CN203910863U - 一种陶瓷基led的mcob封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及LED封装技术领域,尤其公开了一种陶瓷基LED的MCOB封装结构,包括陶瓷基板、LED芯片,陶瓷基板上设有若干对电极通孔,陶瓷基板的底面上设有布线槽,每对电极通孔中的两个孔分别与两组布线槽的端部连通,电极通孔位于陶瓷基板顶面端的孔径大于底面端的孔径,电极通孔、布线槽内浇注有金属液,电极通孔内的金属液冷却后形成电极,布线槽内的金属液冷却后形成与电极连接的金属导线,陶瓷基板的顶面上位于每对电极的外侧设有环形凹槽,环形凹槽内卡接有散热环,LED芯片通过金线与电极连接,光杯内填充有荧光胶。因此,本实用新型具有散热性能好,工艺简单、成本低,使用寿命长的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED封装技术领域,尤其涉及一种陶瓷基LED的MCOB封装结构。
背景技术
随着LED照明行业的发展,现在LED芯片通常采用COB封装,COB封装是指LED芯片直接在整个基板上进行邦定封装,即在里基板上把N个芯片继承集成在一起进行封装,主要用来解决小功率芯片制造大功率LED灯问题,可以分散芯片散热,提高光效,同时改善LED灯的眩光效应。在COM封装的基础上,现在又出现了各种MCOB封装,MCOB封装结构具有发光效率高、发热量小的特点,MCOB封装是把每个芯片单独装入光杯中,从而提高每个芯片的出光效率,增强LED芯片的散热。常见的基板有铝基和陶瓷基,铝基加工方便,陶瓷基导热性能优良,而且本身就是绝缘体,减少了绝缘层,从而提高导热效率。然而为了便于陶瓷基与LED芯片连接,陶瓷基板上需要镀上铜箔进行点连接,陶瓷基的一个表面需要焊接上金属薄膜电镀层、另一个表面需要蚀刻工艺制造金属电路层。然而金属薄膜电镀层与陶瓷之间的焊接工艺成本高、焊接效率低,金属薄膜电镀层通过蚀刻工艺镀在陶瓷表面,工艺成本也高。
中国专利申请公布号:CN103500787A,授权公告日2014年1月8日,公开了一种底部可直接焊接于散热器的陶瓷COB封装LED光源,具有更佳导热性能,组装更加简便的陶瓷COB封装LED光源结构。本实用新型包括LED光源基板,LED光源基板的本体底部引入可焊接金属薄膜电镀层,LED光源基板的本体表面设有金属电路层,若干LED芯片设置在金属电路层上,LED芯片四周设有一个封闭的COB围坝,荧光粉填充胶填充于COB围坝内并覆盖在LED芯片上。该种结构中在陶瓷基上焊接金属薄膜电镀层,以及在陶瓷基本体表面通过蚀刻工艺制造金属电路层,这些工艺都较复杂,需要使用各种设备,成本也较高。而且技术电路层还容易和陶瓷基因为结合不牢靠而脱离。
实用新型内容
本实用新型为了克服现有技术中的COB、MCOB中陶瓷基上布置金属电路层工艺复杂、制造成本高的不足,提供了一种制造工艺简单,制造成本低,金属电路与陶瓷基连接可靠,散热性能好,使用寿命长的陶瓷基LED的MCOB封装结构。
为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种陶瓷基LED的MCOB封装结构,包括陶瓷基板、LED芯片,其特征是,所述的陶瓷基板上设有若干对电极通孔,所述的陶瓷基板的底面上设有两组用于浇注金属液的布线槽,每对电极通孔中的两个孔分别与两组布线槽的端部连通,每组布线槽中所有布线槽的内端连通,所述的电极通孔位于陶瓷基板顶面端的孔径大于底面端的孔径,电极通孔、布线槽内浇注有金属液,位于电极通孔内的金属液冷却后形成电极,位于布线槽内的金属液冷却后形成与电极连接的金属导线,所述的陶瓷基板的顶面上位于每对电极的外侧设有环形凹槽,环形凹槽内卡接有散热环,散热环与陶瓷基板表面围成光杯, LED芯片通过金线与电极连接,所述的光杯内填充有荧光胶。
电极通孔、布线槽内通过浇注金属液的方法布线,由于电极通孔位于陶瓷基板顶面端的孔径大于底面端的孔径,成型后的电极两端都受到限位,无法与陶瓷基板脱离,金属导线与电极为一体结构,而且嵌入布线槽内,也不会与陶瓷基板脱离,整体工艺及其简单,成本大幅度降低,而且连接更加稳定;LED芯片位于陶瓷基板的顶面、金属导线位于陶瓷基板的底面,互不干涉,这样就能采用散热环代替现有技术中的胶环(现有技术中由于布线和LED芯片位于同一个表面,LED芯片周围无法开槽,导致无法直接使用散热环,而采用交换),省去了制造胶环以及烘干等工艺,散热环散热效果也远大于交换,从而极大的提高了LED芯片的散热效果。
作为优选,所述的金属液为铜液或铝液。铜液或者铝液冷却后形成铜电极(铜导线)或铝电极(铝导线)。
