一種led光源模組及其製造方法
2023-05-18 06:50:06 2
專利名稱：一種led光源模組及其製造方法
技術領域：
本發明涉及LED光源模組封裝領域，尤其是用於平板顯示器背光源的LED光源模組及該LED光源模組的製造方法。
背景技術：
在LED光源中，常要求用多個晶片組成光源模塊使用，散熱就成了其中一個要考慮的重要問題。對於LED晶片而言，如果熱量集中在晶片內部不能有效的擴散到周圍環境中去，會導致晶片節溫升高，引起熱應力的非均勻分布，從而加速器件光輸出的衰減，影響器件的可靠性。而對於LED光源模組而言，不同晶片之間如果溫度不一致，則可能導致不同晶片的光衰減速度不一致，從而導致最終光源光色一致性變差。針對LED光源模組的散熱問題，申請號為200720075987. 9的中國專利公開了一種 LED背光源散熱裝置，散熱鰭片可在散熱基板上滑動；申請號為200610126831.9的中國專利公開了一種平面顯示器的背光源散熱裝置，散熱基板通過導熱部吸收熱能，散熱基板正面設有數個散熱鰭片；申請號為200610091179. 1的中國專利公開了一種背光源的散熱模塊，通過在散熱基板上形成多個散熱鰭片及散熱槽道達到散熱的目的。上述專利都提到了用在電路板後面用金屬散熱鰭片來進行散熱的方法，這種方法可以達到較好的散熱效果， 但也會帶來一些問題首先，系統的重量會因此而變大，這對於追求輕薄的背光源而言是不可取的；其次，由於散熱鰭片的製作需要開模，也增加了系統的成本。
發明內容
針對上述現有技術存在的問題，本發明的一個目的在於，提供一種散熱面積大、導熱效率高、結構輕薄的LED光源模組；本發明的另一個目的在於，提供一種LED光源模組的製造方法。為了實現上述目的，本發明的技術方案為一種LED光源模組，包括帶凹槽的基板和封裝於凹槽中的LED晶片，凹槽底部布有用於完成LED晶片電氣連接的電路，還包括一設於基板表面的透明材料，凹槽與透明材料間形成一密封的空腔，空腔裡充滿液態絕緣導熱材料。LED晶片完全浸沒於絕緣導熱材料中，LED晶片發出的熱量可以通過絕緣導熱材料傳導，增大散熱面積，實現立體散熱，使得各LED晶片之間散熱均勻，提高了 LED晶片的使用壽命，使LED晶片之間的光色一致性可以保持較長時間。優選的，凹槽的表面鍍有用於提高光線反射率的反光層，具體該反光層可以為鋁或者銀。優選的，所述LED晶片採用倒裝晶片，也可以採用正裝晶片。進一步的，所述LED晶片從發光面由下至上依次塗布有第一矽膠層、螢光粉層和第二矽膠層；第一矽膠層隔離LED晶片和螢光粉，利用遠場激發模式原理來提高螢光粉激發效率和使用壽命，第三矽膠層避免螢光粉層與導熱液體直接接觸。更進一步的，所述第二矽膠層製成薄膜狀，或者凸透鏡形狀，或者微透鏡陣列狀。
優選的，所述液態絕緣導熱材料為矽油；所述透明材料為玻璃或者亞克力板。本發明還提供了一種LED光源模組的製造方法，具體包括以下步驟
(1)製作一帶凹槽的基板，將LED晶片固晶於凹槽底部，並於LED晶片底部完成電氣連
接；
(2)用酒精清洗基板和LED晶片後，在基板頂部加設一透明材料對凹槽進行密封；
(3)在基板上分別開設輸入口和輸出口，輸入口和輸出口連通凹槽；
(4)通過輸入口向凹槽中注入液態絕緣導熱材料；
(5)在真空環境中將腔體裡的氣泡從輸出口中排出，使液態絕緣導熱材料充滿凹槽與透明材料形成的腔體；
(6)封閉輸入口和輸出口，
或者不封閉輸入口和輸出口，腔體通過輸入口和輸出口與外界冷卻系統形成一循環迴路，保證腔體內充滿液態絕緣導熱材料且無氣泡。作為一種優選方案，步驟(1)中還在LED晶片的上表面由下往上依次塗布第一矽膠層、螢光粉層和第二矽膠層；所述第二矽膠層製成薄膜狀，或者凸透鏡形狀，或者微透鏡陣列狀。作為一種優選方案，所述第一矽膠層利用高溫進行固化，固化溫度為1 4 O度，固化時間為4 O min-60min ；所述螢光粉層所用螢光粉激發波長與LED晶片的峰值波長一致， 利用高溫進行固化，固化溫度為1 5 O度，固化時間為40min-60min ；所述第二矽膠層製成薄膜狀或者凸透鏡形狀或者微透鏡陣列狀，也利用高溫進行固化，固化溫度為1 4 O度，固化時間為4 0min-60min。優選的，所述液態絕緣導熱材料為矽油；所述透明材料為玻璃或者亞克力板。與現有技術相比較，本發明具有以下優點
