无边框led的封装方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种无边框LED的封装方法，包括制作支架、固晶、焊线、点胶和切割等工艺步骤，具体包括如下步骤：步骤1：制作支架：将0.05-0.10mm厚的电解铜箔切割成网状结构，同时，在得到的网状结构的正反面附上有机硅胶，然后将网状结构与两面的有机硅胶压合，形成片状的支架；在支架的表面上位于固晶的位置处设置热沉；然后在具有热沉的支架上的这一表面电镀一层镀银层；镀银层上设有电极焊盘，电极焊盘设置于铺设有热沉的镀银层的位置处，电极焊盘包括正负极焊盘，在正负极焊盘之间设置隔层；步骤2：固晶；步骤3：焊线；步骤4：点胶和切割，通过高粘度的有机荧光胶点胶，然后烘烤，最后进行切割和分光；所述高粘度的有机荧光胶的粘度为15000-20000Pas。
【专利说明】无边框LED的封装方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED制造工艺，具体涉及一种无边框LED的制作工艺，以及由该无边框LED的制作工艺制成的无边框LED装置。
【背景技术】
[0002]近年来，由于发光二极管(lightemittingdiode, LED)具有体积小、反应快、寿命长、不易衰减、外表坚固、耐震动、可全彩发光(含不可见光)、指向设计容易、低电压、低电流、转换损失低、热辐射小、量产容易、环保等优点，已逐渐取代一般传统照明设备。
[0003]随着微电子器件向高性能、轻量化和小型化方向发展，微电子对封装材料提出越来越苛刻的要求。传统的封装材料包括硅基板，金属基板和陶瓷基板等。硅和陶瓷基板加工困难，成本高，热导率低；金属材料厚度及其热膨胀系数与微电子芯片不匹配，在使用过程中将产生热应力而翘曲。因此，这些传统的封装材料很难满足封装基板的苛刻需求。对于大功率LED来说，这尤为重要。
[0004]国内外新研发的散热基板材料有金属芯印刷电路板(MCPCB)、覆铜陶瓷板(DBC)和金属基低温烧结陶瓷基板(LTCC-M)。其中，金属芯印刷电路板热导率受到绝缘层的限制，热导率低，且不能实现板上封装；覆铜陶瓷板采用直接键合方式将陶瓷和金属键合在一起，提高了热导率，同时使得热膨胀系数控制在一个合适的范围，但金属和陶瓷的反应能力低，润湿性不好，使得键合难度高，界面结合强度低，易脱落；金属基低温烧结陶瓷基板对成型尺寸精度要求高，工艺复杂，也同样存在金属和陶瓷润湿性不好、易脱落的难题。
[0005]为此，一篇申请号201210039655.0的发明专利公开了一种无边框的LED芯片封装方法及以该方法制成的发光装置，其中，一种无边框的LED芯片封装方法，包含下列步骤:提供一基板；形成一线路层于基板之上；形成一薄膜于线路层之上，薄膜具有至少一通孔，每一个通孔围出一封闭的设置区位；设置至少一 LED芯片对应于一个封闭的设置区位；以及利用内聚力作用形成一中央部分凸起的胶体披覆于位在相同设置区位中的所有的LED芯片之上。上述结构中，基板结构上依次设置线路层、特殊结构的薄膜，因此导致基板支架比较复杂，对单一 LED芯片封装的可控性比较差，对于每款不同规格功率的要求的材料，需要独立开基板，在一定程度上增加了成本。
[0006]同样的，申请号为201220056716.X的实用新型专利公开了一种无边框的COB型LED发光装置，包括:一基板；一线路层，形成于基板之上；一薄膜，形成于线路层之上，薄膜具有至少一通孔，每一个通孔围出一封闭的设置区位；至少一 LED芯片，设置对应于一个封闭的设置区位；以及一胶体，利用内聚力作用形成而使其中央部分凸起，并且披覆于位在相同设置区位中的所有的LED芯片之上。该专利与上述专利一样，同样具有基板支架比较复杂，对单一 LED芯片封装的可控性比较差，对于每款不同规格功率的要求的材料，需要独立开基板，在一定程度上增加了成本。并且在同一基板上点不同的荧光胶，在一定程度上提高了点胶的难度。
【发明内容】
[0007]因此，针对上述的问题，本发明提出一种无边框LED的封装方法及装置，提高取光效率且降低成本，解决现有技术之不足。
