CN206349351U - 高性能倒装cob封装结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了高性能倒装COB封装结构，包括COB基板和若干个倒装LED芯片；COB基板包括基材层、上绝缘层、线路层、镀金层和阻焊层；基材层、上绝缘层和线路层从下至上依次设置，线路层的顶面包括第一区域和第二区域，所述阻焊层设于线路层的第二区域上，镀金层设于线路层的第一区域上；镀金层上设有用于与倒装LED芯片的引脚连接的芯片焊接电极以及用于和外接电路连接的外接导线焊接电极。本实用新型的优点在于通过倒装COB封装结构无金线，避免常规COB中焊接线断裂导致产品失效的风险；以及在同样芯片面积、同样基板尺寸条件下，可以比常规COB多过载50％驱动使用，光效高、性能稳定。

Description

高性能倒装COB封装结构
技术领域
本实用新型涉及照明技术，尤其涉及高性能倒装COB封装结构。
背景技术
随着LED(Light Emitting Diode，发光二极管)技术的发展，其在照明行业中广泛应用的同时，市场对LED的亮度、可靠性、安装便捷性等提出更高要求，这样COB(Chip OnBoard，芯片集成到基板)的封装形式便应运而生。
目前比较成熟的是正装结构的COB，将正装芯片固定在基板上，使用金线(或合金线)完成芯片间和芯片与基板线路间的电气连接，再涂覆含有荧光粉的荧光胶合成需要的光色及保护内部器件，如图1和图2所示，这种结构的COB缺点非常明显：容易断线死灯、耐温低、功率密度低、固晶(将芯片贴装在基板上)工艺耗时长等。
传统的倒装COB封装结构也存在一些缺点，如基板绝缘层导热率低，COB中各芯片功率不均匀，芯片焊接后空洞率高，芯片与基板焊接层偏厚，芯片正常工作时结温偏高等。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供高性能倒装COB封装结构，其能解决现有COB结构的可靠性低的问题。
本实用新型的目的采用以下技术方案实现：
高性能倒装COB封装结构，包括COB基板和若干个倒装LED芯片；COB基板包括基材层、上绝缘层、线路层、镀金层和阻焊层；基材层、上绝缘层和线路层从下至上依次设置，线路层的顶面包括第一区域和第二区域，所述阻焊层设于线路层的第二区域上，镀金层设于线路层的第一区域上；镀金层上设有用于与倒装LED芯片的引脚连接的芯片焊接电极和用于和外接电路连接的外接导线焊接电极；
线路层包括若干个子线路层，两个相邻的子线路层之间通过倒装LED芯片电气连接，两个相邻的倒装LED芯片通过子线路层连接。
作为优选，若干个倒装LED芯片进行串联形成芯片支路，若干个芯片支路并联。
作为优选，COB基板还包括设于基材层的底面的下绝缘层。
作为优选，COB基板还包括设于上绝缘层和线路层之间的高反射导热绝缘层。
作为优选，所述COB基板和倒装LED芯片的顶面设有围坝圈，围坝圈内填充有覆盖倒装LED芯片顶面的荧光胶。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过倒装COB封装结构无金线，避免常规COB中焊接线断裂导致产品失效的风险；以及在同样芯片面积、同样基板尺寸条件下，可以比常规COB多过载50％驱动使用，光效高、性能稳定。
附图说明
图1为现有的正装结构的COB的俯视图；
图2为现有的正装结构的COB的纵截面图；
图3为本实用新型的COB基板的纵截面图；
图4为本实用新型的高性能倒装COB封装结构的纵截面图；
图5为本实用新型的高性能倒装COB封装结构的俯视图；
图6为本实用新型的高性能倒装COB封装结构的A区域的俯视图。
图中：001、下绝缘层；002、上绝缘层；01、基材层；02、导热绝缘层；03、线路层；04、阻焊层；05、倒装LED芯片；051、引脚；06、焊接材料；07、围坝圈；08、荧光胶。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
如图3至图6所示，高性能倒装COB封装结构，包括COB基板和若干个倒装LED芯片05；
COB基板包括基材层01、上绝缘层002、线路层03、镀金层(图未示)和阻焊层04；基材层01、上绝缘层002和线路层03从下至上依次设置，线路层03的顶面包括第一区域和第二区域，第一区域为需要电气连接的区域，第二区域为需要电气绝缘的区域；所述阻焊层04设于线路层03的第二区域上，镀金层设于线路层03的第一区域上，镀金层为焊盘层。
所述镀金层上设有芯片焊接电极和外接导线焊接电极，所述芯片焊接电极用于和若干个倒装LED芯片05的引脚051对应连接；芯片焊接电极的横截面面积和倒装LED芯片05的引脚051的横截面面积的面积比为0.7-1.3；进一步地，若干个倒装LED芯片05的引脚051均通过焊接材料06和芯片焊接电极连接。
