专利名称：一种具有高导热性能的led封装结构的制作方法
技术领域：
一种具有高导热性能的LED封装结构技术领域[0001]本实用新型属于发光二极管封装以及散热技术，具体涉及一种具有高导热性能 的LED (发光二极管)封装结构。
背景技术：
[0002]近年来，LED被越来越多地应用在景观照明、生活照明当中。多晶片集成封装 成为获得高亮度的LED的有效途径。传统的多晶片集成封装多是将LED晶片按照一定的 规则固定在电路板上，如铝基覆铜板、铜基覆铜板、陶瓷电路板等，由于铝基覆铜板、 铜基覆铜板价格低廉而被广泛应用，但它们也有固有的缺点，它们通常由电路层(铜箔 层)、导热绝缘层和金属基层压合而成，但导热绝缘层的导热系数极低，成为电路板的导 热瓶颈，导致电路板整体的导热系数只有1.5 (w/m-k)左右。陶瓷电路板导热性能好，但 存在成本高，不宜加工、脆性较大等缺点，并且在LED器件整体成本中占的比重较高， 其应用也受到了限制。[0003]中国专利申请号2009101906^.2中提出了一种采用铝电路板封装LED的方 法，其提出的LED光源包括LED芯片、LED照明高效散热铝电路板，LED照明高效散热 铝电路板包括铝底板，铝底板的上、下表面附着氧化铝导热绝缘层，铝底板的上表面附 着的氧化铝导热绝缘层上沉积铝层形成导电金属层，导电金属层蚀刻形成LED芯片的底 座及构成电路连线，导电金属层上除焊点、芯片及打线预留位置外的部分覆有防焊层， LED芯片粘结固定在LED芯片的底座上并通过电路连线构成串并联关系的LED照明电 路，在LED芯片上及其周围覆盖硅胶或树脂，形成保护层。[0004]上述方法直接把LED芯片固定在铝底板的导电金属层上，中间隔有氧化铝导热 绝缘层，成为LED散热的瓶颈，严重影响LED的工作寿命。发明内容[0005]有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种具有高导热性能的 LED封装结构，其工艺简单，导热高效。[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种发光二极管(LED)的封装结 构，包括含有金属基层、绝缘层和线路层的电路板及多颗LED发光晶片，另外还包 括一窗口，位于所述电路板上并贯穿所述电路板；一封装基板，与所述电路板粘合在 一起，所述窗口所在区域形成一凹槽；所述LED发光晶片，置于窗口所在区域形成的凹 槽内并直接固定在所述封装基板上。[0007]进一步地，所述封装基板上设置有固晶区，所述窗口暴露所述固晶区并且所述 窗口大小大于所述固晶区。[0008]进一步地，所述窗口所在区域形成的凹槽，其底面是封装基板，侧面是所述电 路板。[0009]进一步地，所述封装基板与电路板的尺寸相同。[0010]进一步地，所述LED发光晶片置于所述窗口所在区域形成的凹槽内，通过焊料 固定在封装基板上。[0011]进一步地，LED发光晶片上涂覆有光转换材料。[0012]进一步地，还包括胶体，通过模具成型于所述电路板上用于保护所述LED发 光晶片。[0013]进一步地，还包括键合引线，连接所述LED发光晶片和电路板。[0014]进一步地，所述线路层包括焊盘，设置在所述窗口的两侧，通过所述键合引 线连接所述焊盘和LED发光晶片。[0015]进一步地，还包括用于电气连接的接插件，所述接插件通过焊接固定在电路 板上。[0016]与现有的方案相比，本实用新型所获得的技术效果[0017]通过本实用新型的方式，LED发光晶片产生的热量可通过焊料、封装基板快速 地传导至外界环境中，减少了热阻环节，确保LED的可靠性，同时，胶体由模具成型， 有效控制LED的颜色一致性，接插件固定在电路板上，方便电气连接。
[0018]图1是本实用新型第一实施例的剖面图；[0019]图2是本实用新型第一实施例的俯视图；[0020]图3是本实用新型第二实施例的剖面图；[0021]图4是本实用新型的装配视图。
具体实施方式
