一種系統(tǒng)級led封裝器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種系統(tǒng)級LED封裝器件，其包括基板、驅(qū)動控制模塊、LED芯片和光學(xué)透鏡，驅(qū)動控制模塊和LED芯片設(shè)置在基板上，光學(xué)透鏡覆蓋驅(qū)動控制模塊和LED芯片并且被固定在基板上，其特征在于，基板的一表面上設(shè)置有多個大小和深度不同的凹槽，驅(qū)動控制模塊中的各個電子元件和至少一個LED芯片的裸片根據(jù)其形狀和大小對應(yīng)地安裝固定至相應(yīng)大小和深度的凹槽底部，并且驅(qū)動控制模塊中的各個電子元件和至少一個LED芯片的裸片安裝固定在相應(yīng)凹槽底部后，其高度一致且均低于基板的頂面。本實用新型可以提高傳統(tǒng)系統(tǒng)級LED封裝器件的系統(tǒng)光效，并解決系統(tǒng)級LED封裝散熱集中的問題，同時減少封裝膠的用量，也使得系統(tǒng)級LED封裝器件更加美觀。
【專利說明】一種系統(tǒng)級LED封裝器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種LED封裝器件，尤其涉及一種系統(tǒng)級LED封裝器件。
【背景技術(shù)】
[0002]LED產(chǎn)品因其具有節(jié)能、省電、高效率、反應(yīng)時間快、壽命周期長、且不含汞，具有環(huán)保效益等優(yōu)點，被廣泛用照明和顯示行業(yè)，成為近年來最受矚目的產(chǎn)品之一。
[0003]傳統(tǒng)的LED燈具是由光源、驅(qū)動電路、熱學(xué)器件和光學(xué)器件等部分組成，每個部分都是獨立分離的。其中驅(qū)動電路是將電子元件的裸片加工封裝后，再用焊錫焊在印制電路板上，封裝過的電子元件，體積尺寸較大，使得驅(qū)動電路板的體積變大。
[0004]目前出現(xiàn)了一種“系統(tǒng)級”LED封裝器件，此種封裝方式就是將LED芯片、驅(qū)動電路元件、控制芯片及無線通信模塊等裸片封裝在具有熱學(xué)、光學(xué)性能的一個基板上。系統(tǒng)級封裝具有集成化、小型化以及多功能化的特點，是未來LED封裝的趨勢。
[0005]但系統(tǒng)級封裝也存在著不足之處，由于將各個功能的芯片裸片封裝在同一基板上，各芯片的高度大小都存在差異，一般LED芯片的高度是最低，且LED芯片與其他芯片都在同一水平面上。LED芯片發(fā)出的光就會被其他芯片，特別是黑色的芯片所吸收，從而影響了整個系統(tǒng)級LED封裝器件的光效。中國專利CN103337496A公開了一種雙面硅基板的LED集成封裝結(jié)構(gòu)及制作方法，其將LED芯片固定在硅基板一面的凹槽中，將驅(qū)動芯片設(shè)置在硅基板另一面的凹槽中，然后將硅基板設(shè)置有驅(qū)動芯片的一側(cè)與散熱器疊加連接，形成LED的集成封裝。這種封裝結(jié)構(gòu)雖然體積小，散熱較好，驅(qū)動芯片也不會擋住或吸收LED芯片發(fā)出的光，但其制作工藝相對復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對上述問題，本實用新型提供了一種系統(tǒng)級LED封裝器件。
[0007]本實用新型公開了一種系統(tǒng)級LED封裝器件，其包括基板、驅(qū)動控制模塊、LED芯片和光學(xué)透鏡，所述驅(qū)動控制模塊和所述LED芯片設(shè)置在所述基板上，所述光學(xué)透鏡覆蓋所述驅(qū)動控制模塊和所述LED芯片并且固定在所述基板上，其特征在于，所述基板的一表面上設(shè)置有多個大小和深度不同的凹槽，所述驅(qū)動控制模塊中的各個電子元件和至少一個所述LED芯片的裸片根據(jù)其形狀和大小對應(yīng)地安裝固定至相應(yīng)大小和深度的所述凹槽底部，并且所述驅(qū)動控制模塊中的各個電子元件和至少一個所述LED芯片的裸片安裝固定在相應(yīng)所述凹槽底部后，其高度一致且均低于所述基板的頂面。
