CN110335934A - 一种cob光源及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种COB光源及其制备方法，其中，该COB光源包括表面设置有线路层的陶瓷基板、固定在陶瓷基板上且通过电极与线路层相连的共晶芯片、焊接在陶瓷基板上且与线路层相连的导电端子，还包括：设置在共晶芯片的四周及导电端子的四周的白墙硅胶、设置在共晶芯片的外围的围坝胶、设置在围坝胶内且位于共晶芯片表面的荧光粉胶层。本申请公开的上述技术方案，利用共晶芯片作为COB光源的芯片而固定在表面设置有线路层的陶瓷基板上，并在共晶芯片的四周及与线路层相连的导电端子的四周设置白墙硅胶，以提高高功率高光密度的COB光源的可靠性和发光性能。

Description

一种COB光源及其制备方法
技术领域
本发明涉及芯片封装技术领域，更具体地说，涉及一种COB光源及其制备方法。
背景技术
COB(Chip On Board，板上芯片)封装因具有价格低廉、可节约空间、工艺成熟等特点而备受关注，其结构、材料和工艺对光源的使用性能和寿命有着直接的影响。近年来，随着LED照明的普及和应用市场的拓展，高功率、高光密度、小发光面的COB产品相继产生。
目前，现有的高功率高光密度的COB光源多将正装芯片、垂直芯片或倒装芯片固定在基板上而形成光源，但由于正装芯片、垂直芯片和倒装芯片在应用到高功率高光密度的COB光源中时具有一定的局限性，因此，则会降低该类COB光源的可靠性和发光性能。具体地，对于正装芯片而言，其是靠金线连接并靠固晶胶与基板相连的，在小角度的高功率密度输出时金线在高温下容易受热胀冷缩的影响而被拉断，而固晶胶耐温能力有限(其在持续的高温下容易碳化发黑)；对于垂直芯片而言，其也要靠金线及银浆进行固晶，但银浆的耐温性及推力在持续高温环境下都有限；对于倒装芯片而言，其是靠锡膏焊接而成的，其中，普通的中温锡膏熔点在217℃左右，软化温度在189℃左右，高温锡膏熔点在248℃左右，软化温度在220℃左右，但由于在小角度的高功率密度输出时COB光源内部的温度可能会达到220℃以上，因此，则会使锡膏发生软化，从而导致芯片的推力比较低。另外，由于固晶胶、银浆、锡膏均具有一定的厚度，因此，则会降低COB光源的平整性，从而导致其在二次光学设计中损失较多的光通量。
综上所述，如何提高高功率高光密度的COB光源的可靠性和发光性能，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种COB光源及其制备方法，以提高高功率高光密度的COB光源的可靠性和发光性能。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种COB光源，包括表面设置有线路层的陶瓷基板、固定在所述陶瓷基板上且通过电极与所述线路层相连的共晶芯片、焊接在所述陶瓷基板上且与所述线路层相连的导电端子，还包括：
设置在所述共晶芯片的四周及所述导电端子的四周的白墙硅胶、设置在所述共晶芯片的外围的围坝胶、设置在所述围坝胶内且位于所述共晶芯片表面的荧光粉胶层。
优选的，所述白墙硅胶为低折射率的白墙硅胶，其中，所述低折射率的白墙硅胶的折射率小于1.45。
优选的，所述陶瓷基板为DPC陶瓷基板或DBC陶瓷基板。
优选的，所述共晶芯片为共晶倒装芯片。
优选的，所述导电端子为导电铜片。
优选的，所述荧光粉胶层包括设置在所述围坝胶内且位于所述共晶芯片表面的荧光粉层、位于所述荧光粉层表面的硅胶层。
优选的，还包括设置在所述陶瓷基板下表面的热电分离基板。
一种COB光源的制备方法，包括：
