CN102983123A - 一种具有上下电极led芯片陶瓷基板的led集成模块及其集成封装工艺 - Google Patents

一种具有上下电极led芯片陶瓷基板的led集成模块及其集成封装工艺 Download PDF

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Abstract

一种具有上下电极LED芯片陶瓷基板的LED集成模块，其特征在于：包括有机硅树脂层、荧光粉层、LED芯片层、第一铜箔层、陶瓷基板层、第二铜箔层、集成模块支架和金属导线，各层之间从上到下顺次组合。实施步骤为：制备LED集成模块支架，将LED芯片层、第一铜箔层、陶瓷基板层和第二铜箔层顺次集成于支架上，焊接金属导线，涂覆、填充荧光粉和有机硅树脂。本发明公开的LED集成模块封装工艺，可以将具有上下电极结构的LED芯片集成在一个支架内，避免使用以蓝宝石为衬底的LED芯片，降低了LED芯片到支架基板的热阻，提高了LED集成模块的散热性能，使LED集成模块的性能得到优化，同时提高了LED集成模块的使用寿命。

Description

一种具有上下电极LED芯片陶瓷基板的LED集成模块及其集成封装工艺
技术领域
本发明涉及半导体照明(LED)领域，尤其涉及LED的集成封装领域。
背景技术
半导体照明以寿命长、节能、绿色环保等显著优点，目前已被广泛应用于工业设备、仪器仪表、交通信号灯、汽车、背光源以及各种照明等方面。上世纪90年代以来，随着氮化镓为代表的第三代半导体的兴起，以及白色LED的研究成功，使实现半导体白光LED照明成为可能。LED被认为是21世纪最有价值的新光源，LED照明取代传统照明成为人类照明的主要方式，将是大势所趋。
LED集成模块由于体积小，亮度高等优点而被广泛应用，但目前白光LED集成模块封装的LED芯片都是以蓝宝石为衬底的正负电极在同一侧的芯片，由于蓝宝石衬底导热性不佳及电绝缘，致使封装后散热性较差、整个封装模块的热阻增加，使器件的工作寿命大大减少。
随着科技水平的发展，出现了可将蓝宝石衬底剥离的技术，将正负电极制作在芯片的两侧，使芯片的散热性大大提高，提高LED的性能，但目前上下电极结构的LED芯片只适用于单颗器件，在LED集成封装方面，由于没有绝缘衬底，使上下电极结构的LED芯片一直难以集成，所以目前的LED集成模块的工作温度相对较高，这将严重影响LED集成模块的技术性能和使用寿命。
发明内容
为解决上述技术中的缺点和不足，本发明提供了一种具有上下电极LED芯片陶瓷基板的LED集成模块及其集成封装工艺，目的是使具有上下电极结构的LED芯片能够较多数目地集成在LED集成模块的支架上，从而提高了LED集成模块的散热性能，使LED集成模块的性能和使用寿命得到大幅度的提高。
本发明技术法案如下：
一种具有上下电极LED芯片陶瓷基板的LED集成模块，其特征在于：包括有机硅树脂层、荧光粉层、LED芯片层、第一铜箔层、陶瓷基板层、第二铜箔层、集成模块支架和金属导线，各层之间从上到下顺次组合；
所述具有上下电极LED芯片的陶瓷基板的LED集成模块的封装工艺包括以下步骤：
1)、制备LED集成模块支架，其特征在于：所述的支架包括金属基底、绝缘封装模块、第一电极和第二电极；
2)、将第一铜箔层、陶瓷基板层和第二铜箔层顺次集成固定于支架的凹槽内表面上；
3)、将LED芯片层集成设置，并固定于第一铜箔层的上表面；
4)、焊接金属导线，使LED芯片层上表面电极连通于支架的第一电极，使LED芯片下表面电极连通于支架的第二电极；
5)、在LED芯片层上方涂覆、填充荧光粉，使荧光粉完全覆盖LED芯片和金属导线，形成荧光粉层，使其表面呈平面；
6)、在荧光粉层表面涂覆有机硅树脂，形成有机硅树脂层，使其表面呈形成平面。
其中，所述的LED芯片层具有上表面电极和下表面电极。
所述的第一铜箔层具有印制好的电路。
所述陶瓷基板层连接于第一铜箔层和第二铜箔层之间，其厚度为200um～2000um，优选500um～1000um。
所述LED集成模块支架由金属基底、绝缘封装模块组成一凹槽，用以集成固定LED芯片层、第一铜箔层、陶瓷基板层和第二铜箔层，凹槽两侧分别设有第一电极和第二电极，凹槽的尺寸根据实际集成芯片的数目决定，较佳地为1mm～50mm。
在本发明所公开的LED集成模块的集成封装工艺中，所述第一铜箔层、陶瓷基板层、第二铜箔层和LED集成模块支架通过使用锡膏烘烤，顺次粘结，烘烤温度为220℃～300℃，优选230℃～280℃。
所述LED芯片层的下表面电极通过银胶固定在第一铜箔层之上，组成单个单元，银胶的烘烤温度为100℃～200℃，优选130℃～180℃。
所述LED芯片的集成设置，可采用并联模式和/或串联模式，所述并联模式中各单元以并联方式连接于第一电极和第二电极之间，所述串联模式中各单元以串联方式连接，其特征在于：所述的上表面电极与下一单元的第一铜箔层通过金属导线连接。
所述荧光粉层是将荧光粉均匀分散在有机硅树脂中，依据实际需要进行涂覆、填充，形成的荧光粉层。
所述有机硅树脂层的厚度为20um～200um，优选50um～100um。用于保护荧光粉层。
本发明的积极进步效果在于：
本发明所公开的具有上下电极LED芯片的陶瓷基板的LED集成模块及其集成封装工艺，可以将具有上下电极结构的LED芯片集成在一个支架内，避免了使用以往以蓝宝石为衬底的LED芯片，从而降低了LED芯片到支架基板的热阻，提高了LED集成模块的散热性能，使LED集成模块的性能得到优化，并且提高了LED集成模块的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的正视平面示意图；
