CN107017329A - Qfn表面贴装式rgb‑led封装支架及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种QFN表面贴装式RGB‑LED封装支架，包括金属底板和绝缘框架，所述金属底板正面设有发光区，所述发光区分为四个区域，所述区域之间由绝缘框架相连，所述绝缘框架在金属底板正面形成碗杯，所述金属底板反面设有用于与外部电路连接的焊盘。本发明还提供了所述封装支架的制造方法，将金属底板做成导电线路，在所述金属底板背面制作焊盘，正面和/或反面制作台阶，将胶包裹在所述金属底板上，留出固晶和焊线的金属电极，形成具有碗杯形的绝缘框架。本发明通过碗杯结构，集中光线，使发光面唯一，进而使做成的显示屏分辨率更优；通过在金属底板上制作台阶，保证与绝缘框架结合的紧密性及封装支架的稳定性。

Description

QFN表面贴装式RGB-LED封装支架及其制造方法
技术领域
本发明涉及到SMD（Surface Mounted Devices，表面贴装器件） LED封装技术，特别是涉及QFN（Quad Flat No-leadPackage，方形扁平无引脚封装）表面贴装式RGB LED封装支架及其制造方法。
背景技术
随着显示屏产业不断发展，显示屏用LED由原来的DIP（dual inline-pinpackage，双列直插式封装技术）结构高速向SMD结构转变，SMD结构的LED具有重量轻、个体更小、自动化安装、发光角度大、颜色均匀、衰减少等优点越来越被人接受，虽然一般SMDLED具有以上优点，但还是存在有衰减较大、导热路径长、承载电流低、生产复杂，可靠性低，防潮性能低，耐气候性差；如果在不改变产品的整体结构的情况下，要提高产品的可靠性，至今在业界仍没有较好的解决办法。
在现有的贴片式RGB LED制造中，采用PLCC4结构的产品（例如3528，2121，1010等规格），但上述结构都是采用普通的方式：PPA+铜或铁引脚（如图1所示），或者PCB+铜铂电镀方式（如图2所示）。此二种方式的产品都有先天的不足，像PPA+金属引脚方式，是通过注塑机将热塑性材料701与金属702进行贴紧，没有沾接在一起，当热胀冷缩时，它们之间容易产生间隙，当最终客户在使用时外界的水和水汽容易通过间隙进入封装体内，从而引起产品失效；而PCB方案主要用于小间距，它也具有其先天的不足，首先它是通过用树脂801将玻纤包围压实，然后通过沾上铜铂蚀刻线路而成，材料的间隙和吸湿率都很高，而且这多种材料的膨胀率不一样，而后期在平面上再模压一层平胶802作为保护层，这种方式没有办法形成一个杯形的保护，会存在以下问题：一、光分散很严重，导致测试数据一致往很差，光的均匀性很差；二、机械强度很差，只要有外力作用，表面保护层很容易脱掉导致LED失效；三、因为是通过两层沾合，四周边缘没有防护，水及水汽很容易通过这两个之间进入灯体之间，导致产品失效；四、电路是通过电镀上一层薄薄的金属用来导电和散热，散热较差。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架及其制造方法，旨在解决现有的贴片式RGB LED光分散严重、封装机械强度差、密封性差、散热差等问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架，包括金属底板和绝缘框架，所述金属底板正面设有发光区，所述发光区分为四个区域，用于固晶焊线，所述区域之间由绝缘框架相连，所述绝缘框架在所述金属底板正面形成碗杯，所述金属底板反面设有用于与外部电路连接的焊盘。
所述的QFN表面贴装式RGB LED封装支架，其中，所述金属底板正面和/或反面设置有台阶，用于加强所述金属底板与绝缘框架结合的稳定性。
所述的QFN表面贴装式RGB LED封装支架，其中，所述发光区的四个区域分为位于中间的“L”形或倒“L”形的芯片焊接区以及分别位于左上角、右上角和右下角的第一焊线区、第二焊线区以及第三焊线区。
所述的QFN表面贴装式RGB LED封装支架，其中，所述金属底板上设有多个发光区，所述绝缘框架在所述发光区上形成对应数量的碗杯。
所述的QFN表面贴装式RGB LED封装支架，其中，所述发光区的数量为2-100个。
所述的QFN表面贴装式RGB LED封装支架，其中，所述金属底板上还设有与所述焊盘高度平齐的支撑结构。
所述的QFN表面贴装式RGB LED封装支架，其中，所述金属底板为铜板或铁板，表面镀银或镀金。
一种如上述QFN表面贴装式RGB LED封装支架的制造方法，包括以下步骤：
步骤1：将金属底板做成导电线路，在所述金属底板背面制作焊盘，正面和/或反面制作台阶；
步骤2：在所述金属底板的背面制作与焊盘高度平齐的支撑结构；
步骤3：将胶包裹在所述金属底板上，留出固晶和焊线的金属电极，形成具有碗杯形的绝缘框架。
所述的QFN表面贴装式RGB LED封装支架的制造方法，其中，还包括步骤4：在所述金属电极上镀上金属。