利用共晶工艺将共晶芯片固定在表面设置有线路层的陶瓷基板上，其中，所述共晶芯片的电极与所述线路层相连；
将导电端子焊接在所述陶瓷基板上，其中，所述导电端子与所述线路层相连；
在所述共晶芯片的四周及所述导电端子的四周填充白墙硅胶；
利用围坝胶对所述共晶芯片进行围坝；
将预先制备出的荧光粉胶涂覆在所述围坝胶所围成的区域内，以形成荧光粉胶层；
对所述陶瓷基板进行烘烤固化，以得到COB光源。
优选的，将预先制备出的荧光粉胶涂覆在所述围坝胶所围成的区域内之后，还包括：
对所述荧光粉胶进行沉降。
优选的，对所述陶瓷基板进行烘烤固化，以得到COB光源之后，还包括：
对所述COB光源进行分档测试。
本发明提供了一种COB光源及其制备方法，其中，该COB光源包括表面设置有线路层的陶瓷基板、固定在陶瓷基板上且通过电极与线路层相连的共晶芯片、焊接在陶瓷基板上且与线路层相连的导电端子，还包括：设置在共晶芯片的四周及导电端子的四周的白墙硅胶、设置在共晶芯片的外围的围坝胶、设置在围坝胶内且位于共晶芯片表面的荧光粉胶层。
本申请公开的上述技术方案，利用共晶芯片作为COB光源的芯片而固定在陶瓷基板上，以提高芯片的推力，并提高COB光源的平整性，从而提高COB光源的可靠性，并减少二次光学设计时所损失的光通量，以提高COB光源的发光性能，而且由于共晶芯片的结温更高，因此，使得COB光源可以承受更高的电流密度和更强的光密度，从而便于提高COB光源的发光性能。另外，通过共晶芯片四周所设置的白墙硅胶可以使得共晶芯片仅从正面出光，因此，可以提高COB光源的中心照度和高功率密度的输出，从而可以提高COB光源的发光性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种COB光源的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种COB光源的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种COB光源的结构示意图，可以包括表面设置有线路层2的陶瓷基板1、固定在陶瓷基板1上且通过电极与线路层2相连的共晶芯片3、焊接在陶瓷基板1上且与线路层2相连的导电端子，还可以包括：
设置在共晶芯片3的四周及导电端子的四周的白墙硅胶4、设置在共晶芯片3的外围的围坝胶5、设置在围坝胶5内且位于共晶芯片3表面的荧光粉胶层6。
COB光源可以包括陶瓷基板1、共晶芯片3，该陶瓷基板1的表面设置有线路层2，其中，陶瓷基板1具体可以为氧化铝陶瓷基板或者氮化铝陶瓷基板等，并且陶瓷基板1上所设置的线路层2具体可以为铜、银、铝、金等，而且共晶芯片3可以通过共晶工艺(具体可以采用热超声共晶、直接共晶、助焊剂共晶中的任一种工艺进行共晶)固定在陶瓷基板1上。
具体地，共晶芯片3可以通过自身所包含的电极(具体包括正电极和负电极，其均可以为金、金锡合金、银锡合金等)与陶瓷基板1表面所设置的线路层2发生共晶融合，以使得共晶芯片3的电极与陶瓷基板1的线路层2可以实现分子层面的结合，以提高共晶芯片3与陶瓷基板1之间的推力(其推力值是同尺寸倒装芯片推力值的4倍以上)，从而提高COB光源的可靠性。并且由于共晶芯片3的结温更高，因此，使得COB光源的耐温性比较好(可以耐受400℃左右的温度)，并使得COB光源可以承受更高的电流密度(在3000mA/mm2以上)和更高的光密度(300lm/mm2以上)，从而可以提高COB光源的发光性能。