一种led集成结构的制造方法

文档序号:2896993
专利名称:一种led集成结构的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于照明、背光源模组、电视机、LED点阵显示屏、投影设备等的 LED集成结构的制造方法,特别是涉及一种大功率的LED集成结构的制造方法。
背景技术
半导体LED作为新型固体光源,其传统封装是以环氧树脂包封LED芯片、引脚电性 连接LED芯片这样的直插结构,到上世纪80年代,开始采用表面贴着技术。LED光源,特别 是大功率的LED光源,发光时热量集中,如果LED芯片产生的热量不及时散发出去,LED光 源的温度过高,就会导致LED的光效降低、寿命低等,因此如何将LED芯片发光时产生的热 量迅速有效的散发出去成了普及应用LED光源的瓶颈。如何提高LED光源的透光率,以及 如何提高LED光源的散热性能从而延长使用寿命,是目前行业上的重要技术难题。现有常用的大功率LED集成结构通常采用支架封装成的单一个体LED发光管再集 成的方式。申请号为200810135621. 5的发明专利中,公开了一种发光二极管封装装置、散热 基座与电极支架组合及其方法,该发光二极管封装装置包含一发光二极管晶粒、一由高导 热材质制成且供晶粒接触放置的散热基座、一电极支架、一定位单元及一包覆体。散热基座 由金属或陶瓷等高导热材质制成,包括底盘、本体及本体顶面的凹陷部。晶粒置于凹陷部的 底面。电极支架由金属材质冲出成型,包括一基板及一自基板的镂空区周缘轴向延伸且界 定出一容置空间的定位壁。定位单元设于散热基座与电极支架至少其中之一,用以使散热 基座嵌卡固定于该电极支架的容置空间中。该定位单元可以是包括至少一个自该电极支架 的定位壁内壁面凸出的卡榫凸点,也可以是包括一自该散热基座近顶面处径向向外凸伸的 凸缘。该制作方法包含以下步骤步骤㈧提供一散热基座;步骤(B)冲出成型一电极支架,使该电极支架包括一中央镂空的基板,及一自该 基板的镂空区周缘轴向延伸的定位壁,该定位壁界定出一容置空间;步骤(C)通过一设于该散热基座与该电极支架至少其中之一的定位单元,使该 散热基座嵌卡固定于该电极支架的容置空间中;步骤(D)以射出成型方式将该相互嵌卡固定的散热基座及电极支架部分包覆结 合。现有的这种发光二极管封装装置、散热基座与电极支架组合及其方法,存在以下缺陷和 不足1)晶粒通过阶梯柱状的散热基座作第一散热体,由于柱状的散热基座不直接接触 空气来散热,而且其具有一定的金属实心长度,由于需要较长的金属传导散热距离才能将 热散发于空气,且散热基座与空气的接触面积小,因此晶粒发光时产生的热量会起到热聚 集效应。为了提高散热性能,该散热基座一般还需设计与散热基座直接热传导接触的其它 高散热性能的金属或陶瓷等散热件,透过散热件来最终散热。这种方式一方面增加了热传 导散热的距离,另一方面由于散热基座与散热件分属两个零件,两者就是使用导热胶粘合在一起也还是有巨大的热阻,晶粒发光时基本上会保持散热基座这边温度很高,散热件这 边温度与环境温度差不多的现象,达不到将散热基座上的热量迅速散发出去的目的,散热 效果很差。2)由于多了柱状的散热基座及电极支架等,与散热件又是不同的零件,零件多,支 架结构复杂,厚度较厚,不利于装配,成本也高;发光二极管与布图电路的电性连接需经过 电极支架,结构复杂,中间环节的热阻多,降低了 LED芯片的发光效率及散热效率。3)其制作方法中需分别成型散热基座和电极支架,特别是因电极支架结构复杂, 冲出成型电极支架需要多道工序,电极支架的冲压模结构复杂,还需增加将电极支架与散 热基板安装在一起的工序,因此其制作方法中工序多,工艺复杂,模具结构复杂,制作成本 尚ο4)射出成型成型包覆体并将该相互嵌卡固定的散热基座及电极支架部分包覆结 合时,由于电极支架复杂,因此包覆体于电极支架配合的成型面复杂,注塑模内容置散热基 座和电极支架的容置空间复杂,注塑模的分型面复杂,射出成型时将组合的散热基座和电 极支架置放在设定位置的定位机构复杂,当布图电路导电层置于PCB板上时,无法在射出 成型时将PCB板、散热基座和电极支架固定在一起。申请号为200720172030公开了一种引脚式大功率LED器件的封装结构,包括LED 晶片、透镜、印刷PCB板、金属热沉体、金线和引脚;金属热沉体包括基座和该基座上的凸 台,而且基座的上表面面积至少是凸台的上表面面积的2倍;印刷PCB板与基座胶粘在一 起;在印刷PCB板下方的基座上设置有通孔,借助该通孔引脚与印刷PCB板电连接;透镜罩 扣LED晶片和印刷PCB板并借助灌胶工艺粘固在印刷PCB板上。这种大功率的引脚式大功 率LED器件,虽然增大了金属热沉体的基座面积,但散热效果还是较差,即使另外配置散热 器,由于散热时须将LED芯片上的热量传导给凸台和基座上,再传给金属热沉体,再由金属 热沉体传导给散热器,由于热传导增加了中间环节,以及很厚的金属传热体对应的很长的 传热路径,因此热阻很高,导热效果很差。还有透镜要先靠罩扣在印刷PCB板上,再由灌胶 来粘固是很难实现的,因为透镜先靠罩扣在印刷PCB板上时很难定位准确,以及灌胶时会 使透镜移位,透镜位置无法准确定义。引脚要与印刷PCB板上方的布图电路电连接并穿过 印刷PCB板和金属热沉体,加工复杂,工艺难度大;LED晶片与印刷PCB上的布图电路的电 性连接需经过电极支架,结构复杂,中间环节的热阻多。申请号为200920136646. 7的实用新型专利中,公开了一种基于COB技术封装的白 光LED集成阵列照明光源,包括一基板及若干LED芯片,该基板上设有若干凹槽,其上通过 布线形成电子线路,该电子线路与设置于基板上的贴片元件配合形成具有特定功能和电气 连接的印刷PCB板;LED芯片粘接在基板的凹槽底部,其电极引线键合在指定的焊盘上与电 子线路及贴片元件形成回路,该LED芯片上还涂覆有荧光粉;基板上的LED发光区域上方设 有透明硅胶。上述COB封装技术的缺点一是LED芯片粘接在基板的凹槽底部,封装LED芯 片时,需填充大量的硅胶,由于硅胶价格昂贵,因此增加了成本,缺点二是LED芯片很难实 现据透镜焦点需要的距离;缺点三是封装电极引线须从基座底部的LED芯片电连接到基座 上表面的布图电路上,LED芯片发出的光线会因为过长的引线的阻碍产生阴影,影响光学效 果,尤其不利于二次光学优化开发。还有该实用新型并没有公开电子线路与贴片元件间如 何电性连接,由于电子线路全部置于反射罩内,从其图中特别是图一公开的内容来看,其电子线路与贴片元件间的电性连接还需从基板背面通过引脚连接。申请号为200920112089. 5的实用新型专利中,公开了一种COB封装的大功率LED 路灯用装置,包括透镜、硅胶、金线、芯片、散热板等,在散热板上设置有5-50个凸台,芯片 直接固定在散热板的凸台上,再通过散热板和散热板上的散热片散发出去。这种结构的大 功率LED路灯,虽然散热效果较好,但由于没有定位透镜或成型透镜的塑胶件,透镜的定位 不准,在透镜内预点上硅胶来封装芯片,一方面硅胶用量大,特别是用这种封装方式,封装 硅胶固化后有气泡产生,严重影响LED芯片的发光质量,会导致散发出来的光线有光斑,阴 影等光学先天缺陷,不利于LED光源的光学二次优化开发。申请号为200820214808. X的实用新型专利中,公开了一种高效散热发光的大功 率LED封装结构,包括透镜、基板与LED发光芯片,透镜固定于基板上表面,透镜下表面设有 向上凸起的安装凹陷,LED发光芯片置于基板上表面并被安装凹陷扣盖,在安装凹陷所扣盖 的基板上表面设有正、负发光电极,发光电极与LED发光芯片通过金属线连接,基板上表面 设有与发光电极相连的正、负连接电极,在安装凹陷外侧的透镜下表面与基板上表面之间 通过环形的胶粘层相粘结,在胶粘层的内孔与安装凹陷所形成的腔体内注满硅胶,在基板 上开设有向胶粘层的内孔与安装凹陷所形成的腔体内连通的注胶通道,且透镜与基板均由 水晶晶体制成。