[0022]以下将配合图式及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新 型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实 施。[0023]本实用新型的核心构思在于在正常的含有金属基层、绝缘层和线路层的电路 板、多颗LED发光晶片的封装结构基础上，1)在电路板上开设暴露LED发光晶片的窗 口，窗口穿透整个电路板，窗口大小大于固晶区；2)再设置一封装基板，与所述电路板 粘合在一起，窗口所在区域形成一凹槽；幻将LED发光晶片置于窗口所在区域形成的凹 槽内，直接固定在高导热的封装基板上。[0024]上述的封装结构，还应该包括用于连接LED发光晶片和电路板线路层的键合 引线、成型于电路板上用于保护LED发光晶片的胶体、用于电气连接的接插件。[0025]胶体通过一定形状的模具成型于电路板之上；接插件通过焊接固定在电路板的 相应位置上。这样封装后的LED发光晶片可发出不同波长的光。[0026]另外，其窗口的两侧还设有焊盘，通过焊盘与LED发光晶片完成引线键合。在 实际加工中，焊盘是电路板的线路层经过刻蚀后形成的印刷电路。因此在本专利的工艺 部分，限定焊盘是由位于所述窗口两侧的电路板的线路层刻蚀得到；在结构部分可以认 为本专利的线路层即由焊盘构成，在封装结构相关的实施例就以焊盘进行描述。[0027]当LED发光晶片通电时，一部分电能转化为光能，通过胶体(透镜)射出，一部分电能转化为热，由于温度对LED的发光性能会产生很大的影响，必须将产生的这部 分热量尽快地导走；[0028]通过上述的方式，LED发光晶片产生的热量可通过焊料、封装基板快速地传导 至外界环境中，减少了热阻环节，确保LED的可靠性，同时，胶体由模具成型，有效控 制LED的颜色一致性，接插件固定在电路板上，方便电气连接。[0029]在技术实现中，封装基板可以是金属基板、复合基板或者陶瓷基板等；电路板 可以是铝基、铜基等金属电路板或者环氧板。[0030]以下以两个实施方式对本实用新型的封装结构进行说明。[0031]图1是本实用新型第一实施例的剖面图，图2是本实用新型第一实施例的俯视 图。本实施例包括封装基板1、经过处理的电路板(包括金属基层2、绝缘层3、焊 盘4)、焊料5、LED发光晶片6、引线7、胶体8、模具9和接插件11。[0032]电路板上的相应位置开设有窗口，窗口穿透整个电路板，窗口的大小要大于固 定LED发光晶片6的固晶区；在位于所述窗口两侧的位置上设置有焊盘4 ；[0033]封装基板1与电路板的尺寸完全一样，封装基板1和带有窗口的电路板粘合在一 起，这样窗口所在区域就形成了一个凹槽，凹槽的底面是封装基板1，凹槽的侧面是电路 板的金属基层、焊盘4、绝缘层；[0034]LED发光晶片6置于所述窗口所在区域形成的凹槽内，通过焊料5固定在封装基 板1上，将LED发光晶片6和电路板上的焊盘4引线键合；[0035]通过模具9在电路板上成型用于保护LED发光晶片6的胶体8，接插件11焊接 在电路板的相应位置上。[0036]图3是本实用新型第二实施例的剖面图。其与第一实施例的区别在于封装结构 中，第一实施例所使用的模具9为一平面结构，而本实施例所使用的模具9为一种碗杯结 构。[0037]本实施例中，所述LED封装结构，包括封装基板1、经过处理的电路板(包 括金属基层2、绝缘层3、焊盘4)、焊料5、LED发光晶片6、引线7、胶体8、模具 9、光转换材料10和接插件11。[0038]电路板上的相应位置开设有窗口，窗口穿透整个电路板，窗口的大小要大于固 定LED发光晶片6的固晶区；在位于所述窗口两侧的位置设置有焊盘4 ；[0039]封装基板1与电路板的尺寸完全一样，封装基板1和带有窗口的电路板粘合在一 起，这样窗口所在区域就形成了一个凹槽，凹槽的底面是封装基板1，凹槽的侧面是电路 板的金属基层、焊盘4、绝缘层；[0040]LED发光晶片6置于所述窗口所在区域形成的凹槽内，通过焊料5固定在封装基 板1上，将LED发光晶片6和电路板上的焊盘4引线键合；[0041]LED发光晶片6上涂覆有光转换材料10，光转换材料10之上覆盖有通过模具9 在电路板上成型用于保护LED发光晶片6的凸形胶体8，接插件11焊接在电路板的相应 位置上。[0042]由LED发光晶片6射出的光线经过光转换材料10时，混合出白光，可用于照明领域。[0043]图4是本实用新型的装配视图。图中展示出本方案的结构中装配工艺的流程与各部件的组合关系，执行以下操作[0044]Si，先设置一封装基板1，在其上设置一放置LED发光晶片6的固晶区；[0045]S2，再取一具有金属基层、绝缘层和线路层的电路板，对上述电路板开设暴露 LED发光晶片的窗口，窗口穿透电路板，窗口大小大于固晶区；然后在位于所述窗口两 侧的电路板的线路层刻蚀出焊盘4;最后将所述封装基板1与电路板粘合在一起，使所述 窗口所在区域形成一凹槽；[0046]窗口所在区域形成的凹槽，其底面是所述封装基板1，侧面是所述电路板；封 装基板1与电路板的尺寸相同；[0047]S3，将LED发光晶片6置于窗口所在区域形成的凹槽内，通过焊料5直接固定 在高导热的封装基板1上；再通过键合引线7连接焊盘4和LED发光晶片6 ；[0048]S4，根据设计需要可以在所述LED发光晶片上涂覆光转换材料(此操作可选)； 然后再通过模具9在电路板上成型用于保护LED发光晶片6的凸形胶体8 ；[0049]S5，将接插件11焊接在电路板的相应位置上。