[0008]具体的，本发明所采用的技术方案是，一种无边框LED的封装方法，包括制作支架、固晶、焊线、点胶和切割等工艺步骤。具体的，包括如下步骤:
步骤1:制作支架:将0.5-1.0mm厚的电解铜箔切割成网状结构，同时，在得到的网状结构的正反面附上有机硅胶，然后将网状结构与两面的有机硅胶压合，形成片状的支架；在支架的表面上位于固晶的位置处设置热沉；然后在具有热沉的支架上的这一表面(铺设热沉和非铺设热沉的地方均电镀)电镀一层镀银层，镀银层厚度控制在80-150mil ;镀银层上设有电极焊盘，电极焊盘设置于铺设有热沉的镀银层的位置处，电极焊盘包括正负极焊盘，在正负极焊盘之间设置有机的隔层；热沉在远离镀银层的一面成型为电极焊盘的电极。热沉铺设于固晶位置，固晶的位置包括金属和焊线的位置，也即热沉的一部分用来放置LED芯片，另外一部分用来做电极焊盘。现有技术中的支架厚度一般在0.4-1.5mm,这时为了考虑到材料的耐温性能，以及需要做边框，没办法做的很薄，本发明的整个支架采用
0.05-0.1Omm厚的电解铜箔制成，加上其他的热沉、镀银层，其总厚度仍约为0.05-0.1Omm,在降低了成本的同时，提高了散热性。另外，隔层优选使用乙烯基的硅氧烷聚合物制成的隔层，采用该乙烯基的硅氧烷聚合物，使得整体LED光源的耐温性高。
[0009]步骤2:固晶:对支架进行除湿烘烤，并将LED芯片固化在支架上；其中，具体是通过制动固晶机将LED芯片固定在支架的热沉之上，其中，先点固晶胶水后再固LED芯片(固晶胶水可以是绝缘胶也可以是银胶。中小功率芯片优先选择绝缘胶，大功率芯片选择银胶)。将固好LED芯片的支架进行烘烤，根据使用具体的固晶胶烘烤条件进行烘烤；
步骤3:焊线:将固化LED芯片后的支架，在负压100千怕的条件下进行电浆清洗5-10min，清洗完毕后进行焊线，可用金线或者合金线进行焊线，对于大功率的LED芯片使用1.2-1.5mil的线，中小功率的LED芯片选择0.9-1.0mil的线；
步骤4:点胶和切割，经过固晶焊线步骤之后，通过高粘度有机荧光胶(荧光胶就是荧光粉和胶水混合均匀的材料)点胶，优选的，其点胶后形成半球型的荧光胶；然后进行烘烤(烘烤条件根据相应胶水的烘烤条件进行烘烤。)，最后进行切割(例如采用蒸馏水高速切割法切割)和分光。本发明通过上述工艺，实现低成本，高光通量，高稳定性的LED封装工艺。其中，所述高粘度荧光胶的粘度为15000-20000Pas。所述高粘度荧光粉胶可以点成半球形透镜。其中，点胶点成半球形的荧光胶，可以提高芯片的取光效率，减少芯片边框出光的遮挡，提闻整颗芯片的光通量，进而提闻光效。
[0010]进一步的，所述镀银层选用镜面亮银制成的镀银层，支架的整体结构为平面结构，该镀银层的镜面亮银作为反射层，使LED芯片光线充分反射，提高了整个封装的光效。比传统的有边框LED封装耐温更高；热沉的加大和变薄将有效的提高LED芯片尺寸和热量垂直导出至基板的下表面，利于整个LED芯片的快速散热，提升了 LED封装的可靠性。由于该支架平面结构，可以不受芯片的尺寸规格限制，该封装结构可以将LED的封装功率提高到IOW左右。
[0011]进一步的，所述支架除金属外，其余部分采用乙烯基的硅氧烷聚合物制成，该乙烯基的硅氧烷聚合物为高耐温塑料。[0012]进一步的，所述热沉为金属热沉。用于放置LED芯片的金属热沉的面积大于电极焊盘面积的3倍以上。该面积的设置可以提高放置芯片的尺寸，提高整个封装的功率。同时也提高了 LED芯片热量的传递。
[0013]其中，LED芯片传热方式采用水平和垂直散热方式。LED芯片最大封装功率可达10W。
