分立式透明陶瓷倒裝芯片集成led光源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源及其封裝方法。該分立式集成LED光源，由若干個芯片單元組成；每個芯片單元由下至上依次由基板、錫膏、倒裝芯片和透明熒光陶瓷片組成，在基板頂面兩端設(shè)有圍壩；所述基板由被對電極分割而成的三個基板片段組成；其中，所述對電極由正極和負(fù)極組成，且所述正極和負(fù)極不接觸；每個正極或負(fù)極均由與所述基板片段的底面接觸的電極層1和穿過所述基板并與所述錫膏接觸的電極層2組成。該LED光源有效縮減了封裝體積，小、薄而輕，在光通量相等的情況，減少發(fā)光面可提高光密度，同樣器件體積可以提供更大功率，可實現(xiàn)全自動化，規(guī)?；?，提升良率，降低成本。
【專利說明】
分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及一種分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前LED行業(yè)朝小尺寸，高能效方向發(fā)展，高密度小點(diǎn)距方向發(fā)展;倒裝封裝C0B的 方式目前有：
[0003] 1.在基板上倒裝多顆芯片后，在芯片上涂覆混合有熒光粉的有機(jī)硅膠如圖1所示；
[0004] 2.在基板上倒裝多顆芯片，在芯片上方覆蓋整塊透明熒光陶瓷片，在芯片與陶瓷 片中間填充有機(jī)硅膠封裝如圖2所示；
[0005] 但是此兩種方式存在如下幾個缺陷：
[0006] 1. C0B整塊封裝器件，對后道組裝靈活性差，不能標(biāo)準(zhǔn)化，自動化；
[0007] 2.熒光粉和有機(jī)硅膠混合，制造工藝控制顏色一致性差，落Bin良率低；
[0008] 3.整塊透明熒光陶瓷覆蓋，易導(dǎo)致熒光陶瓷片因受熱不均勻?qū)е绿沾善屏眩?br>[0009] 4.陶瓷片與發(fā)光芯片中間有有機(jī)硅膠隔離，藍(lán)光透過有機(jī)硅膠遠(yuǎn)程激發(fā)透明熒光 陶瓷發(fā)光遠(yuǎn)程激發(fā)效率降低。
[0010] LED光源在照明應(yīng)用設(shè)計方面存在一個關(guān)鍵的配光問題，即用LED光源作為照明光 源，必須通過燈具，反光杯，透鏡，來配置發(fā)光方向，反光角度，光照度分布;而大面積光源對 配光設(shè)計難度很大，想得到非常理想的配光無法實現(xiàn)。 【實用新型內(nèi)容】
[0011] 本實用新型的目的是提供一種分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源。
[0012] 本實用新型提供的分立式集成LED光源，由若干個圖3所示的芯片單元組成；
[0013] 每個芯片單元由下至上依次由基板、錫膏、倒裝芯片6和透明熒光陶瓷片7組成，且 在所述基板的頂面周圍設(shè)有圍壩8,所述圍壩8包圍所述錫膏、倒裝芯片6和透明熒光陶瓷片 7,且與所述錫膏、倒裝芯片6和透明熒光陶瓷片7之間留有空隙；
[0014] 所述基板由被對電極分割而成的三個基板片段3組成；
[0015] 其中，所述對電極由正極和負(fù)極組成，且所述正極和負(fù)極不接觸;每個正極或負(fù)極 均由與所述基板片段的底面接觸的電極層1(對應(yīng)圖3中編號1)和穿過所述基板并與所述錫 膏接觸的電極層2(對應(yīng)圖3中編號2)組成；
[0016] 所述錫膏由位于同層且不接觸的錫膏1(對應(yīng)圖3中編號4)和錫膏11(對應(yīng)圖3中編 號5)組成;在所述錫膏1(對應(yīng)圖3中編號4)、錫膏11(對應(yīng)圖3中編號5)、基板片段3及倒裝芯 片6之間形成空腔；
[0017] 所述倒裝芯片6覆蓋所述空腔和所述錫膏1(對應(yīng)圖3中編號4)和錫膏11(對應(yīng)圖3 中編號5);
[0018] 所述透明熒光陶瓷片7覆蓋所述倒裝芯片6。
[0019] 上述分立式集成LED光源中，構(gòu)成基板的材料為氮化鋁基板、氧化鋁基板、銅基板 或錯基板；
[0020] 構(gòu)成所述倒裝芯片的材料襯底為藍(lán)寶石(Al2〇3)、硅(Si)或碳化硅(SiC);
[0021] 構(gòu)成所述透明熒光陶瓷片的材料為Y3Al5012:Ce3+;該透明熒光陶瓷片可由陶瓷原 料粉體和燒結(jié)助劑混合進(jìn)行燒結(jié)而得;其中，所述陶瓷原料粉體具體由AL 2〇3、Y2〇3-和Ce〇2; 所述燒結(jié)助劑具體可選自〇&0、]\%0、110 2、3丨02、]\111〇和高嶺土中的至少一種。
[0022] 所述透明熒光陶瓷片具體可為按照如下方法制得:將所述陶瓷原料粉體和燒結(jié)助 劑混合后先進(jìn)行真空燒結(jié)，再進(jìn)行等熱靜壓燒結(jié)，退火而得；
[0023]其中，所述真空燒結(jié)步驟中，燒結(jié)溫度為1500-1800°C，保溫時間為5-30小時，真空 度為 10-LlO-4Pa;
