CN106449942A - Led倒装晶片陶瓷基板模组及其制备方法 - Google Patents

Led倒装晶片陶瓷基板模组及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种LED倒装晶片陶瓷基板模组，涉及半导体器件的技术领域，包括陶瓷基板、LED倒装晶片和封装胶体，所述陶瓷基板的上表面设置有导电线路，所述LED倒装晶片安装于所述陶瓷基板上表面，且所述LED倒装晶片的正电极与所述导电线路的正极焊点连接，所述LED倒装晶片的负电极与所述导电线路的负极焊点连接，所述封装胶体设置于所述陶瓷基板的上方，且所述封装胶体覆盖于所述LED倒装晶片的外表面，解决了LED正装晶片封装体散热效果差，极易损坏技术问题，达到了加快散热速度，延长了LED倒装晶片陶瓷基板模组使用寿命，给人们的工作和生活提供更多便利的技术效果。

Description

LED倒装晶片陶瓷基板模组及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其是涉及一种LED倒装晶片陶瓷基板模组及其制备方法。
背景技术
LED即发光二极管是一种直接将电能转化为光能的半导体器件，因其具有高效率、长寿命，不含汞等有危害物质的优点，使得其应用领域越来越广泛，从路灯等室外照明到装饰灯等室内照明，均纷纷采用或更换成LED作为光源。
现有的LED光源模组是将LED正装晶片通过贴片工艺焊接在铝基板导电线路上制成LED正装晶片封装体，再将LED正装晶片封装体安装在灯具载体上进行照明，由于铝基板上设置有绝缘层，使的热量被绝缘层阻隔，导致LED正装晶片封装体在使用时产生的热量无法及时散出，当其长时间使用时，大量的热量积聚使得LED光源模组内部器件极易过热损坏，影响灯具的照明效果，给人们的工作和生活带来不便。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种LED倒装晶片陶瓷基板模组，以解决现有的LED光源模组散热能力差，长时间使用时，大量的热量积聚使LED光源模组极易损坏，影响灯具的照明效果，给人们的工作和生活带来不便的技术问题。
本发明提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组，包括陶瓷基板、LED倒装晶片和封装胶体，所述陶瓷基板的上表面设置有导电线路，所述LED倒装晶片安装于所述陶瓷基板上表面，且所述LED倒装晶片的正电极与导电线路的正极焊点连接，所述LED倒装晶片的负电极与导电线路的负极焊点连接，所述封装胶体设置于所述陶瓷基板的上方，且所述封装胶体覆盖于所述LED倒装晶片的外表面。
进一步的，所述导电线路与所述陶瓷基板烧结连接。
进一步的，所述陶瓷基板的上表面设置有玻璃釉涂层。
进一步的，所述LED倒装晶片的正电极通过锡膏与所述导电线路的正极焊点焊接，所述LED倒装晶片的负电极通过锡膏与所述导电线路的负极焊点焊接。
进一步的，所述陶瓷基板由氧化铝陶瓷制成。
进一步的，所述导电线路的数量为至少一条，所述LED倒装晶片的数量为至少一个。
本发明的目的之二在于提供的一种LED倒装晶片陶瓷基板模组，本发明提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组的制备方法，包括如下步骤：
(A)提供陶瓷基板，在陶瓷基板的上表面制备导电线路；
(B)提供LED倒装晶片，将所述LED倒装晶片安装在所述陶瓷基板的上表面，使所述LED倒装晶片的正电极与所述导电线路的正极焊点连接，所述LED倒装晶片的负电极与所述导电线路的负极焊点连接；
(C)在所述LED倒装晶片的外表面涂覆硅胶，使所述LED倒装晶片的外表面完全被硅胶覆盖，所述硅胶固化后形成封装胶体，即制得LED倒装晶片陶瓷基板模组。
进一步的，在所述步骤(A)中，先制备陶瓷基板毛坯，然后在陶瓷基板毛坯上制备导电线路，在进行共烧结，形成烧结连接的陶瓷基板和导电线路。
进一步的，在所述步骤(A)中，所述导电线路由贵金属浆料通过丝网印刷的方式制备而成。
进一步的，在所述步骤(C)中，所述硅胶通过烘烤固化，烘烤温度为100-150℃，烘烤时间为1-3小时。
本发明提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组，通过采用LED倒装晶片作为光源，不仅能够提高发光效率，减少能源损失，而且能够改善散热效果，延长LED倒装晶片陶瓷基板模组的使用寿命；通过采用陶瓷基板作为导电线路的支撑板，加快了导热线路的散热速度，能够有效避免大量热量的积聚，防止相关器件过热损坏，以进一步延长LED倒装晶片陶瓷基板模组的使用寿命，保证灯具照明的稳定性，为人们的工作和生活提供便利。