[0014]本发明的无边框LED的封装装置，包括支架以及封装支架上的LED芯片的半球型荧光胶，该支架包括镀银层、正负极焊盘、热沉和配合支架的有机硅胶的隔层。具体的，该支架的正反面压合有有机硅胶层，支架上依次设有有机硅胶层、热沉和镀银层，热沉位于支架上的固晶的位置处，镀银层铺设整个支架表面(具有热沉的一面)；LED芯片设于镀银层上；镀银层上设有电极焊盘，电极焊盘设置于铺设有热沉的镀银层的位置处，电极焊盘包括正负极焊盘，在正负极焊盘之间设置隔层；其中隔层贯穿整个支架内部，用于将LED芯片引出的正负极分开，且该隔层配合支架的有机硅胶层而设置。镀银层厚度选用120-150 mil，配合于所述热沉的表面，分别连接LED芯片的正负电极，具有与LED芯片的底部相结合的固定部分；热沉位于固晶位置，该固晶位置包括金属的位置和焊线的位置，具有与LED芯片底部对应的所述镀银层相配合的底面。LED芯片设置于上述支架的正中间。经过固晶焊线完的材料，通过低粘度有机荧光胶或高粘度有机荧光胶(荧光胶就是荧光粉和胶水混合均匀的材料)点胶，烘烤，最后进行切割和分光。其中，所述隔层是选用材料为乙烯基的硅氧烷聚合物隔层(乙烯基的硅氧烷聚合物为一种材料的化学名称)。
[0015]在现有的COB制程中，LED芯片在点胶封装时，必须在整个电路板外围设置边框(胶框)，以将点胶的胶体挡住留存于其中，从而一次性将电路板上的所有LED芯片以胶体覆盖，而形成一整片的平面封装光源。本发明使用的是一次性成型，无需在电路板外围设置胶框，是通过是使用高粘度胶水，通过胶水和荧光粉混合后直接点胶，该种胶水触变性极低，有极强的保塑性。
[0016]另外，本发明采用上述方案，通过简化支架，减薄支架厚度，提高LED芯片封装的功率，并且对同一支架上的材料进行统一灌胶，保证了材料的一致性，并且在灌胶后在LED芯片的正上方胶体表面进行点半球形透明透镜，最后进行切割形成单一的独立封装体，通过分光分色机将材料进行分选，客户可根据需要选择分选后的材料，并进行组合。本发明具有如下优点:1.镜面镀银层将源自LED芯片光线充分反射，增大镀层厚度，提高了整个封装的取光效；热沉面积的加大可以将LED芯片的热量由垂直和水平导出至基板的另一表面，利于整个LED芯片的散热，提升了可靠性。实现了高光通量、高可靠性LED封装的技术优化；
2.热沉面积的增大使LED芯片热量可以更好地导入安装面。进一步提升可靠性；3.无边框封装有效的提高取光效率；4.镀银层的加厚将充分反射提高取光效率；5.增加热沉面积可以提高LED芯片尺寸，提高取光效率，进而达到降低成本的目的；6.半球型透镜点胶法将有效的提高工作效率。
[0017]【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明的无边框LED的封装装置的立体示意图(多颗LED芯片)；
图2为本发明的无边框LED的封装装置的支架的立体示意图(不含LED芯片)；
图3为本发明的无边框LED的封装装置的支架的切割示意图；
图4为本发明的无边框LED的封装装置的铜箔的示意图； 图5为本发明的无边框LED的封装装置的外观的俯视图(单颗LED芯片)；
图6为本发明的无边框LED的封装装置的外观的侧视图(单颗LED芯片)；
图7为本发明的无边框LED的封装装置的外观的仰视图(单颗LED芯片)；
图8为本发明的无边框LED的封装装置的立体示意图(单颗LED芯片)；
图9为本发明的无边框LED的封装装置的支架的立体示意图(含LED芯片)；
图10为本发明的无边框LED的封装装置的支架的俯视图(不含LED芯片)；
图11为本发明的无边框LED的封装装置的支架的仰视图；
图12为本发明的无边框LED的封装方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]现结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0019]本发明的无边框LED的封装装置，参见图1-图11，其包括支架10以及封装支架上的LED芯片4的半球型荧光胶7。每个支架10可封装多个LED芯片4。其中，参见图8-图11，支架10包括镀银层、电极焊盘6、热沉2和配合支架10的有机硅胶的隔层3。