CN106098919B - 一种高导热高绝缘的led光引擎封装结构及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热高绝缘的LED光引擎封装结构及制备方法，该封装结构包括散热器、导热胶、线路板、导热固定胶、保护硅胶、键合线、LED驱动芯片，导热胶设于线路板的底部与散热器之间，所述线路板的顶部设有一槽，LED驱动芯片通过导热固定胶固定安装于所述槽内，所述线路板顶部表面设有镀金铜箔线路，该镀金铜箔线路层板通过键合线与LED驱动芯片电路连接，保护硅胶设于LED驱动芯片、键合线以及线路板所形成的空间中，使得LED驱动芯片以及键合线不裸露。本发明具有结构简单、散热性能好等特点。另外，该制备方法简单、减少了生产制造环节，节省开支。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管封装结构领域，尤其涉及发光二极管封装结构以及制备方法。
背景技术
LED光引擎是由在设置于线路板上的LED驱动电源和LED发光器件组成。在目前LED光引擎的制作中，LED驱动电源常用已封装好的集成电路，通过SMT工艺来完成组装。一般来说，都是利用SMT工艺将LED集成电路固定在线路板上，完成电路功能。但是该线路板是由平整的铝材基底以支持线路板的刚性，中间层为不导电的填充物质，上层是铜箔线路层。如图1所示，将LED驱动芯片6封装在带有一引脚12的直角上用导热固定胶固定住该LED驱动芯片6，然后用键合线5建立LED驱动芯片6与支架14上的引脚12的电路连接，外围用胶体做出一个壳体保护内部电路，也即是集成电路。在应用端利用SMT工艺将该集成电路固定在一线路板上，完成电路功能，该线路板下层是平整的铝材基底、中间层是不导电的填充物，上层是铜箔三层构成，从而建立电路连接。这种结构的散热的通道是LED驱动芯片6-导热固定胶2-支架14-绝缘填充物13-铝板9-导热胶7-散热器8，该散热通道要经过六种材质，导致热传递路径长，影响散热。另外，绝缘填充物13的导热性能不好，进一步导致LED驱动芯片6的散热性能不好。而采用其他到导热性较好的绝缘物质，如金刚石，但是该材料制作难度大或者自然界稀缺，实用性比较少，不具备使用的商业经济价值。
当LED驱动芯片工作时，内部的MOS管不停的开关工作，会产生大量的热量，必须将多余的热量散热出来，保证内部驱动芯片的材料不受高温的影响发生电气性能的变化，其散热通道较长，不利于散热，从而导致集成电路内部温度过高，长时间工作使得产品及其不稳定。
另外，LED驱动芯片首先被封装成集成电路，然后在对利用SMT工艺对集成电路放置于线路板上，该集成电路的封装外壳多为黑色，影响LED光引擎出光质量。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高导热高绝缘的LED光引擎封装结构，其能够解决现有技术中LED光引擎封装结构的导热率低下的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
本发明提供了一种高导热高绝缘的LED光引擎封装结构，包括散热器、导热胶、线路板、导热固定胶、保护硅胶、键合线、LED芯片以及镀金铜箔线路；其中导热胶设于线路板的底部与散热器顶部之间，所述线路板的顶部设有一槽，LED芯片通过导热固定胶固定安装于所述槽内，所述线路板的顶部表面设有镀金铜箔线路，该镀金铜箔线路通过键合线与LED驱动芯片电性连接，保护硅胶设于LED驱动芯片、键合线以及线路板所形成的空间中，使得LED驱动芯片以及键合线不裸露。
优选地，所述线路板为陶瓷线路板。
优选地，所述键合线为键合金线、键合合金线、键合铜线和键合铝线中的一种。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种高导热高绝缘的LED光引擎封装结构的制备方法，其能够解决现有技术中LED光引擎封装结构的导热率低下的问题以及LED光引擎封装结构的制备复杂的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
本发明还提供了一种高导热高绝缘的LED光引擎封装结构的制备方法，其包括：
将一镀金铜箔线路层板的中间掏空，然后在热压的条件下，将镀金铜箔线路层板安装在与镀金铜箔线路层板相同大小的一陶瓷板上，形成一个中间有凹槽的陶瓷线路板；
将LED驱动芯片通过导热固定胶固定安装于所述陶瓷线路板的槽内，从而使得该LED驱动芯片、导热固定胶、陶瓷线路板固定在一起；
利用键合工艺，将LED驱动芯片通过键合线与陶瓷线路板上的线路进行电性连接；
使用硅胶填充所述LED驱动芯片、键合线以及功能区所形成的缝隙；
在散热器上设置导热胶，将所述陶瓷线路板安装于所述导热胶上，使得该陶瓷线路板与散热器固定安装在一起。
优选地，其特征在于，所述键合线为键合金线、键合合金线、键合铜线和键合铝线中的一种。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明直接将LED驱动芯片设于一应用线路板上，使得LED驱动芯片的散热通道更短、热传递路径更小，也即是LED驱动芯片的散热性能更好。另外，该线路板还采用陶瓷线路板，陶瓷线路板具有高绝缘高导热的特性，因此不需要在线路板与散热器之间加入绝缘填充物，进一步减少了热传递的路径。另外，该LED驱动芯片的外壳是使用透明或白色硅胶，并不像现有技术中使用的黑色壳体，不会影响到LED驱动芯片的发光质量。另外，该LED驱动芯片在生产加工时，直接使用该封装结构，供应到应用端即可，并不需要像原来的那种首先要将驱动芯片封装为集成电路，然后在对集成电路进行封装，才能够应用。
