專利名稱：垂直結(jié)構(gòu)led芯片集成封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及照明領(lǐng)域，具體是一種垂直LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)逐漸進(jìn)步發(fā)展，LED應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，各界對(duì)于環(huán)保節(jié)能日趨重視。LED已經(jīng)廣泛應(yīng)用于景觀照明和一些特殊的照明領(lǐng)域；但真正應(yīng)用于普通照明， 如道路、隧道、工廠或商場(chǎng)照明還需要更大功率、更高光效的LED光源。目前，市場(chǎng)上LED光源封裝采用的芯片結(jié)構(gòu)主要有兩種一是水平結(jié)構(gòu)芯片，另一種則是垂直結(jié)構(gòu)芯片。水平結(jié)構(gòu)芯片的優(yōu)點(diǎn)在于P極和N極線路都設(shè)計(jì)在芯片發(fā)光面上，可任意對(duì)芯片進(jìn)行串并集成封裝的LED光源來(lái)滿足燈具所需的光通量。其缺陷是，芯片底部為藍(lán)寶石襯底，導(dǎo)熱系數(shù)只有20-30W/ MK，而此芯片本身散熱效果不是很好，所以對(duì)燈具的光衰影響較大。垂直結(jié)構(gòu)芯片因?yàn)樾酒l(fā)光面上只設(shè)計(jì)了一種N極線路，在與水平結(jié)構(gòu)芯片同等尺寸規(guī)格下相比，垂直結(jié)構(gòu)芯片的發(fā)光面積上要大10-15%，所以光效也要比水平結(jié)構(gòu)芯片高出10-20%左右；此外垂直結(jié)構(gòu)芯片底部為銅基襯底，銅的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)300 W/ MK以上， 是藍(lán)寶石的10多倍，所以芯片本身的散熱效果比水平結(jié)構(gòu)芯片要好幾倍。但是，垂直結(jié)構(gòu)芯片在目前的封裝和應(yīng)用行業(yè)缺陷也比較多，例如采用垂直結(jié)構(gòu)芯片只能單顆IW或3W的封裝工藝，不能集成封裝成更大單顆功率型的LED光源，所以在燈具應(yīng)用的組裝過(guò)程需克服很多困難，如1)燈具的設(shè)計(jì)受到單顆LED排列數(shù)量和鋁基板線路復(fù)雜的限制，生產(chǎn)的燈具在外形美觀和保證性能方面難以兼顧。2)單顆IW LED光源封裝時(shí)需做二次光學(xué)處理，組裝成燈具后還需做三次光學(xué)處理后才能滿足照明工程所需的配光曲線及照度均勻性；但是，光學(xué)處理的次數(shù)越多，LED光源的光通量就會(huì)損失越多。3)采用導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z墊作為L(zhǎng)ED光源的導(dǎo)熱介質(zhì)，(其導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z墊的主要成份結(jié)構(gòu)為硅酮+純銀微粒子+金屬氮化物，它的導(dǎo)熱系數(shù)在0.5W/ MK 2. 5ff/ MK左右)不足夠以滿足對(duì)LED光源的散熱；而且，導(dǎo)熱硅脂常常因在高溫下工作，內(nèi)部水分和化學(xué)樹脂容易蒸發(fā)干枯，使LED光源熱沉與散熱器接觸面積越來(lái)越減少，長(zhǎng)而久之導(dǎo)致LED芯片溫度無(wú)法正常傳導(dǎo)出去，對(duì)熒光粉激發(fā)性能及壽命影響極大，最終可能直接導(dǎo)致LED燒膠或黑燈。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種垂直結(jié)構(gòu)LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)將多個(gè)垂直結(jié)構(gòu)LED芯片封裝在一個(gè)光源腔內(nèi)來(lái)減小對(duì)燈具外形設(shè)計(jì)的限制，達(dá)到減少光損失、提高燈具散熱性能和光效的目的。[0010]為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案垂直結(jié)構(gòu)LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)熱基板，其特征在于所述的導(dǎo)熱基板上設(shè)有金屬網(wǎng)格電路層，金屬網(wǎng)格電路層上設(shè)有若干垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，LED芯片下端的P極和上端的N極連接至金屬網(wǎng)格電路層使各LED芯片相連，所述的金屬網(wǎng)格電路層上設(shè)有將各LED芯片圍繞的光學(xué)杯，形成LED光源腔。