[0008]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述基板為硅基板、高導(dǎo)熱陶瓷基板或高導(dǎo)熱鋁基板，所述基板上的所述凹槽在俯視圖中為圓形、橢圓形或多邊形，所述凹槽的底部與所述基板的表面之間為一斜面。
[0009]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述多邊形為正方形或長方形。
[0010]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述基板在設(shè)置所述凹槽的一面上覆蓋有由銅箔層構(gòu)成的電路。[0011]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，在所述凹槽底部的所述電路上設(shè)置有至少兩個金或銀質(zhì)的電極，其中，與用于安裝驅(qū)動控制模塊的凹槽相比，在用于安裝LED芯片的凹槽中具有更多數(shù)量的電極。
[0012]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，在用于安裝LED芯片的凹槽底部的非電極區(qū)域以及在所述凹槽底部與所述基板表面之間的斜面上的銅箔層上設(shè)置有反射層。
[0013]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，在所述銅箔層上的非電極區(qū)域和非反射層區(qū)域設(shè)置有白油絕緣層。
[0014]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述驅(qū)動控制模塊包括驅(qū)動電路元件、帶有協(xié)議的控制模組芯片和無線通信模塊，其中，所述驅(qū)動電路元件包括集成芯片1C、MOS集成電路、電阻、電容和/或整流二極管，其中，帶有協(xié)議的控制模組芯片為DAL1、MAX512的燈具控制芯片。
[0015]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述LED芯片為藍(lán)光LED芯片、紫外光LED芯片或紫光LED芯片，所述LED芯片為在藍(lán)寶石、氮化鎵或硅襯底上形成的水平結(jié)構(gòu)LED芯片、垂直結(jié)構(gòu)LED芯片或倒裝結(jié)構(gòu)芯片。
[0016]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述驅(qū)動控制模塊中的電子元件和所述LED芯片的裸片通過固晶方式安裝至所述基板上相應(yīng)大小和深度的凹槽底部，并且通過金線、鋁線或合金線與所述電極相互連接，并且采用絕緣膠或?qū)щ娔z來固定，所述驅(qū)動控制模塊和所述LED芯片被含有熒光粉或不含熒光粉的封裝膠層整體封裝覆蓋。
[0017]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述光學(xué)透鏡為玻璃透鏡或PC塑膠透鏡，所述光學(xué)透鏡通過卡合連接或粘接 固定在所述基板上，所述光學(xué)透鏡上設(shè)置有熒光粉層。
[0018]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0019]1.本實用新型在其基板表面上設(shè)置多個用于放置各功能芯片的凹槽，以此隔離發(fā)光的LED芯片與其他芯片，使得LED芯片發(fā)出的光不被其他芯片吸收和阻擋，從而提高LED系統(tǒng)封裝的光效。
[0020]2.本實用新型優(yōu)選采用硅基板，并且由于LED芯片、驅(qū)動電路元件、控制芯片及無線通信模塊等裸片分別放置在硅基板上各自的凹槽中，使得由不同芯片產(chǎn)生的熱量被均勻分散開，不會由于熱量聚集能導(dǎo)致局部熱量過高而影響封裝器件的性能。
[0021]3.本實用新型可以使得各芯片高度一致且均處與基板表面以下，節(jié)約封裝膠的同時，也使得封裝器件更加美觀。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是根據(jù)本實用新型的系統(tǒng)級LED封裝器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本實用新型的一個優(yōu)選實施方式的俯視圖；
