一种led光引擎封装结构及其加工方法

文档序号:10514123来源:国知局
一种led光引擎封装结构及其加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种LED光引擎封装结构及其加工方法,LED光引擎封装结构包括下基层和多层线路板;多层线路板包括上导电层和绝缘片,下基层的上表面包括电路区和置空区,电路区上设有下层导电线路;上导电层、绝缘片、下层导电线路和下基层从上至下依次连接固定;多层线路板与置空区对应的位置上设有第一通孔;多层线路板上设有第二通孔;上导电层上设有预设器件,预设器件与上导电层电性连接,第一通孔内设有LED芯片,LED芯片与上层导电线路和/或下层导电线路电性连接。本发明的优点在于制作一种热电分离的双层导电线路层,改变了常规的高导热但只有单层线路、多层线路板但导热系数低的弊端。
【专利说明】
一种LED光引擎封装结构及其加工方法
技术领域
[0001]本发明涉及LED封装结构领域,尤其涉及一种LED光引擎封装结构及其加工方法。
【背景技术】
[0002]与传统光源一样,半导体发光二极管(LED)在工作期间也会产生热量,其多少取决于整体的发光效率。在外加电能量作用下,电子和空穴的辐射复合发生电致发光,在PN结附近辐射出来的光还需经过晶片本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界。综合电流注入效率、辐射发光量子效率、晶片外部光取出效率等,最终大概只有30 % -40 %的输入电能转化为光能,其余60%-70%的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能,所以如何解决LED的散热问题成为了制作高可靠性低光衰的LED的关键技术。
[0003]一般的,LED芯片是用具有高导热率的粘接胶水固定在热电分离的线路层上,热点分离的线路层一般是铝/铜基线路层或陶瓷基线路层,以利于LED芯片产生的热量快速的从高导热的线路基层上传递到灯具的散热外壳上。
[0004]LED光引擎是把LED驱动电源和LED发光器件集成在一块线路层上,这样的技术改变了传统的LED驱动与LED发光器件分离的弊端。光电一体化的光引擎技术,去掉了笨重,硕大的LED驱动,以利于灯具的小型号,轻薄化设计。
[0005]LED线路层在光引擎LED产品中扮演的角色是:一方面它有电气连接的线路,可以使得市电电流经线路层上的导线输入到LED驱动电源上,电流经过LED驱动电源的处理输出合适的电流经线路层上的导线传递到LED芯片上,使得LED发光器件能正常发光;另一方面线路层是把LED芯片产生的热量传递到灯具的铝质散热外壳上,最终散发到空气中。
[0006]目前大多数常规的LED灯是发光器件与LED电源驱动分离的技术,因为发光器件与LED电源驱动是分离的,LED线路层输入的就已经是外边驱动器处理好的电流。
[0007]但是在一体化的光引擎,因为有LED驱动电源,它要对输入的市电处理成适合LED发光器件的电流再输出给发光器件。因为有对市电的电流做处理,涉及到电流的转化,一般的LED驱动电路复杂多变,而常规的LED单层线路层已不能满足需求,因为复杂的互相交叉的布线会破坏LED驱动电源的正常工作,所以一般的LED驱动电源是使用2层或以上的线路层,我们常见的电脑主板或者手机主板都是使用的2层或以上层数的线路层。
[0008]光引擎模组的2个功能:提供电路连接和传递热量;虽然一般热电分离的的基层导热系数>25W/M.K,但是一般的热电分离的线路板只有一层线路层,无法满足一些需要布多层线路的复杂电路;而现有技术中的能满足需要多层布线的复杂电路的多层线路板的导热系数仅仅只有1.0W/M.K,这就是为什么多层线路主板上的的CPU发热器件必须加风扇帮助散热才行。

【发明内容】

[0009]为了克服现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种LED光引擎封装结构,其能实现多层布线,且具有良好的导热系数。
[0010]本发明的目的之二在于提供一种LED光引擎封装加工方法,其能实现多层布线,且具有良好的导热系数。
[0011 ]为了达到上述目的之一,本发明所采用的技术方案如下:
