專利名稱：一種led封裝模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電學(xué)領(lǐng)域使用的LED (發(fā)光二極管)，尤其是涉及一種LED的封裝模塊。
背景技術(shù)：
LED具有功耗低、亮度高、壽命長等優(yōu)點，已作為光源廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，更作為 21世紀新型綠色照明光源而被廣泛看好。由于LED芯片發(fā)光面積較小，在應(yīng)用時，很多情況下需要把LED芯片通過陣列形式集成為大面積光源模塊?，F(xiàn)有的技術(shù)主要集成方式分為1)先封裝為獨立器件，譬如直插式封裝，SMD式封裝，單芯片或多芯片大功率封裝，再將這種封裝器件做成陣列；2)板上芯片集成(COB-chip on board)方式，直接將芯片陣列在基板上，再進行合適封裝，形成功率數(shù)瓦至數(shù)百瓦的大功率模塊。第1)種集成方式，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，成本較高，并且整個面光源光線散布不好控制，如做二次光學(xué)設(shè)計，也增加了難度和成本。本實用新型與第2)種模式屬于同一類型，板上芯片集成典型封裝結(jié)構(gòu)參見附圖 4。其基本結(jié)構(gòu)包括復(fù)合基板，封裝材料圍欄409，封裝材料408和芯片405。金屬復(fù)合基板包括金屬板401，導(dǎo)熱絕緣粘合層402，電路層403，芯片405安裝于金屬復(fù)合基板的表面之上，通過金屬鍵合線與電路連接，構(gòu)成電氣回路。圍欄409同樣也安裝于金屬基板之上，圍欄的作用是容納封裝材料408。此種封裝模塊需要采用專門的復(fù)合導(dǎo)熱基板，通常是鋁基板，價格較高。另外，此種封裝結(jié)構(gòu)為改善光線的角度分布，需要另外安裝反射器。針對整個模塊的反射器通常體積較大，不能作為封裝結(jié)構(gòu)。而用于單個或幾個芯片的反射器的制作和安裝對精度要求較高，大規(guī)模自動化生產(chǎn)還未能實現(xiàn)，所以目前板上芯片集成LED封裝體基本沒有使用反射器，需要進行二次光學(xué)設(shè)計才能滿足特定的光線分布角度的要求， 但這樣的方式既增加了成本，又降低了對LED芯片總光輸出的利用效率。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是提供一種新的LED封裝模塊，它可以減少工藝環(huán)節(jié)，也能夠滿足簡單的光線角度分布要求。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種LED封裝模塊，其主要結(jié)構(gòu)包括一個或一個以上LED芯片，基板，金屬鍵合線，電極，電路，透光性封裝材料，其特征在于，所述基板為鋁表面陽極氧化基板，所述基板有一個或一個以上凹陷，凹陷的底部為平面，凹陷在基板表面的開口面積大于底部面積，芯片安置于凹陷底部平面上，電路位于基板表面，電路與電極相連通，金屬鍵合線連接芯片與電極，構(gòu)成電氣回路，透光性封裝材料用于保護芯片與金屬鍵合線。所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，所述凹陷側(cè)壁或側(cè)壁的一部分，為滿足模塊光線分布角度的需要而設(shè)置成反射器形狀。[0009]所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，透光性封裝材料根據(jù)光學(xué)的需要設(shè)置為曲面透鏡的形狀。所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，在基板與電路之間，設(shè)置一層絕緣材料層。所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，在基板與電路層的外側(cè)覆蓋一層絕緣材料層。所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，所述基板設(shè)置散熱片。所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，所述基板設(shè)置不用于放置芯片的凹陷。所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，所述表面陽極氧化鋁板的氧化膜厚度范圍在5-100微米。本實用新型的優(yōu)點如下1、簡化了基板生產(chǎn)工藝。