一种系统级led封装器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种系统级LED封装器件（100），其包括半导体基板（101）、LED芯片（102）和驱动模块电路（103），其特征在于，所述LED芯片（102）设置于所述半导体基板（101）的上表面，所述驱动模块电路（103）按照嵌装方式齐平地设置于所述半导体基板（101）的下表面上。本实用新型将驱动模块电路等与LED芯片集成到一块半导体基板的上下两面，无需外置电路，直接交流电点亮LED，可形成高集成度的封装器件，缩小整个系统的体积，并且可同时具有多种功能，可广泛的应用于各种灯具中。
【专利说明】一种系统级LED封装器件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种LED封装器件，尤其是涉及一种系统级LED封装器件。
【背景技术】
[0002]近年来，白光LED发展迅速，以其节能、环保、寿命长等优势，正逐渐占据整个照明市场，被称为21世纪新一代光源。现今LED应用产品大多使用直流驱动，需要一个电源转换器，电源转换器将交流电转换为直流电，而电源转换器的引入，首先会造成LED寿命的降低,其次会使电路复杂,体积过大,并占据灯具很大的内部空间，不便于灯具结构及散热的设计，从而造成灯具太大，外部走线繁多，影响灯具的可靠性与美观。并且违背了现今半导体产业要求通过设计、工艺，使器件更微型化、小型化的宗旨。
[0003]专利CN 201904368 U公开了一种硅基板集成有功能电路的LED表面贴装结构。其通过将LED芯片和功能电路集成在硅基板的同一表面上，可以在一定程度上减小LED表面贴装结构的体积。但由于LED芯片和功能电路集成在娃基板的同一表面上,所以LED表面贴装结构的体积减小的程度有限，不能最大化的减小LED封装器件的体积。
实用新型内容
[0004]针对上述问题，本实用新型提供了一种可实现LED封装器件微型化、小型化的系统级LED封装器件。
[0005]本实用新型公开了一种系统级LED封装器件，其包括半导体基板、LED芯片和驱动模块电路，其中，所述LED芯片设置于所述半导体基板的上表面，所述驱动模块电路按照嵌装方式齐平地设置于所述半导体基板的下表面上。驱动模块电路采用嵌装且齐平的设置方式是本实用新型的一项创新，它有助于大批量生产。齐平嵌装的一项优点在于可以在生产过程中保护驱动模块免受机械应力损坏；另一项优点在于可以多批次叠放，有效优化存储空间。
[0006]根据一个优选的实施方式，所述半导体基板为SOI基板、娃基板或锗基板。
[0007]根据一个优选的实施方式，在所述半导体基板的下表面设置有凹槽，所述凹槽的位置对应于所述驱动模块电路的线路。
[0008]根据一个优选的实施方式，所述驱动模块电路包括旨在对谐波、效率、功率因数和/或频闪进行控制的功能元件。
[0009]根据一个优选的实施方式，所述功能元件包括控制1C、电阻R、电容C、整流桥和MOSFET。
[0010]根据一个优选的实施方式，所述功能元件贴装于所述半导体基板的下表面的凹槽中，或者所述功能元件直接通过电路互连并集成在所述半导体基板的下表面内部。
[0011]根据一个优选的实施方式，所述LED芯片通过表面封装、支架排封装或模组封装固定在所述半导体基板的上表面。
[0012]根据一个优选的实施方式，所述半导体基板上设置有贯通孔，所述LED芯片与所述驱动模块电路通过所述贯通孔实现电连接。
[0013]本实用新型的优点在于:
[0014]1.本实用新型将驱动模块电路等与LED芯片集成到一块半导体基板的上下两面，使LED封装器件更微型化、小型化。
[0015]2.本实用新型将驱动模块电路等与LED芯片集成到一块半导体基板的上下两面，无需外置电路，直接交流电点亮LED，并且可同时具有多种功能，可广泛的应用于各种灯具中。
[0016]3.本实用新型采用硅基材料作为LED封装基板，其具有优异的导热能力，可以大大提高LED封装器件的散热效果，增加LED封装器件的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的系统级LED封装器件的结构示意图；
[0018]图2是本实用新型的LED芯片的封装示意图；
[0019]图3是本实用新型的另一实施方式的结构示意图；
[0020]图4是本实用新型的直接集成在半导体基板上的功能元件示意图。
[0021]附图标记列表:
[0022]100:系统级LED封装器件
[0023]101:半导体基板102:LED芯片103:驱动模块电路
[0024]201:控制 IC 202:电阻 R 203:电容 C
[0025]204:整流桥 205: MOSFET
[0026]301:凹槽
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图具体说明本实用新型。
[0028]图1是本实用新型的系统级LED封装器件的结构示意图。图1示出了本实用新型的第一种实施方式。该LED封装器件包括半导体基板101、LED芯片102和驱动模块电路103。LED芯片102设置于半导体基板101的上表面。驱动模块电路103设置于半导体基板101的下表面。
[0029]半导体基板101可以是SOI基板、硅基板或锗基板，也可以是陶瓷基板等其他非金属基板。采用硅材料作为LED封装基板的最大优势在于其具有优异的导热能力。硅基板相对于传统基板材料，具有更高的导热率(130W/m.K)，可以为LED产品提供良好的散热性能。硅的热膨胀系数与LED芯片材料相一致，可以保证LED产品使用中可靠度和寿命的提升。另外，硅基封装工艺与集成电路制作工艺兼容，便于满足产品小型化和个性化的需求。
