LED小功率发光芯片的封装模块 技术领域：
本发明涉及一种LED发光芯片的封装结构，特别涉及一种LED小功率发光芯片的平面封装模块。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode；LED)是半导体材料制成的元件，也是一种极细微的固态光源，可将电能转化为光，不但体积小，且寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，能够配合各种应用设备的轻、薄及小型化的需求，早已成为日常生活中十分普及的产品。
发光二极管是利用各种化合物半导体材料及元件结构的变化，设计出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种颜色，以及红外、紫外等不可见光LED。适合制作1000med以上高亮度LED的材料，其波长由长至短分别为AIGaAS、InGaAIP和InGaN。
目前，照明用白光LED小功率发光芯片传统的封装形式有两种：一、是用支架封装成单颗LED发光二极管，二、是用极小的铝基板封装成单颗发光二极管(SMD)。
上述两种封装方法在实际应用中存在以下缺点：
1、支架封装的二极管散热差，发光角度小，光线刺眼；
2、SMD二极管亮度差，达不到照明要求；
3、成批生产的管子色差比较大，经过分光分色后，使用中衰减的幅度不一，还是会形成色差；
4、单颗封装抗静电能力差；
5、传统封装的二极管衰减大，长期使用无法保证亮度。
发明内容：
本发明为了解决现有照明用白光LED小功率发光芯片采用传统工艺封装时所存在的问题，而提供一种能够避免上述问题的LED发光芯片的封装结构。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
LED小功率发光芯片的封装模块，该模块包括由铝基板铜箔层、绝缘导热胶层以及铝基层依次组成的铝基板以及LED发光芯片，所述LED发光芯片安置在铝基板上，该铝基板在LED发光芯片的安置位置上开设有一沉孔，去除铝基板上对应位置上的铝基板铜箔层和绝缘导热胶层，并用高导热银胶填充固化；LED发光芯片通过金属线接入铝基板铜箔层上的电路，该LED发光芯片通过透明硅胶层、硅胶荧光粉层封装形成一发光模块。
所述沉孔的开口直径不小于LED发光芯片，使LED发光芯片完全由其内的高导热银胶支撑。这样使芯片产生的热量迅速导向铝基，充分满足了芯片散热要求。
所述铝基板安置LED发光芯片的表面上除固定芯片的位置以外，全部涂敷反光白漆。这层高反光白漆能使本装置的发光亮度提高40％以上。
所述反光白漆一种反光率大于85％、白度大于90的聚脂白漆。
所述透明硅胶层包括混光透明硅胶层以及荧光粉硅胶层，该混光透明硅胶层为透明度大于99％的高透明硅胶层，其覆盖LED发光芯片，能够使LED发光芯片侧面发出的光在该硅胶层中形成折射光，此折射光再通过铝基板上的反光白漆层反射进荧光粉硅胶层。使LED发光芯片发出的光平行分散一部分，形成平面整体发光效果，提高了发光角度，使人视觉与传统照明光没有区别。
所述荧光粉硅胶层由荧光粉均匀分散在透明硅胶得到，其均匀敷设在混光透明硅胶层上。其能够避免荧光粉与LED发光芯片的直接接触，以免造成热胀冷缩对LED发光芯片的挤压；荧光粉拌透明硅胶能大幅度减小荧光粉自身的衰减并能调制出各种色温；同时由于透明硅胶的混光作用，加上荧光粉均匀分散在透明硅胶中，硅胶具有流动水平性，涂敷在发光芯片上的荧光粉层比较均匀，使得本发明制作成的发光模块，很好控制了色差色彩，一致度非常好。
所述发光模块能够拼接成的日光灯管，吸顶灯，圆形射灯等各种形式的灯。
根据上述技术方案得到的本发明能够有效的解决LED发光芯片的散热和衰减问题，使用这种方式的LED芯片经过5000小时连续点亮后的光衰在1％～3％之间；同时本发明还解决了LED小功率芯片发光角度与亮度矛盾，使得本发明得到的发光模块的发光角度大于150°，亮度大于90ml/w，完全满足室内照明要求，而且发出的光是平面整体型的光，与传统照明光型非常一致。本发明使小功率LED发光芯片在照明中应用成为可能，其得到的发光模块可拼接成的日光灯管，吸顶灯，圆形射灯在3米层高的情况下，比传统的照明光源亮度高，节电达55％以上。
附图说明：
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明固晶的结构图。
图2为本发明封装后的结构图。
图3为本发明的发光原理图。
图4为传统工艺的老化实验曲线图。
图5为本发明的老化实验曲线图。
图6为本发明拼装成灯的结构示意图。
图7为本发明拼装成灯的结构示意图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目地与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明为了解决现有照明用白光LED小功率发光芯片采用传统封装手段得到的发光模块在实际应用中所存在的问题，而采用了一种LED小功率(0.06W-0.3W)发光芯片的平面封装模块。