[0012]—种LED光引擎封装结构,包括下基层和多层线路板;多层线路板包括绝缘片以及具有上层导电线路的上导电层,下基层的上表面包括电路区和置空区,电路区上设有下层导电线路;上导电层、绝缘片、下层导电线路和下基层从上至下依次连接固定;多层线路板与置空区对应的位置上设有与置空区大小匹配并依次贯穿上导电层和绝缘片的第一通孔;多层线路板上设有若干连通下层导电线路并依次贯穿上导电层和绝缘片的第二通孔;上导电层上设有预设器件,预设器件与上导电层电性连接,第一通孔内设有LED芯片,LED芯片与上层导电线路和/或下层导电线路电性连接;所述第二通孔内设有用于连接上层导电线路和下层导电线路的连接线。
[0013]作为优选,多层线路板还包括阻焊层,所述阻焊层盖设于上导电层上。阻焊层可以使上导电层免于被氧化。
[0014]作为优选,第二通孔内填充有绝缘材料。绝缘材料用于保护连接线。
[0015]作为优选,所述连接线为键合线。
[0016]作为优选,下基层为白色陶瓷板,下层导电线路为固化的导电银浆。白色陶瓷板可以减少吸收LED的光,使LED光源更明亮。
[0017]作为优选,上导电层为蚀刻有上层导电线路的铜箔层。
[0018]为了达到上述目的之二,本发明所采用的技术方案如下:
[0019]—种LED光引擎封装加工方法,包括如下步骤:
[0020]S0、获取一下基层、一上导电层和一绝缘片,下基层的上表面包括电路区和置空区,所述上导电层上设有上层导电线路;
[0021]S1、在下基层的电路区印制下层导电线路;
[0022]S2、将上导电层固定于绝缘片顶面,形成多层线路板;在多层线路板与置空区对应的位置上钻取一个与置空区大小匹配并依次贯穿上导电层和绝缘片的第一通孔;在多层线路板的预设位置上钻取若干用于连通下层导电线路并依次贯穿上导电层和绝缘片的第二通孔;
[0023]S3、对多层线路板和下基层进行定位,使第一通孔和置空区位置对应;将多层线路板和下基层固定为一个整体;
[0024]S4、在上导电层的预设位置安装预设器件,在第一通孔内安装LED芯片;在第二通孔中设置用于连接上层导电线路和下层导电线路的连接线。
[0025]作为优选,S2中,“将上导电层固定于绝缘片顶面,形成多层线路板;”具体为:将导电层固定于绝缘片顶面,在上导电层上印制阻焊层,形成多层线路板。阻焊层可以使上导电层免于被氧化。
[0026]作为优选,在执行S4之后还包括如下步骤:S5、在第二通孔中填充用于保护连接线的绝缘材料。
[0027]作为优选,所述SO中,所述绝缘片为由增强材料浸渍树脂处理而成的复合绝缘片。
[0028]相比现有技术,本发明的有益效果在于:
[0029]实现一种热电分离的双层导电线路层结构,改变了常规的高导热但只有单层线路、多层线路板但导热系数低的弊端。
【附图说明】
[0030]图1为本发明的LED光引擎封装结构的剖面示意图;
[0031 ]图2为本发明的下基层的俯视图;
[0032]图3为本发明的LED光引擎封装加工方法的流程图。
[0033]图中:01、下基层;02、下层导电线路;020、置空区;03、绝缘片;04、上导电层;05、预设器件;06、LED芯片;07、阻焊层;08、连接线;09、绝缘材料;10、第二通孔;11、第一通孔。
【具体实施方式】
[0034]下面,结合附图以及【具体实施方式】,对本发明做进一步描述:
[0035]一种LED光引擎封装结构,如图1所示,包括下基层01、多层线路板、预设器件05和LED芯片06;多层线路板固定于下基层01的顶面;所述下基层01顶面设有下层导电线路02,并位于多层线路板和下基层01之间;
[0036]所述下基层01可以是但不限于烧结好的陶瓷板,优选为白色陶瓷板,白色陶瓷板可以减少吸收LED的光,使LED光源更明亮;所述下层导电线路02可以是但不限于固化的导电液体,优选为半凝固状的导电复合银浆;所述导电液体通过800摄氏度以上的温度烘烤12小时固化成下层导电线路02,并形成陶瓷线路板;所述下层导电线路02的厚度为20um;所述下基层01也可以是铝层或者铜层,下层导电线路02通过蚀刻印制于下基层01上。
[0037]如图2所示,所述下基层01的上表面包括电路区和置空区020,所述下层导电线路02固定于电路区上;所述置空区020为圆形或方形。
[0038]所述多层线路板包括从上至下依次连接的阻焊层07、上导电层04和绝缘片03;所述上导电层04和绝缘片03的大小均与下基层01相同;所述绝缘片03为增强材料浸渍树脂处理的复合绝缘胶片,所述增强材料可以是但不限于电子玻纤布;所述绝缘片03具有粘结性;所述绝缘片03厚度为0.1mm-0.5mm。