这种结构的大功率LED封装结构,缺点一是透镜与基板的固定靠胶粘层粘 结,粘结固定不牢;缺点二是无定位透镜的定位机构,透镜靠与基板粘结时来定位,定位不 准确,灌胶时容易使透镜位置偏离;缺点三是透镜通过粘结层固定在基板上,粘结层容易将 注胶通道堵塞,影响注射硅胶;缺点四是电性连接LED发光芯片的金属线需与固定在基板 上并置于透镜的安装凹陷部内的发光电极电性连接,发光电极再与连接电极电性连接,连 接电极再与布图电路导电层电性连接,中间环节的热阻多,影响散热效率和发光效率;缺点 五是LED发光芯片与透镜凹陷部的距离大,光折射损失大,发光效率低。申请号为200710143495.3的发明专利中,提供了一种以陶瓷为基板的发光二极 管芯片封装结构,其包括陶瓷基板、导电单元、中空陶瓷壳体、复数个发光二极管芯片及封 装胶体。该陶瓷基板具有一本体、复数个凸块、复数个贯穿该等凸块的贯穿孔及复数个分别 形成于该本体侧面及每两个凸块之间的半穿孔;该导电单元具有复数个分别成形于该等凸 块表面的第一导电层、复数个分别成形于该等半穿孔的内表面及该本体的底面的第二导电 层及复数个分别填充满该等贯穿孔的第三导电层;该中空陶瓷壳体固定于该本体的顶面上 以形成一容置空间;该等发光二极管芯片分别设置于该容置空间内;该封装胶体填充于该 容置空间内。该发明的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构的制作方法包括下列步 骤提供一陶瓷基板,并具有一本体,复数个彼此分开且分别从该本体的顶面延伸的 凸块、复数个分别贯穿该等相对应凸块的贯穿孔、及复数个分别形成于该本体侧面及每个 凸块间之间的半穿孔;分别成形复数个第一导电层于该等凸块的表面,并且分别成形复数个第二导电层 于该等半贯穿孔的内表面及该本体的底面;分别填充满复数个第三导电层于该等贯穿孔内,以电性连接于该第一导电层及该 第二导电层之间;固定一中空陶瓷体于该陶瓷基板的本体的顶面上以形成一容置空间,并且该容置空间暴露出该等第一导电层的顶面;分别设置复数个发光二极管芯片于该容置空间内,并且每一个发光二极管芯片的 正、负极端分别电性连接于不同的第一导电层;以及填充一封装胶体于该容置空间内,以覆 盖该等发光二极管芯片。该发明中的缺点一是发光二极管芯片于外部电路的电性连接需经 凸块表面的第一导电层、贯穿孔内的第三导电层、半贯穿孔内的第二导电层、底面接脚等才 可与外部布图电路导电层电性连接,发光二极管芯片的电性连接复杂,中间环节热阻过多; 缺点二是一个发光二极管芯片需二个凸块,所有的凸块均置于陶瓷壳体的容置空间内,这 样导致发光二极管之间的距离会比较大,无法实现每个发光二极管芯片的单独封装,需要 的封装胶体多,光学效果不好。该发明的制作方法中,在烧结陶瓷时贯穿孔的制作很困难; 贯穿孔和半贯穿孔内的导电层制作困难。申请号为200420112507.8的实用新型专利中,公开了一种大功率LED发光二极 管,包括铝基板、银胶、晶片、金线、反射盖,铝基板为凸凹型碗杯形状,即在其中心处的底面 有一圆形凹槽,与其对应的上面有一碗杯状凸台,凸台上装有塑胶框架,塑胶框架为圆形, 中心设有圆孔,与圆孔同心开有两道凹槽,内外构成低高两道凸沿,底面对称设有两个圆柱 脚,并装在碗杯状凸台两边的圆孔中,反射盖弧面较小接近于平盖,其下沿口涂有粘合胶 水,装之于塑胶框架的凹槽内。塑胶框架底面涂有粘合胶水,其内填充有胶水。发光体晶片 与反射盖底面距离H值较小。铝基板可以是梅花形状,也可以是圆形。该专利公开的技术与 本发明最接近。该专利的组装步骤是,先将银胶点入铝基板凸台形碗杯内,再将晶片固定在 银胶上,放入烤箱内烘烤145°C。1小时,然后焊接金线,将镜片的正负极分别用金线焊接在 铝基板正负极上,将塑胶框架底面涂上粘合胶水,插入铝基板定位孔内,将胶水填充进塑胶 框架内烘烤,再将反射盖涂上粘合胶水,装入塑胶框架的凹槽内即可使用。该专利的缺点一 是需要通过粘合胶水将塑胶框架与铝基板固定,在后续的封装工艺过程中,不耐高温,在高 温条件下其固定的可靠性会受很大的影响;缺点二是在塑胶框架上没有注入填充胶水的通 道,在装反射盖前就需填充胶水,如果不使用模具,胶水的形状无法控制,如果使用模具填 充胶水,成本高;缺点三是是填充胶水后再将反射盖上涂上粘合胶水装入塑胶框架的凹槽 内固定,这样一方面固定不可靠,位置关系固定不准确,另外反射盖与胶水间会有间隙,间 隙内会有空气,也就是反射盖内会有空气,大大影响发光二极管的发光效果。还有该实用新 型专利中的铝基板为碗杯形状,其上只有一个凸台,金线电性连接铝基板的正负极,从其文 字和图公开的内容来看,铝基板的正负极不会是布图电路导电层,而是为如200820214808. X专利中公开的发光电极或支架式引脚等。

发明内容
为了解决现有的LED集成结构的制造方法制造工艺复杂、工序多及生产出来的 LED集成结构中间环节热阻过多而造成的散热不畅,寿命短,发光效率低下,及芯片电气互 连的可靠性不高造成的良率低等和COB技术封装的LED芯片集成结构光学效果不好等的问 题,本发明要解决的技术问题在于提供一种LED集成结构的制造方法,工艺简单、工序少及 通过该方法制造出来的LED集成结构中间环节热阻小、散热性好、芯片到布图电路导电层 直接电连接、不需要回流焊或波峰焊、封装胶体可以用树脂或硅胶等,透镜和芯片的位置关 系精确、具有高光通量、结构简单、装配简单、散热效果好、光学效果好。
为了解决上述技术问题,本发明所有的技术方案均对散热基板进行了改进,在散 热基板上设有与散热基板一体成型的一个或一个以上的芯片固定凸台,LED芯片直接通过 固晶工艺固定在凸台上,散热基板背离芯片固定凸台的一侧与散热气体或散热液体直接接 触;均设有定位透镜或成型透镜的塑胶件,在定位透镜或成型透镜的塑胶件上、设有与芯 片固定凸台配合、定位透镜或成型透镜的第一通孔,透镜、芯片固定凸台、第一通孔的个数 一一对应,定位透镜或成型透镜的塑胶件通过热熔固定柱与散热基板定位和固定,或通过 将散热基板置于成型定位透镜或成型透镜的塑胶件的模具内在成型定位透镜或成型透镜 的塑胶件时成型抵挡部将散热基板定位和固定;对布图电路导电层进行了改进,布图电路 导电层伸入第一通孔的内侧壁与芯片固定凸台的外侧壁之间。为了解决上述技术问题,本发明提供的第一种技术方案是一种LED集成结构的制 造方法,LED集成结构包括散热基板,LED芯片,透镜,定位透镜或成型透镜的塑胶件,电连 接LED芯片电极的导线和电连接导线的布图电路导电层,在散热基板上设有与散热基板一 体成型的凸台,在定位透镜或成型透镜的塑胶件上设有第一通孔,在定位透镜或成型透镜 的塑胶件的端面上延伸设有固定柱,在固定柱的端部设有抵挡部;工艺过程包括1)成型散热基板包括成型散热基板上的一个或一个以上凸台,成型与定位透镜 或成型透镜的塑胶件上的固定柱配合的第二通孔;2)成型布图电路导电层布图电路导电层距凸台中心的距离大于凸台外侧壁到 凸台中心的距离小于第一通孔的侧壁到第一通孔中心的距离;3)成型定位透镜或成型透镜的塑胶件将散热基板放置在成型定位透镜或成型 透镜的塑胶件塑胶模具内的设定位置,注塑成型定位透镜或成型透镜的塑胶件,同时成型 定位透镜或成型透镜的塑胶件的第一通孔、固定柱和抵挡部;在注塑成型定位透镜或成型 透镜的塑胶件时,定位透镜或成型透镜的塑胶件的固定柱穿过散热基板上的第二通孔并通 过抵挡部将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散热基板固定;4)固晶通过固晶工艺将LED芯片固定在凸台的顶面上;5)电连接LED芯片与布图电路导电层焊导线,导线的一端与LED芯片电极电连 接,导线的另一端与与伸入第一通孔侧壁与凸台外侧壁之间的布图电路导电层电连接;6)封装LED芯片和导线。作为第一种改进,直接在散热基板上成型与散热基板绝缘的布图电路导电层。作为第二种改进,LED集成结构还包括PCB板,布图电路导电层成型在PCB板上; 工艺过程还包括在成型布图电路导电层前,在PCB板上成型与定位透镜或成型透镜的塑胶 件的固定柱配合的第三通孔和与避空凸台配合的第四通孔;布图电路导电层距第四通孔中 心的距离大于第四通孔侧壁到第四通孔中心的距离小于第一通孔的侧壁到第一通孔中心 的距离;在成型定位透镜或成型透镜的塑胶件时,将散热基板和PCB板放置在成型定位透 镜或成型透镜的塑胶件塑胶模具内的设定位置;在注塑成型定位透镜或成型透镜的塑胶件 时,定位透镜或成型透镜的塑胶件的固定柱依次穿过PCB板上的第三通孔、散热基板上的 第二通孔并通过抵挡部将定位透镜或成型透镜的塑胶件与PCB板、散热基板固定。