本发明的实现的原理是在一定面积的铝基板上设计好LED芯片的串并联电路，把一定数量的LED小功率发光芯片固定到铝基板上，经过焊线、灌胶等工艺后制做成一块具有一定功率的发光模块，这些发光模块再组合拼接成各种形式，供以相应的电流电压做成发光照明装置。
基于上述原理，本发明具体实施参见图1和图2：
本发明提供的LED小功率发光芯片的封装模块，该模块由铝基板1和LED发光芯片2组成，LED发光芯片2固定在铝基板1上。参见图1，本发明中的铝基板1包括铝基层101、绝缘导热胶层102以及铝基板铜箔层103，其由这三层由下往上依次组合而成，其中铝基板铜箔层103为电路层，其上设计有LED发光芯片的串/并联电路(其为现有技术，不加以赘述)。
铝基板虽然有比较好的散热效果，但是相对LED发光芯片的散热要求还不够，较好的铝基板中绝缘导热胶导热系数不超过3wm/k，LED发光芯片直接固定在铝基板上经过1000小时(单颗电流20mA)连续点亮后光衰在10％以上(参见图4所示)。
为了解决LED发光芯片散热和衰减问题，本发明在铝基板1固定LED发光芯片2的位置上开设有一沉孔7，去除对应位置上的铝基板铜箔层103和绝缘导热胶层102。该沉孔7的开口不小于LED发光芯片的底面，同时深度为0.2mm左右，同时该沉孔7在铝基板铜箔层103的开口大于在绝缘导热胶层102的开口(如图1所示)；整个沉孔7用高导热银胶3填充固化，使得LED发光芯片2完全由其内的高导热银胶3支撑，此时LED发光芯片2通过金属线8连接铝基板铜箔层103上的电路。由于本发明中采用的高导热银胶3的导热系数大于15wm/k，再加上上述的结构，这样使芯片产生的热量迅速导向铝基，充分满足了芯片散热要求，使用这种方式的LED发光芯片经过1000小时(单颗电流20mA)连续点亮后的光衰在1％-3％之间，按照理论推算，本装置连续点亮30000小时光衰在20％以内，根据上述技术方案得到的本发明，如图5所示，实际经过5000小时连续点亮后，其光衰在3％以内。
众所周知，LED发光芯片的发光角度与亮度是成反比的，角度越大，亮度越低，本发明得到的LED发光模块，其发光角度大于150°，亮度大于90ml/w，完全满足室内照明要求，而且发出的光是平面整体型的光，与传统照明光型非常一致。
为了达到上述目的，本发明通过以下具体方式实现：
如图2所示，首先在铝基板1的表面上除固定芯片的位置以外，全部涂敷反光白漆，形成反光白漆层4。本发明采用一种高反光的聚脂白漆，其反光率大于85％，且白度大于90，这层高反光白漆能使本装置的发光亮度提高40％以上。
再用高透明硅胶封装覆盖LED发光芯片2，其透明度大于99％，形成一混光透明硅胶层5。该层能够LED发光芯片2发出的光平行分散一部分，形成平面整体发光效果，提高了发光角度，使人视觉与传统照明光没有区别。具体实现参见图3所示，该层使得LED发光芯片2正面发出的光202垂直的进入到荧光粉硅胶层6中；同时使得LED发光芯片2侧面发出的光201在透明硅胶层中形成很多折射光203，这些折射光203通过铝基板上涂设的反光白漆层4能够达到80％以上反射进荧光粉硅胶层6中，给人形成的视觉效果就是整个模块都在发光，从而使得本发明达到发光角度大于150°，亮度大于90ml/w，完全满足室内照明要求，而且发出的光是平面整体型的光，与传统照明光型非常一致的目的。
最后在混光透明硅胶层5上封装覆盖一层荧光粉硅胶层6，其由荧光粉均匀分散在透明硅胶得到，且均匀设在混光透明硅胶层上。
由于应力与温度的影响会造成荧光粉的衰减，传统封装形式中荧光粉直接点在发光芯片上，外面包裹一层环氧树脂。发光芯片产生的热量对荧光粉有很大影响，另外环氧树脂热胀冷缩产生的巨大应力对发光芯片和荧光粉产生挤压破坏作用。
本发明中提供的荧光粉硅胶层6能够避免荧光粉与LED发光芯片的直接接触，从而能够避免上述情况造成热胀冷缩对LED发光芯片的挤压，以及引起荧光粉的衰减。
传统封装形式中发光芯片都是单独封装，每颗芯片的亮度有差别，芯片上的荧光粉的量也有微小的区别，这就造成同批次的产品存在色差。本发明中设计的荧光粉硅胶层6同样能够避免上述情况的发生，其能大幅度减小荧光粉自身的衰减并能调制出各种色温。同时由于透明硅胶的混光作用，加上荧光粉均匀分散在透明硅胶中，且硅胶具有流动水平性，涂敷在发光芯片上的荧光粉硅胶层比较均匀，使得本发明制作成的发光模块很好的控制了色差色彩，一致度非常好。
如图6到7所示，根据上述技术方案进行封装即可得到发光模块，其能够拼接成的日光灯管，吸顶灯，圆形射灯等各式灯源，且拼接成的各式等在3米层高的情况下，比传统的照明光源亮度高，节电达55％以上。
如表1和表2所示，分别为根据本发明设计到的发光模块，拼接成16W的LED日光灯与40W菲力普日光灯、以及8W的LED日光灯与20W菲力普日光灯照度进行对比的测试数据：
表1
表2
根据上述数据可得本发明在照射范围相同的情况，16W日光灯的亮度大于36W飞利浦日光灯，3.5W的圆形射灯的亮度大于9W节能灯的亮度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。