本发明提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组的制备方法，工艺简单，易于操作，不仅能够节约大量的人力物力，而且能够有效降低产品的不良率，提高制备效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组的横截面示意图。
图标：101-陶瓷基板；102-LED倒装晶片；103-封装胶体；104-导电线路；105-玻璃釉涂层；106-锡膏。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
图1为本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组的横截面示意图；如图1所示，本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组包括陶瓷基板101、LED倒装晶片102和封装胶体103，陶瓷基板101的上表面设置有导电线路104，LED倒装晶片102安装于陶瓷基板101上表面，且LED倒装晶片102的正电极与导电线路104的正极焊点连接，LED倒装晶片102的负电极与导电线路104的负极焊点连接，封装胶体103设置于陶瓷基板101的上方，且封装胶体103覆盖于LED倒装晶片102的外表面。
本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组，通过采用LED倒装晶片102作为光源，不仅能够提高发光效率，减少能源损失，而且能够改善散热效果，延长LED倒装晶片陶瓷基板模组的使用寿命；通过采用陶瓷基板101作为导电线路104的支撑板，加快了导电线路104的散热速度，能够有效避免大量热量的积聚，防止相关器件过热损坏，以进一步延长LED倒装晶片陶瓷基板模组的使用寿命，保证灯具照明的稳定性，为人们的工作和生活提供便利。另外，本发明实施例通过在LED倒装晶片102的外表面覆盖封装胶体103，为LED倒装晶片102提供安全保护，避免LED倒装晶片102被外部环境中的灰尘杂质所污染，影响发光效率。
在本发明实施例中，LED倒装晶片102由于其正电极和负电极均处于LED倒装晶片102的底部，发出的光线不会被LED倒装晶片102上的电极所遮挡，从而有效提高了LED倒装晶片102的发光效率，减少了能源损失。
在本发明实施例中，封装胶体103的底部与陶瓷基板101的上表面相接触，以使LED倒装晶片102处于陶瓷基板101与封装胶体103所形成的容置空间内，为LED倒装晶片102提供全面的保护。
在本发明实施例中，导电线路104与陶瓷基板101烧结连接。
通过使导电线路104与陶瓷基板101烧结连接，使得导电线路104与陶瓷基板101的连接更加致密稳定，能够有效避免本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组在使用过程中，导电线路104与陶瓷基板101相脱离，导致无法正常照明，影响人们的工作和生活。
在本发明实施例中，陶瓷基板101的上表面设置有玻璃釉涂层105。
玻璃釉涂层105是玻璃釉料涂覆于陶瓷基板101上而形成的涂层。玻璃釉料为新型的涂装材料，其具有独特的装饰性能所以为独立的涂装材料类。釉料与普通有机涂料相比有着许多优点，如其高强度，硬度，耐酒精腐蚀性能、耐候性都远远高于普通涂料的性能。
通过在陶瓷基板101上表面设置玻璃釉涂层105，以增强陶瓷基板101的反光效果，玻璃釉涂层105能够将折射或反射到陶瓷基板101上的光线反射回去，以进一步增强LED倒装晶片陶瓷基板模组的发光效率，减少能源损失。
如图1所示，本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组，其LED倒装晶片102的正电极通过锡膏106与导电线路104的正极焊点焊接，LED倒装晶片102的负电极通过锡膏106与导电线路104的负极焊点焊接。
本发明实施例提供采用回流焊的工艺使LED倒装晶片102的正电极通过锡膏106与导电线路104的正极焊点焊接。同时也通过回流焊的工艺使LED倒装晶片102的负电极通过锡膏106与导电线路104的负极焊点焊接。