作为第三种改进,LED集成结构还包括用来封装LED芯片和导线的封装胶体;在 定位透镜或成型透镜的塑胶件上设有注入封装胶体的注胶通道,注胶通道的胶口置于定位 透镜或成型透镜的塑胶件远离抵挡部一侧的端面上,胶口和注胶通道与第一通孔的侧壁连定位透镜或成型透镜的塑胶件时与定位透镜或成型透镜的 塑胶件一体成型;封装LED芯片和导线的工艺包括1)在焊接导线后,将透镜通过紧配合或热压固定的方式安装在定位透镜或成型透 镜的塑胶件上;2)将初步组合的LED集成结构置于特定环境中抽真空;3)于真空环境中通过胶口、注胶通道向透镜内腔灌胶,封装LED芯片和导线,通过 封装胶体的固化进一步对透镜固定。作为第四种改进,封装LED芯片和导线工艺包括在焊接导线后,通过成型透镜的 模具灌胶成型透镜并封装LED芯片和导线,胶固化透镜与定位透镜或成型透镜的塑胶件、 LED芯片、导线和散热基板固定。作为上述方案的第一种共同改进,散热基板为金属薄板,散热基板上的凸台、第二 通孔通过冲压而成;工艺过程还包括在成型布图电路导电层前冲压成型凸台内的散热盲 孔,散热盲孔背离凸台的一侧与散热基板连通。作为上述方案的第二种共同改进,定位透镜或成型透镜的塑胶件为定位透镜或成 型透镜的塑胶件,散热基板上凸台的个数为复数个,一个凸台对应一个独立的定位透镜或 成型透镜的塑胶件。作为上述方案的第三种共同改进,在散热基板上成型有两个或两个以上的凸台; 一个凸台对应一个定位透镜或成型透镜的塑胶件,定位透镜或成型透镜的塑胶件包括定位 透镜或成型透镜的塑胶件和将定位透镜或成型透镜的塑胶件连接在一起的与定位透镜或 成型透镜的塑胶件一起注塑成型的连接筋。作为上述方案的第四种共同改进,定位透镜或成型透镜的塑胶件为板状,散热基 板上凸台的个数为复数个,塑胶板上的第一通孔与凸台一一配合,凸台置于对应的第一通 孔内。作为改进,工艺过程还包括在成型布图电路导电层前冲压成型凸台顶部置放LED 芯片的凹陷部。作为改进,工艺过程还包括在成型布图电路导电层前,冲压成型与散热孔连通的 散热小通孔,散热小通孔的直径小于散热孔的直经,散热孔和散热小通孔形成散热阶梯通 孔,散热阶梯通孔的大孔背离凸台的一侧与散热基板连通,散热阶梯通孔的小孔与凸台顶 面连通。作为改进,工艺过程还包括在成型布图电路导电层前激光切割成型与散热孔连通 的散热小通孔,散热孔和散热小通孔形成散热阶梯通孔,散热阶梯通孔的大孔背离凸台的 一侧与散热基板连通,散热阶梯通孔的小孔与凸台顶面连通,LED芯片完全覆盖散热阶梯通 孔的小孔。作为改进,工艺过程还包括在成型布图电路导电层前冲压成型散热凸筋、散热凸 筋内的隔热盲孔,散热凸筋设置在散热孔的周边背离凸台的一侧的散热基板上,隔热盲孔 朝向凸台的一侧与散热基板的底板朝向凸台一侧连通。作为共同改进,散热基板为金属板,散热基板通过压铸成型,同时压铸成型散热基 板上的凸台、与定位透镜或成型透镜的塑胶件的固定柱配合的第二通孔。作为共同改进散热基板为陶瓷板,散热基板通过烧结成型,同时烧结成型散热基
11板上的凸台、与定位透镜或成型透镜的塑胶件的固定柱配合的第二通孔。一种LED集成结构的制造方法,LED集成结构包括散热基板,LED芯片,透镜,定位 透镜或成型透镜的塑胶件,电连接LED芯片电极的导线和电连接导线的布图电路导电层, 在散热基板上设有与散热基板一体成型的凸台,在定位透镜或成型透镜的塑胶件上设有第 一通孔,在定位透镜或成型透镜的塑胶件的端面上延伸设有固定柱,在固定柱的端部设有 抵挡部;工艺过程包括1)成型散热基板包括在散热基板上成型一个或一个以上凸台,成型与定位透镜 或成型透镜的塑胶件上的固定柱配合的第二通孔;成型定位透镜或成型透镜的塑胶件注 塑成型定位透镜或成型透镜的塑胶件,同时成型定位透镜或成型透镜的塑胶件的第一通 孔、固定柱,固定柱的长度大于散热基板的厚度;3)成型布图电路导电层布图电路导电层距凸台中心的距离大于凸台外侧壁到 凸台中心的距离小于第一通孔的侧壁到第一通孔中心的距离;4)将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散热基板固定在一起将定位透镜或成型 透镜的塑胶件的固定柱穿过散热基板上的避空通孔并热熔固定柱端部成型抵挡部,通过抵 挡部将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散热基板固定;4)固晶通过固晶工艺将LED芯片固定在凸台的顶面上;5)电连接LED芯片与布图电路导电层焊导线,导线的一端与LED芯片电极电连 接,导线的另一端与与伸入第一通孔侧壁与凸台外侧壁之间的布图电路导电层电连接;6)封装LED芯片和导线。作为改进,直接在散热基板上成型与散热基板绝缘的布图电路导电层。作为改进,LED集成结构还包括PCB板,布图电路导电层成型在PCB板上,布图电 路导电层距第四通孔中心的距离大于第四通孔侧壁到第四通孔中心的距离小于第一通孔 的侧壁到第一通孔中心的距离;工艺过程还包括在成型布图电路导电层前,在PCB板上成 型与定位透镜或成型透镜的塑胶件的固定柱配合的第二通孔和与凸台配合的第四通孔;在 将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散热基板固定在一起时,将定位透镜或成型透镜的塑胶 件的固定柱穿过散热基板和PCB板上的避空通孔并热熔固定柱端部成型抵挡部,通过抵挡 部将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散热基板固定;作为改进,LED集成结构还包括用来封装LED芯片和导线的封装胶体;在定位透镜 或成型透镜的塑胶件上设有注入封装胶体的注胶通道,注胶通道的胶口置于定位透镜或成 型透镜的塑胶件远离抵挡部一侧的端面上,胶口和注胶通道与第一通孔的侧壁连通;胶口 和注胶通道在注塑成型定位透镜或成型透镜的塑胶件时与定位透镜或成型透镜的塑胶件 一体成型;封装LED芯片和导线工艺包括1)在焊接导线后,将透镜通过紧配合或热压固定的方式安装在定位透镜或成型透 镜的塑胶件上;2)将初步组合的LED集成结构置于特定环境中抽真空;3)于真空环境中通过胶口、注胶通道向透镜内腔灌胶,封装LED芯片和导线,通过 封装胶体的固化进一步对透镜固定。作为改进,封装LED芯片和导线的工艺包括在焊接导线后,通过成型透镜的模具 灌胶成型透镜并封装LED芯片和导线,胶固化形成透镜,透镜与定位透镜或成型透镜的塑
12胶件、LED芯片、导线和散热基板固定。本发明的有益效果是1)LED芯片直接通过固晶工艺固定在芯片固定凸台上,散热基板背离芯片固定凸 台的一侧与散热气体或散热液体直接接触。这种LED集成结构的COB (Chip on Board)封 装设计,与现有的LED集成结构相比,由于本发明直接将LED芯片通过银胶或共晶焊料等固 定在基板的芯片固定凸台上,LED芯片工作时产生的热量经过散热基板的芯片固定凸台薄 薄的导热层就直接与散热气体如空气接触或与散热液体接触,接触散热基板的热量因为热 冷气体或液体密度差流动效应迅速被带走,从而带走基板的热量,可以最大限度的减少中 间环节的热阻,大大减少LED芯片p-n结发热部到外部空气环境或散热液体的传热路径距 离,从而大大减少热阻。本结构的散热基板为薄板,散热基板的厚度范围一般在0. 2mm至 5mm内,主要应用为在散热基板上与散热基板一体成型多个芯片固定凸台,基板的面积大大 的大于芯片固定凸台顶部的面积。这样一方面大大减少LED芯片产生的热量散发于散热气 体即空气中或散热液体中的中间路径距离和大大增加了与散热液体和散热气体的接触面 积,大大减少了热积聚效应,可大大提高散热效率和使芯片保持于合适的工作温度,从而保 持芯片的长寿命及有效发光效率。芯片固定凸台与散热基板一体成型,因此芯片产生的热 量只透过散热基板就直接散发于空气中,故热阻小,散热速度快,不须借助其它散热件来散 热,散热效果便相当好。LED芯片通过固晶方式直接固定在芯片固定凸台上,LED芯片通过 导线直接与布图电路导电层电连接,由于有芯片固定凸台,使得电连接导线对LED芯片发 出的光线的抵挡阴影降到最低,利于光学二次优化!