分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源及其封裝方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)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極組成，且所述正極和負極不接觸；每個正極或負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)?；嵘悸?，降低成本。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，涉及一種分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源及其封裝方法。
技術(shù)介紹
目前LED行業(yè)朝小尺寸，高能效方向發(fā)展，高密度小點距方向發(fā)展；倒裝封裝COB的方式目前有：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硅膠如圖1所示；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硅膠封裝如圖2所示；但是此兩種方式存在如下幾個缺陷：1.COB整塊封裝器件，對后道組裝靈活性差，不能標準化，自動化；2.熒光粉和有機硅膠混合，制造工藝控制顏色一致性差，落Bin良率低；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?.陶瓷片與發(fā)光芯片中間有有機硅膠隔離，藍光透過有機硅膠遠程激發(fā)透明熒光陶瓷發(fā)光遠程激發(fā)效率降低。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)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種分立式透明陶瓷倒裝芯片集成LED光源及其封裝方法。本專利技術(shù)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；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；所述基板由被對電極分割而成的三個基板片段3組成；其中，所述對電極由正極和負極組成，且所述正極和負極不接觸；每個正極或負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；所述錫膏由位于同層且不接觸的錫膏I(對應(yīng)圖3中編號4)和錫膏II(對應(yīng)圖3中編號5)組成；在所述錫膏I(對應(yīng)圖3中編號4)、錫膏II(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；所述倒裝芯片6覆蓋所述空腔和所述錫膏I(對應(yīng)圖3中編號4)和錫膏II(對應(yīng)圖3中編號5)；所述透明熒光陶瓷片7覆蓋所述倒裝芯片6。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、銅基板或鋁基板；構(gòu)成所述倒裝芯片的材料襯底為藍寶石(Al2O3)、硅(Si)或碳化硅(SiC)；構(gòu)成所述透明熒光陶瓷片的材料為Y3Al5O12:Ce3+；該透明熒光陶瓷片可由陶瓷原料粉體和燒結(jié)助劑混合進行燒結(jié)而得；其中，所述陶瓷原料粉體具體由AL2O3、Y2O3-和CeO2；所述燒結(jié)助劑具體可選自CaO、MgO、TiO2、SiO2、MnO和高嶺土中的至少一種。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)助劑混合后先進行真空燒結(jié)，再進行等熱靜壓燒結(jié)，退火而得；其中，所述真空燒結(jié)步驟中，燒結(jié)溫度為1500-1800℃，保溫時間為5-30小時，真空度為10-1-10-4Pa；所述等熱靜壓燒結(jié)步驟中，燒結(jié)溫度為1600-1800℃，保溫時間為1-5小時，壓力為120-180MPa；所述退火步驟具體為在800-1500℃保溫5-40小時，然后隨爐冷卻。構(gòu)成所述對電極的材料為金或銀；本專利技術(shù)提供的封裝所述分立式集成LED光源的方法，包括如下步驟：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；2)采用絲印將錫膏/助焊劑印刷在基板上；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；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。本專利技術(shù)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準化，后道組裝方便靈活，適合大批量自動化，規(guī)?；鳂I(yè)。本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點：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；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；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；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；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；6、可實現(xiàn)全自動化，規(guī)?；嵘悸剩档统杀尽８綀D說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LED光源的結(jié)構(gòu)；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中LED光源的結(jié)構(gòu)；圖3為本專利技術(shù)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；圖4為本專利技術(shù)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。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)作進一步闡述，但本專利技術(shù)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。下述實施例中，所用透明熒光陶瓷片Y3Al5O12:Ce3+由AL2O3、Y2O3和CeO2按照配比稱量后，再加入燒結(jié)助劑CaO混合后先于150℃真空燒結(jié)(真空度為10-1-10-4Pa)15小時后，再于1700℃壓力為150MPa的條件下等熱靜壓燒結(jié)3小時，于120℃保溫30小時，然后隨爐冷卻而得。實施例1、本專利技術(shù)提供的由若干個圖3所示的芯片單元組成；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；基板由被對電極分割而成的三個基板片段3組成；其中，對電極由正極和負極組成，且正極和負極不接觸；每個正極或負極均由與基板片段的底面接觸的電極層1(對應(yīng)圖3中編號1)和穿過基板并與錫膏接觸的電極層2(對應(yīng)圖3中編號2)組成；錫膏由位于同層且不接觸的錫膏I(對本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
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極組成，且所述正極和負極不接觸；每個正極或負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。

【技術(shù)特征摘要】
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極組成，且所述正極和負極不接觸；每個正極或負
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...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹永革，申小飛，麻朝陽，
申請(專利權(quán))人：中國人民大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11