CN110223972A - 一种具有反射镜结构的倒装cob光源及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有反射镜结构的倒装COB光源及其制备方法。制备流程包括以下步骤：（1）将倒装芯片共晶焊接于COB基板上；（2）对COB基板进行围坝；（3）灌注一层薄绝缘层并固化；（4）在COB基板表面以及芯片四周侧面镀上一层高反射金属层；（5）研磨COB上表面的高反射金属至刚好露出芯片顶面；（6）重新对COB基板进行围坝；（7）灌注荧光胶层并固化。本发明的反射镜结构在能提高COB基板底部反射率的基础上，同时解决了因倒装芯片侧面出光过多而导致的COB大角度溢光问题，提升了倒装COB光源的发光效率，工艺简单，节能环保。

Description

一种具有反射镜结构的倒装COB光源及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种LED光源领域，具体涉及一种具有反射镜结构的倒装COB光源及其制备方法。
背景技术
COB，即Chips on board技术，将多个发光芯片集成于同一片基板上，实现一体化的光源模组或者大功率发光芯片的制备。COB光源分为正装和倒装两种，主要区别在于使用芯片的方式不同。对于正装芯片，出光是从电极面出光，电极会挡住部分光线，而对于倒装芯片，出光是从芯片衬底如蓝宝石面出光，发光效率更高。进一步地，相比于正装COB光源的固晶焊线工艺，倒装COB光源由于是将倒装芯片直接利用共晶焊接技术将芯片与COB基板结合，省略了正装芯片封装过程金线连接的工艺过程，简化了生产流程，并且倒装COB光源电极端直接与COB基板相连接，接触面积更大，具备更佳的散热能力，更加适合于高密度光源集成和大功率光源应用。早期市场COB光源主要应用于大功率照明，如户外照明、建筑照明、景观亮化等。随着技术的发展，COB光源尤其是倒装COB光源的一体化封装特点和散热优势不仅在照明领域大放异彩，在显示领域也逐步成为了背光模组的选择方案之一，市场份额越来越广。为了满足日渐严格的市场光源质量要求，最大化能源利用率，提升COB光源出光是技术人员一直追求的目标。
传统的倒装COB光源因基板底部吸收强烈以及倒装芯片本身侧面出光严重，而导致了COB侧面溢光较多、光线不集中以及光效较低等问题。现有的一些制作方法主要为采用陶瓷倒装基板或者基板面上涂覆白油的方式来提高COB光源的光效。但是陶瓷基板以及白油的反射率仍难以达到镜面级别，仍会有较多的光线被基板底部所吸收，而且倒装芯片侧面出光过多的问题仍未得到解决，COB光源侧面溢光较多，光线不集中，存在着较大的光能浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提出一种具有反射镜结构的倒装COB光源，通过在基板底部以及芯片侧面镀上一层高反射金属层的方式，实现反射镜结构，该种倒装COB光源能有效地提高基板的反射率、减少侧面大角度溢光，使光线集中正面出光，提高了倒装COB光源的光效。该工艺实现方法简单，适用于工业生产。
本发明具体采用了如下的技术方案。
一种具有反射镜结构的倒装COB光源，包括COB基板、倒装芯片、绝缘层、高反射金属、围坝胶和荧光胶。首先将COB基板底部预覆盖绝缘层，然后在基板底部以及芯片侧面镀上一层高反射金属，实现了反射镜结构，简单快速制备出了一种高基板反射率、少侧面溢光及光线集中正面出光高光效的倒装COB光源，
一种具有反射镜结构的倒装COB光源的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将倒装芯片焊接于COB基板上；
(2)对COB基板进行围坝；
(3)灌注一层绝缘透明胶层于围坝内，并进行固化，作为绝缘层；
(4)对上述COB倒装光源进行金属镀膜，将COB基板、芯片侧面及顶面镀上一层高反射金属；
(5)研磨芯片上表面多余的高反射金属，直至使芯片上表面刚好能裸露；
(6)重新对COB基板进行围坝；
(7)灌注荧光胶入围坝内，并进行固化。
进一步地，所述步骤(1)中，倒装芯片指的是发光二极管中应用时电气面朝下、与COB基板连接无需金属线键合连接的一类发光芯片。倒装芯片形状为矩形，长为0.1～5mm，宽为0.1～5mm。