进一步地，线路层03包括若干个子线路层，线路层03由若干个子线路层组成，两个相邻的子线路层之间均通过倒装LED芯片05电气连接，两个相邻的倒装LED芯片05均通过子线路层连接；两个相邻的子线路层之间的缝隙内填充有绝缘材料，优选为高反射绝缘材料；绝缘材料的高度不高于线路层03的高度；例如，线路层03包括第一子线路层和第二子线路层；倒装LED芯片05的任一个引脚051和第一子线路层上对应的芯片焊接电极电性连接，倒装LED芯片05的另一个引脚051和第二子线路层上对应的芯片焊接电极电性连接；第一子线路层和第二子线路层之间的缝隙内填充有绝缘材料，绝缘材料的高度不高于线路层03的高度；绝缘材料用于防止第一子线路层和第二子线路层之间短路，并且提高倒装LED芯片的散热效果，以提高倒装LED芯片的寿命。
进一步地，COB基板还包括下绝缘层001，下绝缘层001设于基材层01的底面。
进一步地，COB基板还包括导热绝缘层02，导热绝缘层02为高反射导热绝缘层02；导热绝缘层02设于上绝缘层002和线路层03之间，导热绝缘层02的厚度为5um-350um。
所述基材层01为铝基材层；所述上绝缘层002和下绝缘层001均为氧化铝，上绝缘层002和下绝缘层001的厚度均为1um-50um；所述线路层03为铜箔线路层，线路层03的厚度为20um-80um；所述镀金层为镍金或镍钯金，镍金层的厚度为镍2um-15um以及金0.05um-0.3um，镍钯金层的厚度为镍2um-15um，钯0.01um-0.15um以及金0.05um-0.3um；所述阻焊层04为白油阻焊层，阻焊层04的厚度为5um-50um。
进一步地，所述高性能倒装COB封装结构的顶面还设有围坝圈07，围坝圈07内填充有荧光胶08，荧光胶08覆盖倒装LED芯片05的顶面。
如图5所示，高性能倒装COB封装结构在实际应用中的时候，若干个倒装LED芯片05进行串联形成芯片支路，若干个芯片支路并联，形成最终的高性能倒装COB封装结构，若干个芯片支路的并联具体为：若干个芯片支路的一端均连接，若干个芯片支路的另一端均连接。倒装LED芯片05先串联后并联的连接方式可以尽可能减少因倒装LED芯片05的不同电压导致各芯片的电流分布不均匀；串联每颗芯片的电流相同，多颗芯片串联后总电压趋于一致，然后再并联，并联每路电流差异降至最低；如此可以提高产品的可靠性。
高性能倒装COB封装结构制作方法，用于制作高性能倒装COB封装结构，具体包括如下步骤：
步骤101、获取COB基板；所述COB基板为按照预设规格进行制作，预设规格包括：线路层上的芯片焊接电极连接倒装LED芯片之后，会将所有倒装LED芯片形成若干个芯片支路，再将若干个芯片支路进行并联；
步骤102、在COB基板上的芯片焊接电极上涂覆焊接材料；具体的，采用钢网印刷的方式涂覆焊接材料；其中钢网厚度<0.15mm，钢网开孔位于芯片焊接电极的中间，开孔面积介于芯片焊接电极面积的30％-80％。使用金属刮刀印刷，印刷时刮刀与钢网夹角控制在30°-80°，刮刀压力控制在0.17kg/cm-0.37kg/cm，速度控制在21-163mm/s，焊接材料滚动直径1.0cm-2.5cm，钢网释放速度0.7mm/s-6mm/s，刮刀提升高度7-19mm。
步骤103、在COB基板的线路层03的两个相邻的子线路层之间涂覆绝缘材料；该绝缘材料为透明或对可见光反射率大于85％的材料，且导热系数大于0.1w/mk，粘度大于10Pa.s。该材料优选硅胶或掺杂有AL2O3陶瓷导热颗粒的硅胶，其中陶瓷颗粒粒径小于20um。该工序可以有效降低LED芯片工作时的结温，提高寿命，同时可以提高亮度和减少气泡增强可靠性。
步骤104、将倒装LED芯片放置到COB基板上相应的位置；具体的，使用固晶机将倒装LED芯片放置到COB基板上相应的位置，抓取倒装LED芯片的吸嘴采用电木或橡胶材质，选取适合的顶针并调节芯片蓝膜下方顶针高度，确保在固晶过程中顶针不刺破蓝膜。
步骤105、将COB基板和倒装LED芯片放置于回流炉中不同的温区以完成焊接形成最终的高性能倒装COB封装结构；具体的，通过导轨或传送带的方式一次通过式燃料循环回流炉中不同的温区完成焊接。
回流炉至少包含5个温区，分别为预热区、保温区、加热区、回流区、冷却区，其中每个温区可以含1个或多个腔体。回流过程中各温区冲入氮气以排除空气，防止材料氧化，控制含氧量至少小于1000PPM。控制材料经过不同温区的温度及时长，视不同焊接材料而不同，具体如下：
进一步地，在步骤101之后还包括步骤101A、对COB基板进行等离子清洗；具体包括：将COB基板放入边缘镂空的料盒中，将料盒放入等离子清洗机中，对COB基板进行清洗；其中等离子清洗采用不活波气体，不活波气体包括氩气(Ar)、氮气(N2)、氟化氮(NF3)或四氟化氮(CF4)等。