该支架10的正反面压合有有机硅胶层，支架上依次设有有机硅胶层、热沉2和镀银层，热沉2位于支架10上的固晶的位置处，镀银层铺设整个支架表面(具有热沉的一面)；LED芯片4设于镀银层上；镀银层上设有电极焊盘6，电极焊盘6设置于铺设有热沉的镀银层的位置处，电极焊盘6包括正负极焊盘，在正负极焊盘之间设置隔层3 ;其中隔层3贯穿整个支架10内部，用于将LED芯片4引出的正负极分开(LED芯片4的正负电极通过金线5引出)，且该隔层3配合支架的有机硅胶层而设置。镀银层厚度选用120-150 mil，配合于所述热沉2的表面，分别连接LED芯片4的正负电极，具有与LED芯片4的底部相结合的固定部分；热沉2位于固晶位置，该固晶位置包括金属的位置和焊线的位置，具有与LED芯片4底部对应的所述镀银层相配合的底面。经过固晶焊线完的材料，通过低粘度有机荧光胶或高粘度有机荧光胶(荧光胶就是荧光粉和胶水混合均匀的材料)点胶，烘烤，最后进行切割和分光。其中，所述隔层3是选用材料为乙烯基的硅氧烷聚合物(乙烯基的硅氧烷聚合物为一种材料的化学名称)制成的隔层。
[0020]上述无边框LED的封装装置的无边框LED的封装方法，包括支架10制作、固晶、焊线、点胶和切割等工艺步骤。具体的，参见图12，包括如下步骤:
步骤1:制作支架10:将0.05-0.1Omm厚的电解铜箔切割成网状结构，同时，在得到的网状结构的正反面附上有机硅胶，然后将网状结构与两面的有机硅胶压合，形成片状的支架；在支架的表面上位于固晶的位置处设置热沉；然后在具有热沉的支架上的这一表面(铺设热沉和非铺设热沉的地方均电镀)电镀一层镀银层，镀银层厚度控制在80-150mil ;镀银层上设有电极焊盘，电极焊盘设置于铺设有热沉的镀银层的位置处，电极焊盘包括正负极焊盘，在正负极焊盘之间设置有机的隔层；热沉在远离镀银层的一面成型为电极焊盘的电极。其中，电极焊盘用来焊接芯片电极，而电极用来链接外面电路。热沉铺设于固晶位置，固晶的位置包括金属和焊线的位置，也即热沉的一部分用来放置LED芯片，另外一部分用来做电极焊盘。现有技术中的支架厚度一般在0.4-1.5mm，这时为了考虑到材料的耐温性能，以及需要做边框，没办法做的很薄，本发明的整个支架采用0.05-0.1Omm厚的电解铜箔制成，加上其他的热沉、镀银层，其总厚度仍约为0.05-0.10mm，在降低了成本的同时，提高了散热性。另外，隔层优选使用乙烯基的硅氧烷聚合物制成的隔层，采用该乙烯基的硅氧烷聚合物，使得整体LED光源的耐温性高。
[0021]步骤2:固晶:首先将支架10排到相应的料盒内，并进行除湿烘烤；将烘烤完毕的支架10，通过制动固晶机将LED芯片4，固定在支架10的热沉之上，其中，先点固晶胶水后再固LED芯片4(固晶胶水可以是绝缘胶也可以是银胶。中小功率芯片优先选择绝缘胶，大功率选择银胶)。将固好LED芯片4的支架10进行烘烤，根据使用具体的固晶胶烘烤条件进行烘烤；
步骤3:焊线:将固化后的含有LED芯片4的支架10，在负压100千怕5_10min的条件下进行电浆清洗。清洗完毕后进行焊线，可用金线或者合金线进行焊线。对于使用大功率的LED芯片4使用1.2-1.5mil的线。中小功率选择0.9-1.0的线。优先选择金线；
步骤4:点胶和切割，经过固晶焊线步骤之后，通过高粘度有机荧光胶(荧光胶就是荧光粉和胶水混合均匀的材料)点胶，烘烤(烘烤条件根据相应胶水的烘烤条件进行烘烤。)，最后进行切割(例如采用蒸馏水高速切割法切割)和分光。本发明通过上述工艺，实现低成本，高光通量，高稳定性的LED封装工艺。其中，所述高粘度荧光胶的粘度为15000-20000Pas。所述高粘度荧光粉胶可以点成半球形透镜。所述低粘度荧光胶的粘度1000_8000Pas。
[0022]其中，所述镀银层选用镜面亮银制成的镀银层，使LED芯片4光线充分反射，提高了整个封装的光效。支架10的整体结构为平面结构，通过底部的镜面亮银作为反射层，充分提高了整个封装的出光效率，比传统的有边框LED封装耐温更高；热沉2的加大和变薄将有效的提高LED芯片4尺寸和热量垂直导出至基板的下表面，利于整个LED芯片4的快速散热，提升了 LED封装的可靠性。由于该支架10平面结构，可以不受芯片的尺寸规格限制，该封装结构可以将LED的封装功率提高到IOW左右。