回流焊是将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经通过锡膏106贴装的LED倒装晶片102和陶瓷基板101，锡膏106在热风的作用下融化，将LED倒装晶片102的正电极和负电极分别和导电线路104的正极焊点和负极焊点对应牢固粘结。通过采用回流焊的工艺，使得LED倒装晶片102和导电线路104的连接更加稳固，同时也更便于控制焊接温度，避免焊接过程中出现锡膏106的氧化现象，影响焊接后的粘接强度。
另外，由于LED倒装晶片102底部的正电极和负电极均位于陶瓷基板101的上方，使得本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板101模组光源发出光线的射出角度达到160度以上，给灯具结构设计预留了更大的设计空间。
在本发明实施例中，陶瓷基板101由氧化铝陶瓷制成。
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝为主体的陶瓷材料，其具有较好的传导性、机械强度和耐高温性。
本发明实施例采用的氧化铝陶瓷为高纯型氧化铝陶瓷，其氧化铝的含量在99.9％以上，其烧结温度为1650-1990℃，由于高纯型氧化铝陶瓷优良的热传导性，使得陶瓷基板101的散热能力大大增强，同时由于陶瓷基板101本身良好的绝缘性，使其不必设置绝缘层，使得热量能够直接通过陶瓷基板101散出，增强了陶瓷基板101的散热能力，延长了LED倒装晶片陶瓷基板模组的使用寿命。
在本发明实施例中，导电线路104的数量为至少一条，LED倒装晶片102的数量为至少一个。
本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组中，设置多个LED倒装晶片102和导电线路104的，以便于根据用户的需求设置多点矩阵发光，增强照明时的美观性。
在本发明实施例中，封装胶体103由硅胶固化而成。为了增强照明时的美观性，可以在硅胶中混入荧光粉，以使得LED倒装晶片陶瓷基板模组射出的光线更加绚烂美丽。
实施例2
本发明实施例2提供了实施例1所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组的制备方法，以简化制备工艺，降低制备难度，提高制备效率。实施例1公开的技术方案也属于本实施例，本实施例不再赘述。
本发明实施例的LED倒装晶片陶瓷基板模组的制备方法，包括如下步骤：
(A)提供陶瓷基板101，在陶瓷基板101的上表面制备导电线路104；
(B)提供LED倒装晶片102，将LED倒装晶片102安装在陶瓷基板101的上表面；使LED倒装晶片102的正电极与导电线路104的正极焊点连接，LED倒装晶片102的负电极与导电线路104的负极焊点连接；
(C)在LED倒装晶片102的外表面涂覆硅胶，使LED倒装晶片102的外表面完全被硅胶覆盖，硅胶固化后形成封装胶体103，即制得LED倒装晶片陶瓷基板模组。
在本发明实施例步骤(A)中，先制备陶瓷基板毛坯，然后在陶瓷基板毛坯上制备导电线路104，再进行共烧结，形成烧结连接的陶瓷基板101和导电线路104。
在本发明实施例中，陶瓷基板毛坯是通过流延成型法制备而成。流延成型法，首先把粉碎好的粉料与有机塑化剂溶液按适当配比混合制成具有一定黏度的料浆，料浆从容器同流下，被刮刀以一定厚度刮压涂敷在专用基带上，经干燥、固化后从上剥下成为生坯带的薄膜，然后根据成品的尺寸和形状需要对生坯带作冲切、层合等加工处理，制成待烧结的毛坯成品。
通过采用流延成型法制备陶瓷基板毛坯，使得陶瓷基板101的厚度更薄，精密度更高。
在本发明实施例步骤(A)中，在陶瓷基板毛坯上制备导电线路104，然后将陶瓷基板毛坯与导电线路104进行共烧结，使得陶瓷基板101与导电线路104一体烧结成型，以使得导电线路104与陶瓷基板101的连接更加致密稳定，能够有效避免本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组在使用过程中，导电线路104与陶瓷基板101相脱离，导致无法正常照明，影响人们的工作和生活。
在步骤(A)中，任选的在陶瓷基板毛坯的上表面涂覆玻璃釉涂层105，然后再在玻璃釉涂层上制备导电线路104后，进行共烧结，使陶瓷基板101、玻璃釉涂层105和导电线路104三者致密稳定连接。
在本发明实施例提供的步骤(A)中，导电线路104由贵金属浆料通过丝网印刷的方式制备而成。
贵金属浆料可以为金浆料、银浆料、钯浆料或铂浆料。
丝网印刷是利用丝网印版图文部分网孔透贵金属浆料，非图文部分网孔不透贵金属浆料的基本原理进行印刷。通过采用丝网印刷制备导电线路104，简化了导电线路104的制备工艺，提高了导电线路104的制备效率。
在本发明实施例步骤(C)中，LED倒装晶片102的正电极与导电线路104的正极焊点通过锡膏106焊接，LED倒装晶片102的负电极与导电线路104的负极焊点通过锡膏106焊接。
