LED模组BGA封装固定结构制造技术

技术编号:15726053 阅读:91 留言:0更新日期:2017-06-29 17:48
本发明专利技术提出LED模组BGA封装固定结构,LED模组、PCB板和BGA贴装焊接治具;所述LED模组为BGA封装的光源器件;凸点阵列的焊点位于BGA封装基板背面;所述LSI芯片位于BGA封装基板正面;所述LSI芯片中设有以模压或灌装的树脂材料进行封装固定的LED发光管及配套电路;LSI芯片与凸点阵列之间电性连接;所述PCB板处设有BGA光源焊盘;所述BGA贴装焊接治具为一定位板,所述定位板上设有一个以上的光源固定孔;当对LED模组进行贴装或焊接时,所述定位板以可拆卸方式固定于PCB板上,LED模组以光源固定孔在PCB板上贴装定位及焊接定位,当LED模组焊接固定于PCB板后再取下定位板,本发明专利技术能通过BGA封装来制造高可用性的LED光源。

【技术实现步骤摘要】
LED模组BGA封装固定结构
本专利技术涉及LED光源
,尤其是LED模组BGA封装固定结构。
技术介绍
目前LED的封装方法有:支架排封装,贴片封装,模组封装几种,这些封装方法都是我们常见和常用的。支架排封装是最早采用,用来生产单个LED器件,这就是我们常见的引线型发光二极管(包括食人鱼封装),它适合做仪器指示灯、城市亮化工程,广告屏,护拦管,交通指示灯,及目前我国应用比较普遍的一些产品和领域。贴片封装(SMD)是一种无引线封装,体积小、薄,很适合做手机的键盘显示照明,电视机的背光照明,以及需要照明或指示的电子产品,近年来贴片封装有向大尺寸和高功率的方向发展,一个贴片内封装三、四个led芯片,可用于组装照明产品。模组封装也是一种多芯片封装,在氧化铝或氮化铝基板上以较小的尺寸、高的封装密度封装几十个或几百个LED芯片,内部的联线是混联型式,即有多个芯片的串联、又有好几路的并联。这种封装主要是扩大功率,用做照明产品。一般采用支架排封装的LED,支架排是采用铜或铁金属材料经精密模具冲压而成,铁的支架排要经过镀银。镀银有两个作用,一是为了防止氧化生锈,二是方便焊接,支架排的电镀质量非常关键,它关系到LED的寿命,但是我们一般的LED封装企业都不具备检验支架排电镀质量的能力,这就给了一些电镀企业有机可乘,使电镀的支架排镀银层减薄,减少成本支出。用这样的支架排做出来的产品是肯定用不长久的,如空气中湿度大,很容易造成电镀差的金属件氧化生绣锈,使LED元件失效。即使封装了的LED也会因镀银层太薄附着力不强,焊点与支架脱离,造成死灯现象。这就是我们碰到的使用得好好的灯不亮了,其实就是内部焊点与支架脱离了。目前市场上的SMD封装胶水基本都是硅胶(有良好的耐热性能),做好的产品在初期做点亮测试老化之后都有不错的表现,但是随着时间的推移,就会发现有胶层和PPA支架剥离、LED变色(镀银层变黄发黑)的情况发生。PPA中所添加的二氧化钛因芯片所发出的蓝光造成其引起的光触媒作用,硅胶本身没老化的情况下,PPA本身慢慢老化所造成的。环氧树脂等封装材料因热及光的分解后的残渣产生无机碳,因为有无机碳的存在,蓝光、镀银、氧气及湿气使其加速催化造成LED变色。模组封装由于封装的密度较高,应用时产生的热量大,散热是解决应用的首要问题。没有良好的散热效果,就使得灯的寿命缩短,不够经济实用。采用以上的封装方法生产的器件,都有一个共同特点:热阻的道数较多,难以生产出高质量的照明灯具,且模组本身与散热器的连接处理要求比较高。目前所有的封装方法都是将黄色荧光粉(YAG)和环氧树脂按不同比列混合均匀,直接点到发蓝光的LED芯片上,再加热固化。这种常见的做法优点是节约材料,缺点是不利于散热、荧光粉也会老化。因为环氧树脂和荧光粉都不是导热好的材料,且包裹整个芯片就会影响散热。对于制造LED照明灯具采用这种方法显然不是最好的方案。BGA封装是现代集成电路常用的封装形式,具备较多的优点,但此类封装因为没有插接部分,所以需要特定的固定结构对芯片进行固定,而LED芯片是一种光源器件,有一定的防水、抗震要求,而且LED芯片的功率、自重和尺寸也远大于普通的集成电路,如何通过BGA封装来制造高可用性的LED光源,是一个研究方向。
技术实现思路