[0024]圖3是本實用新型的系統(tǒng)級LED封裝器件的基板結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記列表
[0026]100:系統(tǒng)級LED封裝器件
[0027]1:基板 2:驅(qū)動控制模塊 3:LED芯片 4:光學(xué)透鏡
[0028]101:凹槽 102:銅箔層 103:電極 104:反射層
[0029]105:白油絕緣層106:封裝膠層107:金線[0030]201:驅(qū)動電路元件 202:帶有協(xié)議的控制模組芯片
[0031]203:無線通信模塊
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖具體說明本實用新型。
[0033]圖1是根據(jù)本實用新型的系統(tǒng)級LED封裝器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1示出了一種系統(tǒng)級LED封裝器件100，其包括基板1、驅(qū)動控制模塊2、LED芯片3和光學(xué)透鏡4。驅(qū)動控制模塊2和LED芯片3設(shè)置在基板I上，光學(xué)透鏡4將驅(qū)動控制模塊2和LED芯片3包圍并固定在基板I上?；錓的一表面上設(shè)置有多個大小和深度不同凹槽101，驅(qū)動控制模塊2中的各個電子元件和至少一個LED芯片3的裸片根據(jù)其形狀和大小對應(yīng)地安裝固定至相應(yīng)大小和深度的凹槽101底部，驅(qū)動控制模塊2中的各個電子元件和至少一個LED芯片3的裸片安裝固定在相應(yīng)凹槽101底部后，其高度一致且均處于基板I的頂面以下。在此，所述頂面是指由未開槽的區(qū)域所限定的表面。
[0034]圖2是本實用新型的一個優(yōu)選實施方式的俯視圖。如圖所示，本實用新型在基板I表面內(nèi)設(shè)置多個用于放置各功能芯片的凹槽，以此隔離發(fā)光的LED芯片3與其他芯片，使得LED芯片3發(fā)出的光不被其他芯片吸收和阻擋，從而提高系統(tǒng)光效；并且由于LED芯片3、驅(qū)動電路元件201、帶有協(xié)議的控制模組芯片202和無線通信模塊203等裸片分別放置在各自的凹槽中，使得由不同芯片產(chǎn)生的熱量被均勻分散開，不會由于熱量聚集能導(dǎo)致局部熱量過高而影響封裝器件的性能；還可以使得各芯片高度一致且均處與基板頂面以下。節(jié)約封裝膠的同時，也使得封裝器件更加美觀。
[0035]圖3是本實用新型的系統(tǒng)級LED封裝器件的基板結(jié)構(gòu)的示意圖?；錓可以為硅基板、高導(dǎo)熱陶瓷基板或高導(dǎo)熱鋁基板。優(yōu)選采用容易打孔開槽的絕緣導(dǎo)熱好的硅基板?；錓的一表面上開有多個尺寸大小、深度不同的凹槽101。凹槽101在俯視圖中可以為圓形、橢圓形或多邊形。多邊形可以為正方形或長方形。凹槽101的底部與基板I的表面之間為一斜面，即凹槽101的槽壁是一個斜面。
[0036]基板I在設(shè)置凹槽101的這一表面上通過濺射或化學(xué)沉積工藝覆蓋上一層厚度為50?200 μ m且均勻的銅箔層102。并在銅箔層102上設(shè)計好電路圖，采用蝕刻工藝制作出所需的電路。
[0037]在每個凹槽101底部的電路上設(shè)置至少兩個金或銀質(zhì)的電極103。并且用于安裝驅(qū)動控制模塊2中的各個元件的凹槽101中的電極103比用于安裝LED芯片3的凹槽中的電極103至少多一個。多出的這至少一個電極可以將功能芯片的熱量快速傳導(dǎo)至底部，可以起到加速散熱的作用。
[0038]在用于安裝LED芯片3的凹槽101底部非電極區(qū)域和凹槽101底部與基板I表面之間的斜面上的銅箔層102上通過濺射、真空鍍膜和化學(xué)沉積等方式鍍上一層反射膜，形成一層具有高反射率的反射層104。
[0039]在銅箔層102上的非電極區(qū)域和非反射層區(qū)域采用絲網(wǎng)印刷的方式覆上一層白油絕緣層105。白油絕緣層105的作用是提供絕緣保護(hù)，防止觸電。