附图说明
图1为本发明提供的一种现有的LED光引擎封装结构的剖面图；
图2为本发明提供的一实施例的剖面图；
图3为本发明提供的一实施例的方法流程图。
图中：1、线路板；2、导热固定胶；3、镀金铜箔线路层板；4、保护硅胶；5、键合线；6、LED驱动芯片；7、导热胶；8、散热器；9、铝板；11、黑色保护壳体；12、引脚；13、绝缘填充物；14、支架。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图2所示，本发明公开了一种高导热高绝缘的LED光引擎封装结构，其包括一线路板1、LED驱动芯片6以及散热器8，所述线路板1的底部与所述散热器8通过导热胶7连接，所述线路板1的顶部开设有一槽，所述LED驱动芯片6通过固定胶安装于所述槽内，该固定胶为导热固定胶2的，在线路板1的外围上安装有镀金铜箔线路层板3，该镀金铜箔线路层板3通过键合线5与LED驱动芯片6电性连接。在LED驱动芯片6以及线路板1的顶部、槽内设有保护硅胶4，从而使得LED驱动芯片6、键合线5、导热固定胶2等处于一个密闭的空间内，该保护硅胶4对LED驱动芯片6以及键合线5起到保护的作用。这样，当LED驱动芯片6发热后，其热量传递的过程就是LED驱动芯片6-导热固定胶-线路板1-导热胶7-散热器8，其热传递路径最短。另外，线路板1采用陶瓷线路板，其导热系数25W/M.K，比常规的PCB板的导热系数至少提高了8倍以上，因此该LED光引擎封装结构其导热性能更好。所述线路板1还可采用其他金属线路板。所述键合线5可以是键合金线、键合合金线、键合铜线或者键合铝线等。
本发明是直接将LED驱动芯片封装在陶瓷线路板上，去掉了多余的支架层，缩短了热通道，热传递路径变短。同时陶瓷板具有高绝缘性能的特征，不需要像金属基板那样加入绝缘层进行电隔离，进一步缩短了热传递路径。本发明使用透明或白色的保护硅胶来保护LED驱动芯片，比现有技术中使用的黑色保护壳体要好的多。
如图3所示，本发明还提供了如上述一种高导热高绝缘的LED光引擎封装结构的制备方法，其包括：
将一镀金铜箔线路层板的中间掏空，然后在热压的条件下，将镀金铜箔线路层板安装在与镀金铜箔线路层板相同大小的一陶瓷板上，形成一个中间有凹槽的陶瓷线路板；
将LED驱动芯片通过导热固定胶固定安装于所述陶瓷线路板的槽内，从而使得该LED驱动芯片、导热固定胶、陶瓷线路板固定在一起；
利用键合工艺，将LED驱动芯片通过键合线与陶瓷线路板电性连接；
使用硅胶填充所述LED驱动芯片、键合线以及功能区所形成的缝隙；
在散热器上设置导热胶，将所述陶瓷线路板安装于所述导热胶上，使得该陶瓷线路板与散热器固定安装在一起。
优选地，所述键合线为键合金线、键合合金线、键合铜线和键合铝线中的一种。
所述LED驱动芯片也即是我们在日常应用中常说的驱动芯片，其在生产制造行业中，只需要将该芯片封装在线路板上就可以应用，而不用再像现有技术中那样，先对驱动芯片进行封装，然后再用SMT工艺贴合在线路板上，比如，现有技术中驱动芯片的生产如下生产环节：逻辑电路设计-制作逻辑电路驱动芯片-驱动芯片封装成IC-应用，而本发明所提供到的驱动芯片的生产如下生产环节：逻辑电路设计-制作逻辑电路驱动芯片-应用。本发明能够使得驱动芯片在生产过程中减少了生产环节，节省了开支。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高导热高绝缘的LED光引擎封装结构，其特征在于，包括散热器、导热胶、线路板、导热固定胶、保护硅胶、键合线、LED芯片；其中导热胶设于线路板的底部与散热器顶部之间，所述线路板的顶部设有一槽，LED芯片通过导热固定胶固定安装于所述槽内，所述线路板的顶部表面设有镀金铜箔线路，该镀金铜箔线路通过键合线与LED驱动芯片电性连接，保护硅胶设于LED驱动芯片、键合线以及线路板所形成的空间中，使得LED驱动芯片以及键合线不裸露；所述LED驱动芯片发热后的热量传递过程依次为导热固定胶-线路板-导热胶-散热器；所述的保护硅胶为透明或白色。
2.如权利要求1所述高导热高绝缘的LED光引擎封装结构，其特征在于，所述线路板为陶瓷线路板。
3.如权利要求1所述高导热高绝缘的LED光引擎封装结构，其特征在于，所述键合线为键合金线、键合合金线、键合铜线和键合铝线中的一种。
4.一种高导热高绝缘的LED光引擎封装结构的制备方法，其包括：
将一镀金铜箔线路层板的中间掏空，然后在热压的条件下，将镀金铜箔线路层板安装在与镀金铜箔线路层板相同大小的一陶瓷板上，形成一个中间有凹槽的陶瓷线路板；
将LED驱动芯片通过导热固定胶固定安装于所述陶瓷线路板的槽内，从而使得该LED驱动芯片、导热固定胶、陶瓷线路板固定在一起；
利用键合工艺，将LED驱动芯片通过键合线与陶瓷线路板电性连接；
使用硅胶填充所述LED驱动芯片、键合线以及功能区所形成的缝隙；
在散热器上设置导热胶，将所述陶瓷线路板安装于所述导热胶上，使得该陶瓷线路板与散热器固定安装在一起。
5.如权利要求4所述高导热高绝缘的LED光引擎封装结构的制备方法，其特征在于，所述键合线为键合金线、键合合金线、键合铜线和键合铝线中的一种。
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