专利名称：一种led封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种灯具的制作工艺，尤其涉及一种LED封装结构。
背景技术：
LED封装是将外引线衔接到LED芯片的电极上，以便于与其他器件衔接。它不只用导线将芯片上的电极衔接到封装外壳上完成芯片与外部电路的衔接，而且将芯片固定和密封起来，以维护芯片电路不受水、空气等物质的腐蚀而形成电气性能降低。另外，封装还能够进步LED芯片的出光效率，并为下游产业的应用装置和运输提供便利。因而，封装技术对 LED的性能和牢靠性发挥着重要的作用。在专利号为200710029336. 0、申请号为2007-07-20、实用新型名称为“一种LED的
制造方法”中，公开了大尺寸LED的制造方法，其包括以下步骤1)将LED芯片固定在杯碗上；2)打线将LED芯片正负极分别电连接至两电极引脚；3)将荧光粉与封装胶体充分混合、去泡并烘干制作成荧光胶饼；4)将3)步所制作的荧光胶饼融化批量封装由2)步安装好的LED芯片和杯体；5)将4)步封装好的LED烘干。本实用新型的制作工艺先分两条路走，一是预制荧光胶饼，荧光胶饼的制造方法有两种一是先将封装胶体研磨成粉末状，再与荧光粉充分混合挤压成块，二是先将封装胶体热熔，再与荧光粉充分混合、去泡后烘干制作成荧光胶饼；另一条将LED芯片固紧在杯碗上，行业上又叫固晶，然后用导线将芯片的正负极分别电连接至两引脚；[0012]最后将预制的荧光胶饼融化注入模具中，封装已安装好的芯片及引脚，再用电炉
jys T O上述专利通过荧光胶饼融化注入模具中，替代现有的点胶步骤，由此提高LED生
产效率。荧光粉是半导体照明技术中的关键技术之一，它的特性直接决议了荧光粉转换 LED的亮度、显色指数、色温及流明效率等性能。也就是说，荧光粉的种类比较多，制作不同的LED种类，需要的荧光粉的种类(比如颜色)或组合不同，则需要制作不同的荧光胶饼， 提高了制作工艺的复杂度。另外，LED芯片固定在杯碗上，又通过杯碗固定在线路板上，LED芯片的热量通过杯碗传递至线路板，再通过线路板进行散热，存在散热性能欠佳、部件复杂等缺点。
实用新型内容本实用新型的另一目的在于提供一种LED封装结构，以解决现有技术LED封装结构中散热性差的技术问题。[0017]本实用新型公开了一种LED封装结构，包括反射碗、线路板、LED芯片、填充胶体， 反射碗固定在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔，所述反射碗的底部留有LED 芯片与线路板直接接触的镂空处，在反射碗的镂空处上LED芯片直接载覆在线路板上，LED 芯片正负极通过内引线焊接到线路板上，在LED芯片表面上设置荧光粉层，在LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗，或者，在LED芯片上方设置荧光粉和胶体混合物，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗。较佳地，该些排气孔均勻设置在线路板与反射碗连接处，该些排气孔为设置在线路板与反射碗连接处的胶槽或胶斜面。较佳地，在上方加盖透镜模组，在底部加设散热器。较佳地，在上方加盖透镜模组，在底部加设散热器。本实用新型还公开第二种LED封装结构，包括固定支架、线路板、LED芯片、填充胶体，固定支架固定在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔，所述固定支架的底部留有LED芯片与线路板直接接触的镂空处；在固定支架的镂空处上LED芯片直接载覆在线路板上；LED芯片正负极通过内引线焊接到线路板上；在LED芯片表面上涂覆上荧光粉层，在 LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片、内引线，或者，在LED芯片上方填充荧光粉和胶体混合物，使之完全覆盖住LED芯片、内引线。较佳地，该些排气孔均勻设置在线路板与固定支架连接处，该些排气孔为设置在线路板与固定支架连接处的胶槽或胶斜面。较佳地，在上方加盖透镜模组，在底部加设散热器。