[0023]所述支架10采用乙烯基的硅氧烷聚合物高耐温塑料制成。所述支架10内部有乙烯基的硅氧烷聚合物塑料厚度为0.05-0.1_。
[0024]另外，所述热沉2为金属热沉2。且该热沉2在其另一面成型为所述电极焊盘的电极。金属热沉2 —部分用来放置LED芯片4，另外一部分用来做电极焊盘。同时，用于放置LED芯片4的金属热沉的面积大于电极焊盘面积的3倍以上。该面积的设置可以提高放置芯片的尺寸，提高整个封装的功率，同时也提高了 LED芯片4热量的传递速度。
[0025]其中，LED芯片4传热方式采用水平和垂直散热方式。LED芯片4最大封装功率可达 10W。
[0026]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种无边框LED的封装方法，包括制作支架、固晶、焊线、点胶和切割等工艺步骤，具体包括如下步骤: 步骤1:制作支架:将0.05-0.1Omm厚的电解铜箔切割成网状结构，同时，在得到的网状结构的正反面附上有机硅胶，然后将网状结构与两面的有机硅胶压合，形成片状的支架；在支架的表面上位于固晶的位置处设置热沉；然后在具有热沉的支架上的这一表面电镀一层镀银层，镀银层厚度控制在80-150mil ;镀银层上设有电极焊盘，电极焊盘设置于铺设有热沉的镀银层的位置处，电极焊盘包括正负极焊盘，在正负极焊盘之间设置隔层； 步骤2:固晶:对步骤I获得的支架进行除湿烘烤，并将LED芯片固化在支架上； 步骤3:焊线:将固化LED芯片后的支架，在负压100千怕的条件下进行电浆清洗5-10min，清洗完毕后进行焊线； 步骤4:点胶和切割，经过固晶焊线步骤之后，通过高粘度的有机荧光胶点胶，然后烘烤，最后进行切割和分光；所述高粘度的有机荧光胶的粘度为15000-20000Pas。
2.根据权利要求1所述的无边框LED的封装方法，其特征在于:步骤3中的焊线，是采用金线或者合金线进行焊线，对于大功率的LED芯片使用1.2-1.5mil的线，中小功率的LED芯片选择0.9-1.0mil的线。
3.根据权利要求1所述的无边框LED的封装方法，其特征在于:所述镀银层选用镜面亮银制成的镀银层，支架的整体结构为平面结构，该镀银层的镜面亮银作为反射层，使LED芯片光线充分反射，提高了整个封装的光效。
4.根据权利要求1所述 的无边框LED的封装方法，其特征在于:所述步骤4中，点胶后形成半球型的突光胶。
5.根据权利要求1所述的无边框LED的封装方法，其特征在于:所述热沉为金属热沉，且该热沉在其另一面成型为电极焊盘的电极；其中，用于放置LED芯片的金属热沉的面积大于电极焊盘的面积的3倍以上。
6.一种无边框LED的封装装置，包括支架以及封装支架上的LED芯片的半球型荧光胶； 该支架的正反面压合有有机硅胶层，支架上依次设有有机硅胶层、热沉和镀银层，热沉位于支架上的固晶的位置处，镀银层铺设整个支架表面； LED芯片设于镀银层上；镀银层厚度选用120-150 mil,配合于所述热沉的表面，分别连接LED芯片的正负电极，具有与LED芯片的底部相结合的固定部分； 镀银层上设有电极焊盘，电极焊盘设置于铺设有热沉的镀银层的位置处，电极焊盘包括正负极焊盘，在正负极焊盘之间设置隔层； 热沉位于固晶位置，该固晶位置包括金属的位置和焊线的位置，具有与LED芯片底部对应的所述镀银层相配合的底面。
7.根据权利要求6所述的无边框LED的封装装置，其特征在于:所述隔层是选用材料为乙烯基的硅氧烷聚合物隔层。
8.根据权利要求6所述的无边框LED的封装装置，其特征在于:所述热沉为金属热沉，且该热沉在其另一面成型为电极焊盘的电极；其中，用于放置LED芯片的金属热沉的面积大于电极焊盘的面积的3倍以上。
【文档编号】H01L33/50GK104022193SQ201410271081
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】郑剑飞, 苏水源, 郑成亮 申请人:厦门多彩光电子科技有限公司