分立式透明陶瓷倒装芯片集成LED光源制造技术

本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种分立式透明陶瓷倒装芯片集成LED光源。
技术介绍
目前LED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：1.在基板上倒装多颗芯片后，在芯片上涂覆混合有荧光粉的有机硅胶如图1所示；2.在基板上倒装多颗芯片，在芯片上方覆盖整块透明荧光陶瓷片，在芯片与陶瓷片中间填充有机硅胶封装如图2所示；但是此两种方式存在如下几个缺陷：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；2.荧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；3.整块透明荧光陶瓷覆盖，易导致荧光陶瓷片因受热不均匀导致陶瓷片破裂；4.陶瓷片与发光芯片中间有有机硅胶隔离，蓝光透过有机硅胶远程激发透明荧光陶瓷发光远程激发效率降低。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。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种分立式透明陶瓷倒装芯片集成LED光源。本技术提供的分立式集成LED光源，由若干个图3所示的芯片单元组成；每个芯片单元由下至上依次由基板、锡膏、倒装芯片6和透明荧光陶瓷片7组成，且在所述基板的顶面周围设有围坝8，所述围坝8包围所述锡膏、倒装芯片6和透明荧光陶瓷片7，且与所述锡膏、倒装芯片6和透明荧光陶瓷片7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3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(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；所述锡膏由位于同层且不接触的锡膏I(对应图3中编号4)和锡膏II(对应图3中编号5)组成；在所述锡膏I(对应图3中编号4)、锡膏II(对应图3中编号5)、基板片段3及倒装芯片6之间形成空腔；所述倒装芯片6覆盖所述空腔和所述锡膏I(对应图3中编号4)和锡膏II(对应图3中编号5)；所述透明荧光陶瓷片7覆盖所述倒装芯片6。上述分立式集成LED光源中，构成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(Al2O3)、硅(Si)或碳化硅(SiC)；构成所述透明荧光陶瓷片的材料为Y3Al5O12:Ce3+；该透明荧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AL2O3、Y2O3-和CeO2；所述烧结助剂具体可选自CaO、MgO、TiO2、SiO2、MnO和高岭土中的至少一种。所述透明荧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；其中，所述真空烧结步骤中，烧结温度为1500-1800℃，保温时间为5-30小时，真空度为10-1-10-4Pa；所述等热静压烧结步骤中，烧结温度为1600-1800℃，保温时间为1-5小时，压力为120-180MPa；所述退火步骤具体为在800-1500℃保温5-40小时，然后随炉冷却。构成所述对电极的材料为金或银；上述分立式集成LED光源可按照如下方法封装而得：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；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)，得到由若干个芯片单元组成的分立式集成LED光源。本技术利用透明荧光陶瓷接触式导热处理，形成上下导热；并采用分立式透明荧光陶瓷盖板，而没有使用荧光粉；该分立式集成LED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。本技术具有以下优点：1、透明荧光陶瓷接触式导热处理，形成上下导热散热，散热效果更佳；2、有效缩减封装体积，小、薄而轻，迎合了目前LED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；3、在光通量相等的情况，减少发光面可提高光密度，同样器件体积可以提供更大功率；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；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；6、可实现全自动化，规模化，提升良率，降低成本。附图说明图1为现有技术中LED光源的结构；图2为现有技术中LED光源的结构；图3为本技术提供的分立式透明陶瓷倒装芯片集成LED光源中，芯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为倒装芯片；7为透明荧光陶瓷片；8为围坝；图4为本技术提供的分立式透明陶瓷倒装芯片集成LED光源的光谱分布曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步阐述，但本技术并不限于以下实施例。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。下述实施例中，所用透明荧光陶瓷片Y3Al5O12:Ce3+由AL2O3、Y2O3和CeO2按照配比称量后，再加入烧结助剂CaO混合后先于150℃真空烧结(真空度为10-1-10-4Pa)15小时后，再于1700℃压力为150MPa的条件下等热静压烧结3小时，于120℃保温30小时，然后随炉冷却而得。实施例1、本技术提供的由若干个图3所示的芯片单元组成；每个芯片单元由下至上依次由基板、锡膏、倒装芯片6和透明荧光陶瓷片7组成，且在基板的顶面周围设有围坝8，围坝8包围所述锡膏、倒装芯片6和透明荧光陶瓷片7，且与锡膏、倒装芯片6和透明荧光陶瓷片7之间留有空隙；基板由被对电极分割而成的三个基板片段3组成；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3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；锡膏由位于同层且不接触的锡膏I(对应图3中编号4)和锡膏II(对应图3中编号5)组成；在锡膏I(对应图3中编号4)、锡膏II(对应图3中编号5)、基板片段3及倒装芯片6之间形成空腔；倒装芯片覆盖该空腔和锡膏I(对应图3中编号4)和锡膏II(对应图3中编号5)；透明荧光陶瓷片7覆盖倒装芯片6。该分立式集成LED光源可按照如下方法封装而得：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，烘烤固定透明荧光陶瓷片后，在透明荧光陶瓷片的四周画上围坝胶烘烤，得到分立式集成LED光源中的一个芯片单元；4)重复所述步骤2)和3)，得到由若干个芯片单元组成的分立式集成LED光源。构成基板的材料为氮化铝基板；本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹永革，申小飞，麻朝阳，
申请(专利权)人：中国人民大学，
类型：新型
国别省市：北京;11