省去了现有的LED支架,也就是省去 了 LED支架中的散热金属件,及其电极金属脚等多层中间环节,尤其避免了散热金属件与 散热基板的两个零件之间产生的高热阻,因此热阻小,导热快散热效果好,结构简单可靠, 尤其芯片固定凸台与散热基板一体成型更有利于光源的设计与装配工艺,又节省成本。因 此本发明结构简单可靠,零件少,厚度薄,易于装配,特别适用于对光源要求大功率的场合。2)由于均设有定位透镜或成型透镜的塑胶件,布图电路导电层可伸入定位透镜或 成型透镜的塑胶件内,一方面导线可直接与布图电路导电层电连接,不再需要通过导电金 属支架将导线与布图电路导电层连接或通过接线脚从背离芯片固定凸台的散热基板穿出 与布图电路导电层连接,简化了结构和最大限度的减少中间环节的热阻,散热效果好;另一 方面不再需要焊接金属支架或接线脚与布图电路导电层电连接,不需要回流焊或波峰焊, 因此封装胶体可以用树脂或硅胶等;而且还可保证LED芯片、电连接导线及其两个焊接端 不会暴露于空气中,有利于使用的长寿命。而需要回流焊或波峰焊时,由于回流焊或波峰 焊的温度一般在250°C或280°C,封装胶体就不可以使用树脂。由于硅胶的价格远远高于树 脂,透光性比树脂差,因此本发明可以进一步节省成本,提高LED芯片的光学性能。这种COB 封装设计的优点在于每个LED芯片2的电极都通过键合导线直接与布图电路导电层形成欧 姆接触,多路LED芯片阵列的形成是通过散热基板与LED芯片的电连接装置实现电气互联, 即可实现LED芯片的串并联,又可提高产品的可靠性和生产合格率。3)定位透镜或成型透镜的塑胶件通过热熔固定柱与散热基板定位和固定,或通过 将散热基板置于成型定位透镜或成型透镜的塑胶件的模具内在成型定位透镜或成型透镜 的塑胶件时成型抵挡部将散热基板定位和固定,或通过定位机构与散热基板定位和通过紧 固件和散热基板固定,固定可靠,在后续的封装工艺过程中,能耐高温,在高温条件下其固
13定的可靠性也不会受影响;相对于用紧固件固定,本技术方案因不需在定位透镜或成型透 镜的塑胶件上设计固定孔,对于同样大小的第一通孔,可以减少相邻第一通孔之间的距离, 因此可在单位面积内布置更多的透镜。特别是定位透镜或成型透镜的塑胶件通过在注塑成 形定位透镜或成型透镜的塑胶件时与散热基板固定,一方面省去了将定位透镜或成型透镜 的塑胶件安装到散热基板上的安装工序,对于一个散热基板上设有多个定位透镜或成型透 镜的塑胶件的情况下,大大节约了生产成本,另一方面定位透镜或成型透镜的塑胶件与散 热基板在轴向、径向方向均不存在间隙,固定非常可靠,散热基板与定位透镜或成型透镜的 塑胶件之间的位置关系可以非常精确,定位透镜或成型透镜的塑胶件上的透镜安装位置尺 寸可以非常精确,从而提高LED集成结构的光学效果。4)散热盲孔或散热阶梯通孔增大散热基板的散热面积,大大减少LED芯片与空气 之间的距离,也就是大大减少LED芯片热量散发于空气的中间路径距离,从而大大减少热 积聚效应,所以有散热孔比无孔的散热效果好。5)凸筋进一步增加散热基板与空气接触的面积,使散热效果更好。因为在LED芯 片发光时,隔热盲孔内的空气不流通,因此隔热盲孔对LED芯片产生的热量具有隔热作用, 使LED芯片产生的热量主要沿芯片固定凸台和散热凸筋散发到空气中。6)凹陷部便于LED芯片的安装和定位,使LED芯片的定位更精确,更有利于把芯片 发出来的光先行定向集聚,提高光效。7)散热基板为绝缘的非金属板,将布图电路导电层直接设置在散热基板上,结构 简单,散热效果好。散热基板用绝缘导热非金属材料,因此可以获得低热阻,能够避免布图 电路导电层短路,且又能使芯片在工作期间产生的热量通过绝缘导热材质基板传导出去, 良好的热传导使得高密度大功率LED集成芯片封装能够实现。8)散热基板采用金属材料,因此可以获得低热阻,其上面的布图电路导电层采用 一个厚度相当小的绝缘层进行分隔,此绝缘层能够避免金属质基板短路,且又能使芯片在 工作期间产生的热量通过金属基板传导出去,良好的热传导使得高密度大功率LED集成芯 片封装能够实现。9)布图电路导电层设置于PCB板上时,定位透镜或成型透镜的塑胶件又可实现把 散热基板、PCB板固定在一起。使用PCB板,便于布图电路导电层的电路的布图设计,省掉 了原来电路布图于散热基板上的复杂的制造工艺,使用了非常成熟的PCB板,大大节省了 成本,既简化了工艺又提高了布图电路导电层的可靠性和设计灵活性。同时PCB板具有隔 热作用,更利于散热基板上的热量沿与空气接触的一侧散发出去。10) 一个芯片固定凸台对应一个塑胶透镜定位环,在成型定位透镜或成型透镜的 塑胶件时塑胶用量大大减少,降低成本。透镜通过紧配合或热压方式固定在定位透镜或成 型透镜的塑胶件上,这样透镜先固定再封装,在封装LED芯片时,透镜不会移位,有利于灌 胶和固化工序,特别是比现有的只通过靠硅胶等的粘结力来固定透镜可靠得多。11)注胶通道的胶口置于塑胶透镜定位件远离抵挡部一侧的端面上,注胶通道与 塑胶透镜定位件的内侧壁连通,便于注胶;由于塑胶透镜定位件是塑胶件,因此胶口和注胶 通道易成型。在注入封装胶体前,透镜与塑胶透镜定位件紧配合或热压固定,这样透镜先固 定再封装,在封装LED芯片时,透镜不会移位,有利于灌胶和固化工序,特别是比现有的只 通过靠硅胶等的粘结力来固定透镜可靠得多。当封装LED芯片时,先把芯片通过固晶方式固定在散热基板芯片固定凸台上,再焊接电连接导线,然后再安装透镜,在抽真空环境中通 过塑胶透镜定位件上的注胶口进行注胶,因此,塑胶透镜定位件可实现封装时的透镜位置 的精确安装,以及通过抽真空及注胶后把透镜、LED芯片、电连接导线及其两个焊接端、散热 基板及其芯片固定凸台固化在一起,特别是封装时这种结构可实现在抽真空环境下封装胶 体固化时无气泡产生,对LED芯片的发光质量起到重要的保证作用,不会导致散发出来的 光线有光斑,阴影等光学先天缺陷;由于没有了气泡产生的LED芯片发光质量的光学先天 缺陷,更有利于LED光源的光学二次优化开发,塑胶透镜定位件使透镜安装方便和实现透 镜安装位置精确固定和固定可靠,对光效的聚集利于光学的二次优化,最终实现光学效果 好,同时塑胶透镜定位件和透镜又使注胶时硅胶的填充量少,可降低成本。12)本发明LED集成结构的制造方法,工序少,工艺简单


图1是本发明实施例1的主视图。图2是沿图1的A-A的剖视图。图3是本发明实施例1的立体分解示意图。图4是本发明实施例1从另一个方向投影的立体分解示意图。
图5是本发明实施例3的立体分解示意图。图6是本发明实施例4的主视图。图7是沿图6的B-B的剖视图。图8是本发明实施例4的立体分解示意图。图9是本发明实施例5的立体分解示意图。图10是图9的I部放大图。图11是本发明实施例6的立体分解示意图。图12是本发明实施例7的主视图。图13是沿图12的C-C的剖视图。图14是本发明实施例7的立体分解示意图。图15是本发明实施例9的立体分解示意图。图16是本发明实施例10的立体分解示意图。实施例1如图1至图4所示,一种LED集成结构,包括散热基板1,PCB板2、LED芯片3,透 镜4,透镜定位环5,电连接LED芯片3的电极的金线6和电连接金线6的布图电路导电层 7,用来封装LED芯片3和金线6的封装胶体8。透镜定位环5选用耐高温的PPA塑料。在透镜定位环5上设有定位透镜4和包覆封装胶体8的第一通孔23,透镜定位环 5上延伸设有固定柱9,在固定柱9的端部通过将散热基板1置于成型透镜定位环5的模具 内在成型塑胶定位环时成型有抵挡部10。在透镜定位环5上设有注入封装胶体8的注胶通 道11,注胶通道11的胶口 12置于透镜定位环5远离抵挡部一侧的端面上,胶口 12和注胶 通道11与第一通孔23的侧壁连通。散热基板1由高导热材质的薄板金属或金属合金冲压而成,其材料可以是不锈 钢、铜、钨、铝、氮化铝、铬等或其合金。散热基板1包括一平板状的底板13,与散热基板1 一体成型的凸出底板13的复数个芯片固定凸台14,对应每个芯片固定凸台14设有与固定柱 9配合的第二通孔15。芯片固定凸台14的横截面为圆形,底板13的横截面的面积大大的 大于芯片固定凸台13的横截面的面积,至少是芯片固定凸台13的横截面的面积的三倍或 三倍以上。