[0024] 所述等熱靜壓燒結(jié)步驟中，燒結(jié)溫度為1600-1800°C，保溫時間為1-5小時，壓力為 120-180MPa；
[0025] 所述退火步驟具體為在800-1500°C保溫5-40小時，然后隨爐冷卻。
[0026] 構(gòu)成所述對電極的材料為金或銀；
[0027] 上述分立式集成LED光源可按照如下方法封裝而得：
[0028] 1)將導(dǎo)電漿料通過網(wǎng)版絲印印刷的方式印在所述基板上通過烘烤形成所述對電 極；
[0029] 2)采用絲印將錫膏/助焊劑印刷在基板上；
[0030] 3)將芯片倒裝在所述錫膏/助焊劑對應(yīng)的位置上后，覆晶在基板/支架上的固晶 區(qū)，完成共晶，清洗后，再通過固晶機(jī)將所述透明熒光陶瓷片放置在所述芯片上，烘烤固定 所述透明熒光陶瓷片后，在所述透明熒光陶瓷片的四周畫上圍壩膠烘烤，得到所述分立式 集成LED光源中的一個芯片單元；
[0031] 4)重復(fù)所述步驟2)和3)，得到由若干個芯片單元組成的分立式集成LED光源。
[0032]本實用新型利用透明熒光陶瓷接觸式導(dǎo)熱處理，形成上下導(dǎo)熱；并采用分立式透 明熒光陶瓷蓋板，而沒有使用熒光粉;該分立式集成LED光源的器件封裝工藝標(biāo)準(zhǔn)化，后道 組裝方便靈活，適合大批量自動化，規(guī)?；鳂I(yè)。
[0033]本實用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] 1、透明熒光陶瓷接觸式導(dǎo)熱處理，形成上下導(dǎo)熱散熱，散熱效果更佳；
[0035] 2、有效縮減封裝體積，小、薄而輕，迎合了目前LED照明應(yīng)用微小型化的趨勢，設(shè)計 應(yīng)用更加靈活，打破了傳統(tǒng)光源尺寸給設(shè)計帶來的限制；
[0036] 3、在光通量相等的情況，減少發(fā)光面可提高光密度，同樣器件體積可以提供更大 功率；
[0037] 4、后道組裝可采用SMT表面貼裝工藝，簡化基板，靈活排布，配光簡單；
[0038] 5、無需金線、固晶膠等，減少中間環(huán)節(jié)中的熱層，可耐大電流，安全性、可靠性、尤 其是性價比更高；
[0039 ] 6、可實現(xiàn)全自動化，規(guī)?；?，提升良率，降低成本。
【附圖說明】
[0040] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LED光源的結(jié)構(gòu)；
[0041] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中LED光源的結(jié)構(gòu)；
[0042] 圖3為本實用新型提供的分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源中，芯片單元的結(jié) 構(gòu)示意圖；其中，1為電極層1; 2為電極層2; 3為基板片段;4為錫膏I; 5為錫膏II; 6為倒裝芯 片;7為透明熒光陶瓷片;8為圍壩；
[0043] 圖4為本實用新型提供的分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源的光譜分布曲線 圖。
【具體實施方式】
[0044] 下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步闡述，但本實用新型并不限于以下實 施例。所述方法如無特別說明均為常規(guī)方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途 徑獲得。
[0045] 下述實施例中，所用透明熒光陶瓷片Y3Al5012:Ce3+由AL 2〇3、Y2〇3和Ce02按照配比稱 量后，再加入燒結(jié)助劑CaO混合后先于150°C真空燒結(jié)(真空度為1(^-10^)15小時后，再于 1700°C壓力為150MPa的條件下等熱靜壓燒結(jié)3小時，于120°C保溫30小時，然后隨爐冷卻而 得。
[0046] 實施例1、
[0047] 本實用新型提供的由若干個圖3所示的芯片單元組成；
[0048] 每個芯片單元由下至上依次由基板、錫膏、倒裝芯片6和透明熒光陶瓷片7組成，且 在基板的頂面周圍設(shè)有圍壩8,圍壩8包圍所述錫膏、倒裝芯片6和透明熒光陶瓷片7,且與錫 膏、倒裝芯片6和透明熒光陶瓷片7之間留有空隙；
[0049]基板由被對電極分割而成的三個基板片段3組成；
[0050] 其中，對電極由正極和負(fù)極組成，且正極和負(fù)極不接觸;每個正極或負(fù)極均由與基 板片段3的底面接觸的電極層1(對應(yīng)圖3中編號1)和穿過基板并與錫膏接觸的電極層2(對 應(yīng)圖3中編號2)組成；