作為對(duì)上述技術(shù)方案的完善和補(bǔ)充，本實(shí)用新型進(jìn)一步采取如下技術(shù)措施或是這些措施的任意組合所述垂直結(jié)構(gòu)LED芯片下端的P極通過(guò)一導(dǎo)電導(dǎo)熱層固定于金屬網(wǎng)格電路層上， 上端的N極通過(guò)導(dǎo)線連接至金屬網(wǎng)格電路層。所述的金屬網(wǎng)格電路層包括若干電路單元，每個(gè)電路單元對(duì)應(yīng)一個(gè)LED芯片，每個(gè)電路單元包括對(duì)應(yīng)垂直結(jié)構(gòu)LED芯片P極的連接面和用于與垂直LED芯片N極相連的連接點(diǎn)。所述的各電路單元串聯(lián)或串并聯(lián)，金屬網(wǎng)格電路層還設(shè)有用于與外電路相連的正極引線焊盤和負(fù)極引線焊盤。所述的光源腔內(nèi)填充有膠脂或熒光粉膠脂。所述的光源腔上覆蓋有透鏡。所述的導(dǎo)熱基板為銅基板、鋁基板、氮化鋁基板或氧化鋁基板。所述的導(dǎo)熱基板下側(cè)設(shè)有可焊接金屬襯底層。所述的可焊接金屬襯底層為鎳、銀或錫的金屬層。有益效果本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了垂直結(jié)構(gòu)LED芯片集成封裝，使燈具組裝更方便簡(jiǎn)單，而且只需裝一個(gè)光學(xué)透鏡就可以滿足照明需求，并有效的避免了原單瓦封裝結(jié)構(gòu)的二次配光和燈具多個(gè)三次配光后的光損失；LED光源的緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可配合燈具外形美觀做大或做小，并且在燈具內(nèi)不需做任何線路布置；另外，LED光源基板底部采用鍍銀、鎳或錫工藝，給LED光源配合做成燈具預(yù)留了可以與散熱器用錫膏或錫合金屬焊料焊接的工藝，LED光源與散熱器之間采用金屬作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)，比原采用導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z墊的傳導(dǎo)速度快了 30多倍以上，也不容易失效。

圖1、2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，在LED高導(dǎo)熱基板2表面設(shè)有金屬網(wǎng)格電路層9和LED基座底部的可焊接金屬襯底層11，光學(xué)杯3固定在LED高導(dǎo)熱率基板上金屬網(wǎng)格電路層上面密封好；垂直結(jié)構(gòu)LED芯片8采用導(dǎo)電導(dǎo)熱介質(zhì)6固定在金屬網(wǎng)格電路層9上中間位置。采用導(dǎo)線4 (金線)將垂直結(jié)構(gòu)LED芯片8上的垂直結(jié)構(gòu)LED 芯片N極7與金屬網(wǎng)格電路層9連接，各芯片之間可串聯(lián)或并聯(lián)；然后用填充膠脂或熒光粉膠脂5分布均勻灌封于LED光學(xué)杯內(nèi)芯片和金線外的光源腔空間內(nèi)，并用高溫將填充膠脂或熒光粉膠脂烘干，以保護(hù)金線和芯片不受到外界的影響。此時(shí)大功率LED集成封裝基本已完成，最后通過(guò)LED光源正極弓I線焊盤10和LED光源正極弓|線焊盤1通電進(jìn)行光電測(cè)試及分級(jí)；而LED光源基板底部的可焊接金屬襯底層是為了采用金屬焊料(錫膏或錫合金屬焊料)與散熱器焊接的工藝預(yù)留的，此方案可供LED光源老化或長(zhǎng)期照明工作使用。其中，LED芯片發(fā)光顏不限，可以是藍(lán)光芯片周邊涂覆黃色熒光粉膠脂或其它彩色芯片；另外芯片的數(shù)量也可根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇。網(wǎng)格金屬電路層為一種可以使垂直結(jié)構(gòu) LED芯片串聯(lián)或串并聯(lián)連接使用的線路，其線路金屬可以通過(guò)電鍍或多種表面處理而成。本實(shí)用新型的LED光源封裝方法及結(jié)構(gòu)不且能解決單顆IW封裝及配合應(yīng)用造成的幾個(gè)問(wèn)題外，更有利的是可以降低比原封裝方案20%以上成本，燈具效率比原封裝方案效率提升5-10%左右；并且使燈具LED光源能達(dá)到了更好散熱及最佳的省電節(jié)能的效果。