在芯片固定凸台14的顶部设有与芯片固定凸台14同心的置放LED芯片3的凹 陷部16,凹陷部16的底面为放置LED芯片3的平面。在散热基板1背离芯片固定凸台14 的一侧设有置于芯片固定凸台14内与芯片固定凸台14同心的散热阶梯通孔的大孔17、小 孔22。在阶梯通孔的大孔17的周边背离芯片固定凸台14 一侧的散热基板1上设有与散 热基板1 一体成型的散热凸筋18,在散热凸筋18内设有隔热盲孔19,隔热盲孔19朝向芯 片固定凸台14的一侧与散热基板1的底板13朝向芯片固定凸台14 一侧连通。散热基板 1背离芯片固定凸台14的一侧与散热气体直接接触。布图电路导电层7直接设置在PCB板2上,布图电路导电层7分布在同一个平面 上。在PCB板2上对应每个芯片固定凸台14设有与芯片固定凸台14配合的第四通孔20 和与固定柱9配合的第三通孔21,PCB板2置于散热基板1设有芯片固定凸台14的一侧并 与散热基板1直接接触,PCB板2设有布图电路导电层7的一侧背离接触散热基板1的接 触面。散热基板1的芯片固定凸台14穿过PCB板2的第四通孔20,透镜定位环5的固定 柱9穿过PCB板2上的第三通孔21、散热基板1的第二通孔15,通过固定柱9的端部的抵 挡部10与PCB板2、散热基板1固定,这样PCB板2和散热基板1与透镜定位环5固定在一 起。芯片固定凸台14置于对应的透镜定位环5的第一通孔23内,布图电路导电层7伸入 第一通孔23的内侧壁与芯片固定凸台14外侧壁之间,LED芯片3通过固晶工艺直接固定 在芯片固定凸台14的端面上,金线6置于透镜定位环5内,金线6 —端与LED芯片3的电 极电连接,金线6的另一端与伸入透镜定位环5内的布图电路导电层7电连接;透镜4安装 在透镜定位环5上与透镜定位环5紧配合固定。通过胶口 12和注胶通道11注入的封装胶 体8进一步将透镜4固定。上述的LED集成结构的制造方法,工艺过程包括1)在散热基板1上通过冲压成型散热基板1上的芯片固定凸台14、散热阶梯孔的 大孔17、小孔22、散热凸筋18、散热凸筋18内的隔热盲孔19、与透镜定位环5的固定柱9 配合的第二通孔15 ;2)在PCB板2上成型与透镜定位环5的固定柱9配合的第三通孔21和与芯片固 定凸台14配合的第四通孔20;3)在PCB板2上成型布图电路导电层7,布图电路导电层7距第四通孔中心的距 离大于第四通孔20侧壁到第四通孔20中心的距离小于第一通孔23的内侧壁到第一通孔 23中心的距离;4)将PCB板2、散热基板1放置在成型透镜定位环5的注塑模具的设定位置,散热 基板1上的芯片固定凸台14穿过PCB的第四通孔20,注塑成型透镜定位环5,同时成型透 镜定位环5的固定柱9和抵挡部10、胶口 12和注胶通道11 ;在注塑成型透镜定位环5时, 透镜定位环5的固定柱9依次穿过PCB板2上的第三通孔21、散热基板1上的第二通孔15 并通过抵挡部10将透镜定位环5与PCB板2、散热基板1固定;5)通过固晶工艺将LED芯片3固定在芯片固定凸台14的顶面上;
6)焊与LED芯片3的电极电连接的金线6,金线6与伸入第一通孔23的内侧壁与 芯片固定凸台14的外侧壁之间内的布图电路导电层7电连接;7)将透镜4通过紧配合方式安装在透镜定位环5上;8)将透镜4、散热基板1、透镜定位环5、LED芯片3、金线6、PCB板2置于特定环境 中抽真空;9)于真空环境中通过胶口 12、注胶通道11向透镜4内腔灌胶,对LED芯片3和金 线6,通过封装胶体8的固化进一步对透镜4固定。实施例2如图1至图4所示,与实施例1不同的是,LED集成结构的制造方法,工艺过程包 括1)注塑成型透镜定位环5,同时成型从透镜定位环5的一个端面上延伸设有的固 定柱9、胶口 12和注胶通道11,固定柱9的长度大于散热基板1和PCB板2的厚度之和;2)在散热基板1上通过冲压成型散热基板1上的芯片固定凸台14、散热阶梯通孔 的大孔17、散热凸筋18、散热凸筋18内的隔热盲孔19、与透镜定位环5的固定柱9配合的 第二通孔15 ;3)激光切割成型散热阶梯通孔的大孔17连通的散热阶梯通孔的小孔22 ;4)在PCB板2上成型与固定柱9配合的第三通孔21和与芯片固定凸台14配合的 第四通孔20;5)在PCB板2上成型布图电路导电层7,布图电路导电层7距第四通孔20中心的 距离大于第四通孔20侧壁到第四通孔20中心的距离小于透镜定位环5的内侧壁到透镜定位环5中心的距离;6)将散热基板1上的芯片固定凸台14穿过PCB2的第四通孔20使PCB板2安装 在散热基板1上,将透镜定位环5的固定柱9依次穿过PCB板2的第三通孔21、散热基板1 上的第二通孔15并热熔固定柱9的端部成型抵挡部10,通过抵挡部10将透镜定位环5与 PCB板2、散热基板1固定;7)通过固晶工艺将LED芯片3固定在芯片固定凸台14的顶面上;8)焊与LED芯片3电极电连接的金线6,金线6与伸入透镜定位环5内侧壁与芯 片固定凸台14外侧壁之间的布图电路导电层7电连接;9)将透镜4通过热压固定的方式安装在透镜定位环5上;10)将透镜4、散热基板1、透镜定位环5、PCB板2、LED芯片3、金线6置于特定环 境中抽真空;11)于真空环境中通过胶口 12、注胶通道11向透镜4内腔灌胶,对LED芯片3和 金线6封装,通过封装胶体8的固化进一步对透镜4固定。实施例3如图5所示,与实施例1不同的是,一种LED集成结构,包括散热基板50,LED芯片 51,透镜52,透镜定位环53,电连接LED芯片51电极的导线54和电连接导线54的布图电 路导电层55,用来封装LED芯片51和导线54的封装胶体56。透镜定位环53选用耐高温 的PP0+GF塑料,透镜定位环的个数为六个。在散热基板50上不设有散热凸筋和隔热盲孔。散热基板50由高导热材质的陶瓷等压铸而成。布图电路导电层55直接设置在散
17热基板50上,布图电路导电层55分布在同一个平面上。透镜定位环53的固定柱57穿过散热基板50通过固定柱57和固定柱57端部的 抵挡部58与散热基板50固定,这样散热基板50与透镜定位环53固定在一起。上述的LED集成结构的制造方法,工艺过程包括1)烧结成型陶瓷散热基板50,同时成型散热基板50上的芯片固定凸台62、散热 阶梯通孔的大孔、小孔、与透镜定位环53的固定柱57配合的第二通孔63,芯片固定凸台62 顶部固定LED芯片51的凹陷部64 ;2)在散热基板50上绝缘成型布图电路导电层55,布图电路导电层55距芯片固定 凸台62中心的距离大于芯片固定凸台62外侧壁到芯片固定凸台62中心的距离小于透镜 定位环53的内侧壁到透镜定位环53中心的距离;3)将散热基板50放置在成型透镜定位环53注塑模具内的设定位置,注塑成型透 镜定位环53,同时成型透镜定位环53的固定柱57和抵挡部58、胶口 60和注胶通道59、定 位透镜和包覆封装胶体的第一通孔61 ;在注塑成型透镜定位环53时,透镜定位环53的固 定柱57穿过散热基板50上的第二通孔63并通过抵挡部58将透镜定位环53与散热基板 50固定;4)通过固晶工艺将LED芯片51固定在芯片固定凸台62的顶面的凹陷部64上;5)焊与LED芯片51电极电连接的导线54,导线54与伸入第一通孔61内侧壁与 芯片固定凸台62外侧壁之间内的布图电路导电层55电连接;6)将透镜52通过热压固定的方式安装在透镜定位环53上;7)将透镜52、散热基板50、透镜定位环53、LED芯片51、导线54置于特定环境中 抽真空;8)于真空环境中通过胶口 60、注胶通道59向透镜52内腔灌胶,对LED芯片51和 导线54封装,通过封装胶体56的固化进一步对透镜52固定。实施例4如图6至图8所示,与实施例3不同的是,散热基板100由高导热材质的薄板金属 或金属合金冲压而成,其材料可以是不锈钢、铜、钨、铝、氮化铝、铬等或其合金,在散热基板 100表面设有一层碳化硅涂层(未示出),透镜定位环的个数为三个。在散热基板100背离 芯片固定凸台101的一侧设有置于芯片固定凸台101内与芯片固定凸台101同心的散热盲 孔 102。在透镜定位环106上延伸设有固定柱104,在固定柱104的端部通过热熔的方式成 型有抵挡部105。透镜定位环106的固定柱104穿过散热基板100通过固定柱104端部热熔抵挡部 与散热基板100固定,这样散热基板100与透镜定位环106固定在一起。上述的LED集成结构的制造方法,工艺过程包括1)注塑成型透镜定位环106,同时成型定位透镜113或包覆封装胶体114的第一 通孔103、从透镜定位环106的一个端面上延伸设有的固定柱104、胶口 108和注胶通道 109,固定柱104的长度大于散热基板100的厚度;2)冲压成型散热基板100上的芯片固定凸台101、芯片固定凸台101顶部的凹陷 部111、散热盲孔102、透镜定位环固定柱104的第二通孔115、;
