CN216849982U - 一种提高大功率csp led散热的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种提高大功率CSP LED散热的封装结构，包括基板、通过连接层与所述基板连接的芯片，所述芯片的上端面和周侧面覆盖有荧光胶层，所述荧光胶层的末端和所述基板之间连接有散热层。本实用新型通过散热层替代荧光胶层和基板之间的连接部分，改变了只能通过基板将热量传递到外界的单一方式，让热量也可以从四周传递出去，满足大功率CSP LED散热的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED封装技术领域，具体涉及一种提高大功率CSP LED散热的封装结构。
背景技术
由于芯片级封装的提出，LED的封装密度有了极大的提高。但是随着LED芯片尺寸的减小，密集分布的LED光源模块组成的光源，产生的热量也随之增多，进而使芯片的光通量降低，发光颜色出现偏差，甚至导致器件损坏。但是如果仅仅使用高热导率的基板与芯片接触这种利用自然热对流和热辐射的方式进行导热，散热速率较慢，并不能满足大功率CSPLED散热的需求，但是采用翅片散热、热冷散热、热电制冷散热占用的体积较大，不适合应用到CSP LED的散热之中。而且，由于现有的CSP LED通常是由荧光胶或者是硅胶进行包裹，荧光胶和硅胶内部热阻远大于芯片到基板再到外界之间的热阻总和，而且胶体本身的导热能力较差，无法将热量从四周传递出去，因此热量基本上都是通过基板将热量传递到外界，这种散热方式效果较差，无法满足大功率CSP LED散热的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计一种提高大功率CSP LED散热的封装结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种提高大功率CSP LED散热的封装结构，包括基板、通过连接层与所述基板连接的芯片，所述芯片的上端面和周侧面覆盖有荧光胶层，所述荧光胶层的末端和所述基板之间连接有散热层。
进一步，所述散热层的高度与所述连接层的高度保持一致。
进一步，所述散热层向内延伸，使得所述散热层的内侧面与所述连接层的外侧面抵接，且所述散热层的横向厚度大于所述荧光胶层的横向厚度，所述散热层厚于所述荧光胶层那一部分的上端面与所述芯片的底面贴合。
进一步，所述散热层为散热硅脂。
进一步，所述基板的内部开设有散热通道，所述散热通道使所述荧光胶层和所述散热层形成的密闭空间与外界连通。
进一步，所述散热通道的内部紧邻端口的位置设有散热装置，所述散热装置可以为冷凝器、散热片、小型排气扇或导热片。
进一步，所述荧光胶层的外部覆盖有一层硅胶层，所述硅胶层的末端与所述荧光胶层的末端齐平，均与所述基板之间连接所述散热层。
进一步，所述连接层包括自下而上依次相连的焊盘、第一柔性层、凸点和第二柔性层，所述焊盘与所述基板相连，所述第二柔性层与所述芯片相连。
本实用新型的有益效果：与现有技术相比，由于本实用新型的提高大功率CSP LED散热的封装结构包括基板、通过连接层与基板连接的芯片，芯片的上端面和周侧面覆盖有荧光胶层，荧光胶层的末端和基板之间连接有散热层，通过散热层替代荧光胶层和基板之间的连接部分，改变了只能通过基板将热量传递到外界的单一方式，让热量也可以从四周传递出去，满足大功率CSP LED散热的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的提高大功率CSP LED散热的封装结构的结构示意图。
图中所标各部件的名称如下：1、基板；11、散热通道；12、散热装置；13、连接层；2、芯片；3、荧光胶层；4、散热层；5、硅胶层；6、焊盘；7、第一柔性层；8、凸点；9、第二柔性层。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参照图1，本实用新型的提高大功率CSP LED散热的封装结构，包括基板1、通过连接层13与基板1连接的芯片2，芯片2的上端面和周侧面覆盖有荧光胶层3，荧光胶层3的末端和基板1之间连接有散热层4。现有的CSP LED通常是由荧光胶或者是硅胶进行包裹，荧光胶和硅胶内部热阻远大于芯片2到基板1再到外界之间的热阻总和，而且胶体本身的导热能力较差，无法将热量从四周传递出去，因此热量基本上都是通过基板1将热量传递到外界。因此，通过散热层4替代荧光胶层3和基板1之间的连接部分，改变了只能通过基板1将热量传递到外界的单一方式，让热量也可以从四周传递出去，满足大功率CSP LED散热的需求。此外，为了进一步提高散热的效果，本申请中的基板1采用的是工艺相对成熟、成本低且适合大规模使用的Al2O3的陶瓷基板，该基板1具有耐腐蚀性好、机械强度高、热导率高、加工工艺简单、化学稳定性好、绝缘性能优异、热膨胀系数与LED芯片2一致等优点。
散热层4的高度与连接层13的高度保持一致。由于芯片2外部包裹的荧光胶层3和硅胶层5的导热能力较弱，且荧光胶层3的热阻远大于芯片2到基板1之间的热阻总和，此时内部热量积聚较快，导致芯片2结温上升，影响其性能，而且对于芯片2电极下的光的利用率较低。因此在封装时，本申请通过散热层4的高度与连接层13的高度保持一致的方式去除了芯片2发光角度大于180°的荧光胶层3，即芯片2电极与基板1之间的荧光胶层3，减少了荧光胶和硅胶的使用量，选用良好的散热材料替代，比如导热硅脂。此外，可以在散热层4内掺入二氧化钛颗粒，增强底部对光的反射。
散热层4向内延伸，使得散热层4的内侧面与连接层13的外侧面抵接，且散热层4的横向厚度大于荧光胶层3的横向厚度，散热层4厚于荧光胶层3那一部分的上端面与芯片2的底面贴合。即芯片2的底面的边沿与散热层4的一部分贴合，从而进一步增强器件向芯片2四周环境散发热量的能力。
基板1的内部开设有散热通道11，散热通道11使荧光胶层3和散热层4形成的密闭空间与外界连通。即使散热层4的四周与外界有着良好的接触，但是内部依旧存在较大的热阻，因此在基板1上表面和周侧面进行激光打孔，形成L型结构的散热通道11，增加内部热量的传输途径，使通道连通至基板1的四周。同时考虑到成本和空间的问题，可将散热装置12放入管道之中以加快管道中热量的传输，防止热量全部沉积到底部，从而有效改善基板1的热量分布，增强LED芯片2的散热能力，提高LED的性能及寿命。散热通道11的内部紧邻端口的位置设有散热装置12，优选地，本实施例中的端口为靠近基板1外侧面的端口，散热装置12可采用多种方式，可以为冷凝器、散热片、小型排气扇或导热片。