本实用新型还提供一种LED封装结构，包括反射碗、线路板、LED芯片、填充胶体， 反射碗固定在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔，LED芯片直接载覆在线路板上，将LED芯片正负极通过内引线跨过反射碗的外缘接到线路板上，在LED芯片表面上设置荧光粉层，在LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗，或者，在 LED芯片上方设置荧光粉和胶体混合物，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗。现有的LED封装，往往将LED芯片固定于支架的热沉上，封装成LED颗粒，LED颗粒焊接在线路板，再安装到散热器上，形成产品，成为行业技术偏见，而这种LED日光灯的结构方式存在散热性能欠佳、部件复杂等缺点。本申请人在LED照明专有领域及应用场合，克服了现有的技术偏见，提出了一种新的LED封装结构，将LED芯片直接载覆在线路板上，并且解决了 LED芯片载覆在线路板上封装过程中的散热问题。而且，另外，本实用新型在LED 芯片表面上涂覆上荧光粉层，在LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片。另外，本实用新型将在LED芯片表面上涂覆有荧光粉层，即在LED芯片除底面之外的地方都可以涂覆有荧光粉，通过上述方式，能够使得LED的亮光达到更佳地反射效果。经实验表明，比起LED芯片上方填充荧光粉和胶体混合物的反射效果更佳。并且，在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔，这种方式提升了封装过程中的散热性。还有，该些排气孔为设置在线路板与反射碗连接处的胶槽或胶斜面。这样设置使得达到极好的散热性，而且结构简单。再有，所述反射碗与线路板通过机械锁合结构连接在线路板/反射碗上设置若干弹片，在反射碗/线路板的对应位置设置对应的凹槽，反射碗与线路板通过所述弹片卡接在对应的凹槽来机械连接。这种结构设计，反射碗与线路板可以达到比较好的拆卸功能， 方便后期的维护，同时也提升了后期LED芯片的利用率。
图1为本实用新型的一种LED封装结构的结构示例图； 图2为LED封装涂胶位置示意图；图3为LED芯片和线路板通过机械结构连接示意图；图4为本实用新型的另一种LED封装结构的结构示例图。
具体实施方式
以下结合附图，具体说明本实用新型。请参阅图1，其为一种LED封装的结构，包括LED芯片401，内引线402，填充胶体 403，线路板404，反射碗405。为了比较好的散热效果，线路板404，可以采用高导热率的材质，如金属材质或陶瓷等。线路板404与LED芯片401贴装位置还可以为平面、方形凹槽、矩形凹槽、圆形凹槽等。并且为了固定LED芯片，线路板404可以通过点有银胶、金锡，或者绝缘导热胶，或者焊接材料连接LED芯片401。并且，可以在线路板404固定LED芯片401的位置，加装反射碗， 提高出光效率。为了保证填充胶体403的形状也可以采用molding工艺。同时可以在固定芯片后，注入荧光粉(涂覆在LED芯片表面；或填在支架(或反射碗)与线路板形成的空腔，使之覆盖住LED芯片)，也可以在底胶中混入荧光粉。反射碗的角度范围为90度-150 度，尺寸为芯片的3-5倍，这种设计使LED芯片发出的光可为平行光或具有一定扩散角度的光，形成出射光的最优效果，满足LED的封装要求，达到较好的出光率，封装后的光通量值较好。从上可知，LED芯片可以直接封装在线路板上，LED芯片的热量直接传导到线路板和散热器，没有经过LED封装热沉，以及LED热沉与线路板的空气介质，大大提升了散热效果。采用反射碗，进行制作的工艺实施例如下。一种LED封装结构的制作工艺，由以下步骤组成1.将反射碗固定在线路板上反射碗可以是塑料制成，也可以是塑料表面再涂覆高反射率金属层，也可以金属制成，使之可以尽可能多的反射LED芯片发出的光即可。具体方式可以有1. 1及1. 2两种， 进行其中之一即可。反射碗的底部留有LED芯片与线路板直接接触的镂空处。也就是说， 反射碗的底部可以是空的，也可以是部分为空，该空处即为镂空处。一般大功率的LED采用金属碗，，小功率的LED采用塑料碗。