3)在散热基板100上绝缘成型布图电路导电层107,布图电路导电层107距芯片 固定凸台101中心的距离大于芯片固定凸台101外侧壁到芯片固定凸台101中心的距离小 于第一通孔103的内侧壁到第一通孔103中心的距离;4)将透镜定位环106的固定柱104穿过散热基板100上的与透镜定位环固定柱 104配合的第二通孔115,通过热熔透镜定位环106的固定柱104端部成型抵挡部105使透 镜定位环106与散热基板100固定;5)通过固晶工艺将LED芯片110固定在芯片固定凸台101顶部的凹陷部111的底 面上;6)焊与LED芯片110电极电连接的金线112,金线112与伸入透镜定位环106内 侧壁与芯片固定凸台101外侧壁之间的布图电路导电层107电连接;7)将透镜113通过与透镜定位环106紧配合的方式将透镜113安装在透镜定位环 106 上;8)将透镜113、散热基板100、透镜定位环106、LED芯片110、金线112置于特定环
境中抽真空;9)于真空环境中通过胶口 108和注胶通道109向透镜113内腔灌封装胶体114, 对LED芯片110和金线112封装,通过封装胶体114的固化进一步对透镜113固定。实施例5如图9、图10所示,与实施例1不同的是,塑胶透镜定位环201通过连接筋202连 结为一个整体。在芯片固定凸台203的顶部凹陷部204内通过固晶工艺固定有R色LED芯 片208、G色LED芯片209、B色LED芯片210。当散热基板200、PCB板223和塑胶透镜定 位环201固定在一起时,芯片固定凸台203置于对应塑胶透镜定位环201的第一通孔224 内,布图电路导电层212、214、216、218、220、222伸入第一通孔224的内侧壁与芯片固定凸 台203的外侧壁之间并彼此独立,金线211、213、215、217、219、221置于第一通孔224内。R 色的LED芯片208的正极通过金线211与伸入第一通孔224的内侧壁与芯片固定凸台203 的外侧壁之间的第一布图电路导电层212电连接,R色的LED芯片208的负极通过金线213 与伸入第一通孔224的内侧壁与芯片固定凸台203的外侧壁之间的布图电路导电层214电 连接。G色的LED芯片209的正极通过金线215与伸入第一通孔224的内侧壁与芯片固定 凸台203的外侧壁之间的布图电路导电层216电连接,G色的LED芯片209的负极通过金 线217与伸入第一通孔224的内侧壁与芯片固定凸台203的外侧壁之间的布图电路导电层 218电连接。B色的LED芯片210的正极通过金线219与伸入第一通孔224的内侧壁与芯 片固定凸台203的外侧壁之间的布图电路导电层220电连接,B色的LED芯片210的负极 通过金线221与伸入第一通孔224的内侧壁与芯片固定凸台203的外侧壁之间的布图电路 导电层222电连接。实施例6如图11所示,与实施例5不同的是,塑胶透镜定位件为透镜定位塑胶板250,透镜 定位塑胶板250的个数为一个。在透镜定位塑胶板250上设有六个与散热基板251的芯 片固定凸台252 —一配合的用来定位透镜254和包覆封装胶体258的第一通孔253。透镜 254通过紧配合固定在第一通孔253内。在透镜定位塑胶板250的端面上延伸设有固定柱 255,在固定柱255的端部通过将散热基板251、PCB板256置于成型透镜定位塑胶板250的模具内在成型透镜定位塑胶板250时成型有抵挡部257。在透镜定位塑胶板250上设有注 入封装胶体258的注胶通道259,注胶通道259的胶口 260置于透镜定位塑胶板250远离抵 挡部一侧的端面上,胶口 260和注胶通道259与第一通孔253的侧壁连通。实施例7如图12至图14所示,与实施例1不同的是,一种LED集成结构,包括散热基板401, PCB板402、LED芯片403,透镜404,塑胶透镜成型环405,电连接LED芯片403的电极的金 线406和电连接金线406的布图电路导电层407。第一通孔408为成型透镜404的锥形孔。通过向成型透镜404的模具灌胶成型 透镜404并对LED芯片403和金线406封装,胶固化透镜404与透镜成型环405、LED芯片 403、金线406和散热基板401的芯片固定凸台414、PCB板402固定。透镜404的侧壁由第 一通孔408成型,为锥形,透镜404的顶部由成形透镜404的模具成型,为弧形。上述的LED集成结构的制造方法,工艺过程包括1)在散热基板401上通过冲压成型散热基板401上的芯片固定凸台414、散热阶 梯孔的大孔417、小孔422、散热凸筋418、散热凸筋418内的隔热盲孔419、与透镜成型环 405的固定柱409配合的第二通孔415、凸台顶部的凹陷部416 ;2)在PCB板402上成型与透镜成型环405的固定柱409配合的第三通孔421和与 芯片固定凸台414配合的第四通孔420 ;3)在PCB板402上成型布图电路导电层407,布图电路导电层407距第四通孔420 中心的距离大于凸台第四通孔420侧壁到第四通孔420中心的距离小于透镜成型环405的 内侧壁到透镜成型环405中心的距离;4)将PCB板402、散热基板401放置在成型透镜成型环405的塑胶模具的设定位 置,散热基板401上的芯片固定凸台414穿过PCB板402的凸台第四通孔420,注塑成型透 镜成型环405,同时成型透镜成型环405的固定柱409和抵挡部410 ;在注塑成型透镜成型 环405时,透镜成型环405的固定柱409依次穿过PCB板402上的第三通孔421、散热基板 401上的第二通孔415并通过抵挡部410将透镜成型环405与PCB板402、散热基板401固 定;5)通过固晶工艺将LED芯片403固定在芯片固定凸台414的顶面的凹陷部416的 底面上;6)焊与LED芯片403的电极电连接的金线406,金线406与伸入透镜成型环405 内侧壁与芯片固定凸台414外侧壁之间内的布图电路导电层407电连接;7)通过成型透镜404的模具灌胶成型透镜404并对LED芯片403和金线406封 装,胶固化透镜404与透镜成型环405、LED芯片403、金线406和散热基板401的芯片固定 凸台414、PCB板402固定。实施例8如图12至14所示,与实施例7不同的是,LED集成结构的制造方法,工艺过程包 括1)注塑成型透镜成型环405,同时成型从透镜成型环405的一个端面上延伸设有 的固定柱409,固定柱409的长度大于散热基板401和PCB板402的厚度之和;2)在散热基板401上通过冲压成型散热基板401上的芯片固定凸台414、散热阶
