c、引线：通过金丝球键合机，利用键合金线A(61)将LED芯片(3)的正负极连接到PCB板(1)驱动电路的线路上，利用键合金线B(62)将恒流IC芯片(7)电极接入PCB板(1)的驱动电路；
d、点胶：将荧光粉与高折射率胶体混合均匀，形成荧光胶，向LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)上点荧光胶，形成荧光胶层(5)，分别覆盖LED芯片(3)和恒流IC芯片(7)，以及键合金线A(61)和键合金线B(62)；
e、烘烤：将荧光胶层(5)烘烤干涸；
f、焊接：将驱动电路所需的其他电子元器件焊接到PCB板(1)的相应位置，完成一体式封装。
7.根据权利要求1所述的一体式LED灯板封装结构的封装工艺，其特征在于，步骤a中，所述PCB板(1)是通过导热胶与LED基板(2)粘合。
8.根据权利要求1所述的一体式LED灯板封装结构的封装工艺，其特征在于，步骤d所述的荧光粉为黄色荧光粉，或者黄色荧光粉与红色荧光粉的混合组合，或者是黄色荧光粉与绿色荧光粉的组合，或者是黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉的组合。
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