1. 1胶水粘结反射碗。此方法的反射碗结构为与线路板结合的一面为平面，以利于更好的粘合；并留有后续填胶工艺的排气孔；且由于使用胶水和线路板连接，底部还需留有胶水固化所需空间，可以是槽407，也可以是一定的斜角408。如图2。线路板上需在预先设计中留有反射碗安装位置，考虑到粘结的可靠性，最佳方式是此处无覆盖阻焊层及铜箔。固定反射碗于线路板时，由人工或自动设备完成，参照线路板上预先设定的标记为基准。(此标记形式不限，可以是一个简单MARK点，也可以是钻孔，还可以是线路板上印刷标记)ο所用胶水需保证在220摄氏度下的稳定性O20度是因为后续线路板需要过共晶焊等工艺去完成芯片的固定。这个需要胶水原有的性能来保证)，以便于后续的工艺流程， 并可长期确保粘合的可靠性。胶水的固化方式可以是自然干燥，也可以是加温烘干，还可以附加吹干燥气体。1. 2机械锁合固定反射碗。此方法，需要在线路板上预先留有固定孔位，可以是一反射碗一孔，也可以是一反射碗多孔。反射碗的结构，需要在与线路板结合的底部有锁合结构，此结构为在反射碗底部长出弹片11，并保证在安装后能与线路板上的凹槽12形成锁合力；并留有后续填胶工艺的排气孔。即，在线路板/反射碗上设置若干弹片11，在反射碗/线路板的对应位置设置对应的凹槽12 (或称之为钻孔)，反射碗与线路板通过所述弹片卡接在对应的凹槽来机械可拆卸连接。如图3。固定反射碗于线路板时，由人工或自动设备完成，参照线路板上预先设定的标记为基准。1. 3特别的，当线路板材料为金属材料时，可以在1. 1或1. 2的基础上使用焊接工艺来固定反射碗。2.将LED芯片载覆在线路板上，位于反射碗的空腔内，并烘烤固定；步骤2的特征在于将芯片直接固定在线路板上，而不是其他热沉支架。该步骤可以采用银胶工艺、共晶工艺、覆晶工艺或其它工艺，只需要能够将LED芯片402固定在基板上的工艺。2. 1共晶工艺是指在LED芯片上镀金、锡、金锡合金，在基板焊接层上镀金或者银， 加热基板到共晶温度，使得金、银元素渗透到金锡合金中，形成合金层固化，从而将LED芯片焊接在基板上。2. 2覆晶工艺是将LED芯片倒装在基板上，使用超声波使LED芯片固定在基板上。3.将LED芯片正负极通过内引线焊接到线路板上。所述内引线一般为金线，单个电极可以焊接一根，或者两根，或者更多。对于垂直结构的芯片，一个电极可以直接和线路板上的正极或者负极线路焊接导通，另外一极由内引线导出。4.在芯片表面涂覆荧光粉，使其均勻覆盖LED芯片的除底面外的各个表面。使得 LED芯片发出的光激发荧光粉，混合成所需色温和颜色的光。在LED芯片上与预留内引线之处设置模具，后在其上涂覆上荧光粉层，去除模具，内引线与LED芯片焊接，这种处理方式具有更佳的焊接效果。5.填充胶体，点在LED芯片上方，完全覆盖住LED芯片及其引线，以及反射碗，使其处在密封状态下。在填充时，可以从LED芯片顶部缓慢填入，以便于不在反射碗和LED芯片间留有空气。特别的，也可以将荧光粉和胶水混合好后一起填充，如采用本方式，则可跳过步骤 4。[0059]填胶表面的形状可以有5. 1及5. 2两种方式，进行其中之一即可。5. 1填胶工艺的胶体形状由胶体自身的表面张力形成，即是说点胶后不做任何处理，任由其在重力作用下自由成型。5. 2 采用 molding 成型。以上公开的仅为一种实现范例，事实上，LED芯片直接载覆在反射碗也是可以的。一种LED封装方法，包括以下步骤(1)将反射碗固定在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔；(2) LED芯片直接载覆在反射碗上，反射碗的角度范围为90度_150度，尺寸为芯片的3-5倍；(3)将LED芯片正负极通过内引线接到线路板上，内引线通过反射碗的外缘连接至线路板上；(4)在LED芯片表面上涂覆上荧光粉层，在LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗，或者，在LED芯片上方填充荧光粉和胶体混合物，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗。请参阅图4其为另一种LED封装的结构，包括LED芯片401，内引线402，填充胶体403，线路板404，固定支架406。