而且由于共晶芯片3与陶瓷基板1之间不需要借助胶体进行固定连接，则使得共晶芯片3与陶瓷基板1之间的介质层(即为共晶芯片3与陶瓷基板1的表面的线路层2相结合位置处的共晶层)比较薄，因此，则可以使得共晶芯片3与陶瓷基板1之间在结合时的平整度比较好(即使得共晶芯片3表面高度的一致性比较好)，从而便于利用白墙硅胶4对COB光源进行二次光学设计，以减少COB光源的光通量损失，进而提高COB光源的发光性能。另外，由于共晶芯片3的推力比较高、耐温性比较高、介质层比较薄，因此，可以提高COB光源的散热性能，另外，由于陶瓷基板1具有比较高的导热特性，因此，则可以进一步提高COB光源的散热性能，从而可以提高COB光源工作的可靠性。
COB光源还可以包括焊接在陶瓷基板1上且与线路层2相连的导电端子、设置在共晶芯片3的四周及导电端子的四周的白墙硅胶4。由于共晶芯片3通过电极与线路层2相连，因此，导电端子则可以通过线路层2与共晶芯片3的电极相连(导电端子包括与正电极对应的正导电端子、与负电极对应的负导电端子)，其中，在导电端子的四周而不在导电端子的正面设置白墙硅胶4的目的是为了将导电端子暴露出来，以使得导电端子可以与外部电源相连而使得外部电源可以通过导电端子为共晶芯片3提供电能。设置在共晶芯片3四周的白墙硅胶4可以对共晶芯片3向四周所发射的光起到反射和遮挡的作用，以使得共晶芯片3仅可以从正面进行出光，从而提高COB光源的中心照度，提高COB光源的高功率密度输出，进而提高COB光源的发光性能，并使得COB光源在小角度高功率密度输出时具有极高的竞争力。
需要说明的是，在COB光源中，共晶芯片3之间可以采用串联和/或并联方式进行连接，而且COB光源中所包含的共晶芯片3的数量可以根据对COB光源的发光需求而进行设置，本申请对此不作任何限定。
另外，COB光源还可以包括设置在共晶芯片3外围的围坝胶5、设置在围坝胶5内且位于共晶芯片3表面的荧光粉胶层6。其中，围坝胶5用于起到围坝和保护荧光粉胶层6的作用，并且围坝胶5的形状可以根据COB光源的需求进行设置，具体可以为圆形、方形、椭圆形等；荧光粉胶层6用于起到调节色温的作用，以使得COB光源可以呈现出不同的出光颜色，从而提高COB光源的发光效果。
本申请公开的上述技术方案，利用共晶芯片作为COB光源的芯片而固定在陶瓷基板上，以提高芯片的推力，并提高COB光源的平整性，从而提高COB光源的可靠性，并减少二次光学设计时所损失的光通量，以提高COB光源的发光性能，而且由于共晶芯片的结温更高，因此，使得COB光源可以承受更高的电流密度和更强的光密度，从而便于提高COB光源的发光性能。另外，通过共晶芯片四周所设置的白墙硅胶可以使得共晶芯片仅从正面出光，因此，可以提高COB光源的中心照度和高功率密度的输出，从而可以提高COB光源的发光性能。
本发明实施例提供的一种COB光源，白墙硅胶4可以为低折射率的白墙硅胶，其中，低折射率的白墙硅胶的折射率小于1.45。
COB光源中所使用的白墙硅胶4具体可以为低折射率的白墙硅胶，其中，低折射率的白墙硅胶的折射率具体可以小于1.45，其具有耐温性好、可靠性高等特点，因此，可以提高COB光源的散热性能，并可以提高COB光源的可靠性。
本发明实施例提供的一种COB光源，陶瓷基板1可以为DPC陶瓷基板或DBC陶瓷基板。
COB光源中所使用的陶瓷基板1具体可以为DPC(Direct Plate Copper，直接镀铜)陶瓷基板或DBC(Direct Bonded Copper，直接敷铜)陶瓷基板(此时，陶瓷基板1表面所设置的线路层2即为铜)，其均具有较高的热导率，因此，在使用时可以更好地将共晶芯片3所产生的热量散发出去，从而可以减少热量在COB光源内部的积累，进而可以提高COB光源的可靠性。
