LED模组的制作方法

本实用新型涉及半导体领域，具体地，涉及一种LED模组。

背景技术：

LED产品用于日常照明已经实现大规模量产，并得到广泛运用。但是由于LED产品是聚光学、热学、电学和机械学于一身的产品，使用过程中也有很多技术问题需要解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种简单实用的LED模组。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种LED模组，所述LED模组包括：金属基板，所述金属基板包括金属基板本体、设置在所述金属基板本体上方的布线结构、散热焊盘和绝缘层，所述散热焊盘位于所述金属基板本体上方且与金属基板本体贴合连接，所述绝缘层位于所述金属基板本体上方且位于所述散热焊盘的周围，其中，所述布线结构位于所述绝缘层上方；

陶瓷基板，焊接在所述金属基板的上方，所述陶瓷基板包括上下贯穿有导电通孔的陶瓷基板本体和填充在所述导电通孔中的金属填充导线；

LED灯组件，焊接在所述陶瓷基板的上方，所述LED灯组件通过所述金属填充导线与所述布线结构电连接。

优选地，所述散热焊盘焊接或铆接在金属基板本体表面上。

优选地，陶瓷基板还包括位于陶瓷基板本体下方的金属图案层，金属图案层包括相互绝缘的导热层和导电层，导热层与散热焊盘焊接，金属填充导线与布线结构通过导电层电连接。

优选地，LED灯组件包括：LED芯片；荧光膜，位于LED芯片的上方；焊接层，位于LED芯片的下方；保护胶，包围在LED芯片、荧光膜和焊接层的侧面，其中，LED芯片和金属填充导线通过焊接层电连接。

优选地，陶瓷基板还包括位于陶瓷基板本体上方的金属焊盘，焊接层通过金属焊盘与金属填充导线电连接。

优选地，所述金属基板本体和散热焊盘为铝、铝合金、铜、铁、钼或矽钢。

优选地，所述绝缘层为改性环氧树脂、聚酰亚胺树脂或聚苯醚树脂。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的LED模组采用焊接代替导热膏粘贴陶瓷基板固定LED灯组件，极大的增加导热能力，将LED芯片产生的热量通过焊料直接导出到金属基板上，能够降低LED芯片温度，使LED模组可靠性高、光衰低和寿命长。

2、本实用新型采用导电通孔中的金属填充导线代替金属连接导线，来电连接LED组件和布线结构，降低了LED模组的工艺难度，提高了生产效率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是一示例性实施例提供的现有技术中LED模组的结构示意图；

图2是一示例性实施例提供的LED模组的结构示意图；

图3是一示例性实施例提供的金属基板的结构示意图；

图4是一示例性实施例提供的LED模组的结构示意图；

图5是一示例性实施例提供的陶瓷基板的结构示意图；

图6是另一示例性实施例提供的陶瓷基板的结构示意图；

图6-图9是一示例性实施例提供的焊接LED组件的流程示意图；以及

图10-图12是一示例性实施例提供的制备金属基板的流程示意图。

附图标记说明

100 金属基板 101 布线结构 102 金属基板本体

103 散热焊盘 104 绝缘层

200 陶瓷基板 201 陶瓷基板本体 202 导电通孔

203 金属填充导线 204 金属图案层 2041 导热层

2042 导电层 205 金属焊盘

300 LED灯组件 301 LED芯片 302 荧光膜 303 焊接层

304 保护胶

401 导热膏 402 金属连接导线 。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、侧面”通常是在本实用新型提供的LED模组正常使用的情况下定义的，具体地可参考图1至图11所示的图面方向。需要说明的是，这些方位词只用于说明本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是一示例性实施例提供的现有技术中LED模组的结构示意图。图1所示的LED模组可以应用在汽车前大灯照明产品中。该LED模组包括陶瓷基板200、位于陶瓷基板200上方的LED灯组件和位于陶瓷基板200下方的金属基板100，LED灯组件从上至下包括荧光膜302、LED芯片301和焊接层303以及包围在荧光膜302、LED芯片301和焊接层303外部的保护胶304，金属基板100中间位置有用于粘贴陶瓷基板200的车铣捞坑，车铣捞坑的周围填充有绝缘层104，绝缘层104的上方布设有布线结构101，布线结构101通过金属连接导线402与焊接层303电连接。在该LED模组中，采用导热膏401粘贴陶瓷基板200和金属基板100，导热膏401的厚度一般在0.01-0.1毫米，导热系数为1-3W/m·K，导致LED模组的散热效果差，而且陶瓷基板200位于金属基板100的车铣捞坑中，导致LED模组容易积热。另外，需要在金属基板100上制作车铣捞坑，采用金属连接导线402电连接LED芯片301和布线结构101，工艺复杂程度高。

