一种ＬＥＤ芯片的封装方法和封装模块技术

本发明专利技术公开了一种ＬＥＤ芯片的封装方法和封装模块，解决ＬＥＤ封装应用的散热和成本问题。其技术方案为：方法包括：在ＦＲ４基材的第一绝缘层上开设至少一个通孔；通过电镀高热传导性金属填充满该通孔，形成金属柱；电镀或层压一层金属铜层与金属柱紧密连接，形成热扩散面；在金属铜层上压一层第二绝缘层，并在镀金属柱处形成凹槽；在第二绝缘层上覆铜布线以电气互联，形成覆铜层；在覆铜层上不断层压第三绝缘层，增加凹槽深度并形成具有倾斜角度的凹槽；在凹槽表面涂上反光层；在位于ＦＲ４基材的最上层的第四绝缘层上设置缺口；将ＬＥＤ芯片封装在凹槽中的镀金属处上，通过金线绑定至覆铜层，然后覆上荧光粉；注入硅胶以形成透镜。本发明专利技术应用于ＬＥＤ芯片封装领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种LED芯片的封装方法和封装结构，尤其涉及一种大功率白光 LED芯片的COB (Chip On Board)封装方法和封装模块。
技术介绍
现有大功率LED芯片的封装结构如图1所示，大功率LED芯片10封装在一个 铜基支架14上形成单个发光器件。在应用时，LED芯片10焊接到基板19上。金 属基板16的表面上覆有绝缘层17和由铜箔构成的覆铜层(也称为布线层)18。 LED 芯片10通过焊料与覆铜层18电气连接。金属基板16 —般采用铝、铜等高热传导 性金属，绝缘层17—般使用聚合物材料等。由于LED芯片10和基板19之间存在 多个热介面以及基板绝缘层17的低传热性，造成LED芯片10的热量无法导出，长 时间工作将导致LED的光衰加剧，亮度降低，使用寿命縮短。同时，金属基板16 由于成本过高，也困扰着大功率LED的应用和推广。针对以上应用的一些问题，有一种采用COB封装的改进结构，如图2所示。 LED芯片10封装在金属基板18上的凹杯内，改进了 LED的散热。LED芯片10固定 于杯底，通过金线13与基板19的覆铜层18电气连接。这种方法减少了 LED封装 的热介面，对散热有一定的改善，但是其焊线暴露于基板之上，在可靠性方面还存 在一定的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供了一种LED芯片的封装方法，便于解 决LED封装应用的散热和成本问题，并可根据需要调整LED封装的出光角度，同时 能满足照明灯具的功率要求。本专利技术的另一目的是提供了一种LED芯片的封装模块，便于解决LED封装应 用的散热和成本问题，并可根据需要调整LED封装的出光角度，同时能满足照明灯具的功率要求。本专利技术的技术方案为本专利技术揭示了一种LED芯片的封装方法，包括 在FR4基材的第一绝缘层上开设至少一个通孔； 通过电镀高热传导性金属填充满该通孔，形成金属柱； 电镀或层压一层金属铜层与金属柱紧密连接，形成热扩散面； 在该金属铜层上压一层第二绝缘层，并在镀金属柱处形成凹槽； 在该第二绝缘层上覆铜布线以电气互联，形成覆铜层；在该覆铜层上不断层压第三绝缘层，增加该凹槽的深度并形成具有倾斜角度 的凹槽；在该具有倾斜角度的凹槽表面涂上反光层； 在位于该FR4基材的最上层的第四绝缘层上设置一缺口； 将LED芯片封装在该具有倾斜角度的凹槽中的镀金属处上，通过金线绑定至 覆铜层，然后覆上荧光粉； 注入硅胶以形成透镜。上述的LED芯片的封装方法，其中，该具有倾斜角度的凹槽包括圆台凹槽、 圆弧凹槽或阶梯凹槽其中之一。上述的LED芯片的封装方法，其中，注入硅胶以形成透镜的步骤是通过缺口 直接将硅胶注入以形成透镜。上述的LED芯片的封装方法，其中，注入硅胶以形成透镜的步骤是在透镜内 注射硅胶以形成透镜。上述的LED芯片的封装方法，其中，该高热传导性金属是铜。 本专利技术还揭示了一种LED芯片的封装模块，包括 FR4基板，包括第一绝缘层，位于该FR4基板的底部，其上开设至少一个通孔； 电镀金属层，形成在该第一绝缘层的整个表面之上，电镀高热传导性金 属以填充该通孔并在其中形成金属柱；i第二绝缘层，在该电镀金属层之上，在镀金属柱处形成具有倾斜角度的 凹槽，在该凹槽的表面涂有反光层；覆铜层，在该第二绝缘层之上覆铜布线以电气互联；第三绝缘层，位于该覆铜层上；顶层，位于该FR4基板的顶部，其上设有一缺口； LED芯片，封装在该具有倾斜角度的凹槽中的镀金属处上，通过金线绑定至 该覆铜层，在该芯片上覆有荧光粉；硅胶层，位于该覆有荧光粉的LED芯片之上。上述的LED芯片的封装模块，其中，该具有倾斜角度的凹槽包括圆台凹槽、圆弧凹槽或阶梯凹槽其中之一。上述的LED芯片的封装模块，其中，该硅胶层上设有透镜。 