本發(fā)明涉及LED光源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是LED模組BGA封裝固定結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前LED的封裝方法有：支架排封裝，貼片封裝，模組封裝幾種，這些封裝方法都是我們常見和常用的。

支架排封裝是最早采用，用來生產(chǎn)單個(gè)LED器件，這就是我們常見的引線型發(fā)光二極管（包括食人魚封裝），它適合做儀器指示燈、城市亮化工程，廣告屏，護(hù)攔管，交通指示燈，及目前我國應(yīng)用比較普遍的一些產(chǎn)品和領(lǐng)域。

貼片封裝（SMD）是一種無引線封裝，體積小、薄，很適合做手機(jī)的鍵盤顯示照明，電視機(jī)的背光照明，以及需要照明或指示的電子產(chǎn)品，近年來貼片封裝有向大尺寸和高功率的方向發(fā)展，一個(gè)貼片內(nèi)封裝三、四個(gè)led芯片，可用于組裝照明產(chǎn)品。

模組封裝也是一種多芯片封裝，在氧化鋁或氮化鋁基板上以較小的尺寸、高的封裝密度封裝幾十個(gè)或幾百個(gè)LED芯片，內(nèi)部的聯(lián)線是混聯(lián)型式，即有多個(gè)芯片的串聯(lián)、又有好幾路的并聯(lián)。這種封裝主要是擴(kuò)大功率，用做照明產(chǎn)品。

一般采用支架排封裝的LED，支架排是采用銅或鐵金屬材料經(jīng)精密模具沖壓而成，鐵的支架排要經(jīng)過鍍銀。鍍銀有兩個(gè)作用，一是為了防止氧化生銹，二是方便焊接，支架排的電鍍質(zhì)量非常關(guān)鍵，它關(guān)系到LED的壽命， 但是我們一般的LED封裝企業(yè)都不具備檢驗(yàn)支架排電鍍質(zhì)量的能力，這就給了一些電鍍企業(yè)有機(jī)可乘，使電鍍的支架排鍍銀層減薄，減少成本支出。用這樣的支架排做出來的產(chǎn)品是肯定用不長久的，如空氣中濕度大，很容易造成電鍍差的金屬件氧化生繡銹，使LED元件失效。即使封裝了的LED也會(huì)因鍍銀層太薄附著力不強(qiáng)，焊點(diǎn)與支架脫離，造成死燈現(xiàn)象。這就是我們碰到的使用得好好的燈不亮了，其實(shí)就是內(nèi)部焊點(diǎn)與支架脫離了。

目前市場上的SMD封裝膠水基本都是硅膠（有良好的耐熱性能），做好的產(chǎn)品在初期做點(diǎn)亮測試?yán)匣蠖加胁诲e(cuò)的表現(xiàn)，但是隨著時(shí)間的推移，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有膠層和PPA支架剝離、LED變色（鍍銀層變黃發(fā)黑）的情況發(fā)生。PPA中所添加的二氧化鈦因芯片所發(fā)出的藍(lán)光造成其引起的光觸媒作用，硅膠本身沒老化的情況下，PPA本身慢慢老化所造成的。環(huán)氧樹脂等封裝材料因熱及光的分解后的殘?jiān)a(chǎn)生無機(jī)碳，因?yàn)橛袩o機(jī)碳的存在，藍(lán)光、鍍銀、氧氣及濕氣使其加速催化造成LED變色。

模組封裝由于封裝的密度較高，應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的熱量大，散熱是解決應(yīng)用的首要問題。沒有良好的散熱效果，就使得燈的壽命縮短，不夠經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

采用以上的封裝方法生產(chǎn)的器件，都有一個(gè)共同特點(diǎn)：熱阻的道數(shù)較多，難以生產(chǎn)出高質(zhì)量的照明燈具，且模組本身與散熱器的連接處理要求比較高。目前所有的封裝方法都是將黃色熒光粉（YAG）和環(huán)氧樹脂按不同比列混合均勻，直接點(diǎn)到發(fā)藍(lán)光的LED芯片上，再加熱固化。這種常見的做法優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約材料，缺點(diǎn)是不利于散熱、熒光粉也會(huì)老化。因?yàn)榄h(huán)氧樹脂和熒光粉都不是導(dǎo)熱好的材料，且包裹整個(gè)芯片就會(huì)影響散熱。對于制造LED照明燈具采用這種方法顯然不是最好的方案。

BGA封裝是現(xiàn)代集成電路常用的封裝形式，具備較多的優(yōu)點(diǎn)，但此類封裝因?yàn)闆]有插接部分，所以需要特定的固定結(jié)構(gòu)對芯片進(jìn)行固定，而LED芯片是一種光源器件，有一定的防水、抗震要求，而且LED芯片的功率、自重和尺寸也遠(yuǎn)大于普通的集成電路，如何通過BGA封裝來制造高可用性的LED光源，是一個(gè)研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出LED模組BGA封裝固定結(jié)構(gòu)，能通過BGA封裝來制造高可用性的LED光源。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