[0039]所述上导电层04可以是但不限于铜箔层,优选为厚度大于15um的铜箔层,所述上导电层04上蚀刻有上层导电线路;所述阻焊层07盖设于上导电层04上需要电气绝缘的区域,所述阻焊层07为镍层上电镀金层,阻焊层07用于避免上导电层04被氧化。
[0040]所述多层线路板上与置空区020对应的位置上设有与置空区020大小匹配的第一通孔11,所述第一通孔11依次贯穿阻焊层07、上导电层04和绝缘片03;在多层线路板的预设位置上设有若干第二通孔10,所述第二通孔10依次贯穿阻焊层07、上导电层04和绝缘片03,若干个第二通孔10环绕在第一通孔11的周围;所述第一通孔11用于放置LED芯片06;所述第二通孔10用于连通下层导电线路02;所述第二通孔10为直径的圆形通孔。
[0041 ] 预设器件05安装在上导电层04的预设位置,LED芯片06设于第一通孔11内;LED芯片06固定于下基层01的置空区020;所述预设器件05包括驱动器件;所述LED芯片06和预设器件05均与上层导电线路电性连接;LED芯片06与上层导电线路电性连接;LED芯片06可以根据具体操作的电路设计选择性地与上层导电线路和/或下层导电线路02电性连接;所述第二通孔10内设有连接线08,用于连接上层导电线路和下层导电线路02;所述第一通孔11内设有连接线08,用于连接LED芯片06和上层导电线路;所述连接线08可以是但不限于键合线。
[0042]所述第二通孔10内填充有绝缘材料09,绝缘材料09用于保护第二通孔10内的连接线08;所述绝缘材料09可以是但不限于硅胶。
[0043]LED光引擎封装结构在工作时,LED芯片06工作时所散发的热量通过下基层01传导至外部。
[0044]本发明公开了一种LED光引擎封装加工方法,包括如下步骤:
[0045]步骤100、获取一下基层01、一上导电层04和一绝缘片03,下基层01的上表面包括电路区和置空区020;在下基层01的电路区印制下层导电线路02;
[0046]所述下基层01可以是但不限于烧结好的陶瓷板,优选为白色陶瓷板;所述下层导电线路02可以是但不限于固化的半凝固状导电液体,在陶瓷板上丝网印刷半凝固状导电液体,对设有导电液体的陶瓷板进行800摄氏度以上的温度烘烤12小时,使导电液体固化成下层导电线路02,形成陶瓷线路板;所述下层导电线路02的厚度为20um;
[0047]所述下基层01也可以是铝层或者铜层,下层导电线路02通过蚀刻印制于下基层01上;所述置空区020为圆形或方形。
[0048]步骤200、在绝缘片03上敷上导电层04,在上导电层04上电镀阻焊层07,形成多层线路板;所述阻焊层07设于上导电层04需要电气绝缘的区域;
[0049]所述绝缘片03和上导电层04均和下基层01的大小相同;所述绝缘片03为增强材料浸渍树脂处理的复合绝缘胶片,所述增强材料可以是但不限于电子玻纤布;所述绝缘片03具有粘结性;所述绝缘片03厚度为0.1mm-0.5mm;
[0050]所述上导电层04可以是但不限于铜箔层,优选为厚度大于15um的铜箔层,上导电层04上蚀刻有上层导电线路;在复合绝缘胶片上敷上蚀刻好上层导电线路的铜箔层,形成敷铜胶片;
[0051]所述阻焊层07为镍层上电镀金层,在上导电层04上需要电气绝缘的区域电镀镍层,在镍层上电镀金层;所述电镀镍层厚度为03um,所述金层厚度为0.lum,阻焊层07用于避免上导电层04被氧化。
[0052]步骤300、在多层线路板上与置空区020对应的位置上,钻取一个与置空区020大小匹配的第一通孔11,所述第一通孔11依次贯穿阻焊层07、上导电层04和绝缘片03;在多层线路板上钻取若干个第二通孔10,所述第二通孔10依次贯穿阻焊层07、上导电层04和绝缘片03;
[0053]若干个第二通孔10均环绕在第一通孔11的周围;所述第一通孔11用于放置LED芯片06;所述第二通孔10用于连通下层导电线路02;所述第二通孔10为直径为的圆形通孔;
[0054]步骤400、对多层线路板和下基层01进行激光定位,使第一通孔11和置空区020位置对应;将多层线路板和下基层01热压合成一个整体,形成具有上层导电线路和下层导电线路02的双层导电线路层;
[0055]步骤500、在上导电层04的预设位置上安装预设器件05;在第一通孔11内安装LED芯片06,预设器件05安装于上导电层04上;