[0030]LED芯片102可以通过表面封装、支架排封装或模组封装等常规的LED封装技术固定在半导体基板101的上表面上。
[0031]半导体基板101的下表面设置有凹槽301。驱动模块电路103的线路设置在凹槽301 中。
[0032]驱动模块电路103包括控制IC201、电阻R202、电容C203、整流桥204和M0SFET205等能够实现对谐波、效率、功率因数、频闪控制的功能元件。这些功能元件可以通过贴装的方式固定在半导体基板101的下表面的凹槽301中。
[0033]半导体基板101上设置有贯通孔。LED芯片102与驱动模块电路103可以通过贯通孔实现电连接。
[0034]在此【具体实施方式】中，可以按照下面的工艺步骤实现LED的系统级封装。
[0035]首先，如图2所示，在硅基板的上表面进行常规的LED封装技术的固晶、焊线等，将LED芯片102固定在硅基板的上表面；
[0036]其次，在硅基板的下表面根据需要设计一个驱动模块电路103，在驱动模块电路103的线路上设置好凹槽301 ；
[0037]再次，将驱动模块电路103所需要的控制IC201、电阻R202、电容C203、整流桥204和M0SFET205等能够实现对谐波、效率、功率因数、频闪控制的功能元件通过贴装固定在凹槽301中。
[0038]最后，通过设置在硅基板上的贯通孔将LED芯片102和驱动模块电路103电连接。
[0039]图3是本实用新型的另一实施方式的结构示意图。其与上述第一种实施方式相比较主要区别在于，驱动模块电路103所需的控制IC201、电阻R202、电容C203、整流桥204和M0SFET205等功能元件可以是按照一定的电路互连，直接集成在半导体基板101的下表面内部。
[0040]对于这种实施方式，可以按照下面的工艺步骤实现LED的系统级封装。
[0041]第一，如图4所示，可以借助IC制造工艺等直接在硅基板上制作驱动模块电路103 ；
[0042]第二，在硅基板的上表面进行常规的LED封装技术的固晶、焊线等，将LED芯片102固定在硅基板的上表面。
[0043]上述两种实施方式均可以实现LED芯片与功能元器件的集成。最终减小了器件体积，使LED封装器件更微型化、小型化。
[0044]更进一步，可以在硅衬底上直接外延生长GaN材料制备LED。硅作为生长LED的衬底，具有晶格匹配好、导热性闻等优点，是理想的LED衬底材料。以娃基板为衬底，在其上生长LED，并集成驱动电路，可以“一步式”实现器件生长+封装+组装，可以进一步改善产品性能和降低成本。
[0045]本实用新型的优点在于:
[0046]1.本实用新型将驱动模块电路等与LED芯片集成到一块半导体基板的上下两面，使LED封装器件更微型化、小型化。
[0047]2.本实用新型将驱动模块电路等与LED芯片集成到一块半导体基板的上下两面，无需外置电路，直接交流电点亮LED，并且可同时具有多种功能，可广泛的应用于各种灯具中。
[0048]3.本实用新型采用硅基材料作为LED封装基板，其具有优异的导热能力，可以大大提高LED封装器件的散热效果，增加LED封装器件的使用寿命。
[0049]需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本实用新型的目的，并非用于限制本实用新型。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种系统级LED封装器件(100)，其包括半导体基板(101 )、LED芯片(102)和驱动模块电路(103)， 其特征在于， 所述LED芯片(102)设置于所述半导体基板(101)的上表面，所述驱动模块电路(103)按照嵌装方式齐平地设置于所述半导体基板(101)的下表面上。
2.根据权利要求1所述的系统级LED封装器件(100)，其特征在于，所述半导体基板(101)为SOI基板、硅基板或锗基板。
3.根据权利要求2所述的系统级LED封装器件(100)，其特征在于，在所述半导体基板(101)的下表面设置有凹槽(301)，所述凹槽(301)的位置对应于所述驱动模块电路(103)的线路。
4.根据权利要求3所述的系统级LED封装器件(100)，其特征在于，所述驱动模块电路(103)包括旨在对谐波、效率、功率因数和/或频闪进行控制的功能元件。
5.根据权利要求4所述的系统级LED封装器件(100)，其特征在于，所述功能元件包括控制 IC (201)、电阻 R (202)、电容 C (203)、整流桥(204)和 MOSFET (205)。
6.根据权利要求4或5所述的系统级LED封装器件(100)，其特征在于，所述功能元件贴装于所述半导体基板(101)的下表面的凹槽(301)中，或者所述功能元件直接通过电路互连并集成在所述半导体基板(101)的下表面内部。
7.根据权利要求1所述的系统级LED封装器件(100)，其特征在于，所述LED芯片(102)通过表面封装、支架排封装或模组封装固定在所述半导体基板(101)的上表面。
8.根据权利要求1至7之一所述的系统级LED封装器件(100)，其特征在于，所述半导体基板(101)上设置有贯通孔，所述LED芯片(102)与所述驱动模块电路(103)通过所述贯通孔实现电连接。
【文档编号】H01L25/16GK203760473SQ201320838210
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】范青青, 李东明, 贾晋 申请人:四川新力光源股份有限公司