具体的，焊接材料中助焊剂含量小于20％，焊接材料中合金颗粒为5号粉或更小，5号粉粒径为15um-25um。焊接材料中的合金可以选择以下任意一种：
1)Sn-Ag-Cu锡银铜系列：优选SAC305，即锡银铜锡膏中的银含量为3％、铜含量为0.5％；其次，可选择其他不同含量的锡银铜合金，但其中银含量介于0.1％-10％之间，铜含量介于0.1％-5％之间。包括以该系列为基础掺杂微量其他元素的合金。
2)Sn-Sb锡锑系列：优选Sn90/Sb10，即锑含量为10％；其次，可选择其他不同含量的合金，但其中锑含量介于5％-15％之间。包括以该系列为基础掺杂微量其他元素的合金。
Au-Sn金锡系列：优选Au80/Sn20，即锡含量20％；包括以该系列为基础掺杂微量其他元素的合金。金锡合金优选附在芯片焊接电极上使用，厚度1-20um；焊接时芯片引脚与芯片焊接电极间涂覆助焊剂。
进一步地，在步骤105之后还包括：步骤105A、对高性能倒装COB封装结构进行超声波清洗；具体的，超声波频率20-150kHz，功率0.8-3w/L，清洗过程中温度25-70C，清洗时间5-30mins。
进一步地，在步骤105之后还包括：步骤105B、对高性能倒装COB封装结构除湿；具体的，通过烤箱烘烤除湿，烘烤温度设置范围为80-150C，烘烤时间为20-60mins。
进一步地，在步骤105之后还包括：步骤105C、在COB基板和倒装LED芯片的顶面涂覆荧光胶；具体的，荧光胶涂覆采用主动沉降技术，荧光粉接近散热基板，亮度和可靠性提升。
在完成最终的高性能倒装COB封装结构之后，分离整片COB基板以及进行包装。
本实用新型中倒装COB封装结构器件无金线，避免常规COB中焊接线断裂导致产品失效的风险。相比常规COB，本实用新型中的倒装COB封装结构结构在同样芯片面积、同样基板尺寸条件下，可以比常规COB多过载50％驱动使用，光效高、性能稳定。本实用新型中倒装COB封装结构结构热阻较常规COB低50％以上，可以匹配更灵活的散热设计，降低应用端成本。相比传统倒装COB封装结构，本实用新型中的串并联方式可使芯片温度趋于平均，降低最高芯片结温5C以上，提高性能。相比传统倒装COB封装结构，本实用新型中在芯片正下方涂覆导热绝缘材料可有效降低芯片结温5℃以上，且提高性能。相比传统倒装COB封装结构，本实用新型中的涂焊接料前等离子清洗、焊接料印刷工艺、回流工艺，可控制焊接层厚度小于10um，并可降低5％以上的空洞，提高产品性能。
所述基材层包含但不限于铜基板、铝基板、Al2O3陶瓷基板或AlN陶瓷基板；所述焊接料，包含但不限于纯银、锡银、锡银铜、锡银镍、锡银铜镍、锡银铋铜、锡银铜铋锑、锡铋、锡铋铜、锡铋银、锡铜、锡铅等系列。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.高性能倒装COB封装结构，其特征在于，包括COB基板和若干个倒装LED芯片；COB基板包括基材层、上绝缘层、线路层、镀金层和阻焊层；基材层、上绝缘层和线路层从下至上依次设置，线路层的顶面包括第一区域和第二区域，所述阻焊层设于线路层的第二区域上，镀金层设于线路层的第一区域上；镀金层上设有用于与倒装LED芯片的引脚连接的芯片焊接电极以及用于和外接电路连接的外接导线焊接电极；
线路层包括若干个子线路层，两个相邻的子线路层之间通过倒装LED芯片电气连接，两个相邻的倒装LED芯片通过子线路层连接。
2.如权利要求1所述的高性能倒装COB封装结构，其特征在于，若干个倒装LED芯片串联形成芯片支路，若干个芯片支路并联。
3.如权利要求1或2所述的高性能倒装COB封装结构，其特征在于，COB基板还包括设于基材层的底面的下绝缘层。
4.如权利要求1或2所述的高性能倒装COB封装结构，其特征在于，COB基板还包括设于上绝缘层和线路层之间的高反射导热绝缘层。
5.如权利要求1或2所述的高性能倒装COB封装结构，其特征在于，所述COB基板和倒装LED芯片的顶面设有围坝圈，围坝圈内填充有覆盖倒装LED芯片顶面的荧光胶。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107632456A (zh) * 2017-07-31 2018-01-26 安徽芯瑞达科技股份有限公司 基于蓝红双芯片led灯珠的侧入式背光源
CN109273578A (zh) * 2018-11-01 2019-01-25 深圳市灏天光电有限公司 一种led灯支架结构及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106531703A (zh) * 2016-12-20 2017-03-22 广州硅能照明有限公司 高性能倒装cob封装结构及其制作方法
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