[发明专利]一种硅基板集成有功能电路的LED表面贴装结构及其封装方法

说明书

技术领域

本发明属于发光器件的制造领域，涉及一种基于硅基板的LED封装结构及其封装方法

背景技术

发光二极管(LED)光源具有高效率、长寿命、不含Hg等有害物质的优点。随着LED技术的迅猛发展，LED的亮度、寿命等性能都得到了极大的提升，使得LED的应用领域越来越广泛，从路灯等室外照明到装饰灯等室内照明，均纷纷使用或更换成LED作为光源。

LED表面贴装型(SMD)的封装结构由于其应用方便和体积小等优势已经成为了主要的封装形式。请参阅图1，其是现有技术中常用的LED表面贴装结构，包括一封装支架100和一通过固晶工艺贴装在封装支架100内的LED芯片200。封装支架100表面设置有金属引线500，在LED芯片200两侧的金属引线500上设置有电极400，LED芯片200的正负电极通过金线300分别与封装支架100上的电极400电连接。通过荧光粉涂敷和封胶工艺在LED芯片200的上方填充灌封胶体600，从而完成对LED芯片200的封装。然而，目前这种LED表面贴装结构存在以下问题：由于封装支架100是采用金属支架为基板，再以射出塑胶凹槽或模铸成型方式封胶后并切割而成，因此其耐温性不佳、散热性不够理想，微型化不易制作。此外，由于采用了将LED芯片200正面朝上装贴及采用金线300连接电极的结构，而金线连接失效往往是LED生产和使用过程中出现最多的失效模式。另外，正面装贴的LED芯片200通过蓝宝石散热，但其散热效果不佳。

为了解决上述封装支架结构存在的问题，一个较好的方法是采用硅基板直接作为LED芯片的封装基板。目前基于硅基板的SMD结构的产品还未能在实际中大量销售和应用，只是有相关的专利报道。他们大多采用的都是将硅片上表面挖一个深的凹槽，再在凹槽内挖通孔，将上表面凹槽内的电极连到下表面，形成SMD的封装形式；LED芯片被埋入到硅凹槽中，封装时在凹槽中填充荧光粉和胶体；而且普遍采用的是正装芯片打金线连接。部分也采用了倒装芯片的结构，请参阅图2，该封装结构包括一硅基板10、一LED芯片20和封装胶体30。其中该硅基板10的上表面具有一深凹槽，LED芯片20倒装在该硅基板10的深凹槽内。LED芯片20的正负电极对应的硅基板10的凹槽内设有通孔50，通孔50对应的硅基板10的下表面具有导电焊盘60和70，LED芯片20通过通孔50内设的引线与导电焊盘60、70电连接。该封装胶体30是通过在深凹槽内填充荧光粉和封胶而形成。这种结构由于需要在硅片的上表面挖大的深凹槽，需要对硅片进行长时间腐蚀，工艺复杂且成本较高；同时由于凹槽很深，从而在其内部布线难度增加，特别是如果采用倒装芯片，需要在凹槽内的电极上制作金属凸点，其工艺难度较大；再者由于硅基板上表面有深的凹槽，不容易在硅基板上集成LED的外围功能电路(如静电保护电路、驱动电路等)，其应用前景上也受到限制；此外，受凹槽大小限制，凹槽内放置的芯片数目受限，不易实现多芯片模组。

在发光二极管生产和工作过程中很容易被静电破坏，造成LED死灯失效，因此，目前大多数的LED都需要在封装过程中再额外接上齐纳管来作静电保护，增加了额外的工作和成本。LED实际上就是PN结二极管，其工作需要直流电源驱动，其工作电压由材料和PN结特性决定，基本上是恒定的，这样其亮度就由工作电流来决定，因此，为保证LED的正常工作，一般要求恒流源驱动，保持电流恒定，这样LED需要外加电源恒流驱动系统。此外，LED外围电路还包括整流电路(即交直流转换电路)、调光电路、负载监测诊断等，这些功能电路都单独封装，体积大，成本高，但这些电路实际都是硅工艺生产的集成电路，如果能够将部分电路集成在硅基板中，将有效的提高集成度，提高工作稳定性，降低成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种散热性能好、小型化、低成本、高集成度的LED表面贴装结构。

同时，本发明还提供了所述LED封装结构的封装方法。