所述的QFN表面贴装式RGB LED封装支架的制造方法，其中，还包括步骤5：进行烘烤老化，烘烤温度为100-300摄氏度。
本发明的有益效果包括：本发明提供的QFN表面贴装式RGB LED封装支架及其制造方法，通过使用金属底板代替现有的电镀薄金属的方式，增强了导电性能，通过金属底板直接与PCB板接触，散热路径较短，芯片热量能够快速导出；通过正面形成碗杯的结构，集中光线，使发光面唯一，进而使做成的显示屏分辨率、亮暗对比度等更优；通过在金属底板上制作台阶，保证与绝缘框架结合的紧密性及封装支架的稳定性；将多个发光单元集成在一个封装支架上，进一步提高了生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1 现有PPA支架的结构示意图。
图2 现有CHIP类型封装支架的结构示意图。
图3为本发明提供的一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架的剖面图。
图4为本发明提供的一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架的正面图。
图5为本发明提供的一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架的背面图。
图6为本发明提供的另一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架的剖面图。
图7为本发明提供的另一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架的正面图。
图8为本发明提供的另一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架的背面图。
图9为本发明提供的一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架的制造流程图。
附图标记说明：101、碗杯；102、金属底板；103、焊盘；104、绝缘框架；105、台阶；106、支撑结构；107、第一焊线区；108、第二焊线区；109、第三焊线区；110芯片焊接区；701、热塑性材料；702、金属；801、树脂；802、平胶。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
图1为现有的PPA+铜引脚的封装支架的结构示意图，由于该类型的封装支架通过注塑机将热塑性材料与金属进行贴紧，没有沾接在一起，当热胀冷缩时，它们之间容易产生间隙，当最终客户在使用时外界的水和水汽容易通过间隙进入封装体内，从而引起产品失效。图2为现有CHIP类型封装支架的结构示意图，通过用树脂801将玻纤包围压实，然后通过沾上铜铂蚀刻线路而成，材料的间隙和吸湿率都很高，而且这多种材料的膨胀率不一样，而后期在平面上再模压一层平胶802作为保护层，这种方式没有办法形成一个杯形的保护，将存在诸多问题。
参见图3至图5，为本发明提供的一种QFN表面贴装式RGB LED封装支架，包括金属底板102和绝缘框架104，金属底板102的材料可以为铜或铁等，表面镀银或镀金。绝缘框架104优选地使用热固性材料制成，进一步地，其材质可以为环氧树脂、PPA、PCT等材料，在本实施例中为环氧树脂。金属底板102正面设有发光区，所述发光区分为四个区域，用于固晶焊线，所述区域之间由绝缘框架104相连，绝缘框架104在金属底板102正面形成碗杯101，碗杯101的设置将光线集中到正面，确保发光面唯一，进而提高了由此做成的显示屏的分辨率，其亮暗对比度等更优。在实际应用中，利用固晶胶将LED芯片固定碗杯101内的金属底板102上，焊线后将所述芯片和键和线使用带有扩散剂的半透明环氧树脂胶封装在碗杯101内。由于胶水与碗杯101结合力好，水及水汽较难渗透进入碗杯内部，提高了LED的使用寿命。在金属底板102反面设有用于与外部电路连接的焊盘103，在实际应用中，将通过焊盘103与PCB板直接接触连通，通过这种金属底板102直接与PCB板接触的方式，散热路径较短，芯片热量能够快速导出。
在实际应用中，金属底板102正面和/或反面设置有台阶105，用于加强所述金属底板102与绝缘框架104结合的紧密性和稳定性，防止水及水汽的进入，同时进一步加强了支架的机械强度。优选地，金属底板102正反两面均设置有台阶105。
参见图4，所述发光区的四个区域分为位于中间的倒“L”形的芯片焊接区110以及分别位于左上角、右上角和右下角的第一焊线区107、第二焊线区108以及第三焊线区109。在实际应用中，利用固晶胶将红、绿、蓝LED芯片固定在芯片焊接区110上，第一焊线区107、第二焊线区108以及第三焊线区109作为支架电极，通过键和线与所述芯片连接。优选地，第一焊线区107作为公共极区。