LED模組BGA封裝固定結(jié)構(gòu)，所述BGA封裝固定結(jié)構(gòu)包括BGA封裝形態(tài)的LED模組、PCB板和BGA貼裝焊接治具；所述LED模組為BGA封裝的光源器件；LED模組包括BGA封裝基板、LSI芯片、凸點(diǎn)陣列；所述凸點(diǎn)陣列由按預(yù)定排列方式有序排列于BGA封裝基板焊接面的多個(gè)球形或柱形焊點(diǎn)組成；凸點(diǎn)陣列位于BGA封裝基板背面；所述LSI芯片位于BGA封裝基板正面；所述LSI芯片中設(shè)有以模壓或灌裝的樹脂材料進(jìn)行封裝固定的LED發(fā)光管及配套電路；LSI芯片與凸點(diǎn)陣列之間電性連接；所述PCB板處設(shè)有BGA光源焊盤；所述BGA貼裝焊接治具為一定位板，所述定位板上設(shè)有一個(gè)以上的光源固定孔；所述光源固定孔的大小與LED模組匹配；光源固定孔的位置與PCB板上BGA光源焊盤位置匹配；當(dāng)對LED模組進(jìn)行貼裝或焊接時(shí)，所述定位板以可拆卸方式固定于PCB板上，LED模組以光源固定孔在PCB板上貼裝定位及焊接定位，當(dāng)LED模組焊接固定于PCB板后再取下定位板。

所述凸點(diǎn)陣列接按焊點(diǎn)排列形狀分為周邊型陣列、交錯(cuò)型陣列和全陣列。

所述LED模組的凸點(diǎn)陣列中，與LSI芯片的電源引腳和接地引腳相連的焊點(diǎn)位于陣列中央部位；與LSI芯片的I/O接口引腳相連的焊點(diǎn)位于陣列外圍。

所述LSI芯片中，以模壓或灌裝的樹脂材料形成LED發(fā)光管及配套電路外部的防水層。

所述BGA光源焊盤處設(shè)有阻焊層和焊盤焊接點(diǎn)，阻焊層上開設(shè)有阻焊孔；阻焊孔圍繞焊盤焊接點(diǎn)，阻焊孔與焊盤焊接點(diǎn)間留有阻焊間隙；所述阻焊層覆蓋于過孔和焊盤焊接點(diǎn)間的引線上。

所述過孔和焊盤焊接點(diǎn)間以印刷線連接。

當(dāng)定位板上設(shè)有多個(gè)光源固定孔時(shí)，所述光源固定孔在定位板上縱橫均勻排列；此類定位板用于設(shè)有多個(gè)BGA光源焊盤的PCB板，LED模組經(jīng)光源固定孔在此類PCB板上貼裝及焊接后形成LED發(fā)光矩陣。

以所述LED模組制造LED發(fā)光矩陣的方法依次包括以下步驟；

A1、把定位板以可拆卸方式固定于PCB板上；

A2、在PCB板的BGA光源焊盤處覆以錫膏；

A3、把LED模組經(jīng)光源固定孔貼裝于PCB板的BGA光源焊盤處，形成待焊接的LED發(fā)光矩陣工件；

A4、以焊接臺(tái)或回流焊設(shè)備對LED發(fā)光矩陣工件進(jìn)行焊接，使LED模組焊接固定于PCB板的BGA光源焊盤處；

A5、取下定位板。

本發(fā)明中，采用的BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面，不會(huì)超過LED模組的封裝；采用BGA技術(shù)封裝的LED模組，在模組內(nèi)LED發(fā)光管數(shù)量相同的情況下，可以減少一半以上的管腳。即在相同體積下，BGA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是I/O引腳數(shù)雖然增加了，但引腳間距并沒有減小反而增加了；對于提升高集成度的LED光源的電性能十分有益。

本發(fā)明由于采用了BGA貼裝焊接治具的定位板對BGA封裝形態(tài)的LED模組進(jìn)行貼裝或焊接時(shí)的定位，從而使得BGA封裝能應(yīng)用于大重量的LED模組，拓展了BGA封裝的應(yīng)用領(lǐng)域，使LED發(fā)光器件也能實(shí)現(xiàn)BGA封裝的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了意想不到的技術(shù)效果。

本發(fā)明中，所述LSI芯片中設(shè)有以模壓或灌裝的樹脂材料進(jìn)行封裝固定的LED發(fā)光管及配套電路；LSI芯片與凸點(diǎn)陣列之間電性連接；該設(shè)計(jì)形成了對LED電路結(jié)構(gòu)的二次封裝，從而可以把大部分的電源和地引腳放在封裝結(jié)構(gòu)中間，I/O口的引線放在外圍，簡化電路。

由于采用了BGA封裝來形成LED模組，因此能用可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善電熱性能。

本發(fā)明采用BGA封裝可以增加引腳間距，由于引腳是焊球，寄生參數(shù)減小，信號(hào)傳輸延遲小，在LED模組工作時(shí)能大大提高工作頻率，且在焊接時(shí)可明顯改善共面性，而且焊球融化時(shí)的表面張力具有明顯的“自對準(zhǔn)”效應(yīng)，從而可大大減小安裝、焊接的失效率。

