分立式透明陶瓷倒装芯片集成led光源及其封装方法
【专利摘要】本发明公开了一种分立式透明陶瓷倒装芯片集成LED光源及其封装方法。该分立式集成LED光源，由若干个芯片单元组成；每个芯片单元由下至上依次由基板、锡膏、倒装芯片和透明荧光陶瓷片组成，在基板顶面两端设有围坝；所述基板由被对电极分割而成的三个基板片段组成；其中，所述对电极由正极和负极组成，且所述正极和负极不接触；每个正极或负极均由与所述基板片段的底面接触的电极层1和穿过所述基板并与所述锡膏接触的电极层2组成。该LED光源有效缩减了封装体积，小、薄而轻，在光通量相等的情况，减少发光面可提高光密度，同样器件体积可以提供更大功率，可实现全自动化，规模化，提升良率，降低成本。
【专利说明】
分立式透明陶瓷倒装巧片集成LED光源及其封装方法
技术领域
[0001] 本发明属于半导体领域，设及一种分立式透明陶瓷倒装忍片集成Lm)光源及其封 装方法。
【背景技术】
[0002] 目前L邸行业朝小尺寸，高能效方向发展，高密度小点距方向发展;倒装封装COB的 方式目前有：
[0003] 1.在基板上倒装多颗忍片后，在忍片上涂覆混合有巧光粉的有机硅胶如图1所示；
[0004] 2.在基板上倒装多颗忍片，在忍片上方覆盖整块透明巧光陶瓷片，在忍片与陶瓷 片中间填充有机硅胶封装如图2所示；
[0005] 但是此两种方式存在如下几个缺陷：
[0006] 1. COB整块封装器件，对后道组装灵活性差，不能标准化，自动化；
[0007] 2.巧光粉和有机硅胶混合，制造工艺控制颜色一致性差，落Bin良率低；
[000引3.整块透明巧光陶瓷覆盖，易导致巧光陶瓷片因受热不均匀导致陶瓷片破裂；
[0009] 4.陶瓷片与发光忍片中间有有机硅胶隔离，蓝光透过有机硅胶远程激发透明巧光 陶瓷发光远程激发效率降低。
[0010] LED光源在照明应用设计方面存在一个关键的配光问题，即用LED光源作为照明光 源，必须通过灯具，反光杯，透镜，来配置发光方向，反光角度，光照度分布;而大面积光源对 配光设计难度很大，想得到非常理想的配光无法实现。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供一种分立式透明陶瓷倒装忍片集成L邸光源及其封装方法。
[0012] 本发明提供的分立式集成L邸光源，由若干个图3所示的忍片单元组成；
[0013] 每个忍片单元由下至上依次由基板、锡膏、倒装忍片6和透明巧光陶瓷片7组成，且 在所述基板的顶面周围设有围巧8,所述围巧8包围所述锡膏、倒装忍片6和透明巧光陶瓷片 7,且与所述锡膏、倒装忍片6和透明巧光陶瓷片7之间留有空隙；
[0014] 所述基板由被对电极分割而成的=个基板片段3组成；
[0015] 其中，所述对电极由正极和负极组成，且所述正极和负极不接触;每个正极或负极 均由与所述基板片段的底面接触的电极层1(对应图3中编号1)和穿过所述基板并与所述锡 膏接触的电极层2(对应图3中编号2)组成；
[0016] 所述锡膏由位于同层且不接触的锡膏K对应图3中编号4)和锡膏IK对应图3中编 号5)组成;在所述锡膏K对应图3中编号4)、锡膏IK对应图3中编号5)、基板片段3及倒装忍 片6之间形成空腔；
[0017] 所述倒装忍片6覆盖所述空腔和所述锡膏K对应图3中编号4)和锡膏IK对应图3 中编号5);
[0018] 所述透明巧光陶瓷片7覆盖所述倒装忍片6。
[0019] 上述分立式集成Lm)光源中，构成基板的材料为氮化侣基板、氧化侣基板、铜基板 或侣基板；
[0020] 构成所述倒装忍片的材料衬底为蓝宝石(Ab化）、娃(Si)或碳化娃(SiC);
[0021] 构成所述透明巧光陶瓷片的材料为Y3Al5〇i2:Ce3+;该透明巧光陶瓷片可由陶瓷原 料粉体和烧结助剂混合进行烧结而得;其中，所述陶瓷原料粉体具体由AL2化、Y203-和Ce化； 所述烧结助剂具体可选自化〇、MgO、Ti化、Si〇2、MnO和高岭±中的至少一种。
[0022] 所述透明巧光陶瓷片具体可为按照如下方法制得:将所述陶瓷原料粉体和烧结助 剂混合后先进行真空烧结，再进行等热静压烧结，退火而得；
[0023] 其中，所述真空烧结步骤中，烧结溫度为1500-1800°C，保溫时间为5-30小时，真空 度为 10-1-10-4Pa;
[0024] 所述等热静压烧结步骤中，烧结溫度为1600-1800°C，保溫时间为1-5小时，压力为 120-1SOMPa；