[0040]驅(qū)動控制模塊2可以包括驅(qū)動電路元件201、帶有協(xié)議的控制模組芯片202和無線通信模塊203。驅(qū)動電路元件201包括集成芯片IC、M0S集成電路、電阻、電容、整流二極管等電子元件。帶有協(xié)議的控制模組芯片202可以為DAL1、MAX512或其他燈具控制芯片，其功能是能夠?qū)崿F(xiàn)對LED光色參數(shù)可調(diào)。將無線通信模塊203集成至LED封裝器件中，器件即可實現(xiàn)無線通信功能。
[0041]LED芯片3可以為藍(lán)光LED芯片、紫外光LED芯片或紫光LED芯片。LED芯片3可以是在藍(lán)寶石、氮化鎵或硅襯底上形成的水平結(jié)構(gòu)LED芯片、垂直結(jié)構(gòu)LED芯片或倒裝結(jié)構(gòu)芯片。
[0042]驅(qū)動控制模塊2中的電子元件和LED芯片3的裸片通過固晶安裝至基板I上相應(yīng)大小和深度的凹槽101底部，通過金線107、鋁線或合金線與電極103連接，并用絕緣膠或?qū)щ娔z固定。驅(qū)動控制模塊2和LED芯片3被封裝膠層106整體封裝覆蓋。封裝膠層106中可以含有熒光粉也可以不含有熒光粉。封裝膠層106中含熒光粉的器件可以形成白光LED封裝器件；不含熒光粉的器件則為藍(lán)光LED封裝器件、紫外光LED封裝器件或紫光LED封裝器件。
[0043]光學(xué)透鏡4可以為玻璃透鏡或PC塑膠透鏡。光學(xué)透鏡4可以通過卡合連接或粘接固定在基板I上，并將驅(qū)動控制模塊2和LED芯片3包圍在光學(xué)透鏡4內(nèi)。光學(xué)透鏡4上亦可以采用絲網(wǎng)印刷、噴涂及注塑等方法在其表面附著上熒光粉層。將附有熒光粉層的光學(xué)透鏡4固定在藍(lán)光LED封裝器件上，即可以形成白光LED封裝器件。
[0044]本實用新型采用帶凹槽的封裝硅基板，將各功能芯片隔離，不僅提高了傳統(tǒng)系統(tǒng)級封裝的系統(tǒng)光效，解決了系統(tǒng)級封裝散熱集中的問題，而且同時減少封裝膠的用量，使得封裝器件更加美觀。
[0045]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0046]1.本實用新型在其基板表面上設(shè)置多個用于放置各功能芯片的凹槽，以此隔離發(fā)光的LED芯片與其他芯片，使得LED芯片發(fā)出的光不被其他芯片吸收和阻擋，從而提高LED系統(tǒng)封裝的光效。
[0047]2.本實用新型優(yōu)選采用硅基板，并且由于LED芯片、驅(qū)動電路元件、控制芯片及無線通信模塊等裸片分別放置在硅基板上各自的凹槽中，使得由不同芯片產(chǎn)生的熱量被均勻分散開，不會由于熱量聚集能導(dǎo)致局部熱量過高而影響封裝器件的性能。
[0048]3.本實用新型可以使得各芯片高度一致且均處與基板表面以下，節(jié)約封裝膠的同時，也使得封裝器件更加美觀。
[0049]需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，在本實用新型的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)或者變形落在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上面的具體描述只是為了解釋本實用新型的目的，并非用于限制本實用新型。本實用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其包括基板(1)、驅(qū)動控制模塊(2)、LED芯片(3)和光學(xué)透鏡(4), 所述驅(qū)動控制模塊(2)和所述LED芯片(3)設(shè)置在所述基板(1)上，所述光學(xué)透鏡(4)覆蓋所述驅(qū)動控制模塊(2)和所述LED芯片(3)并且被固定在所述基板(1)上， 其特征在于， 所述基板(1)的一表面上設(shè)置有多個大小和深度不同的凹槽(101)， 