固定支架406的内侧面可为倾角90 150度，这种角度的设计使得反射效果比较佳。采用固定支架进行封装的步骤如下1.将固定支架固定在线路板上固定支架可以是塑料和金属制成，靠LED芯片一侧内表面可以再额外涂覆高反射率金属层，也可以涂覆其他材料反射层制，目的在于可以尽可能多的反射LED芯片发出的光即可。具体方式可以有1. 1、1. 2及1.3三种，进行其中之一即可。1. 1胶水粘结固定支架。此方法的固定支架结构为与线路板结合的一面为平面，以利于更好的粘合；并留有后续填胶工艺的排气孔；且由于使用胶水和线路板连接，底部还需留有胶水固化所需空间，可以是槽，也可以是一定的斜角。线路板上需在预先设计中留有固定支架安装位置，考虑到粘结的可靠性，最佳方式是此处无覆盖阻焊层及铜箔。安装固定支架于线路板时，由人工或自动设备完成，参照线路板上预先设定的标记为基准。所用胶水需保证在220摄氏度下的稳定性，以便于后续的工艺流程，并可长期确保粘合的可靠性。胶水的固化方式可以是自然干燥，也可以是加温烘干，还可以附加吹干燥气体。1. 2机械锁合安装固定支架。此方法，需要在线路板上预先留有固定孔位，使支架固定在孔位上。固定支架的结构，需要在与线路板结合的底部有锁合结构，此结构为在固定支架底部长出弹片或其他锁合机构，并保证在安装后能与线路板形成锁合力；并留有后续填胶工艺的排气孔14。安装固定支架于线路板时，由人工或自动设备完成，参照线路板上预先设定的标记为基准。1. 3多次注塑安装[0080]若支架材质为塑料，则1. 2方法也适用于以多次注塑的方式将固定支架安装到线路板上。在支架材料的选择上需考虑注塑时的熔料温度在线路板的承受范围之内，并兼顾到支架和线路板热膨胀系数的匹配性。也就是说将线路板放在塑料模具型腔内的，支架直接在线路板上成型。膜面温度不应高于线路板的耐热范围，具体数值视线路板的情况而定。所谓支架和线路板热膨胀系数匹配，可以理解为两个参数在数值上处在一个数量级上。2.将LED芯片载覆在线路板上，位于特制固定支架的空腔内，并烘烤固定；步骤2 的特征在于将芯片直接固定在线路板上，而不是其他热沉支架。该步骤可以采用银胶工艺、 共晶工艺、覆晶工艺或其它工艺，只需要能够将LED芯片402固定在基板上的工艺。2. 1共晶工艺是指在LED芯片上镀金或锡或金锡合金，在基板焊接层上镀金或者银，加热基板到共晶温度，使得金或银元素渗透到金锡合金中，形成合金层固化，从而将LED 芯片焊接在基板上。2. 2覆晶工艺是将LED芯片倒装在基板上，使用超声波使LED芯片固定在基板上。3.将LED芯片正负极通过内引线焊接到线路板上。所述内引线一般为金线，单个电极可以焊接一根，或者两根，或者更多。对于垂直结构的芯片，一个电极可以直接和线路板上的正极或者负极线路焊接导通，另外一极由内引线导出。4.在芯片表面涂覆荧光粉，使其均勻覆盖LED芯片的除地面外的各个表面。使得 LED芯片发出的光激发荧光粉，混合成所需色温和颜色的光。在LED芯片上与预留内引线之处设置模具，后在其上涂覆上荧光粉层，去除模具，内引线与LED芯片焊接。5.填充胶体，点在LED芯片上方，填充满固定支架和线路板围成的空间，完全覆盖住LED芯片及其引线，使其处在密封状态下。填胶时应缓慢填充以免在固定支架和LED芯片内留有空气。特别的，也可以将荧光粉和胶水混合好后一起填充，如采用本方式，则可跳过步骤 4。填胶工艺的胶体形状由胶体自身的表面张力形成，或采用molding成型。本实用新型还提供一种LED封装结构，包括反射碗、线路板、LED芯片、填充胶体， 反射碗固定在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔，LED芯片直接载覆在线路板上，将LED芯片正负极通过内引线跨过反射碗的外缘接到线路板上，在LED芯片表面上设置荧光粉层，在LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗，或者，在 LED芯片上方设置荧光粉和胶体混合物，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗。以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
