CN103762294A - 具有温感功能的陶瓷基板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有温感功能的陶瓷基板及其制作方法,该陶瓷基板包括分割成多个COB封装基板的氧化铝陶瓷基板;每个COB封装基板上靠近预定贴装LED裸片的位置上均烧结有NTC传感器,每个NTC传感器上丝印有保护釉;氧化铝陶瓷基板上印刷有分别与LED裸片电连接的正极电源线和负极电源线,且氧化铝陶瓷基板上还印刷有分别与NTC传感器电连接的正极引线和负极引线。本发明将NTC传感器烧结在氧化铝陶瓷基板上,使得该陶瓷基板具有感温功能,能够输出LED裸片的温度信号,在工作时NTC传感器把感温信号输出给驱动电源,驱动电源根据LED裸片的工作温度调节电源功率输出,保证LED光源始终工作在安全温度以下。
Description
技术领域
本发明涉及COB封装领域,尤其涉及一种具有温感功能的陶瓷基板及其制作方法。
背景技术
陶瓷COB(chip on board)封装因其高密度、大功率、低成本的优势已经成为LED封装的发展趋势。由于LED发光芯片固有的负温度系数特性,需采用恒流输出的驱动电源,或者采用正温度系数补偿方案,防止LED裸片过热烧毁或者因过热而降低寿命。目前一般都采用恒流输出电源,但比恒压输出电源效率低10%以上,成本高30%以上;采用正温度系数补偿方案的效率更低。恒压源的效率虽然较高,但无法保证LED光源始终工作在安全温度以下,需要电源根据LED 的工作温度调整输出电压。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处,本发明提供一种成本低、工作安全、工序简单的具有温感功能的陶瓷基板及其制作方法,保证了测温的可靠性。
为实现上述目的,本发明提供一种具有温感功能的陶瓷基板,包括分割成多个COB封装基板的氧化铝陶瓷基板;每个COB封装基板上靠近预定贴装LED裸片的位置上均烧结有NTC传感器,每个NTC传感器上丝印有保护釉;所述氧化铝陶瓷基板上印刷有分别与LED裸片电连接的正极电源线和负极电源线,且所述氧化铝陶瓷基板上还印刷有分别与NTC传感器电连接的正极引线和负极引线。
其中,所述NTC传感器由NTC陶瓷浆料丝印而成。
其中,所述保护釉为玻璃釉。
为实现上述目的,本发明还提供一种具有温感功能的陶瓷基板的制作方法,包括以下步骤:
步骤1、丝印NTC陶瓷浆料:在氧化铝陶瓷基板的每个COB封装基板上靠近预定贴装LED裸片的位置上均丝印NTC陶瓷浆料;
步骤2,第一次烧结:将丝印好NTC陶瓷浆料的氧化铝陶瓷基板置于烘箱中,经过第一次烧结使NTC陶瓷浆料形成NTC传感器,并与氧化铝陶瓷基板烧结为一体;
步骤3,第二次烧结:采用银浆在每个COB封装基板上丝印LED裸片的互连导线,并经过第二次烧结后,在每个COB封装基板上均形成银导电线路;
步骤4,第三次烧结:在NTC传感器上丝印上保护釉,经过第三次烧结并包封,使得该氧化铝陶瓷基板具有感温功能。
其中,所述步骤3中的互连导线包括分别与LED裸片电连接的正极电源线及负极电源线和分别与NTC传感器电连接的正极引线及负极引线。
其中,所述步骤2中的烧结温度在1150-1250℃之间,烧结时间在60-120分钟之间。
其中,所述步骤3中的烧结温度在830-890℃之间,烧结时间在15-30分钟之间。
其中,所述步骤4中的烧结温度在500-850℃之间。
与现有技术相比,本发明提供的具有温感功能的陶瓷基板及其制作方法,具有以下有益效果:
1)将NTC传感器烧结在氧化铝陶瓷基板上,使得该陶瓷基板具有感温功能,能够输出LED裸片的温度信号,在工作时NTC传感器把感温信号输出给驱动电源,驱动电源根据LED裸片的工作温度调节电源功率输出,保证LED光源始终工作在安全温度以下;这种驱动模式还可补偿市电电压变化和环境温度变化产生的影响,确保LED光源工作的可靠性;
2)NTC传感器在靠近预定贴装LED裸片的位置设置,不仅保证了测温的可靠性,而且就简化了LED发光组件的组装;
3)该制作方法只需增加极少的生产工序,使LED光源组装工序简化、所需设备少,达到了成本低廉的效果;
4)本发明不仅可用于LED发光组件的COB封装,而且可用于其他需要温度检测的陶瓷印制电路板,以满足高功率密度电子组件的需要。