1、使晶片完全浸沒於絕緣導熱材料中，大大的增加了散熱面積，形成立體散熱，使LED 光源模組的溫度下降，LED晶片工作時的結溫可以保持在一個比較低的溫度，可靠性大大提尚；
2、絕緣導熱材料的導熱率高，使得各晶片之間的溫度均勻性得到極大改善，光色均勻性也得到極大提高；
3、LED晶片的導熱效率提高，使整個光源模組的穩定性得到提高且延長了使用壽命。
圖1為本發明的LED光源模組的側視圖； 圖2為本發明的LED光源模組的俯視圖3為本發明的LED光源模組的結構示意圖； 圖4為本發明中的單顆LED晶片結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述 實施例1
如圖1-4所示，一種散熱性能良好的LED光源模組，包括帶倒梯形凹槽的基板3和封裝於凹槽中的LED晶片2，凹槽的四個側面鍍有鋁或者銀，用於提高光線反射率，凹槽底部布有用於完成LED晶片2電氣連接的電路21，LED晶片2採用倒裝晶片。LED光源模組還包括一設於基板3表面的透明的亞克力板1，凹槽與亞克力板3間形成一密封的空腔，空腔裡充滿矽油。LED晶片2的出光表面塗布三層材料，其中第一層和第三層均為矽膠層22、24， 中間層為螢光粉層23 ；LED晶片2頂部塗布的第二矽膠層M製成薄膜狀或者凸透鏡形狀或者微透鏡陣列狀。上述LED光源模組通過以下步驟來製作
首先，製作一個有梯形凹槽的基板3，凹槽底部已布好電極和電路線等可以完成LED晶片2電氣連接所必需的工藝，梯形凹槽的側面鍍銀或鋁等反射率高的金屬；在基板3上完成 LED晶片2倒裝焊接等工藝步驟，LED晶片2所用的數量與及LED晶片2的間距可以根據所製作的背光源燈條的具體尺寸來設定；
然後，在LED晶片2的出光面塗布第一矽膠層22，第一矽膠層22的作用是隔離LED晶片2和螢光粉，即採用遠場激發模式來提高螢光粉激發效率和使用壽命；用烤箱對第一矽膠層22進行高溫固化，固化溫度為1 4 O度，固化時間為4 O min-60min ；
在固化後的第一矽膠層22上塗布螢光粉層23，所用螢光粉激發波長與LED晶片2 的峰值波長一致，用烤箱對螢光粉層23進行高溫固化，固化溫度為1 5 O度，固化時間為40min-60min ；在螢光粉層23上再塗布第二矽膠層對，第二矽膠層M的作用是隔離螢光粉層23和外界的接觸，對第二矽膠層M進行固化，固化溫度為1 4 O度，固化時間為 40min_60min ；
用酒精清洗倒裝焊接後的LED晶片2和基板3，在基板頂部加蓋一透明玻璃片，用粘結材料進行密封；在基板3兩端凹槽口處各插入一梯形亞克力板，用粘結材料進行密封，並在兩塊亞克力板上分別製作輸入和輸出口 31，基板3內形成一個腔體，通過輸入口向腔體中緩慢注入矽油，並在真空環境中將空氣泡通過輸出口排出，液體注滿後，封閉輸入和輸出口，完成LED光源模組的密封工作。實施例2
本實施例與實施例1的不同之處在於，在製作LED光源模組的最後一步中，輸入和輸出口不封閉，而是與外界冷卻系統形成一個循環迴路，循環迴路中所用冷卻介質都為矽油，保證腔體內充滿矽油且無氣泡。以上實施例僅用於說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解，依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。
權利要求