[00巧]所述退火步骤具体为在800-1500°C保溫5-40小时，然后随炉冷却。
[0026] 构成所述对电极的材料为金或银；
[0027] 本发明提供的封装所述分立式集成L邸光源的方法，包括如下步骤：
[0028] 1)将导电浆料通过网版丝印印刷的方式印在所述基板上通过烘烤形成所述对电 极；
[0029] 2)采用丝印将锡膏/助焊剂印刷在基板上；
[0030] 3)将忍片倒装在所述锡膏/助焊剂对应的位置上后，覆晶在基板/支架上的固晶 区，完成共晶，清洗后，再通过固晶机将所述透明巧光陶瓷片放置在所述忍片上，烘烤固定 所述透明巧光陶瓷片后，在所述透明巧光陶瓷片的四周画上围巧胶烘烤，得到所述分立式 集成L邸光源中的一个忍片单元；
[0031] 4)重复所述步骤2)和3)，得到由若干个忍片单元组成的分立式集成L邸光源。
[0032] 本发明利用透明巧光陶瓷接触式导热处理，形成上下导热；并采用分立式透明巧 光陶瓷盖板，而没有使用巧光粉;该分立式集成Lm)光源的器件封装工艺标准化，后道组装 方便灵活，适合大批量自动化，规模化作业。
[0033] 本发明具有W下优点：
[0034] 1、透明巧光陶瓷接触式导热处理，形成上下导热散热，散热效果更佳；
[0035] 2、有效缩减封装体积，小、薄而轻，迎合了目前L邸照明应用微小型化的趋势，设计 应用更加灵活，打破了传统光源尺寸给设计带来的限制；
[0036] 3、在光通量相等的情况，减少发光面可提高光密度，同样器件体积可W提供更大 功率；
[0037] 4、后道组装可采用SMT表面贴装工艺，简化基板，灵活排布，配光简单；
[0038] 5、无需金线、固晶胶等，减少中间环节中的热层，可耐大电流，安全性、可靠性、尤 其是性价比更高；
[0039 ] 6、可实现全自动化，规模化，提升良率，降低成本。
【附图说明】
[0040]图1为现有技术中LED光源的结构；
[0041] 图2为现有技术中LED光源的结构；
[0042] 图3为本发明提供的分立式透明陶瓷倒装忍片集成Lm)光源中，忍片单元的结构示 意图；其中，1为电极层1;2为电极层2;3为基板片段;4为锡膏I ;5为锡膏II ;6为倒装忍片；7 为透明巧光陶瓷片;8为围巧；
[0043] 图4为本发明提供的分立式透明陶瓷倒装忍片集成L邸光源的光谱分布曲线图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于W下实施例。所 述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
[0045] 下述实施例中，所用透明巧光陶瓷片YsAl日Oi2:Ce3+由AL203、Y203和Ce〇2按照配比称 量后，再加入烧结助剂CaO混合后先于150°C真空烧结谋空度为l〇-i-l〇- 4Pa)15小时后，再于 1700°C压力为150M化的条件下等热静压烧结3小时，于120°C保溫30小时，然后随炉冷却而 得。
[0046] 实施例1、
[0047] 本发明提供的由若干个图3所示的忍片单元组成；
[004引每个忍片单元由下至上依次由基板、锡膏、倒装忍片6和透明巧光陶瓷片7组成，且 在基板的顶面周围设有围巧8,围巧8包围锡膏、倒装忍片6和透明巧光陶瓷片7,且与锡膏、 倒装忍片6和透明巧光陶瓷片7之间留有空隙；
[0049] 基板由被对电极分割而成的=个基板片段3组成；
[0050] 其中，对电极由正极和负极组成，且正极和负极不接触;每个正极或负极均由与基 板片段的底面接触的电极层1(对应图3中编号1)和穿过基板并与锡膏接触的电极层2(对应 图3中编号2)组成；
[0051] 锡膏由位于同层且不接触的锡膏K对应图3中编号4)和锡膏IK对应图3中编号5) 组成;在锡膏K对应图3中编号4)、锡膏IK对应图3中编号5)、基板片段3及倒装忍片6之间 形成空腔；
[0052] 倒装忍片覆盖该空腔和锡膏K对应图3中编号4)和锡膏11(对应图3中编号5);
[0053] 透明巧光陶瓷片7覆盖倒装忍片6。
[0054] 该分立式集成L邸光源可按照如下方法封装而得：
[0055] 1)将导电浆料通过网版丝印印刷的方式印在在基板上通过烘烤形成对电极；
[0056] 2)采用丝印将锡膏/助焊剂印刷在基板上；