附图说明
图1为本发明中丝印有NTC传感器的氧化铝陶瓷基板的结构图;
图2为本发明中完成了银导电线路的陶瓷基板的结构图;
图3为本发明中分割后单个COB封装基板的结构图;
图4为本发明中贴装了LED裸片并完成引线键合的陶瓷基板的结构图;
图5为本发明中分割后的单个COB封装基板中LED发光组件的结构图;
图6为本发明的制作流程图。
主要元件符号说明如下:
10、氧化铝陶瓷基板 11、NTC传感器
12、正极电源线 13、负极电源线
14、正极引线 15、负极引线
16、LED裸片 17、键合引线
18、COB密封胶 100、COB封装基板
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明,下面结合附图对本发明作进一步地描述。
请参阅图1-5,本发明提供的具有温感功能的陶瓷基板,包括分割成多个COB封装基板100的氧化铝陶瓷基板10;每个COB封装基板100上靠近预定贴装LED裸片16的位置上均烧结有NTC传感器11,每个NTC传感器11上丝印有保护釉(图未示);氧化铝陶瓷基板10上印刷有分别与LED裸片16电连接的正极电源线12和负极电源线13,且氧化铝陶瓷基板10上还印刷有分别与NTC传感器11电连接的正极引线14和负极引线15。
本发明是将该氧化铝陶瓷基板10分割为8行5列的矩形状COB封装基板100。当然,本发明并不局限于上述的分割方式,还可以可以根据实际情况对氧化铝陶瓷基板10的分割方式进行改变,如果是对氧化铝陶瓷基板10分割方式的改变,均落入本发明的保护范围内。
在本实施例中,正极电源线12和负极电源线13均呈弧形状,且正极电源线12和负极电源线13对称印刷后围合成预定贴装LED裸片16的位置。本发明最佳的实施方式是将正负极电源线印刷成弧形状的。当然,本发明并不局限于上述的形状,还可以可以根据实际情况对正负极电源线的形状进行改变,如果是对正负极电源的形状的改变,均落入本发明的保护范围内。
在本实施例中,正极电源线12和负极电源线13之间形成一间隙,NTC传感器11置于该间隙内。这种印刷方式不仅方便上述导线的印刷,合理利用空间,而且加快印制导线的固化。当然,也可以根据实际情况对导线位置的改变。
在本实施例中,NTC传感器11由NTC陶瓷浆料丝印而成。在每个COB封装基板100上靠近预定贴装LED裸片16的位置上,丝印NTC陶瓷浆料并通过烧结后形成NTC传感器11,且与氧化铝陶瓷基板10烧结为一体。
在本实施例中,保护釉为玻璃釉。玻璃釉具有高亮度、高抗菌、高自洁、高防水等特性,将该玻璃釉用于NTC传感器11上,可保证NTC传感器11表面的高度平滑,而且极易清洁,提高了使用的方便性。当然,本发明并不局限于保护釉的类型,如果是对保护釉类型的改变,均落入本发明的保护范围内。
请参阅图6,本发明还提供了具有温感功能的陶瓷基板的制作方法,包括以下步骤:
步骤S1、丝印NTC陶瓷浆料:在氧化铝陶瓷基板10的每个COB封装基板100上靠近预定贴装LED裸片16的位置上均丝印NTC陶瓷浆料;该NTC陶瓷浆料具有较高的温度测量、传感、控制精度及负温度系数,可与LED裸片16的负温度系数配合工作。
步骤S2,第一次烧结:将丝印好NTC陶瓷浆料的氧化铝陶瓷基板10置于烘箱中,经过第一次烧结使NTC陶瓷浆料形成NTC传感器11,并与氧化铝陶瓷基板10烧结为一体;该步骤中的烧结温度在1150-1250℃之间,烧结时间在60-120分钟之间。
步骤S3,第二次烧结:采用银浆在每个COB封装基板100上丝印LED裸片16的互连导线,并经过第二次烧结后,在每个COB封装基板100上均形成银导电线路;该步骤中的烧结温度在830-890℃之间,烧结时间在15-30分钟之间。该导线包括与LED裸片16电连接的正极电源线12及负极电源线13和分别与NTC传感器11电连接的正极引线14和负极引线15。
步骤S4,第三次烧结:在NTC传感器11上丝印上保护釉,经过第三次烧结并包封,使得该氧化铝陶瓷基板具有感温功能。该步骤中保护釉烧结温度在500-850℃之间,当然可以保护釉的特性选择烧结温度。