20梯通孔的大孔417、散热凸筋418、散热凸筋418内的隔热盲孔419、与透镜成型环405的固 定柱409配合的第二通孔415、凸台顶部的凹陷部416 ;3)激光切割成型散热阶梯通孔的大孔417连通的散热阶梯通孔的小孔422 ;4)在PCB板402上成型与固定柱409配合的第三通孔421和与芯片固定凸台414 配合的第四通孔420;5)在PCB板402上成型布图电路导电层407,布图电路导电层407距凸台第四通 孔420中心的距离大于凸台第四通孔420侧壁到凸台第四通孔420中心的距离小于透镜成 型环405的内侧壁到透镜成型环405中心的距离;6)将散热基板401上的芯片固定凸台414穿过PCB板402的第四通孔420使PCB 板402安装在散热基板401上,将透镜成型环405的固定柱409依次穿过PCB板402的第 三通孔421、散热基板401上的第二通孔415并热熔固定柱409的端部成型抵挡部410,通 过抵挡部410将透镜成型环405与PCB板402、散热基板401固定;7)通过固晶工艺将LED芯片403固定在芯片固定凸台414的顶面的凹陷部416 内;8)焊与LED芯片403电极电连接的金线406,金线406与伸入透镜成型环405内 侧壁与芯片固定凸台414外侧壁之间的布图电路导电层407电连接;9)通过成型透镜404的模具灌胶成型透镜404并对LED芯片403和金线406封 装,胶固化透镜404与透镜成型环405、LED芯片403、金线406和散热基板401的芯片固定 凸台414、PCB板402固定。实施例9如图15所示,与实施例7不同的是,一种LED集成结构,包括散热基板450,LED芯 片451,透镜452,塑胶透镜成型环453,电连接LED芯片451电极的导线454和电连接导线 454的布图电路导电层455。透镜452的顶部为平面。散热基板450由高导热材质的陶瓷等压铸而成。散热基板450包括一平板状的底 板461,与散热基板450 —体成型的凸出底板461的复数个凸台462,对应每个凸台462设 有与固定柱457配合的第二通孔463。布图电路导电层455直接设置在散热基板450上,布 图电路导电层455分布在同一个平面上。上述的LED集成结构的制造方法,工艺过程包括1)烧结成型陶瓷散热基板450,同时成型散热基板450上的凸台462、散热阶梯通 孔的大孔、小孔、与透镜成型环453的固定柱457配合的第二通孔463、芯片固定凸台462顶 部固定LED芯片的凹陷部464 ;2)在散热基板450上绝缘成型布图电路导电层455,布图电路导电层455距凸台 462中心的距离大于凸台462外侧壁到凸台462中心的距离小于透镜成型环453的内侧壁 到透镜成型环453中心的距离;3)将散热基板450放置在成型透镜成型环453塑胶模具内的设定位置,注塑成型 透镜成型环453,同时成型透镜成型环453的固定柱457、抵挡部458和第一通孔456 ;在注 塑成型透镜成型环453时,透镜成型环453的固定柱457穿过散热基板450上的第二通孔 463并通过抵挡部458将透镜成型环453与散热基板450固定;
4)通过固晶工艺将LED芯片451固定在凸台462的顶面上;5)焊与LED芯片451电极电连接的导线454,导线454与伸入透镜成型环453内 侧壁与凸台462外侧壁之间内的布图电路导电层455电连接;6)通过成型透镜452的模具灌胶成型透镜452并对LED芯片451和导线454封 装,胶固化透镜452与透镜成型环453、LED芯片451、导线454和散热基板450固定。实施例10如图16所示,与实施例9不同的是,散热基板500由高导热材质的薄板金属或金 属合金冲压而成,其材料可以是不锈钢、铜、钨、铝、氮化铝、铬等或其合金,在散热基板500 表面设有一层碳化硅涂层(未示出),透镜定位环的个数为六个。在散热基板500背离凸台 501的一侧设有置于凸台501内与凸台501同心的散热盲孔。散热基板500背离凸台501 的一侧与散热气体直接接触。透镜成型环506的固定柱504穿过散热基板500通过固定柱504端部热熔抵挡部 505与散热基板500固定,这样散热基板500与透镜成型环506固定在一起。透镜503的顶部为球面。上述的LED集成结构的制造方法,工艺过程包括1)注塑成型透镜成型环506,同时从透镜成型环506的一个端面上延伸设有的固 定柱504,固定柱504的长度大于散热基板500的厚度;2)冲压成型散热基板500上的凸台501、散热盲孔、透镜成型环固定柱504的第二 通孔515 ;3)在散热基板500上绝缘成型布图电路导电层507,布图电路导电层507距凸台 501中心的距离大于凸台501外侧壁到凸台501中心的距离小于透镜成型环506的内侧壁 到透镜成型环506中心的距离;4)将透镜成型环506的固定柱504穿过散热基板500上的与透镜成型环固定柱 504配合的第二通孔515,通过热熔透镜成型环506的固定柱504端部成型抵挡部505使透 镜成型环506与散热基板500固定;5)通过固晶工艺将LED芯片510固定在凸台501顶部的凹陷部511的底面上;6)焊与LED芯片510电极电连接的金线512,金线512与伸入透镜成型环506内 侧壁与凸台501外侧壁之间的布图电路导电层507电连接;7)通过成型透镜503的模具灌胶成型透镜503并对LED芯片510和金线512封 装,胶固化透镜503与透镜成型环506、LED芯片510、金线512和散热基板500固定。
2权利要求
一种LED集成结构的制造方法,LED集成结构包括散热基板,LED芯片,透镜,定位透镜或成型透镜的塑胶件,电连接LED芯片电极的导线和电连接导线的布图电路导电层,其特征在于在散热基板上设有与散热基板一体成型的凸台,在定位透镜或成型透镜的塑胶件上设有第一通孔,在定位透镜或成型透镜的塑胶件的端面上延伸设有固定柱,在固定柱的端部设有抵挡部;工艺过程包括1)成型散热基板包括成型散热基板上的一个或一个以上凸台,成型与定位透镜或成型透镜的塑胶件上的固定柱配合的第二通孔;2)成型布图电路导电层布图电路导电层距凸台中心的距离大于凸台外侧壁到凸台中心的距离小于第一通孔的侧壁到第一通孔中心的距离;3)成型定位透镜或成型透镜的塑胶件将散热基板放置在成型定位透镜或成型透镜的塑胶件塑胶模具内的设定位置,注塑成型定位透镜或成型透镜的塑胶件,同时成型定位透镜或成型透镜的塑胶件的第一通孔、固定柱和抵挡部;在注塑成型定位透镜或成型透镜的塑胶件时,定位透镜或成型透镜的塑胶件的固定柱穿过散热基板上的第二通孔并通过抵挡部将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散热基板固定;4)固晶通过固晶工艺将LED芯片固定在凸台的顶面上;5)电连接LED芯片与布图电路导电层焊导线,导线的一端与LED芯片电极电连接,导线的另一端与与伸入第一通孔侧壁与凸台外侧壁之间的布图电路导电层电连接;6)封装LED芯片和导线。
2.如权利要求1所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于直接在散热基板 上成型与散热基板绝缘的布图电路导电层。
3.如权利要求1所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于LED集成结构还 包括PCB板,布图电路导电层成型在PCB板上;工艺过程还包括在成型布图电路导电层前, 在PCB板上成型与定位透镜或成型透镜的塑胶件的固定柱配合的第三通孔和与避空凸台 配合的第四通孔;布图电路导电层距第四通孔中心的距离大于第四通孔侧壁到第四通孔中 心的距离小于第一通孔的侧壁到第一通孔中心的距离;在成型定位透镜或成型透镜的塑胶 件时,将散热基板和PCB板放置在成型定位透镜或成型透镜的塑胶件塑胶模具内的设定位 置;在注塑成型定位透镜或成型透镜的塑胶件时,定位透镜或成型透镜的塑胶件的固定柱 依次穿过PCB板上的第三通孔、散热基板上的第二通孔并通过抵挡部将定位透镜或成型透 镜的塑胶件与PCB板、散热基板固定。
4.如权利要求1所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于LED集成结构还 包括用来封装LED芯片和导线的封装胶体;在定位透镜或成型透镜的塑胶件上设有注入封 装胶体的注胶通道,注胶通道的胶口置于定位透镜或成型透镜的塑胶件远离抵挡部一侧的 端面上,胶口和注胶通道与第一通孔的侧壁连通;胶口和注胶通道在注塑成型定位透镜或 成型透镜的塑胶件时与定位透镜或成型透镜的塑胶件一体成型;封装LED芯片和导线的工 艺包括1)在焊接导线后,将透镜通过紧配合或热压固定的方式安装在定位透镜或成型透镜的 塑胶件上;2)将初步组合的LED集成结构置于特定环境中抽真空;3)于真空环境中通过胶口、注胶通道向透镜内腔灌胶,封装LED芯片和导线,通过封装胶体的固化进一步对透镜固定。
5.如权利要求1所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于封装LED芯片和导 线工艺包括在焊接导线后,通过成型透镜的模具灌胶成型透镜并封装LED芯片和导线,胶 固化透镜与定位透镜或成型透镜的塑胶件、LED芯片、导线和散热基板固定。