图2为本发明的A-A′截面剖视图；
图3为本发明的B-B′截面剖视图；
图4为本发明的LED集成模块支架的A-A′截面剖视图；
图5为本发明的集成单元的正视平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的具体实施方式，以详细说明本发明的技术方案。
如图1-5所示，一种具有上下电极LED芯片陶瓷基板的LED集成模块，其特征在于：包括有机硅树脂层500、荧光粉层400、LED芯片层100、第一铜箔层221、陶瓷基板层200、第二铜箔层222、集成模块支架300，各层之间从上到下顺次组合；
所述具有上下电极LED芯片的陶瓷基板的LED集成模块的封装工艺包括以下步骤：
步骤一、制备LED集成模块支架300，包括金属基底310，绝缘封装模块321、322和323，第一电极331和第二电极332；
步骤二、将第一铜箔层221、陶瓷基板层200和第二铜箔层222用锡膏烘烤，顺次固定于支架的凹槽内表面上，烘烤温度为260℃；
步骤三、将LED芯片层100集成设置，并用银胶烘烤固定于第一铜箔层221的上表面，烘烤温度为150℃；
步骤四、焊接金属导线340，使LED芯片层100上表面的电极连通于支架的第一电极331，使LED芯片下表面的电极连通于支架的第二电极332；
步骤五、在LED芯片层上方涂覆、填充荧光粉，使荧光粉完全覆盖LED芯片和金属导线，形成荧光粉层400，其表面为平面；
步骤六、在荧光粉层表面涂覆有机硅树脂，使其形成有机硅树脂层，表面为平面，有机硅树脂层的厚度为100um。
虽然以上描述了本发明的具体内容和实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有上下电极LED芯片陶瓷基板的LED集成模块，其特征在于：包括有机硅树脂层、荧光粉层、LED芯片层、第一铜箔层、陶瓷基板层、第二铜箔层、集成模块支架和金属导线，各层之间从上到下顺次组合；
所述具有上下电极LED芯片的陶瓷基板的LED集成模块的封装工艺包括以下步骤：
1)、制备LED集成模块支架，其特征在于：所述的支架包括金属基底、绝缘封装模块、第一电极和第二电极；
2)、将第一铜箔层、陶瓷基板层和第二铜箔层顺次集成固定于支架的凹槽内表面上；
3)、将LED芯片层集成设置，并固定于第一铜箔层的上表面；
4)、焊接金属导线，使LED芯片层上表面电极连通于支架的第一电极，使LED芯片下表面电极连通于支架的第二电极；
5)、在LED芯片层上方涂覆、填充荧光粉，使荧光粉完全覆盖LED芯片和金属导线，形成荧光粉层，使其表面呈平面；
6)、在荧光粉层表面涂覆有机硅树脂，形成有机硅树脂层，使其表面呈平面。
2.如权利要求1所述的LED集成模块，其特征在于：所述LED芯片层具有上表面电极和下表面电极。
3.如权利要求1所述的LED集成模块，其特征在于：所述第一铜箔层具有制成的电路。
4.如权利要求1所述的LED集成模块，其特征在于：所述陶瓷基板层连接于第一铜箔层和第二铜箔层之间，其水平截面均大于第一铜箔层和第二铜箔层，其厚度为200um～2000um，优选500um～1000um。
5.如权利要求1所述的LED集成模块，其特征在于：所述LED集成模块支架由金属基底、绝缘封装模块组成一凹槽，用以集成固定LED芯片层、第一铜箔层、陶瓷基板层和第二铜箔层，凹槽两侧分别设有第一电极和第二电极，凹槽的尺寸根据实际集成芯片的数目决定，较佳地为1mm～50mm。
6.如权利要求1～5所述的LED集成模块的封装工艺，其特征在于：所述第一铜箔层、陶瓷基板层、第二铜箔层和LED集成模块支架通过使用锡膏烘烤，顺次粘结，烘烤温度为220℃～300℃，优选230℃～280℃。
7.如权利要求1～5所述的LED集成模块的封装工艺，其特征在于：所述LED芯片层的下表面电极通过银胶固定在第一铜箔层之上，组成单个单元，银胶的烘烤温度为100℃～200℃，优选130℃～180℃。
8.如权利要求1～5所述的LED集成模块的封装工艺，其特征在于：所述LED芯片的集成设置，可采用并联模式和/或串联模式，所述并联模式中各单元以并联方式连接于第一电极和第二电极之间，所述串联模式中各单元以串联方式连接，其特征在于：所述的上表面电极与下一单元的第一铜箔层通过金属导线连接。
9.如权利要求1～5所述的LED集成模块的封装工艺，其特征在于：所述荧光粉层是将荧光粉均匀分散在有机硅树脂中，依据实际需要进行涂覆、填充，形成的荧光粉层。
10.如权利要求1～5所述的LED集成模块的封装工艺，其特征在于：所述有机硅树脂层的厚度为20um～200um，优选50um～100um。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103500787A (zh) * 2013-10-16 2014-01-08 北京大学东莞光电研究院 一种底部可直接焊接于散热器的陶瓷cob封装led光源
WO2019100446A1 (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 广东金源照明科技股份有限公司 一种填埋热保护ic的cob封装及其封装方法

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