本实用新型提供一种LED模组。图2是一示例性实施例提供的LED模组的结构示意图。如图2所示，所述LED模组包括金属基板100、陶瓷基板200和LED灯组件300。其中，金属基板100包括金属基板本体102和设置在金属基板本体102上方的布线结构101。陶瓷基板200焊接在金属基板100的上方，陶瓷基板200包括上下贯穿有导电通孔202的陶瓷基板本体201和填充在导电通孔202中的金属填充导线203。LED灯组件300焊接在陶瓷基板200的上方，LED灯组件300通过金属填充导线203与布线结构101电连接。

根据以上技术方案，本实用新型的LED模组一方面采用焊接的方式替代导热膏粘贴陶瓷基板，散热快，保证了LED模组的高可靠性、低光衰和长寿命；另一方面采用金属填充导线203替代金属连接导线402进行电连接，降低了LED模组的制作工艺难度，提高了生产效率。

图3是一示例性实施例提供的金属基板的结构示意图。如图3所示，在图2所示的金属基板100的基础上，金属基板100还可以包括散热焊盘103和绝缘层104。散热焊盘103位于金属基板本体102的上方。绝缘层104位于金属基板本体102上方且位于散热焊盘103的周围。其中，布线结构101位于绝缘层104上方。散热焊盘103为金属基板本体102上的凸起，二者为一体成型。在本实用新型的另一实施例中，散热焊盘103和金属基板本体102为两个独立的部件，散热焊盘103贴合连接在金属基板本体102上，具体的，散热焊盘103焊接或铆接在金属基板本体102表面上，散热焊盘103和金属基板本体102可以为相同的材质连接而成，也可以为两种不同的材质连接而成。散热焊盘103位于金属基板本体102上方，可以使陶瓷基板200焊接在散热焊盘103上，与图1中陶瓷基板200位于车铣捞坑中相比，能够防止陶瓷基板200积热，使LED灯组件300散热快。

图4是一示例性实施例提供的LED模组的结构示意图。如图4所示，LED模组可以包括从下至上依次焊接连接的金属基板、陶瓷基板和LED灯组件。金属基板可以包括金属基板本体102、金属基板本体102中心凸起的散热焊盘103、位于金属基板本体102上方且位于散热焊盘103四周凹面上的绝缘层104、以及位于所述绝缘层104上方的布线结构101。

陶瓷基板可以包括陶瓷基板本体201、上下贯穿所述陶瓷基板本体201的导电通孔202、位于导电通孔中的金属填充导线203、位于陶瓷基板本体201下方的金属图案层和位于陶瓷基板本体201上方的金属焊盘205，金属图案层包括与金属填充导线203电连接的导电层2042以及与金属填充导线203电绝缘的导热层2041，导热层2041焊接在散热焊盘103上，导电层2042与布线结构101电连接。

LED灯组件300可以包括LED芯片301、荧光膜302、焊接层303和保护胶304。荧光膜302位于LED芯片301的上方。焊接层303位于LED芯片301的下方。保护胶304包围在LED芯片301、荧光膜302和焊接层303的侧面。其中，LED芯片301和金属填充导线203通过焊接层303电连接，焊接层303通过金属焊盘205与金属填充导线203电连接。在该示例性实施例中，散热焊盘103为金属基板本体102上的凸起，可以使陶瓷基板200焊接在散热焊盘103上，与图1中陶瓷基板200位于车铣捞坑中相比，能够防止陶瓷基板200积热，使LED灯组件300散热快。陶瓷基板通过导电通孔中的金属填充导线代替金属连接导线，来电连接LED组件和布线结构，空间利用效率高，降低了LED模组的工艺难度，提高了生产效率。