1.一種LED光源模組，包括帶凹槽的基板和封裝於凹槽中的LED晶片，凹槽底部布有用於完成LED晶片電氣連接的電路，其特徵在於，還包括一設於基板表面的透明材料，凹槽與透明材料間形成一密封的空腔，空腔裡充滿液態絕緣導熱材料。
2.根據權利要求1所述的LED光源模組，其特徵在於，凹槽的表面鍍有用於提高光線反射率的反光層。
3.根據權利要求1所述的LED光源模組，其特徵在於，所述LED晶片採用倒裝晶片。
4.根據權利要求3所述的LED光源模組，其特徵在於，所述LED晶片從發光面由下至上依次塗布有第一矽膠層、螢光粉層和第二矽膠層；所述第二矽膠層製成薄膜狀，或者凸透鏡形狀，或者微透鏡陣列狀。
5.根據權利要求1所述的LED光源模組，其特徵在於，所述液態絕緣導熱材料為矽油； 所述透明材料為玻璃或者亞克力板。
6.一種LED光源模組的製造方法，其特徵在於，具體包括以下步驟(1)製作一帶凹槽的基板，將LED晶片固晶於凹槽底部，並於LED晶片底部完成電氣連接；(2)用酒精清洗基板和LED晶片後，在基板頂部加設一透明材料對凹槽進行密封；(3)帶凹槽的基板上分別開設輸入口和輸出口，輸入口和輸出口連通凹槽；(4)通過輸入口向凹槽中注入液態絕緣導熱材料；(5)在真空環境中將腔體裡的氣泡從輸出口中排出，使液態絕緣導熱材料充滿凹槽與透明材料形成的腔體；(6)封閉輸入口和輸出口。
7.一種LED光源模組的製造方法，其特徵在於，具體包括以下步驟(1)製作一帶凹槽的基板，將LED晶片固晶於凹槽底部，並於LED晶片底部完成電氣連接；(2)用酒精清洗基板和LED晶片後，在基板頂部加設一透明材料對凹槽進行密封；(3)帶凹槽的基板上分別開設輸入口和輸出口，輸入口和輸出口連通凹槽；(4)通過輸入口向凹槽中注入液態絕緣導熱材料；(5)在真空環境中將腔體裡的氣泡從輸出口中排出，使液態絕緣導熱材料充滿凹槽與透明材料形成的腔體；(6)不封閉輸入口和輸出口，腔體通過輸入口和輸出口與外界冷卻系統形成一循環迴路，保證腔體內充滿液態絕緣導熱材料且無氣泡。
8.根據權利要求6或7所述的LED光源模組的製造方法，其特徵在於，步驟(1)中還在 LED晶片的上表面由下往上依次塗布第一矽膠層、螢光粉層和第二矽膠層；所述第二矽膠層製成薄膜狀，或者凸透鏡形狀，或者微透鏡陣列狀。
9.根據權利要求8所述的LED光源模組的製造方法，其特徵在於，所述第一矽膠層利用高溫進行固化，固化溫度為1 4 O度，固化時間為4 O min-60min ；所述螢光粉層所用螢光粉激發波長與LED晶片的峰值波長一致，利用高溫進行固化， 固化溫度為1 5 O度，固化時間為40min-60min ；所述第二矽膠層製成薄膜狀或者凸透鏡形狀或者微透鏡陣列狀，也利用高溫進行固化，固化溫度為1 4 O度，固化時間為4 O min-60mino
10.根據權利要求6或7所述的LED光源模組的製造方法，其特徵在於，所述液態絕緣導熱材料為矽油；所述透明材料為玻璃或者亞克力板。
全文摘要
本發明公開了一種LED光源模組，包括帶凹槽的基板和封裝於凹槽中的LED晶片，凹槽底部布有用於完成LED晶片電氣連接的電路，還包括一設於基板表面的透明材料，凹槽與透明材料間形成一密封的空腔，空腔裡充滿液態絕緣導熱材料；還公開了該LED光源模組的製造方法。本發明使晶片完全浸沒於絕緣導熱材料中，大大的增加了散熱面積，形成立體散熱，使LED光源模組的溫度下降，LED晶片工作時的結溫可以保持在一個比較低的溫度，可靠性大大提高；絕緣導熱材料的導熱率高，使得各晶片之間的溫度均勻性得到極大改善，光色均勻性也得到極大提高；LED晶片的導熱效率提高，使整個光源模組的穩定性得到提高且延長了使用壽命。
文檔編號F21S2/00GK102297351SQ20111016579
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月20日 優先權日2011年6月20日
發明者劉立林, 楊建福, 熊旺, 王鋼 申請人:中山大學