通过上述的四个步骤,即完成了具有温感功能的陶瓷基板,然后在该陶瓷基板10上贴装好LED裸片16后进行引线键合、滴注三基色荧光粉等典型的LED封装工序,即构成能够输出温度信号的LED 发光组件。上述封装工序包括以下有两种方案:第一种,按照图2中的分割方式将陶瓷基板分割成多个具有感温功能的LED陶瓷基板,分割结构如图3所示。第二种,整块陶瓷基板暂不分割,在整块陶瓷基板上贴装LED裸片16,并进行引线键合,LED裸片16与LED裸片16及LED裸片16与正负极电源线之间通过键合引线17连接。再采用半透明的COB密封胶18对氧化铝陶瓷基板10上各个LED组件,LED组件包括LED裸片16、键合引线17以及NTC温度传感器11,进行密封,完成陶瓷COB封装的全套工序;最后将包封好的各个LED组件按照图2中的分割成一个个单独的LED组件,最终结果显示如图5。
本发明提供的具有温感功能的陶瓷基板及制作方法,具有以下优势:
1)将NTC传感器11烧结在氧化铝陶瓷基板10上,使得该陶瓷基板具有感温功能,能够输出LED裸片16的温度信号,在工作时NTC传感器11把感温信号输出给驱动电源,驱动电源根据LED裸片16的工作温度调节电源功率输出,保证LED光源始终工作在安全温度以下。这种驱动模式还可补偿市电电压变化和环境温度变化产生的影响,确保LED光源工作的可靠性。
2)NTC传感器11在靠近预定贴装LED裸片16的位置设置,不仅保证了测温的可靠性,而且就简化了LED发光组件的组装。
3)该制作方法只需增加极少的生产工序,使LED光源组装工序简化、所需设备少,达到了成本低廉的效果。
4)本发明不仅可用于LED发光组件的COB封装,而且可用于其他需要温度检测的陶瓷印制电路板,以满足高功率密度电子组件的需要。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例,但是本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种具有温感功能的陶瓷基板,其特征在于,包括分割成多个COB封装基板的氧化铝陶瓷基板;每个COB封装基板上靠近预定贴装LED裸片的位置上均烧结有NTC传感器,每个NTC传感器上丝印有保护釉;所述氧化铝陶瓷基板上印刷有分别与LED裸片电连接的正极电源线和负极电源线,且所述氧化铝陶瓷基板上还印刷有分别与NTC传感器电连接的正极引线和负极引线。
2.根据权利要求1所述的具有温感功能的陶瓷基板,其特征在于,所述NTC传感器由NTC陶瓷浆料丝印而成。
3.根据权利要求1所述的具有温感功能的陶瓷基板,其特征在于,所述保护釉为玻璃釉。
4.一种具有温感功能的陶瓷基板的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、第一次烧结:在氧化铝陶瓷基板的每个COB封装基板上靠近预定贴装LED裸片的位置上均丝印NTC陶瓷浆料;
步骤2,将丝印好NTC陶瓷浆料的氧化铝陶瓷基板置于烘箱中,经过第一次烧结使NTC陶瓷浆料形成NTC传感器,并与氧化铝陶瓷基板烧结为一体;
步骤3,第二次烧结:采用银浆在每个COB封装基板上丝印LED裸片的互连导线,并经过第二次烧结后,在每个COB封装基板上均形成银导电线路;
步骤4,第三次烧结:在NTC传感器上丝印上保护釉,经过第三次烧结并包封,使得该氧化铝陶瓷基板具有感温功能。
5.根据权利要求3、4所述的具有温感功能的陶瓷基板,其特征在于,所述步骤3中的互连导线包括分别与LED裸片电连接的正极电源线及负极电源线和分别与NTC传感器电连接的正极引线及负极引线。
6.根据权利要求4所述的具有温感功能的陶瓷基板,其特征在于,所述步骤2中的烧结温度在1150-1250℃之间,烧结时间在60-120分钟之间。
7.根据权利要求4所述的具有温感功能的陶瓷基板,其特征在于,所述步骤3中的烧结温度在830-890℃之间,烧结时间在15-30分钟之间。
8.根据权利要求4所述的具有温感功能的陶瓷基板,其特征在于,所述步骤4中的烧结温度在500-850℃之间。
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PB01 | Publication | ||
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