更进一步地，所述步骤(1)中，COB基板材料为陶瓷、铝基板、金属基印刷电路板(MCPCB)的一种以上，形状为方形或者矩形或者圆形。
进一步地，所述步骤(3)中，绝缘层可采用环氧树脂或者硅树脂等绝缘透明胶，该层绝缘透明胶的封装厚度为10～50μm，透光率为80～100％，高度比倒装芯片底部电极高5～20μm，以防止后续金属层对电极的干扰。
进一步地，所述步骤(4)中，金属镀膜包括真空热蒸镀、真空溅射镀膜、电镀的一种以上。所述的高反射金属包括银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)的一种以上。所述的高反射金属层厚度为15～150μm，反射率为80～98％。
进一步地，所述步骤(5)中，研磨采用先粗磨后精磨方法，粗磨至倒装芯片上表面刚好裸露，然后进行精磨，精磨后的表面粗糙度Ra为0.05～0.3μm，保证出光的均匀性。
进一步地，所述步骤(2)和(6)中，围坝胶高度为0.4～4mm，围坝胶固化温度为80～200℃，时间为20～80min。
进一步地，所述步骤(7)中，荧光胶由荧光粉和环氧树脂或者硅胶等透明胶组成。荧光粉包括绿色、黄色、红色荧光粉的一种以上组成，荧光粉浓度根据COB光源的目标色温选定，浓度范围为6～30％。固化温度为80～200℃，固化时间为30～180min。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明的倒装COB光源通过反射镜结构提高了COB基板的反射率，改善了COB基板吸光的问题，并且侧面的高反射率金属能够将倒装芯片的侧面光线重新反射回去，使得光线在正面集中出光，解决了传统的倒装COB光源侧面出光过多而导致的COB大角度溢光问题，提高了发光效率，而且工艺简单，适合规模化生产，在照明、背光显示器等领域中具有重要的实际意义。
附图说明
图1为本发明实施例中倒装芯片焊接于COB基板上的示意图；
图2为本发明实施例中在焊接有倒装芯片的COB基板上进行围坝的示意图；
图3为本发明实施例中围坝后在COB基板上灌注绝缘层的示意图；
图4为本发明实施例中形成绝缘层后进行金属镀膜的示意图；
图5为本发明实施例中镀膜后研磨漏出芯片上表面示意图；
图6为本发明实施例中重新进行围坝的示意图；
图7为本发明实施例中重新围坝后在围坝内灌注荧光胶的示意图；
其中：COB基板 10、倒装芯片 11、围坝 12、绝缘层 13、高反射金属层 14、荧光胶层 15。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施方式中一种具有反射镜结构的倒装COB光源的结构示意图如图7所示，包括COB基板、倒装芯片、绝缘层、高反射金属、围坝胶和荧光胶组成。反射镜结构是通过在COB基板表面以及芯片四周侧面镀上高反射金属层的方式实现的。金属反射镜与芯片电极的+绝缘隔绝是通过绝缘层保护实现的。
实施例1
制备所述的一种具有反射镜结构的倒装COB光源的方法，包括如下步骤
(1)采用倒装蓝光芯片11，形状为矩形，尺寸为0.38x0.76mm，COB基板10为陶瓷基板，先在COB基板10上刷涂一层低温锡膏，然后将倒装芯片11放置于对应的芯片焊盘上，在200℃下经过共晶回流焊炉采用共晶焊接技术焊接于COB基板10上，如图1所示；
(2)对COB基板进行围坝，围坝高度为1mm，在150℃下烘烤30min将围坝胶12固化，如图2所示；
(3)灌注一层绝缘透明胶PDMS(聚二甲基硅氧烷)于围坝内，在100℃下固化30min，固化后形成绝缘层13，如图3所示。绝缘层13的厚度为30μm，比倒装芯片(11)底部电极高15μm；透光率为90％。
(4)绝缘层13形成后进行金属镀膜，将COB基板10、芯片11的侧面及顶面镀上一层高反射金属，优选真空热蒸镀法，将金属铝在真空条件低于10-5Pa条件下进行加热蒸发，使其覆盖在COB基板、芯片侧面及顶面形成高反射金属层14，厚度为50μm，反射率为88％，如图4所示；
(5)研磨芯片上表面多余的高反射金属，研磨采用先粗磨后精磨方法，粗磨至倒装芯片上表面，然后进行精磨，精磨后的表面粗糙度Ra为0.1μm，保证出光的均匀性，如图5所示；
(6)重新对COB基板进行围坝，围坝高度为1mm，在150℃下烘烤30min将围坝胶固化，如图6所示；