另外，由于散热焊盘103可以与金属基板本体102一体成型，只需将金属片除散热焊盘103以外的部分区域腐蚀或车铣去除，形成散热焊盘103以及位于所述散热焊盘四周的凹面即可，金属片上表面平整的话，制作出来的散热焊盘103能够保留原来金属片的平整，进而焊接LED灯组件后，LED灯组件能够保证平整。即使腐蚀或车铣的凹面粗糙，由于有绝缘材料填充，粗糙的凹面也可以不需要进行处理。而目前存在的LED模组产品中，由于是将LED灯组件粘贴在基板的车铣捞坑上，因此该捞坑必须平整，否则LED灯组件可能会倾斜，同时，若导热膏厚度不均匀且高低不平，也可能造成LED灯组件散热不良。

图5是一示例性实施例提供的陶瓷基板的结构示意图。如图5所示，陶瓷基板200还可以包括位于陶瓷基板本体201下方的金属图案层204，金属图案层204可以包括相互绝缘的导热层2041和导电层2042。导热层2041可以与散热焊盘103焊接，金属填充导线203与布线结构101可以通过导电层2042电连接。金属图案层204一方面可以将LED芯片301和布线结构101电连接，另一方面可以使陶瓷基板200固定在散热焊盘103上，并使陶瓷基板200产生的热量传导到金属基板本体102上，防止积热。

图6是另一示例性实施例提供的陶瓷基板的结构示意图。如图6所示，在图5的基础上，陶瓷基板200还可以包括位于陶瓷基板本体201上方的金属焊盘205，焊接层303通过金属焊盘205与金属填充导线203电连接。这样，通过金属焊盘205的电连接作用，使得LED灯组件300在陶瓷基板200上所处的位置更加灵活，使生产工艺更加简单。

本实用新型还提供一种LED模组的制备方法，所述方法包括以下步骤。

在步骤S11中，将陶瓷基板200焊接在金属基板100的上方，其中，金属基板100的上方设置有布线结构101，陶瓷基板200包括上下贯穿有导电通孔202的陶瓷基板本体201和填充在导电通孔202中的金属填充导线203。

在步骤S12中，将LED组件300焊接在陶瓷基板200的上方，使LED灯组件300通过金属填充导线203与布线结构101电连接。

在本实用新型的另一实施例中，在上述实施例的基础上，所述制备方法还可以包括步骤S13。

在步骤S13中，制备金属基板100。该制备金属基板100的步骤可以包括以下步骤。

在步骤S131中，将金属片进行表面处理（图11），得到金属基板本体102以及位于金属基板本体102上方的散热焊盘103。金属片的材料可以是铝、铝合金、铜、铁、钼和矽钢等金属。表面处理可以包括以下中的一者或多者：药水腐蚀、机械车铣。

在步骤S132中，在散热焊盘103的周围、金属基板本体102的上方填充绝缘层104（图12）。绝缘层104的材料可以是改性环氧树脂、PI（聚酰亚胺）树脂、PPO（聚苯醚）树脂等材料。

在步骤S133中，在绝缘层104上方设置布线结构101（图3）。

在本实用新型的又一实施例中，陶瓷基板200还可以包括位于陶瓷基板本体201下方的金属图案层204，金属图案层204可以包括相互绝缘的导热层2041和导电层2042，金属填充导线203与导电层2042电连接。在该实施例中，将陶瓷基板200焊接在金属基板100的上方的步骤（步骤S11）可以包括以下步骤。

在步骤S111中，将导热层2041与散热焊盘103焊接，将导电层2042与布线结构101焊接，使金属填充导线203与布线结构101通过导电层2042电连接（图4）。陶瓷基板本体201的材料可以是氮化铝或氧化铝陶瓷，金属图案层204可以以铜材料为基体，在基体上镀镍或镀金。

在本实用新型的又一实施例中，LED组件300可以包括LED芯片301、荧光膜302、焊接层303和保护胶304。保护胶304可以是有环氧树脂保护胶、有机硅保护胶、溶剂型聚氨酯保护胶和溶剂型酚醛保护胶等，荧光膜302的材料可以包括环氧树脂、硅树脂或陶瓷玻璃等透明物质以及位于透明物质中的荧光粉原料。在该实施例中，将LED组件300焊接在陶瓷基板200的上方的步骤（步骤S12）可以包括以下步骤。