上述的LED芯片的封装模块，其中，该电镀金属层是覆铜层，该高热传导性金属是铜。本专利技术对比现有技术，有如下的有益效果本专利技术将LED芯片直接封装在FR4 印刷电路板上，简化了LED封装结构，减少了热介面，降低了封装成本。LED产生 的热量可通过底部的铜柱迅速传导出去。并且，本专利技术通过多层层压工艺，形成 LED的反光倒圆台凹槽，通过调节圆台凹槽的锥度可以得到不同的反射角度。在同 一块FR4印刷电路板上可封装多颗LED芯片，制成的LED封装模块具有优良的散热 特性、光学特性和很高的可靠性。附图说明图1是现有大功率LED封装安装在基板上的剖视图。图2是现有大功率LED封装COB封装在基板上的剖视图。图3是本专利技术的LED芯片封装方法的第一实施例的流程图。图4是本专利技术的LED芯片封装模块的第一实施例的剖面图。图5是图4实施例的俯视图。图6是本专利技术的LED芯片封装方法的第二实施例的流程图。 图7是本专利技术的LED芯片封装模块的第二实施例的剖面图。 图8是本专利技术的LED芯片封装方法的第三实施例的流程图。 图9是本专利技术的LED芯片封装模块的第三实施例的剖面图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。 封装方法的第一实施例图3示出了本专利技术的LED芯片封装方法的第一实施例的流程。请参见图3，下 面是对本实施例的LED芯片封装方法的各个步骤的详细描述。步骤S10:在FR4基材的第一绝缘层上开设多个通孔。各个通孔之间可间隔相 等的距离。步骤Slh通过电镀高导热性金属填充满这些通孔，形成金属柱。 一般而言， 是采用电镀铜来填充满这些通孔，形成铜柱。步骤S12:电镀或层压一层金属铜层，与金属柱紧密连接，形成热扩散面。 步骤S13:在金属铜层上压一层第二绝缘层，并在镀金属柱处形成凹槽。 步骤S14:在第二绝缘层上覆铜布线以实现电气互联，从而形成覆铜层(亦称为布线层)。步骤S15:在覆铜层上不断层第三绝缘层，增加凹槽深度并形成具有倾斜角度的凹槽。在本实施例中凹槽是倒圆台形状的凹槽，当然也可以是圆弧凹槽或阶梯凹 槽。步骤S16:在凹槽表面涂上反射材料以形成反光层。步骤S17:在位于FR4基材的最上层的第四绝缘层上设置一个缺口。步骤S18:将LED芯片封装在凹槽中的镀金属处上，通过金线绑定至覆铜层，然后覆上荧光粉。步骤S19:通过缺口直接注入硅胶以形成透镜。本实施例的方法采用FR4电路板，通过电镀铜填充通孔的方法将LED封装在 多个铜柱上，大大简化了 LED的封装结构。此外采用了 C0B技术在电路板上直接安 装LED芯片，易于制造。封装模块的第一实施例图4示出了对应图3的LED芯片的封装模块的剖面结构，图5示出其俯视图。 请参见图4，本实施例的LED芯片的封装模块包括FR4基板37a、 LED芯片10a以 及硅胶层12a。其中FR4基板37a进一步包括第一绝缘层32a、电镀铜层31a、第 二绝缘层33a、覆铜层34a、第三绝缘层35a和第四绝缘层38a。第一绝缘层32a7位于FR4基板37a的底部，其上开设多个通孔，这些通孔等间距设置。电镀铜层 31a在第一绝缘层32a之上，通过电镀铜以填充这些通孔并在其中形成铜柱。第二 绝缘层33a在电镀铜层31a之上，且在镀铜柱处形成具有倾斜角度的凹槽，例如在 本实施例中是倒圆台状的凹槽，当然也可以是圆弧凹槽或阶梯凹槽。凹槽表面涂有 反射材料以形成反光层。覆铜层34a在第二绝缘层33a之上覆铜布线以实现电气互 联。第三绝缘层35a位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＥＤ芯片的封装方法，包括：　　　　在ＦＲ４基材的第一绝缘层上开设至少一个通孔；　　　　通过电镀高热传导性金属填充满该通孔，形成金属柱；　　　　电镀或层压一层金属铜层与金属柱紧密连接，形成热扩散面；　　　　在该金属铜层上压一层第二绝缘层，并在镀金属柱处形成凹槽；　　　　在该第二绝缘层上覆铜布线以电气互联，形成覆铜层；　　　　在该覆铜层上不断层压第三绝缘层，增加该凹槽的深度并形成具有倾斜角度的凹槽；　　　　在该具有倾斜角度的凹槽表面涂上反光层；　　　　在位于该ＦＲ４基材的最上层的第四绝缘层上设置一缺口；　　　　将ＬＥＤ芯片封装在该具有倾斜角度的凹槽中的镀金属处上，通过金线绑定至覆铜层，然后覆上荧光粉；注入硅胶以形成透镜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁柳林，
申请(专利权)人：上海科学院，上海亮硕光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]