所述驅(qū)動控制模塊(2)中的各個電子元件和至少一個所述LED芯片(3)的裸片根據(jù)其形狀和大小對應(yīng)地安裝固定至相應(yīng)大小和深度的所述凹槽(101)底部，并且 所述驅(qū)動控制模塊(2)中的各個電子元件和至少一個所述LED芯片(3)的裸片安裝固定在相應(yīng)所述凹槽(101)底部后，其高度一致且均低于所述基板(1)的頂面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，所述基板(1)為硅基板、高導(dǎo)熱陶瓷基板或高導(dǎo)熱鋁基板， 所述基板(1)上的所述凹槽(101)在俯視圖中為圓形、橢圓形或多邊形，所述凹槽(101)的底部與所述基板(1)的表面之間為一斜面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，所述多邊形為正方形或長方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，所述基板(1)在設(shè)置所述凹槽(101)的一面上覆蓋有由銅箔層(102)構(gòu)成的電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，在所述凹槽(101)底部的所述電路上設(shè)置有至少兩個金或銀質(zhì)的電極(103)，其中，與用于安裝驅(qū)動控制模塊(2)的凹槽(101)相比，在用于安裝LED芯片(3)的凹槽中具有更多數(shù)量的電極(103)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，在用于安裝LED芯片(3)的凹槽(101)底部的非電極區(qū)域以及在所述凹槽(101)底部與所述基板(1)表面之間的斜面上的銅箔層(102)上設(shè)置有反射層(104)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，在所述銅箔層(102)上的非電極區(qū)域和非反射層區(qū)域設(shè)置有白油絕緣層(105)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，所述驅(qū)動控制模塊(2)包括驅(qū)動電路元件(201)、帶有協(xié)議的控制模組芯片(202)和無線通信模塊(203)， 其中，所述驅(qū)動電路元件(201)包括集成芯片1C、MOS集成電路、電阻、電容和/或整流二極管， 其中，帶有協(xié)議的控制模組芯片(202)為DAL1、MAX512的燈具控制芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，所述LED芯片(3)為藍(lán)光LED芯片、紫外光LED芯片或紫光LED芯片， 所述LED芯片(3)為在藍(lán)寶石、氮化鎵或硅襯底上形成的水平結(jié)構(gòu)LED芯片、垂直結(jié)構(gòu)LED芯片或倒裝結(jié)構(gòu)芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，所述驅(qū)動控制模塊(2)中的電子元件和所述LED芯片(3)的裸片通過固晶方式安裝至所述基板(1)上相應(yīng)大小和深度的凹槽(101)底部，并且通過金線(107)、鋁線或合金線與所述電極(103)相互連接，并且采用絕緣膠或?qū)щ娔z來固定，所述驅(qū)動控制模塊(2)和所述LED芯片(3)被含有熒光粉或不含熒光粉的封裝膠層(106)整體封裝覆蓋。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)級LED封裝器件(100)，其特征在于，所述光學(xué)透鏡(4)為玻璃透鏡或PC塑膠透鏡，所述光學(xué)透鏡(4)通過卡合連接或粘接固定在所述基板 (I)上，所述光學(xué)透鏡(4)上設(shè)置有熒光粉層。
【文檔編號】H01L25/16GK203760472SQ201320833936
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】羅超, 李東明, 賈晉, 林莉 申請人:四川新力光源股份有限公司