在步骤S121中，将LED芯片301焊接在陶瓷基板200的上方，得到位于LED芯片301和陶瓷基板200之间的焊接层303（图7）。

在步骤S122中，将荧光膜302贴在LED芯片301的上方（图8）。

在步骤S123中，将保护胶304填充在LED芯片301、荧光膜302和焊接层303的侧面（图9）。

在本实用新型的又一实施例中，陶瓷基板200还可以包括位于陶瓷基板本体201上方的金属焊盘205，金属焊盘的材料可以与金属图案层204相同，既起导热作用也起导电作用。将LED芯片301焊接在陶瓷基板200的上方，得到位于LED芯片301和陶瓷基板200之间的焊接层303的步骤（步骤S121）可以包括：

将LED芯片301焊接在金属焊盘205上，得到位于LED芯片301和金属焊盘205之间的焊接层303，以使焊接层303通过金属焊盘205与金属填充导线203电连接。

其中，将LED芯片301焊接在陶瓷基板200的上方的步骤（步骤S121）可以包括：

通过以下中的任意一种方式将LED芯片301焊接在陶瓷基板200的上方：保护气体下的热压共晶焊接（高温）、超声波共晶焊接（低温）、空气焊锡、氮气焊锡和真空焊锡，保护气体可以是氮气和氩气等惰性气体。

下面将结合附图描述本实用新型的LED模组的制作方法的实施例。

（1）、将LED组件焊接在陶瓷基板的上方

首先，提供如图6所示的干净的陶瓷基板200，陶瓷基板200包括陶瓷基板本体201、位于陶瓷基板本体201上方的金属焊盘205，位于陶瓷基板本体201下方的金属图案层204、上下贯穿陶瓷基板本体201的导电通孔202以及填充在导电通孔中的金属填充导线203，金属图案层204包括与金属填充导线203电连接的导电层2042以及与金属填充导线203绝缘的导热层2041。

如图7所示，可以利用固晶焊接工艺，将LED芯片301焊接在陶瓷基板的金属焊盘205上，形成焊接层（即固晶层），也可采用普通焊锡、氮气焊锡或者真空焊锡等工艺，将LED芯片301焊接在陶瓷基板200的金属焊盘205上。具体地，LED芯片301可以采用倒装结构，正负极都在底部和金属焊盘205焊接。或者，也可以采用正装芯片，LED芯片301底部的电极和金属焊盘205通过固晶物质结合，同时，采用焊线方式连接LED芯片表面的电极和金属焊盘205。

如图8所示，将固晶焊接后的各个部件清洗干净，除去水汽，采用粘结剂将荧光膜302粘结在LED芯片301表面。

如图9所示，采用保护胶304将荧光膜302、LED芯片301和焊接层303包围保护，并露出荧光膜302顶部出光。

可以同时对多个LED灯组件填充保护胶，之后对填充后的的LED灯组件进行切割，得到含有一个正装LED芯片的LED灯组件，然后将该LED灯组件进行测试发光。

（2）、金属基板的制作

将一定厚度的如图10所示的金属片按布线的要求，上表面留出散热焊盘103的图型，其它区域利用药水腐蚀一定的深度或者机械车铣一定的深度，得到如图11所示的位于四周的凹面以及位于中心的凸起的散热焊盘103。

如图12和图3所示，在散热焊盘103的周围填充绝缘材料，形成绝缘层104，再在绝缘层104上制作布线结构101。

本实用新型中，金属片上表面平整的话，制作出来的散热焊盘103能够保留原来金属片的平整，进而焊接LED灯组件后，LED灯组件能够保证平整。即使腐蚀或车铣的凹面粗糙，由于有绝缘材料填充，粗糙的凹面也可以不需要进行处理。而目前存在的LED模组产品中，由于是将LED灯组件粘贴在基板的车铣捞坑上，因此该捞坑必须平整，否则LED灯组件可能会倾斜，同时，若导热膏厚度不均匀且高低不平，也可能造成LED灯组件散热不良。因此，本实用新型提供的LED模组工艺简单，可靠性高。

（3）、将陶瓷基板焊接在金属基板的上方

如图4所示，将其上方焊接有LED灯组件300的陶瓷基板200焊接在如图12所示的金属基板100上。具体地，将陶瓷基板200的导热层2041与金属基板100上部的散热焊盘103相焊接，使LED灯组件的热量快速传导至金属基板100，将导电层2042与金属基板上部的布线结构101相焊接，使LED灯组件的电路导通，得到LED模组。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。