[0057] 3)将忍片倒装在锡膏/助焊剂对应的位置上后，覆晶在基板/支架上的固晶区，完 成共晶，清洗后，再通过固晶机将透明巧光陶瓷片放置在忍片上，烘烤固定透明巧光陶瓷片 后，在透明巧光陶瓷片的四周画上围巧胶烘烤，得到分立式集成Lm)光源中的一个忍片单 元；
[0058] 4)重复步骤2)和3)，得到由若干个忍片单元组成的分立式集成L邸光源。
[0059] 构成基板的材料为氮化侣基板；
[0060] 构成倒装忍片的材料衬底为蓝宝石；
[0061 ]构成透明巧光陶瓷片的材料为Y3Al5〇i2:Ce3+;
[0062]构成对电极的材料为金。
[0063] 实施例2、实施例1所得分立式集成L邸光源的光源光谱测试报告
[0064] 测试条件:测试方法采用积分球测试；
[00化]环境溫度：25.3Deg;环境湿度:65%;
[0066] 测试范围：380nm-780nm;峰值IP:50917(78%);
[0067] 测量模式:精确测试积分时间：419ms;
[0068] 所得结果如下。
[0069] 其中，CIE颜色参数如表1所示；
[0070] 表UCffi颜色参数
[0071]
[0072] 光参数结果如下:光通量巫=4410.1 lm光效：111.991m/w福射通量巫e = 13.388w 暗视觉:8402.5S/P :1.9053;
[0073] 电参数结果如下：设定输入电压V = 28.13V，输入电流I = 1.400A，测试结果为该 LED光源的功率P = 39.38W;功率因数PF = 1.000。
[0074] 图4为本发明提供的分立式透明陶瓷倒装忍片集成Lm)光源的光谱分布曲线图。由 图可知，所得发射光谱连续性好，显色性较高。
[0075] 从上述数据可W看出，本发明提供的白光L邸光源实现了高光通和高光效，其光效 值大于llOlm/W，光通量大于44001m。
[0076] 虽然W上描述了本发明的【具体实施方式】，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理 解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本 领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰W及变化，都应当涵盖在本发明的 权利要求所保护的范围内。
【主权项】
1. 一种分立式集成LED光源，由若干个芯片单元组成； 每个芯片单元由下至上依次由基板、锡膏、倒装芯片和透明荧光陶瓷片组成，且在所述 基板的顶面周围设有围坝，所述围坝包围所述锡膏、倒装芯片和透明荧光陶瓷片，且与所述 锡膏、倒装芯片和透明荧光陶瓷片之间留有空隙； 所述基板由被对电极分割而成的三个基板片段组成； 其中，所述对电极由正极和负极组成，且所述正极和负极不接触;每个正极或负极均由 与所述基板片段的底面接触的电极层1和穿过所述基板并与所述锡膏接触的电极层2组成； 所述锡膏由位于同层且不接触的锡膏I和锡膏II组成;在所述锡膏I、锡膏II、基板片段 及倒装芯片之间形成空腔； 所述倒装芯片覆盖所述空腔和所述锡膏I和锡膏II; 所述透明荧光陶瓷片覆盖所述倒装芯片。2. 根据权利要求1所述的分立式集成LED光源，其特征在于：构成所述基板的材料为氮 化铝基板、氧化铝基板、铜基板或铝基板； 构成所述倒装芯片的材料衬底为蓝宝石、硅或碳化硅； 构成所述透明荧光陶瓷片的材料为Y3Al5〇12: Ce3+; 构成所述对电极的材料为金或银。3. -种制备权利要求1或2所述分立式集成LED光源的方法，包括如下步骤： 1) 将导电浆料通过网版丝印印刷的方式印在在所述基板上通过烘烤形成所述对电极； 2) 采用丝印将锡膏/助焊剂印刷在基板上； 3) 将芯片倒装在所述锡膏/助焊剂对应的位置上后，覆晶在基板/支架上的固晶区，完 成共晶，清洗后，再通过固晶机将所述透明荧光陶瓷片放置在所述芯片上，烘烤固定所述透 明荧光陶瓷片后，在所述透明荧光陶瓷片的四周画上围坝胶烘烤，得到所述分立式集成LED 光源中的一个芯片单元； 4) 重复所述步骤2)和3)若干次，得到所述分立式集成LED光源。
【文档编号】H01L33/00GK105826454SQ201610325593
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】曹永革, 申小飞, 麻朝阳
【申请人】中国人民大学