(7)灌注荧光胶入围坝内，荧光胶由黄色荧光粉和PDMS(聚二甲基硅氧烷)组成，固化形成荧光胶层15。倒装COB光源目标色温为6500K，优选黄色荧光粉浓度范围为10％。固化温度为120℃，固化时间为60min，如图7所示。
实施例2
制备步骤大体与实施例1相同，不同之处在于：
步骤(1)倒装芯片优选了紫光方形形状，大小为0.5x0.5mm；步骤(4)中利用真空热蒸镀法优选了金属银进行了镀膜制程，高反射金属层14厚度为15μm，反射率为81％；对应地，为了实现倒装COB光源的目标色温5000K，在步骤(7)荧光粉优选了黄色荧光粉和红色荧光粉的组合方案，黄色荧光粉浓度为12％，红色荧光粉浓度为5％。
最后说明的是，以上实施例仅用来说明本发明的技术方案而非起到限制作用，尽管参照一定实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当清楚，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种具有反射镜结构的倒装COB光源的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在COB基板上刷涂锡膏，将倒装芯片（11）共晶焊接于COB基板（10）上；
（2）在焊接有倒装芯片的COB基板的两端涂围坝胶进行围坝（12）；
（3）围坝后在焊接有倒装芯片的COB基板上灌注一层绝缘透明胶层于围坝内，并进行固化形成绝缘层（13）；
（4）形成绝缘层后在绝缘层（13）和倒装芯片（11）的侧面及顶面镀上一层高反射金属，从而形成高反射金属层（14）；
（5）形成高反射金属层后研磨倒装芯片（11）上表面多余的高反射金属，直至使芯片上表面裸露；
（6）步骤（5）后在围坝（12）上涂围坝胶进行再次围坝；然后将荧光胶灌注入围坝内，并进行固化，制备得到所述具有反射镜结构的倒装COB光源。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，金属镀膜采用真空热蒸镀、真空溅射镀膜或电镀或者组合镀膜；所述高反射金属选自银、铝、金、铜或镍中的一种以上；所述高反射金属层（14）的厚度为15~150 μm，反射率为80~98%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，绝缘层（13）由绝缘透明胶固化而成，材料选自环氧树脂或硅树脂透明胶，固化温度为80~150 ℃，时间为20~120min，固化后形成的绝缘层（13）的透光率为80~100%，厚度为10~50 μm，且所述绝缘层（13）的厚度比倒装芯片（11）底部电极高5~20μm，以防止后续高反射金属层对电极的干扰。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，COB基板为陶瓷基板、铝基板、金属基印刷电路板的一种，且形状为方形、矩形或圆形。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，倒装芯片形状为矩形，长为0.1~5mm，宽为0.1~5mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，研磨采用先粗磨后精磨方法，粗磨至倒装芯片上表面，然后进行精磨，精磨后的表面粗糙度Ra为0.05~0.3 μm，保证出光的均匀性。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）和（6）中，围坝高度为0.4~4mm，围坝胶固化温度为80~200℃，时间为20~80min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中，荧光胶由荧光粉和环氧树脂透明胶或者荧光粉和硅胶透明胶组成；荧光粉包括绿色、黄色、红色荧光粉的一种以上组成，荧光粉浓度为6~30%。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中，荧光胶的固化温度为80~200℃，固化时间为30~180min。
10.权利要求1-9中任一项制备方法制备得到的具有反射镜结构的倒装COB光源。
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