[0051] 錫膏由位于同層且不接觸的錫膏1(對應(yīng)圖3中編號4)和錫膏11(對應(yīng)圖3中編號5) 組成;在錫膏K對應(yīng)圖3中編號4)、錫膏11(對應(yīng)圖3中編號5)、基板片段3及倒裝芯片6之間 形成空腔；
[0052]倒裝芯片覆蓋該空腔和錫膏1(對應(yīng)圖3中編號4)和錫膏11(對應(yīng)圖3中編號5); [0053]透明熒光陶瓷片7覆蓋倒裝芯片6。
[0054] 該分立式集成LED光源可按照如下方法封裝而得：
[0055] 1)將導(dǎo)電漿料通過網(wǎng)版絲印印刷的方式印在在所述基板上通過烘烤形成對電極；
[0056] 2)采用絲印將錫膏/助焊劑印刷在基板上；
[0057] 3)將芯片倒裝在錫膏/助焊劑對應(yīng)的位置上后，覆晶在基板/支架上的固晶區(qū)，完 成共晶，清洗后，再通過固晶機(jī)將所述透明熒光陶瓷片放置在所述芯片上，烘烤固定透明熒 光陶瓷片后，在透明熒光陶瓷片的四周畫上圍壩膠烘烤，得到分立式集成LED光源中的一個 芯片單元；
[0058] 4)重復(fù)所述步驟2)和3)，得到由若干個芯片單元組成的分立式集成LED光源。
[0059]構(gòu)成基板的材料為氮化鋁基板；
[0060]構(gòu)成倒裝芯片的材料襯底為藍(lán)寶石；
[0061 ]構(gòu)成透明熒光陶瓷片的材料為Y3Al5012:Ce3+;
[0062]構(gòu)成對電極的材料為金。
[0063 ]實施例2、實施例1所得分立式集成LED光源的光源光譜測試報告
[0064]測試條件:測試方法采用積分球測試；
[0065] 環(huán)境溫度：25.3Deg;環(huán)境濕度：65%;
[0066] 測試范圍：380nm-780nm;峰值IP:50917(78%);
[0067] 測量模式:精確測試積分時間：419ms;
[0068] 所得結(jié)果如下。
[0069] 其中，CIE顏色參數(shù)如表1所示；
[0070] 表1、CIE顏色參數(shù)
[0072] 光參數(shù)結(jié)果如下:光通量Φ = 4410.1 lm光效：111.991m/w輻射通量Φe = 13.388w 暗視覺:8402.5S/P: 1.9053;
[0073] 電參數(shù)結(jié)果如下：設(shè)定輸入電壓V = 28.13V，輸入電流I = 1.400A，測試結(jié)果為該 LED光源的功率P = 39.38W;功率因數(shù)PF = 1.000。
[0074] 圖4為本實用新型提供的分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源的光譜分布曲線 圖。由圖可知，所得發(fā)射光譜連續(xù)性好，顯色性較高。
[0075] 從上述數(shù)據(jù)可以看出，本實用新型提供的白光LED光源實現(xiàn)了高光通和高光效，其 光效值大于ll〇lm/W，光通量大于44001m。
[0076] 雖然以上描述了本實用新型的【具體實施方式】，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本實用新型的范圍的限 定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本實用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng) 涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種分立式集成LED光源，由若干個芯片單元組成； 每個芯片單元由下至上依次由基板、錫膏、倒裝芯片和透明熒光陶瓷片組成，且在所述 基板的頂面周圍設(shè)有圍壩，所述圍壩包圍所述錫膏、倒裝芯片和透明熒光陶瓷片，且與所述 錫膏、倒裝芯片和透明熒光陶瓷片之間留有空隙； 所述基板由被對電極分割而成的三個基板片段組成； 其中，所述對電極由正極和負(fù)極組成，且所述正極和負(fù)極不接觸;每個正極或負(fù)極均由 與所述基板片段的底面接觸的電極層1和穿過所述基板并與所述錫膏接觸的電極層2組成； 所述錫膏由位于同層且不接觸的錫膏I和錫膏II組成;在所述錫膏I、錫膏II、基板片段 及倒裝芯片之間形成空腔； 所述倒裝芯片覆蓋所述空腔和所述錫膏I和錫膏II; 所述透明熒光陶瓷片覆蓋所述倒裝芯片。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立式集成LED光源，其特征在于：構(gòu)成所述基板的材料為氮 化鋁基板、氧化鋁基板、銅基板或鋁基板； 構(gòu)成所述倒裝芯片的材料襯底為藍(lán)寶石、硅或碳化硅； 構(gòu)成所述透明熒光陶瓷片的材料為Y3Al5〇12: Ce3+; 構(gòu)成所述對電極的材料為金或銀。
【文檔編號】H01L33/64GK205645870SQ201620447585
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】曹永革, 申小飛, 麻朝陽
【申請人】中國人民大學(xué)