在本實用新型中利用具有較好的絕緣效果的陽極氧化鋁板作為基板，替代金屬復(fù)合基板或者陶瓷復(fù)合基板，可簡化封裝工藝環(huán)節(jié)，節(jié)約成本。鋁材料具有延展性好，加工方便的特點，利用沖壓模具，可以快速而精確的在鋁板上加工出需要的凹陷及其它工藝孔眼，但是未經(jīng)陽極氧化處理的鋁具有良好的導(dǎo)電性，不能夠直接在其上面制作電路。為解決此問題，在對鋁板進行壓陷、沖孔、剪裁等加工以后，將鋁板進行表面陽極氧化處理。鋁表面陽極氧化是一項目前應(yīng)用廣泛、成熟可靠的技術(shù)，形成的陽極氧化膜具有絕緣性。普通陽極氧化的膜厚一般為5-30微米，厚膜陽極氧化膜厚一般為30-100微米，普通陽極氧化膜的絕緣擊穿電壓為30-40伏/微米，特殊制備的高絕緣膜絕緣擊穿電壓達到200伏/微米。5-30微米為普通陽極氧化的經(jīng)濟厚度。如對耐擊穿電壓有特殊的高要求，還可以簡單的在氧化膜和電路之間再添加一層絕緣材料層，耐擊穿電壓可達到5000V以上。2、基板可以同時實現(xiàn)反射器功能，滿足簡單的光學(xué)要求。由于采用了陽極氧化鋁板作為基板及采用相應(yīng)的工藝流程，在封裝結(jié)構(gòu)上可以采用傳統(tǒng)基板上不能夠?qū)崿F(xiàn)或者實現(xiàn)起來成本很高的設(shè)計。譬如根據(jù)光學(xué)需要將凹陷設(shè)計成特定形狀的反射器，凹陷以擠壓方式成型，可以得到比較高的形狀精度。當基板上凹陷較多，譬如達到幾十個，幾百個的時候，以擠壓方式加工起來也很方便，并且成型精度有保證，與其它板上芯片集成方式的LED 封裝結(jié)構(gòu)相比，以比較低的成本具備了反射器的功能。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的另一實施示意圖。圖3是基板上設(shè)置不放置芯片的凹陷的示意圖。圖4是傳統(tǒng)板上芯片集成封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳述本實用新型的實施方式。參看圖1。一種本實用新型典型的實施方式，主要包括鋁表面陽極氧化基板102， 基板上的凹陷108，凹陷內(nèi)的LED芯片101，穿過基板的電極103，電路104，絕緣材料層107，CN 202189827 U
說明書
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透光性封裝材料105。其實現(xiàn)方式是這樣的使用沖壓模具對鋁板進行壓陷和沖孔，在鋁板上形成凹陷108，放置電極103的通孔。凹陷的底部為平面，凹陷在鋁板表面的開口面積大于底部面積，將凹陷108設(shè)計成兩層結(jié)構(gòu)，兩層之間有一個平臺，用于安裝電極。凹陷的下層側(cè)壁根據(jù)光學(xué)要求設(shè)計成曲面的反射器形狀，平臺設(shè)計成與鋁板表面保持一定的高度，通常是高于鍵合線的弧高，以便于凹陷填充封裝材料實現(xiàn)對于鍵合線的保護。然后對鋁板進行表面陽極氧化，在其表面形成一層20微米厚度的絕緣氧化膜，形成本實用新型所需要的基板。在通孔內(nèi)安裝電極。電極可由表面鍍金或銀的銅棒制成，一般銅棒的直徑在 0. 2-lmm之間。通孔的表面在陽極氧化后是絕緣的，所以不存在電極與鋁板的短路問題。在鋁表面陽極氧化基板上使用導(dǎo)電漿料以絲網(wǎng)印刷的方式制作電路104，使電路層與電極相連通，然后放置于烤箱內(nèi)烘烤，使導(dǎo)電漿料固化。再在電路層104外側(cè)覆蓋一層絕緣材料層 107，起到絕緣、防潮濕、防侵蝕、防電路脫落的作用。為有利于散熱，可以僅在稍大于電路的面積覆蓋絕緣層。參看圖1。在凹陷底部平面上以共晶焊或者粘結(jié)形式安裝LED芯片101，再使用金屬鍵合線106將芯片101與電極103連接，這樣完整的電氣回路就建立起來。最后在凹陷內(nèi)填充上透光性封裝材料105，通常是環(huán)氧樹脂或者硅膠并進行固化，以保護LED芯片101 與金屬鍵合線106。本實施方式還可以有進一步的實施方法。將以本實施方式的封裝結(jié)構(gòu)為基本單位，多個芯片與多個凹陷實施陣列，電路根據(jù)需要進行并聯(lián)或串聯(lián)設(shè)計，可以組成較大面積的光源模塊。本實施方式還可以有進一步的實施方法。將數(shù)個LED芯片放置于同一個凹陷中， 制作相應(yīng)的電路與安排電極的位置，可以實現(xiàn)一個凹陷多芯片的封裝形式。參看圖2。一種陣列的LED封裝結(jié)構(gòu)，主要包括鋁表面陽極氧化基板102，凹陷108， 電路104，電極103，絕緣材料層107和110。