本发明实施例提供的一种COB光源，共晶芯片3可以为共晶倒装芯片。
COB光源中所使用的共晶芯片3具体可以为共晶倒装芯片，其正电极和负电极均位于共晶倒装芯片的底部，因此，则可以直接用来进行共晶工艺，而无需利用额外的线路(耐温性比较低)与共晶芯片3和线路层2进行连接之后再进行共晶工艺，从而可以简化COB光源的制备流程，提高COB光源的制备效率，并可以提高COB光源的可靠性和耐温性。
本发明实施例提供的一种COB光源，导电端子可以为导电铜片。
用于与线路层2及外部电源相连的导电端子具体可以为导电铜片，其具有较好的导电性，并且其容易焊接在陶瓷基板1上，因此，可以提高导电端子与陶瓷基板1之间结合的牢固性，从而可以提高COB光源的可靠性。
本发明实施例提供的一种COB光源，荧光粉胶层6可以包括设置在围坝胶5内且位于共晶芯片3表面的荧光粉层、位于荧光粉层表面的硅胶层。
荧光粉胶层6可以包括设置在围坝胶5内且位于共晶芯片3表面的荧光粉层、位于荧光粉层表面的硅胶层。由于共晶芯片3工作时的温度比较高，荧光粉层的耐温性比较好，而硅胶的耐温性比较差，因此，将荧光粉层设置在共晶芯片3的表面，而将硅胶层设置在荧光粉层的表面则可以有效地防止荧光粉胶层6在共晶芯片3工作时出现皲裂等现象，从而可以提高COB光源的可靠性和稳定性。
本发明实施例提供的一种COB光源，还可以包括设置在陶瓷基板1下表面的热电分离基板。
COB光源还可以包括设置在陶瓷基板1下表面的热电分离基板，其中，热电分离基板可以通过锡膏等与陶瓷基板1粘结在一起，其具有较好的导热性，因此，可以将共晶芯片3工作时所产生的热量及时散发出去，从而可以提高COB光源的散热性能。
需要说明的是，这里所提及的热电分离基板具体可以为热电分离铜基板、热电分离铝基板等。
本发明实施例还提供了一种COB光源的制备方法，参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种COB光源的制备方法的流程图，可以包括：
S11：利用共晶工艺将共晶芯片固定在表面设置有线路层的陶瓷基板上，其中，共晶芯片的电极与线路层相连。
根据所要制备的COB光源的形状设计陶瓷基板，其中，陶瓷基板表面设置有线路层。在设计完陶瓷基板之后，利用共晶工艺将共晶芯片固定在陶瓷基板上，其中，共晶芯片的电极与线路层通过共晶工艺连接在一起。
S12：将导电端子焊接在陶瓷基板上，其中，导电端子与线路层相连。
通过回流焊工艺利用锡膏将导电端子焊接在陶瓷基板上，其中，所焊接的导电端子与陶瓷基板表面的线路层相连。
S13：在共晶芯片的四周及导电端子的四周填充白墙硅胶。
在共晶芯片的四周、导电端子的四周填充白墙硅胶。其中，在陶瓷基板上焊接与线路层相连的导电端子，并在导电端子的四周填充白墙硅胶是为了便于通过导电端子将外部电源与共晶芯片的电极连接起来，以便于利用外部电源为共晶芯片进行供电。
S14：利用围坝胶对共晶芯片进行围坝。
S15：将预先制备出的荧光粉胶涂覆在围坝胶所围成的区域内，以形成荧光粉胶层。
在利用围坝胶对共晶芯片进行围坝之后，可以通过点胶等方式将预先制备出的荧光粉胶涂覆在围坝胶所围成的区域内，以形成荧光粉胶层。
其中，荧光胶层是由硅胶和荧光粉按照比例进行混合得到的。
S16：对陶瓷基板进行烘烤固化，以得到COB光源。
在形成荧光粉胶层之后，则可以对陶瓷基板进行长时间的烘烤固化，以确保应力得到充分释放，从而提高最终所制备出的COB光源的可靠性。