[0056]所述预设器件05包括驱动器件;所述LED芯片06和预设器件05均与上层导电线路电性连接;LED芯片06与上层导电线路电性连接;LED芯片06可以根据具体操作的电路设计选择性地与上层导电线路和/或下层导电线路02电性连接。
[0057]步骤600、在第二通孔10中,通过连接线08连接上层导电线路和下层导电线路02;对第二通孔10中填充绝缘材料09,以保护连接线08;所述绝缘材料09可以是但不限于硅胶;所述连接线08可以是但不限于键合线。
[0058]本发明利用陶瓷板与铝基/铜基的线路层制备技术,制作一种热电分离的高导热率的双层导电线路层,本发明的导热系数能达到25W/M.k,比一般的1.0W/M.K导热系数的双层导电线路层提高了 25倍;本发明结合了热电分离线路层的高导热传导技术和多层线路板的制造技术,改变了常规的高导热线路层但是只有单层线路的或者多层线路板但是低导热线系数的弊端。
[0059]本发明包括如下特点:
[0060]I)双层线路结构使得复杂的LED驱动电源布线成为可能,不会使LED驱动线路存在交叉冲突。
[0061]2)热电分离结构,LED直接粘接在高导热系数的铝层/铜线路或下层线路层上,可以轻松的把LED产生的热量传递到外边散热器上。
[0062]3)双层线路布线结构,多层立体式的布线方式,解决了单层线路层需要大的线路面积。
[0063]对本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种LED光引擎封装结构,其特征在于,包括下基层和多层线路板;多层线路板包括具有绝缘片以及上层导电线路的上导电层,下基层的上表面包括电路区和置空区,电路区上设有下层导电线路;上导电层、绝缘片、下层导电线路和下基层从上至下依次连接固定;多层线路板与置空区对应的位置上设有与置空区大小匹配并依次贯穿上导电层和绝缘片的第一通孔;多层线路板上设有若干连通下层导电线路并依次贯穿上导电层和绝缘片的第二通孔;上导电层上设有预设器件,预设器件与上导电层电性连接,第一通孔内设有LED芯片,LED芯片与上层导电线路和/或下层导电线路电性连接;所述第二通孔内设有用于连接上层导电线路和下层导电线路的连接线。2.如权利要求1所述的LED光引擎封装结构,其特征在于,多层线路板还包括阻焊层,所述阻焊层设于上导电层上。3.如权利要求1所述的LED光引擎封装结构,其特征在于,第二通孔内填充有绝缘材料。4.如权利要求1所述的LED光引擎封装结构,其特征在于,所述连接线为键合线。5.如权利要求1所述的LED光引擎封装结构,其特征在于,下基层为白色陶瓷板,下层导电线路为固化的导电银浆。6.如权利要求1所述的LED光引擎封装结构,其特征在于,上导电层为蚀刻有上层导电线路的铜箔层。7.一种LED光引擎封装加工方法,其特征在于,包括如下步骤: 50、获取一下基层、一上导电层和一绝缘片,下基层的上表面包括电路区和置空区,所述上导电层上设有上层导电线路; 51、在下基层的电路区印制下层导电线路; 52、将上导电层固定于绝缘片顶面,形成多层线路板;在多层线路板与置空区对应的位置上钻取一个与置空区大小匹配并依次贯穿上导电层和绝缘片的第一通孔;在多层线路板的预设位置上钻取若干用于连通下层导电线路并依次贯穿上导电层和绝缘片的第二通孔; 53、对多层线路板和下基层进行定位,使第一通孔和置空区位置对应;将多层线路板和下基层固定为一个整体; 54、在上导电层的预设位置安装预设器件,在第一通孔内安装LED芯片;在第二通孔中设置用于连接上层导电线路和下层导电线路的连接线。8.如权利要求7所述的LED光引擎封装加工方法,其特征在于,S2中,“将上导电层固定于绝缘片顶面,形成多层线路板;”具体为:将导电层固定于绝缘片顶面,在上导电层上印制阻焊层,形成多层线路板。9.如权利要求7所述的LED光引擎封装加工方法,其特征在于,在执行S4之后还包括如下步骤:S5、在第二通孔中填充用于保护连接线的绝缘材料。10.如权利要求7所述的LED光引擎封装加工方法,其特征在于,所述SO中,所述绝缘片为由增强材料浸渍树脂处理而成的复合绝缘片。
【文档编号】H01L33/00GK105870301SQ201610408267
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】肖浩, 刘俊达, 李明珠, 苏佳槟, 孙婷
【申请人】广州硅能照明有限公司
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