在本步骤中，需要先将锡膏106分别涂覆到导电线路104的正极焊点和负极焊点，然后再将LED晶片的正电极和负电极分别安装到正极焊点和负极焊点对应的锡膏106上，再通过回流焊机对锡膏106进行回流焊操作，使得锡膏106完全熔融，以将LED倒装晶片102的正电极和导电线路104的正极焊点连接的更加牢固，LED倒装晶片102的负电极与导电线路104的负极焊点连接的更加牢固，同时也更便于控制焊接温度，避免出现锡膏106的氧化现象，保证焊接的稳定性，延长LED倒装晶片陶瓷基板模组的使用寿命。
在本发明实施例步骤(C)中，所述硅胶通过烘烤固化形成封装胶体103，烘烤温度为100-150℃，烘烤时间为1-3小时。
在本发明实施例中，封装胶体103由涂覆在LED倒装晶片102外表面的硅胶固化而成。为了加快硅胶的固化速度，提高制备效率，在本发明实施例中，硅胶通过高温烘烤固化成型，其烘烤温度为100-150℃，烘烤时间为1-3小时。
另外，在本发明实施例所使用的硅胶混有荧光粉，以增强LED倒装晶片陶瓷基板模组射出光线的美观性。
本发明实施例提供的LED倒装晶片陶瓷基板模组的制备方法，工艺简单，易于操作，不仅能够节约大量的人力物力，而且能够有效降低产品的不良率，提高制备效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种LED倒装晶片陶瓷基板模组，其特征在于，包括陶瓷基板、LED倒装晶片和封装胶体，所述陶瓷基板的上表面设置有导电线路，所述LED倒装晶片安装于所述陶瓷基板上表面，且所述LED倒装晶片的正电极与所述导电线路的正极焊点连接，所述LED倒装晶片的负电极与所述导电线路的负极焊点连接，所述封装胶体设置于所述陶瓷基板的上方，且所述封装胶体覆盖于所述LED倒装晶片的外表面。
2.根据权利要求1所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组，其特征在于，所述导电线路与所述陶瓷基板烧结连接。
3.根据权利要求1所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组，其特征在于，所述陶瓷基板的上表面设置有玻璃釉涂层。
4.根据权利要求3所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组，其特征在于，所述LED倒装晶片的正电极通过锡膏与所述导电线路的正极焊点焊接，所述LED倒装晶片的负电极通过锡膏与所述导电线路的负极焊点焊接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组，其特征在于，所述陶瓷基板由氧化铝陶瓷制成。
6.根据权利1-4任一项所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组，其特征在于，所述导电线路的数量为至少一条，所述LED倒装晶片的数量为至少一个。
7.根据权利要求1-6任一项所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(A)提供陶瓷基板，在所述陶瓷基板的上表面制备导电线路；
(B)提供LED倒装晶片，将所述LED倒装晶片安装在所述陶瓷基板的上表面，使所述LED倒装晶片的正电极与所述导电线路的正极焊点连接，所述LED倒装晶片的负电极与所述导电线路的负极焊点连接；
(C)在所述LED倒装晶片的外表面涂覆硅胶，使所述LED倒装晶片的外表面完全被硅胶覆盖，所述硅胶固化后形成封装胶体，即制得LED倒装晶片陶瓷基板模组。
8.根据权利要求7所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组的制备方法，其特征在于，在步骤(A)中，先制备陶瓷基板毛坯，然后在陶瓷基板毛坯上制备导电线路，再进行共烧结，形成烧结连接的陶瓷基板和导电线路。
9.根据权利要求8所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组的制备方法，其特征在于，在所述步骤(A)中，所述导电线路由贵金属浆料通过丝网印刷的方式制备而成。
10.根据权利要求7所述的LED倒装晶片陶瓷基板模组的制备方法，其特征在于，在所述步骤(C)中，所述硅胶通过烘烤固化形成封装胶体，烘烤温度为100-150℃，烘烤时间为1-3小时。
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