本专利技术提出LED模组BGA封装固定结构,能通过BGA封装来制造高可用性的LED光源。本专利技术采用以下技术方案。LED模组BGA封装固定结构,所述BGA封装固定结构包括BGA封装形态的LED模组、PCB板和BGA贴装焊接治具;所述LED模组为BGA封装的光源器件;LED模组包括BGA封装基板、LSI芯片、凸点阵列;所述凸点阵列由按预定排列方式有序排列于BGA封装基板焊接面的多个球形或柱形焊点组成;凸点阵列位于BGA封装基板背面;所述LSI芯片位于BGA封装基板正面;所述LSI芯片中设有以模压或灌装的树脂材料进行封装固定的LED发光管及配套电路;LSI芯片与凸点阵列之间电性连接;所述PCB板处设有BGA光源焊盘;所述BGA贴装焊接治具为一定位板,所述定位板上设有一个以上的光源固定孔;所述光源固定孔的大小与LED模组匹配;光源固定孔的位置与PCB板上BGA光源焊盘位置匹配;当对LED模组进行贴装或焊接时,所述定位板以可拆卸方式固定于PCB板上,LED模组以光源固定孔在PCB板上贴装定位及焊接定位,当LED模组焊接固定于PCB板后再取下定位板。所述凸点阵列接按焊点排列形状分为周边型阵列、交错型阵列和全阵列。所述LED模组的凸点阵列中,与LSI芯片的电源引脚和接地引脚相连的焊点位于阵列中央部位;与LSI芯片的I/O接口引脚相连的焊点位于阵列外围。所述LSI芯片中,以模压或灌装的树脂材料形成LED发光管及配套电路外部的防水层。所述BGA光源焊盘处设有阻焊层和焊盘焊接点,阻焊层上开设有阻焊孔;阻焊孔围绕焊盘焊接点,阻焊孔与焊盘焊接点间留有阻焊间隙;所述阻焊层覆盖于过孔和焊盘焊接点间的引线上。所述过孔和焊盘焊接点间以印刷线连接。当定位板上设有多个光源固定孔时,所述光源固定孔在定位板上纵横均匀排列;此类定位板用于设有多个BGA光源焊盘的PCB板,LED模组经光源固定孔在此类PCB板上贴装及焊接后形成LED发光矩阵。以所述LED模组制造LED发光矩阵的方法依次包括以下步骤;A1、把定位板以可拆卸方式固定于PCB板上;A2、在PCB板的BGA光源焊盘处覆以锡膏;A3、把LED模组经光源固定孔贴装于PCB板的BGA光源焊盘处,形成待焊接的LED发光矩阵工件;A4、以焊接台或回流焊设备对LED发光矩阵工件进行焊接,使LED模组焊接固定于PCB板的BGA光源焊盘处;A5、取下定位板。本专利技术中,采用的BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,不会超过LED模组的封装;采用BGA技术封装的LED模组,在模组内LED发光管数量相同的情况下,可以减少一半以上的管脚。即在相同体积下,BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了;对于提升高集成度的LED光源的电性能十分有益。本专利技术由于采用了BGA贴装焊接治具的定位板对BGA封装形态的LED模组进行贴装或焊接时的定位,从而使得BGA封装能应用于大重量的LED模组,拓展了BGA封装的应用领域,使LED发光器件也能实现BGA封装的优点,实现了意想不到的技术效果。本专利技术中,所述LSI芯片中设有以模压或灌装的树脂材料进行封装固定的LED发光管及配套电路;LSI芯片与凸点阵列之间电性连接;该设计形成了对LED电路结构的二次封装,从而可以把大部分的电源和地引脚放在封装结构中间,I/O口的引线放在外围,简化电路。由于采用了BGA封装来形成LED模组,因此能用可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善电热性能。本专利技术采用BGA封装可以增加引脚间距,由于引脚是焊球,寄生参数减小,信号传输延迟小,在LED模组工作时能大大提高工作频率,且在焊接时可明显改善共面性,而且焊球融化时的表面张力具有明显的“自对准”效应,从而可大大减小安装、焊接的失效率。在LED模组上采用BGA封装,管脚数可以比现有的封装技术少一半以上。如单个LED全彩三合一发光二极管的封装有4个引脚,2*2的矩阵则有4*4=16个管本文档来自技高网
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LED模组BGA封装固定结构