鋁板在進行擠壓凹陷以后，進行表面陽極氧化處理，產(chǎn)生厚度為10微米的氧化膜，為增強絕緣性能，在表面涂覆一層絕緣材料層110，然后在其上以絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿的方式制作電路104，在適當位置安裝用于引線鍵合的電極103。 電極的形狀通常為圓形，也可以根據(jù)需要制成方形及其它形狀。將電極103在適當?shù)奈恢门c電路層相連接，然后再在電路104外側(cè)覆蓋一層絕緣材料層107，起到絕緣、防潮濕、防侵蝕、防電路脫落的作用。參看圖2。LED芯片101以共晶焊或者粘接方式安裝在凹陷108底部平面上，通過金屬鍵合線106，使芯片與電極連接起來構(gòu)成電氣回路。接下來使用硅膠208和環(huán)氧樹脂 209對芯片進行封裝，硅膠層包覆住芯片101與金屬鍵合線106，由于硅膠比較柔軟，可以有效保護芯片與鍵合線不會由于通電后的熱效應(yīng)而導(dǎo)致連接松動失效。再在硅膠層之外使用環(huán)氧樹脂覆蓋，環(huán)氧樹脂硬度較高，可以防止外力損傷芯片與鍵合線。在此實施方式中，使用模具使環(huán)氧樹脂成型為曲面透鏡，以達到設(shè)計需要的光學(xué)目的。參看圖2。在該實施方式中，為了增強散熱效果，可以將鋁板加工成帶有散熱片 212的結(jié)構(gòu)。散熱片可以在鋁板進行壓槽的時候同時以擠壓的方式加工完成。散熱片在增強散熱效果的同時，可以起到提高基板的結(jié)構(gòu)強度的作用。參看圖3，對本實用新型在基板上設(shè)置不用于放置芯片的凹陷的實施方法做專門的說明。在此實施中，在基板的發(fā)光面的背側(cè)設(shè)置六邊形凹陷301，如需在背側(cè)制作電路，則應(yīng)以不妨礙電路排布為原則來設(shè)置凹陷。通過設(shè)置適當數(shù)量的凹陷，可以增加比較薄的基板的抗折強度，有利于保護芯片與封裝體，同時也增加基板的散熱面積。
權(quán)利要求1.一種LED封裝模塊，其主要結(jié)構(gòu)包括一個或一個以上LED芯片，基板，金屬鍵合線，電極，電路，透光性封裝材料，其特征在于，所述基板為鋁表面陽極氧化基板，所述基板有一個或一個以上凹陷，凹陷的底部為平面，凹陷在基板表面的開口面積大于底部面積，芯片安置于凹陷底部平面上，電路位于基板表面，電路與電極相連通，金屬鍵合線連接芯片與電極， 構(gòu)成電氣回路，透光性封裝材料用于保護芯片與金屬鍵合線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，所述凹陷側(cè)壁或側(cè)壁的一部分，為滿足模塊光線分布角度的需要而設(shè)置成反射器形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，透光性封裝材料根據(jù)光學(xué)的需要設(shè)置為曲面透鏡的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，在基板與電路之間，設(shè)置一層絕緣材料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，在基板與電路層的外側(cè)覆蓋一層絕緣材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，所述基板設(shè)置散熱片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，所述基板設(shè)置不用于放置芯片的凹陷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED封裝模塊，其特征在于，所述表面陽極氧化鋁板的氧化膜厚度范圍在5-100微米。
專利摘要本實用新型涉及一種LED封裝模塊，其主要結(jié)構(gòu)包括一個或一個以上LED芯片，基板，金屬鍵合線，電極，電路，透光性封裝材料，其特征在于，所述基板為鋁表面陽極氧化基板，所述基板有一個或一個以上凹陷，凹陷的底部為平面，凹陷在基板表面的開口面積大于底部面積，芯片安置于凹陷底部平面上，電路位于基板表面，電路與電極相連通，金屬鍵合線連接芯片與電極，構(gòu)成電氣回路，透光性封裝材料用于保護芯片與金屬鍵合線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該結(jié)構(gòu)在用于大面積光源模塊時，可以減少工藝環(huán)節(jié)，也能夠滿足簡單的光線角度分布要求。
文檔編號H01L33/60GK202189827SQ201120052328
公開日2012年4月11日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者張棟楠 申請人:張棟楠