應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)施例僅列示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本實(shí)用新型的精神及范圍下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本領(lǐng)域技術(shù)或相關(guān)人員參照本專利創(chuàng)新點(diǎn)，還可能設(shè)計(jì)出類似的結(jié)構(gòu)， 這種類似的LED光源導(dǎo)熱散熱結(jié)構(gòu)也應(yīng)該納入本實(shí)用新型的權(quán)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.垂直結(jié)構(gòu)LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)熱基板，其特征在于所述的導(dǎo)熱基板上設(shè)有金屬網(wǎng)格電路層，金屬網(wǎng)格電路層上設(shè)有若干垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，LED芯片下端的P極和上端的N極連接至金屬網(wǎng)格電路層使各LED芯片相連，所述的金屬網(wǎng)格電路層上設(shè)有將各 LED芯片圍繞的光學(xué)杯，形成LED光源腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述垂直LED芯片下端的P極通過(guò)一導(dǎo)電導(dǎo)熱層固定于金屬網(wǎng)格電路層上，上端的N極通過(guò)導(dǎo)線連接至金屬網(wǎng)格電路層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的金屬網(wǎng)格電路層包括若干電路單元，每個(gè)電路單元對(duì)應(yīng)一個(gè)LED芯片，每個(gè)電路單元包括對(duì)應(yīng)垂直 LED芯片P極的連接面和用于與垂直LED芯片N極相連的連接點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的各電路單元串聯(lián)或串并聯(lián)，金屬網(wǎng)格電路層還設(shè)有用于與外電路相連的正極引線焊盤和負(fù)極引線焊盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的光源腔內(nèi)填充有膠脂或熒光粉膠脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的垂直LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的光源腔上覆蓋有透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)熱基板為銅基板、鋁基板、氮化鋁基板或氧化鋁基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)熱基板下側(cè)設(shè)有可焊接金屬襯底層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垂直LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的可焊接金屬襯底層為鎳、銀或錫的金屬層。
專利摘要垂直結(jié)構(gòu)LED芯片集成封裝結(jié)構(gòu)，涉及照明領(lǐng)域。本實(shí)用新型的導(dǎo)熱基板上設(shè)有金屬網(wǎng)格電路層，金屬網(wǎng)格電路層上設(shè)有若干垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，LED芯片下端的P極和上端的N極連接至金屬網(wǎng)格電路層使各LED芯片相連，所述的金屬網(wǎng)格電路層上設(shè)有將各LED芯片圍繞的光學(xué)杯，形成LED光源腔。達(dá)到了減小對(duì)燈具外形設(shè)計(jì)的限制、減少光損失、提高燈具散熱性能和光效的目的。
文檔編號(hào)H01L33/48GK202013881SQ20102066835
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者李 浩, 蘇光耀, 譚光明 申請(qǐng)人:浙江名芯半導(dǎo)體科技有限公司