【技术保护点】
LED模组BGA封装固定结构,其特征在于:所述BGA封装固定结构包括BGA封装形态的LED模组、PCB板和BGA贴装焊接治具;所述LED模组为BGA封装的光源器件;LED模组包括BGA封装基板、LSI芯片、凸点阵列;所述凸点阵列由按预定排列方式有序排列于BGA封装基板焊接面的多个球形或柱形焊点组成;凸点阵列位于BGA封装基板背面;所述LSI芯片位于BGA封装基板正面;所述LSI芯片中设有以模压或灌装的树脂材料进行封装固定的LED发光管及配套电路;LSI芯片与凸点阵列之间电性连接;所述PCB板处设有BGA光源焊盘;所述BGA贴装焊接治具为一定位板,所述定位板上设有一个以上的光源固定孔;所述光源固定孔的大小与LED模组匹配;光源固定孔的位置与PCB板上BGA光源焊盘位置匹配;当对LED模组进行贴装或焊接时,所述定位板以可拆卸方式固定于PCB板上,LED模组以光源固定孔在PCB板上贴装定位及焊接定位,当LED模组焊接固定于PCB板后再取下定位板。

【技术特征摘要】
1.LED模组BGA封装固定结构,其特征在于:所述BGA封装固定结构包括BGA封装形态的LED模组、PCB板和BGA贴装焊接治具;所述LED模组为BGA封装的光源器件;LED模组包括BGA封装基板、LSI芯片、凸点阵列;所述凸点阵列由按预定排列方式有序排列于BGA封装基板焊接面的多个球形或柱形焊点组成;凸点阵列位于BGA封装基板背面;所述LSI芯片位于BGA封装基板正面;所述LSI芯片中设有以模压或灌装的树脂材料进行封装固定的LED发光管及配套电路;LSI芯片与凸点阵列之间电性连接;所述PCB板处设有BGA光源焊盘;所述BGA贴装焊接治具为一定位板,所述定位板上设有一个以上的光源固定孔;所述光源固定孔的大小与LED模组匹配;光源固定孔的位置与PCB板上BGA光源焊盘位置匹配;当对LED模组进行贴装或焊接时,所述定位板以可拆卸方式固定于PCB板上,LED模组以光源固定孔在PCB板上贴装定位及焊接定位,当LED模组焊接固定于PCB板后再取下定位板。2.根据权利要求1所述的LED模组BGA封装固定结构,其特征在于:所述凸点阵列接按焊点排列形状分为周边型阵列、交错型阵列和全阵列。3.根据权利要求2所述的LED模组BGA封装固定结构,其特征在于:所述LED模组的凸点阵列中,与LSI芯片的电源引脚和接地引脚相连的焊点位于阵列中央部位;与LSI芯片的I/O接口引脚相连的焊点...

【专利技术属性】
技术研发人员:林春仁檀灵真
申请(专利权)人:福建祥云光电科技有限公司
类型:发明
国别省市:福建,35

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