参见图5，金属底板102反面上还设有与焊盘103高度平齐的支撑结构106。支撑结构106的设置可以保证支架制作过程中金属底板102的平整性。优选地，支撑结构106可以为圆形、方形或不规则形状的支撑区或支撑柱。
在实际应用中，为提高生产效率，简化生产工艺，降低生产成本，金属底板102上可以设有多个发光区，绝缘框架104在所述发光区上形成对应数量的碗杯101。优选地，所述发光区的数量为2-100个。现有的封装支架多为单颗形态（如图1和图2所示），在实际应用时由于数量巨大，生产效率低，容易出现品质问题。而本发明通过将在金属底板102上设置多个发光区，将多个发光单元集成到一个封装体上，极大地提高了生产效率。
参见图6至图8，为本发明提供的另一个实施例。在金属底板102上设置有4个发光区，所述发光区上均设置有碗杯101，每个发光区内均配置一组RGB芯片形成发光体，每个发光体受到碗杯101的作用，发光面唯一，相互之间不会受到影响，提高了LED显示屏的分辨率和对比度。
参见图9，本发明还提供了一种如上述QFN表面贴装式RGB LED封装支架的制造方法，包括以下步骤：
步骤1：将金属底板102通过蚀刻或冲压的方式做成导电线路，在金属底板102背面制作焊盘103，正面和反面制作台阶105，在实际生产中，为提高生产效率，一次性生产多个封装支架，可对一块大金属板进行加工，同时蚀刻多个金属底板102，并在后续工序中进行切割；
步骤2：在金属底板102的背面通过蚀刻或冲压的方式制作与焊盘103高度平齐的支撑结构106，保证后续模压的平整性，为保证金属底板102在后续高温下的膨胀应力释放，以单个金属底板102为单元，在每个单元周边制作释放镂空，并在周围坐上基准线作为后续切割工序的基准线；
步骤3：通过模压机将胶包裹在金属底板102上，留出固晶和焊线的金属电极，形成具有碗杯形的绝缘框架104，优选地，使用环氧树脂胶进行包裹。
在实际生产中，形成封装支架后，可在通过电镀或沉积方式镀上金属，有利于后续的焊接、导电和反光。
对所述封装支架进行烘烤老化，使其进一步稳定，烘烤温度为100-300摄氏度，再通过切割机切成单个LED产品。
本发明通过使用金属底板代替现有的电镀薄金属的方式，增强了导电性能，通过金属底板直接与PCB板接触，散热路径较短，芯片热量能够快速导出；通过正面形成碗杯的结构，集中光线，使发光面唯一，进而使做成的显示屏分辨率、亮暗对比度等更优；通过在金属底板上制作台阶，保证与绝缘框架结合的紧密性及封装支架的稳定性；将多个发光单元集成在一个封装支架上，进一步提高了生产效率，降低生产成本。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种QFN表面贴装式RGB-LED封装支架，其特征在于，包括金属底板和绝缘框架，所述金属底板正面设有发光区，所述发光区分为四个区域，用于固晶焊线，所述区域之间由绝缘框架相连，所述绝缘框架在所述金属底板正面形成碗杯，所述金属底板反面设有用于与外部电路连接的焊盘。
2.根据权利要求1所述的QFN表面贴装式RGB-LED封装支架，其特征在于，所述金属底板正面和/或反面设置有台阶。
3.根据权利要求1所述的QFN表面贴装式RGB-LED封装支架，其特征在于，所述发光区的四个区域分为位于中间的“L”形或倒“L”形的芯片焊接区以及分别位于左上角、右上角和右下角的第一焊线区、第二焊线区以及第三焊线区。
4.根据权利要求1所述的QFN表面贴装式RGB-LED封装支架，其特征在于，所述金属底板上设有多个发光区，所述绝缘框架在所述发光区上形成对应数量的碗杯。
5.根据权利要求4所述的QFN表面贴装式RGB-LED封装支架，其特征在于，所述发光区的数量为2-100个。
6.根据权利要求1所述的QFN表面贴装式RGB-LED封装支架，其特征在于，所述金属底板上还设有与所述焊盘高度平齐的支撑结构。
7.根据权利要求1所述的QFN表面贴装式RGB-LED封装支架，其特征在于，所述金属底板为铜板或铁板，表面镀银或镀金。
8.一种如权利要求1-7所述的QFN表面贴装式RGB-LED封装支架的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将金属底板做成导电线路，在所述金属底板背面制作焊盘，正面和/或反面制作台阶；
步骤2：在所述金属底板的背面制作与焊盘高度平齐的支撑结构；
步骤3：将胶包裹在所述金属底板上，留出固晶和焊线的金属电极，形成具有碗杯形的绝缘框架。
9.根据权利要求8所述的QFN表面贴装式RGB-LED封装支架的制造方法，其特征在于，还包括步骤4：在所述金属电极上通过镀上金属。
10.根据权利要求8所述的QFN表面贴装式RGB-LED封装支架的制造方法，其特征在于，还包括步骤5：进行烘烤老化，烘烤温度为100-300摄氏度。
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