荧光胶层3的外部覆盖有一层硅胶层5，硅胶层5的末端与荧光胶层3的末端齐平，均与基板1之间连接散热层4。如此设置利于荧光胶层3将芯片2所发出的光转化为不同颜色的光，也有效地防止荧光胶层3脱落，同时也确保散热层4裸露在外。同时也方便在硅胶层5和散热层4的表面进行图形化工艺，增加光的反射，减小了光的损耗，提高出光率，也有效把使热量传递到空气当中，实现芯片2性能的最优化。
连接层13包括自下而上依次相连的焊盘6、第一柔性层7、凸点8和第二柔性层9，焊盘6与基板1相连，第二柔性层9与芯片2相连。具体地，焊盘6与基板1相连、第二柔性层9与芯片2相连均有效地缓解基板1热膨胀所产生的力对凸点8的应力损耗或者热损耗，第一柔性层7和第二柔性层9也起到了有效的保护凸点8的作用，能够分散芯片2与基板1之间热膨胀系数不匹配引起的应力和受外在冲击载荷下焊点处所产生的应力，起到保护凸点8的作用。另外，控制柔性层的厚度能改变芯片2与基板1之间的间隙，从而控制散热材料的使用量。
在本实施例中的封装结构可以单独作为一个照明单元，同时也可以多个封装结构进行串联，形成LED灯带。
提高大功率CSP LED散热的封装结构的加工步骤，基板1的预加工步骤：
步骤A：使用激光在基板1内部开孔并形成散热通道11；
步骤B：在散热通道11内嵌入散热装置12；
各部件组装焊接的步骤：
步骤一：在芯片2下端的电极上涂覆一层导电的聚酰亚胺涂层胶作为第二柔性层9；
步骤二：在焊盘6上涂覆一层导电的聚酰亚胺涂层胶作为第一柔性层7；
步骤三：在第一柔性层7上焊接金锡合金作为凸点8，将凸点8置于第二柔性层9上，再通过回流焊，使芯片2和基板1能够电性连接；
步骤四：采用胶体边加热边注入的方式，使散热层4充分填充于芯片2与基板1之间，并等待散热层4固化；
步骤五：采用压合机依次对荧光胶层3和硅胶层5进行压合；
步骤六：使用干法刻蚀对硅胶层5和散热层4的表面进行图形化处理。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种提高大功率CSP LED散热的封装结构，包括基板、通过连接层与所述基板连接的芯片，所述芯片的上端面和周侧面覆盖有荧光胶层，其特征在于：所述荧光胶层的末端和所述基板之间连接有散热层。
2.根据权利要求1所述的提高大功率CSP LED散热的封装结构，其特征在于：所述散热层的高度与所述连接层的高度保持一致。
3.根据权利要求1所述的提高大功率CSP LED散热的封装结构，其特征在于：所述散热层向内延伸，使得所述散热层的内侧面与所述连接层的外侧面抵接，且所述散热层的横向厚度大于所述荧光胶层的横向厚度，所述散热层厚于所述荧光胶层那一部分的上端面与所述芯片的底面贴合。
4.根据权利要求1所述的提高大功率CSP LED散热的封装结构，其特征在于：所述散热层为散热硅脂。
5.根据权利要求1所述的提高大功率CSP LED散热的封装结构，其特征在于：所述基板的内部开设有散热通道，所述散热通道使所述荧光胶层和所述散热层形成的密闭空间与外界连通。
6.根据权利要求5所述的提高大功率CSP LED散热的封装结构，其特征在于：所述散热通道的内部紧邻端口的位置设有散热装置，所述散热装置可以为冷凝器、散热片、小型排气扇或导热片。
7.根据权利要求1所述的提高大功率CSP LED散热的封装结构，其特征在于：所述荧光胶层的外部覆盖有一层硅胶层，所述硅胶层的末端与所述荧光胶层的末端齐平。
8.根据权利要求1-7任一项所述的提高大功率CSP LED散热的封装结构，其特征在于：所述连接层包括自下而上依次相连的焊盘、第一柔性层、凸点和第二柔性层，所述焊盘与所述基板相连，所述第二柔性层与所述芯片相连。
Priority Applications (1)
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| CN202122889847.8U CN216849982U (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 一种提高大功率csp led散热的封装结构 |
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| CN202122889847.8U CN216849982U (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 一种提高大功率csp led散热的封装结构 |
Publications (1)
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| CN216849982U true CN216849982U (zh) | 2022-06-28 |
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ID=82101511
Family Applications (1)
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| CN202122889847.8U Active CN216849982U (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 一种提高大功率csp led散热的封装结构 |
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| CN (1) | CN216849982U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114141939A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-04 | 东莞中之科技股份有限公司 | 一种提高大功率csp led散热的封装结构及其制备方法 |
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- 2021-11-24 CN CN202122889847.8U patent/CN216849982U/zh active Active
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