本申请公开的上述技术方案，利用共晶芯片作为COB光源的芯片而固定在陶瓷基板上，以提高芯片的推力，并提高COB光源的平整性，从而提高COB光源的可靠性，并减少二次光学设计时所损失的光通量，以提高COB光源的发光性能，而且由于共晶芯片的结温更高，因此，使得COB光源可以承受更高的电流密度和更强的光密度，从而便于提高COB光源的发光性能。另外，通过共晶芯片四周所设置的白墙硅胶可以使得共晶芯片仅从正面出光，因此，可以提高COB光源的中心照度和高功率密度的输出，从而提高COB光源的发光性能。
本发明实施例提供的一种COB光源的制备方法，将预先制备出的荧光粉胶涂覆在围坝胶所围成的区域内之后，还可以包括：
对荧光粉胶进行沉降。
在将预先制备出的荧光粉胶涂覆在围坝胶所围成的区域内之后且在对陶瓷基板进行烘烤固化之前，可以通过自然沉降或离心沉降的方式对荧光粉胶进行沉降，以使得荧光粉和硅胶进行分层，其中，荧光粉因密度比较大而位于底层且与共晶芯片相接触，硅胶因密度比较小而位于上层。
本发明实施例提供的一种COB光源的制备方法，对陶瓷基板进行烘烤固化，以得到COB光源之后，还可以包括：
对COB光源进行分档测试。
在对陶瓷基板进行烘烤固化，以得到COB光源之后，可以对所得到的COB光源进行分档测试，以将测试结果相近的分为同一组，从而提高最终所制备出的LED照明产品的照明性能。在分档测试完成之后，则可以对COB光源进行包装入库，以便于后续运输和使用。
本发明实施例提供的一种COB光源的制备方法及本发明实施例提供的一种COB光源之间相同或相似的部分可以相互参考，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种COB光源，其特征在于，包括表面设置有线路层的陶瓷基板、固定在所述陶瓷基板上且通过电极与所述线路层相连的共晶芯片、焊接在所述陶瓷基板上且与所述线路层相连的导电端子，还包括：
设置在所述共晶芯片的四周及所述导电端子的四周的白墙硅胶、设置在所述共晶芯片的外围的围坝胶、设置在所述围坝胶内且位于所述共晶芯片表面的荧光粉胶层。
2.根据权利要求1所述的COB光源，其特征在于，所述白墙硅胶为低折射率的白墙硅胶，其中，所述低折射率的白墙硅胶的折射率小于1.45。
3.根据权利要求2所述的COB光源，其特征在于，所述陶瓷基板为DPC陶瓷基板或DBC陶瓷基板。
4.根据权利要求2所述的COB光源，其特征在于，所述共晶芯片为共晶倒装芯片。
5.根据权利要求2所述的COB光源，其特征在于，所述导电端子为导电铜片。
6.根据权利要求1所述的COB光源，其特征在于，所述荧光粉胶层包括设置在所述围坝胶内且位于所述共晶芯片表面的荧光粉层、位于所述荧光粉层表面的硅胶层。
7.根据权利要求1所述的COB光源，其特征在于，还包括设置在所述陶瓷基板下表面的热电分离基板。
8.一种COB光源的制备方法，其特征在于，包括：
利用共晶工艺将共晶芯片固定在表面设置有线路层的陶瓷基板上，其中，所述共晶芯片的电极与所述线路层相连；
将导电端子焊接在所述陶瓷基板上，其中，所述导电端子与所述线路层相连；
在所述共晶芯片的四周及所述导电端子的四周填充白墙硅胶；
利用围坝胶对所述共晶芯片进行围坝；
将预先制备出的荧光粉胶涂覆在所述围坝胶所围成的区域内，以形成荧光粉胶层；
对所述陶瓷基板进行烘烤固化，以得到COB光源。
9.根据权利要求8所述的COB光源的制备方法，其特征在于，将预先制备出的荧光粉胶涂覆在所述围坝胶所围成的区域内之后，还包括：
对所述荧光粉胶进行沉降。
10.根据权利要求8所述的COB光源的制备方法，其特征在于，对所述陶瓷基板进行烘烤固化，以得到COB光源之后，还包括：
对所述COB光源进行分档测试。
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