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权利要求1.一种LED封装结构，其特征在于，包括反射碗、线路板、LED芯片、填充胶体，反射碗固定在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔，所述反射碗的底部留有LED芯片与线路板直接接触的镂空处，在反射碗的镂空处上LED芯片直接载覆在线路板上，LED芯片正负极通过内引线焊接到线路板上，在LED芯片表面上设置荧光粉层，在LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗，或者，在LED芯片上方设置荧光粉和胶体混合物，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗。
2.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，该些排气孔均勻设置在线路板与反射碗连接处，该些排气孔为设置在线路板与反射碗连接处的胶槽或胶斜面。
3.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，在上方加盖透镜模组，在底部加设散热器。
4.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，在上方加盖透镜模组，在底部加设散热器。
5.一种LED封装结构，其特征在于，包括固定支架、线路板、LED芯片、填充胶体，固定支架固定在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔，所述固定支架的底部留有LED芯片与线路板直接接触的镂空处；在固定支架的镂空处上LED芯片直接载覆在线路板上；LED 芯片正负极通过内引线焊接到线路板上；在LED芯片表面上涂覆上荧光粉层，在LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片、内引线，或者，在LED芯片上方填充荧光粉和胶体混合物，使之完全覆盖住LED芯片、内引线。
6.如权利要求5所述的LED封装结构，其特征在于，该些排气孔均勻设置在线路板与固定支架连接处，该些排气孔为设置在线路板与固定支架连接处的胶槽或胶斜面。
7.如权利要求5所述的LED封装结构，其特征在于，在上方加盖透镜模组，在底部加设散热器。
8.—种LED封装结构，其特征在于，包括反射碗、线路板、LED芯片、填充胶体，反射碗固定在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔，LED芯片直接载覆在线路板上，将LED 芯片正负极通过内引线跨过反射碗的外缘接到线路板上，在LED芯片表面上设置荧光粉层，在LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗，或者，在LED芯片上方设置荧光粉和胶体混合物，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗。
专利摘要一种LED封装结构，包括反射碗、线路板、LED芯片、填充胶体，反射碗固定在线路板上，并留有用于填胶工艺的若干排气孔，所述反射碗的底部留有LED芯片与线路板直接接触的镂空处，在反射碗的镂空处上LED芯片直接载覆在线路板上,LED芯片正负极通过内引线焊接到线路板上,在LED芯片表面上设置荧光粉层，在LED芯片上方填充胶体，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗，或者，在LED芯片上方设置荧光粉和胶体混合物，使之完全覆盖住LED芯片、内引线及反射碗。本实用新型具有散热性好、结构简单、反射效果好的优点。
文档编号H01L33/48GK201964172SQ201020661210
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者傅少钦, 郭丹, 陈凯, 黄建明 申请人:浙江西子光电科技有限公司