6.如权利要求1至5任意一项所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于散热 基板为金属薄板,散热基板上的凸台、第二通孔通过冲压而成;工艺过程还包括在成型布图 电路导电层前冲压成型凸台内的散热盲孔,散热盲孔背离凸台的一侧与散热基板连通。
7.如权利要求1至5任意一项所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于定位 透镜或成型透镜的塑胶件为定位透镜或成型透镜的塑胶件,散热基板上凸台的个数为复数 个,一个凸台对应一个独立的定位透镜或成型透镜的塑胶件。
8.如权利要求1至5任意一项所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于在 散热基板上成型有两个或两个以上的凸台;一个凸台对应一个定位透镜或成型透镜的塑胶 件,定位透镜或成型透镜的塑胶件包括定位透镜或成型透镜的塑胶件和将定位透镜或成型 透镜的塑胶件连接在一起的与定位透镜或成型透镜的塑胶件一起注塑成型的连接筋。
9.如权利要求1至5任意一项所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于定位 透镜或成型透镜的塑胶件为板状,散热基板上凸台的个数为复数个,塑胶板上的第一通孔 与凸台一一配合,凸台置于对应的第一通孔内。
10.如权利要求6所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于工艺过程还包括 在成型布图电路导电层前冲压成型凸台顶部置放LED芯片的凹陷部。
11.如权利要求10所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于工艺过程还包 括在成型布图电路导电层前,冲压成型与散热孔连通的散热小通孔,散热小通孔的直径小 于散热孔的直经,散热孔和散热小通孔形成散热阶梯通孔,散热阶梯通孔的大孔背离凸台 的一侧与散热基板连通,散热阶梯通孔的小孔与凸台顶面连通。
12.如权利要求6所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于工艺过程还包括 在成型布图电路导电层前激光切割成型与散热孔连通的散热小通孔,散热孔和散热小通孔 形成散热阶梯通孔,散热阶梯通孔的大孔背离凸台的一侧与散热基板连通,散热阶梯通孔 的小孔与凸台顶面连通,LED芯片完全覆盖散热阶梯通孔的小孔。
13.如权利要求6所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于工艺过程还包括 在成型布图电路导电层前冲压成型散热凸筋、散热凸筋内的隔热盲孔,散热凸筋设置在散 热孔的周边背离凸台的一侧的散热基板上,隔热盲孔朝向凸台的一侧与散热基板的底板朝 向凸台一侧连通。
14.如权利要求1至5任意一项所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于散热 基板为金属板,散热基板通过压铸成型,同时压铸成型散热基板上的凸台、与定位透镜或成 型透镜的塑胶件的固定柱配合的第二通孔。
15.如权利要求1至5任意一项所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于散热 基板为陶瓷板,散热基板通过烧结成型,同时烧结成型散热基板上的凸台、与定位透镜或成 型透镜的塑胶件的固定柱配合的第二通孔。
16.一种LED集成结构的制造方法,LED集成结构包括散热基板,LED芯片,透镜,定位 透镜或成型透镜的塑胶件,电连接LED芯片电极的导线和电连接导线的布图电路导电层,其特征在于在散热基板上设有与散热基板一体成型的凸台,在定位透镜或成型透镜的塑胶 件上设有第一通孔,在定位透镜或成型透镜的塑胶件的端面上延伸设有固定柱,在固定柱 的端部设有抵挡部;工艺过程包括1)成型散热基板包括在散热基板上成型一个或一个以上凸台,成型与定位透镜或成 型透镜的塑胶件上的固定柱配合的第二通孔;成型定位透镜或成型透镜的塑胶件注塑成 型定位透镜或成型透镜的塑胶件,同时成型定位透镜或成型透镜的塑胶件的第一通孔、固 定柱,固定柱的长度大于散热基板的厚度;3)成型布图电路导电层布图电路导电层距凸台中心的距离大于凸台外侧壁到凸台 中心的距离小于第一通孔的侧壁到第一通孔中心的距离;4)将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散热基板固定在一起将定位透镜或成型透镜 的塑胶件的固定柱穿过散热基板上的避空通孔并热熔固定柱端部成型抵挡部,通过抵挡部 将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散热基板固定;4)固晶通过固晶工艺将LED芯片固定在凸台的顶面上;5)电连接LED芯片与布图电路导电层焊导线,导线的一端与LED芯片电极电连接,导 线的另一端与与伸入第一通孔侧壁与凸台外侧壁之间的布图电路导电层电连接;6)封装LED芯片和导线。
17.如权利要求16所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于直接在散热基 板上成型与散热基板绝缘的布图电路导电层。
18.如权利要求16所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于LED集成结构还 包括PCB板,布图电路导电层成型在PCB板上,布图电路导电层距第四通孔中心的距离大于 第四通孔侧壁到第四通孔中心的距离小于第一通孔的侧壁到第一通孔中心的距离;工艺过 程还包括在成型布图电路导电层前,在PCB板上成型与定位透镜或成型透镜的塑胶件的固 定柱配合的第二通孔和与凸台配合的第四通孔;在将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散热 基板固定在一起时,将定位透镜或成型透镜的塑胶件的固定柱穿过散热基板和PCB板上的 避空通孔并热熔固定柱端部成型抵挡部,通过抵挡部将定位透镜或成型透镜的塑胶件与散 热基板固定;
19.如权利要求16所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于LED集成结构还 包括用来封装LED芯片和导线的封装胶体;在定位透镜或成型透镜的塑胶件上设有注入封 装胶体的注胶通道,注胶通道的胶口置于定位透镜或成型透镜的塑胶件远离抵挡部一侧的 端面上,胶口和注胶通道与第一通孔的侧壁连通;胶口和注胶通道在注塑成型定位透镜或 成型透镜的塑胶件时与定位透镜或成型透镜的塑胶件一体成型;封装LED芯片和导线工艺 包括1)在焊接导线后,将透镜通过紧配合或热压固定的方式安装在定位透镜或成型透镜的 塑胶件上;2)将初步组合的LED集成结构置于特定环境中抽真空;3)于真空环境中通过胶口、注胶通道向透镜内腔灌胶,封装LED芯片和导线,通过封装 胶体的固化进一步对透镜固定。
20.如权利要求16所述的一种LED集成结构的制造方法,其特征在于封装LED芯片和 导线的工艺包括在焊接导线后,通过成型透镜的模具灌胶成型透镜并封装LED芯片和导线,胶固化形成透镜,透镜与定位透镜或成型透镜的塑胶件、LED芯片、导线和散热基板固定。
全文摘要
一种LED集成结构的制造方法,工艺过程包括成型散热基板,成型布图电路导电层,成型定位透镜或成型透镜的塑胶件,固晶,电连接LED芯片与布图电路导电层,封装LED芯片和导线;优点是工序少,工艺简单,制造成本低,制造的LED芯片中间环节热阻小、散热性好、透镜和芯片的位置关系精确、具有高光通量、结构简单、装配简单、散热效果好、光学效果好的LED集成结构。
文档编号F21V23/06GK101963296SQ20101023096
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者杨东佐 申请人:杨东佐
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