[0050]上述操作中，为了加工的便宜，步骤幻和S3也可以交换次序，先执行步骤 S3,将LED发光晶片6先通过焊料5直接固定在高导热的封装基板1上的固晶区的对应 位置；然后再执行步骤S2，对上述电路板开设窗口，窗口穿透电路板，窗口大小大于固 晶区，且与固晶区上的LED发光晶片6位置对应；然后在位于所述窗口两侧的电路板的 线路层刻蚀出焊盘4;最后将所述封装基板1与电路板粘合在一起，粘合后LED发光晶 片6正好暴露在窗口中；最后再通过键合引线7连接焊盘4和LED发光晶片6。[0051]上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解 本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于 各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或 相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型 的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种发光二极管(LED)的封装结构，包括含有金属基层、绝缘层和线路层的电 路板及多颗LED发光晶片，其特征在于，还包括一窗口，位于所述电路板上并贯穿所述电路板；一封装基板，与所述电路板粘合在一起，所述窗口所在区域形成一凹槽； 所述LED发光晶片，置于窗口所在区域形成的凹槽内并直接固定在所述封装基板上。
2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装基板上设置有固晶区，所述 窗口暴露所述固晶区并且所述窗口大小大于所述固晶区。
3.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述窗口所在区域形成的凹槽，其底 面是封装基板，侧面是所述电路板。
4.如权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述封装基板与电路板的尺寸相同。
5.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述LED发光晶片置于所述窗口所 在区域形成的凹槽内，通过焊料固定在封装基板上。
6.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，LED发光晶片上涂覆有光转换材料。
7.如权利要求6所述的封装结构，其特征在于，还包括胶体，通过模具成型于所 述电路板上用于保护所述LED发光晶片。
8.如权利要求7所述的封装结构，其特征在于，还包括键合引线，连接所述LED 发光晶片和电路板。
9.如权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述线路层包括焊盘，设置在所 述窗口的两侧，通过所述键合引线连接所述焊盘和LED发光晶片。
10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，还包括用于电气连接的接插件， 所述接插件通过焊接固定在电路板上。
专利摘要本实用新型公开了一种发光二极管(LED)的封装结构，包括含有金属基层、绝缘层和线路层的电路板及多颗LED发光晶片，另外还包括一窗口，位于所述电路板上并贯穿所述电路板；一封装基板，与所述电路板粘合在一起，所述窗口所在区域形成一凹槽；所述LED发光晶片，置于窗口所在区域形成的凹槽内并直接固定在所述封装基板上。通过本实用新型的方式，LED发光晶片产生的热量可通过焊料、封装基板快速地传导至外界环境中，减少了热阻环节，确保LED的可靠性，同时，胶体由模具成型，有效控制LED的颜色一致性，接插件固定在电路板上，方便电气连接。
文档编号H01L33/48GK201804912SQ20102053728
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月19日 优先权日2010年9月19日
发明者梁毅 申请人:北京朗波尔光电股份有限公司