在LED模組上采用BGA封裝，管腳數(shù)可以比現(xiàn)有的封裝技術(shù)少一半以上。如單個(gè)LED全彩三合一發(fā)光二極管的封裝有4個(gè)引腳，2*2的矩陣則有4*4=16個(gè)管腳，而采用BGA封裝，只需要8個(gè)管腳，其余的可以在內(nèi)部來完成。同理，先有的封裝技術(shù)封裝3*3矩陣時(shí)有4*9=36個(gè)管腳，而采用BGA封裝只有12個(gè)管腳。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

附圖1是本發(fā)明的BGA封裝形態(tài)的LED模組的示意圖；

附圖2是本發(fā)明所述PCB板上BGA光源焊盤的示意圖；

附圖3是本發(fā)明所述BGA貼裝焊接治具的示意圖；

附圖4是本發(fā)明所述以BGA封裝形態(tài)的LED模組制成的LED發(fā)光矩陣的示意圖；

附圖5是本發(fā)明凸點(diǎn)陣列的三種焊點(diǎn)排列方式；

圖中：1-LSI芯片；2-BGA封裝基板；3-焊點(diǎn)；4-凸點(diǎn)陣列；5-BGA光源焊盤；6-過孔；7-阻焊層；8-光源固定孔；9-BGA封裝形態(tài)的LED模組；10-PCB板；11-阻焊孔；12-焊盤焊接點(diǎn)；13-定位板；14-阻焊間隙。

具體實(shí)施方式

如圖1-5所示，LED模組BGA封裝固定結(jié)構(gòu)，所述BGA封裝固定結(jié)構(gòu)包括BGA封裝形態(tài)的LED模組9、PCB板10和BGA貼裝焊接治具；所述LED模組9為BGA封裝的光源器件；LED模組包括BGA封裝基板2、LSI芯片1、凸點(diǎn)陣列4；所述凸點(diǎn)陣列4由按預(yù)定排列方式有序排列于BGA封裝基板2焊接面的多個(gè)球形或柱形焊點(diǎn)3組成；凸點(diǎn)陣列4位于BGA封裝基板2背面；所述LSI芯片1位于BGA封裝基板2正面；所述LSI芯片中設(shè)有以模壓或灌裝的樹脂材料進(jìn)行封裝固定的LED發(fā)光管及配套電路；LSI芯片與凸點(diǎn)陣列之間電性連接；所述PCB板10處設(shè)有BGA光源焊盤5；所述BGA貼裝焊接治具為一定位板13，所述定位板13上設(shè)有一個(gè)以上的光源固定孔8；所述光源固定孔8的大小與LED模組9匹配；光源固定孔8的位置與PCB板上BGA光源焊盤5位置匹配；當(dāng)對LED模組9進(jìn)行貼裝或焊接時(shí)，所述定位板以可拆卸方式固定于PCB板上，LED模組以光源固定孔在PCB板上貼裝定位及焊接定位，當(dāng)LED模組焊接固定于PCB板后再取下定位板。

所述凸點(diǎn)陣列4接按焊點(diǎn)3排列形狀分為周邊型陣列、交錯(cuò)型陣列和全陣列。

所述LED模組的凸點(diǎn)陣列中，與LSI芯片的電源引腳和接地引腳相連的焊點(diǎn)3位于陣列4中央部位；與LSI芯片的I/O接口引腳相連的焊點(diǎn)3位于陣列4外圍。

所述LSI芯片中，以模壓或灌裝的樹脂材料形成LED發(fā)光管及配套電路外部的防水層。

所述BGA光源焊盤處設(shè)有阻焊層7和焊盤焊接點(diǎn)12，阻焊層7上開設(shè)有阻焊孔11；阻焊孔11圍繞焊盤焊接點(diǎn)12，阻焊孔與焊盤焊接點(diǎn)間留有阻焊間隙14；所述阻焊層覆蓋于過孔和焊盤焊接點(diǎn)間的引線上。

所述過孔和焊盤焊接點(diǎn)間以印刷線連接。

當(dāng)定位板上設(shè)有多個(gè)光源固定孔時(shí)，所述光源固定孔在定位板上縱橫均勻排列；此類定位板用于設(shè)有多個(gè)BGA光源焊盤的PCB板，LED模組經(jīng)光源固定孔在此類PCB板上貼裝及焊接后形成LED發(fā)光矩陣。

以所述LED模組制造LED發(fā)光矩陣的方法依次包括以下步驟；

A1、把定位板以可拆卸方式固定于PCB板上；

A2、在PCB板的BGA光源焊盤處覆以錫膏；

A3、把LED模組經(jīng)光源固定孔貼裝于PCB板的BGA光源焊盤處，形成待焊接的LED發(fā)光矩陣工件；

A4、以焊接臺(tái)或回流焊設(shè)備對LED發(fā)光矩陣工件進(jìn)行焊接，使LED模組焊接固定于PCB板的BGA光源焊盤處；

A5、取下定位板。

本產(chǎn)品中，LED發(fā)光管為LED發(fā)光二極管。