作为优选,所述的散热环为铜环或铝环,散热环的内侧面上设有环形定位槽。铜环、铝环的散热效果远大于胶环,从而增强LED芯片的散热性能;荧光胶注入散热环内,荧光胶会进入环形定位槽内,因此能有效的防止散热环与陶瓷基板脱离。
作为优选,所述的环形定位槽的截面呈V形,V形结构一方面便于荧光胶进入槽内,另一方面减少了环形定位槽内荧光胶的用量,降低成本。
作为优选,所述的布线槽的截面呈V形。V形结构的布线槽便于金属液流动以及充满布线槽内,同时也减少了金属液的用量,降低成本
作为优选,陶瓷基板上位于每组布线槽内端连通处设有定位孔,定位孔位于位于陶瓷基板顶面端的孔径大于底面端的孔径。电极对每根金属导线的外端进行定位,定位孔内注入金属液冷却后形成定位柱,定位柱对每根金属导线的内端进行限位,防止金属导线从布线槽内脱出(由于陶瓷基板与金属导线之间并没有通过粘结剂粘结,而仅通过端部限位连接),同时定位柱也用于整个陶瓷基板与外界电路的连接端子。
一种陶瓷基LED的MCOB封装工艺,包括如下步骤:
a.陶瓷基板布线:在陶瓷基板的底面雕刻出布线槽、电极通孔、定位孔,然后把陶瓷基板的底面朝上,顶面封闭,向电极通孔内浇注金属液,由于电极通孔、定位孔是通过布线槽连通的,因此金属液能充满电极通孔、定位孔以及布线槽,金属液冷却后分别形成电极和金属导线;
b.固晶焊线: LED芯片底部通过导热胶与陶瓷基板连接,LED芯片两端通过金线焊接在一对电极之间,然后放入烤箱内烘胶,设定烘烤温度和时间,确保LED芯片与陶瓷基板稳固粘结;
c.光杯成型:把散热环卡入环形凹槽内形成光杯;
d.点荧光胶:把荧光粉与胶水调配搅拌后形成荧光胶,然后通过自动点胶机把荧光胶注入散热环内,送入烤箱内烘烤成型。
作为优选,在步骤d中,在点胶前,先把调配搅拌后的荧光胶送入真空箱内真空处理,抽出荧光胶内因搅拌而残留的空气。
因此,本实用新型具有如下有益效果:(1)陶瓷基板导热性能好,LED散热效果好,使用寿命长;(2)陶瓷基板上通过浇注金属液的方法布线,工艺简单,降低了成本;(3)取消围坝工艺,直接采用散热环替代围胶,精简工艺的同时还增强了散热效果;(4)浇注后成型的电极、金属导线与陶瓷基板之间实质为机械连接,连接可靠,永不脱落,而且电极、金属导线为一体式结构,避免的断路。
附图说明
图1为本实用新型中陶瓷基板的底面结构示意图。
图2为本实用新型中陶瓷基板的顶面结构示意图。
图3为图2中A-A处剖视图。
图4为本实用新型的整体结构示意图。
图5为图4中B-B处剖视图。
图中:陶瓷基板1 LED芯片2 电极3 金属导线4 环形凹槽5 散热环6 金线7 荧光胶8 光杯16 环形定位槽61 电极通孔100 布线槽101 定位孔102。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述:
如图4所示的一种陶瓷基LED的MCOB封装结构,包括陶瓷基板1、LED芯片2,如图1和图2所示,陶瓷基板1上设有两对电极通孔100,陶瓷基板1的中间部位设有两个定位孔102,陶瓷基板1的底面上设有两组用于浇注金属液的布线槽101,布线槽101的截面呈V形,每对电极通孔中的两个孔分别与两组布线槽的端部连通,两组布线槽中所有布线槽的内端分别与两个定位孔连接,如图3所示,电极通孔100位于陶瓷基板顶面端的孔径大于底面端的孔径,定位孔位于位于陶瓷基板顶面端的孔径大于底面端的孔径,电极通孔、布线槽内浇注有金属液,金属液为铜液或铝液,本实施例中的金属液为铜液,即把液态铜注入电极通孔、布线槽、定位孔内,位于电极通孔内的液态铜冷却后形成电极3,位于布线槽内的液态铜冷却后形成与电极连接的金属导线4,位于定位孔内的液态铜冷却后形成定位柱,由于电极通孔两端孔径不同,孔径小的一端与金属导线4连为一体,因此电极的两端都受到限位,无法从电极通孔内取出,同理定位柱也无法从定位孔内取出,而金属导线的两端分别受到电极、定位柱的限位而始终未予布线槽内,无需任何粘结剂,电极、金属导线、定位柱与陶瓷基板稳定的连接,连接可靠,永不脱落,而且工艺简单、成本大幅度降低;如图5所示,陶瓷基板的顶面上位于每对电极的外侧设有环形凹槽5,环形凹槽内卡接有散热环6,散热环与陶瓷基板表面围成光杯16, LED芯片通过金线7与电极3连接,光杯61内填充有荧光胶8,散热环6为铜环或铝环,本实施例中采用铜环,铜环的内侧面上设有环形定位槽61,环形定位槽61的截面呈V形,LED芯片发热后,极大部分热量都是通过陶瓷基板散发出去,还有少部分热量透过荧光胶外表面散发到空气中,空气散热能力较弱,因此铜环能把荧光胶周围的热量传递给陶瓷基板,加快荧光胶散热,荧光胶注入散热环内后,荧光胶会进入V形的环形定位槽内,一方面能增加散热环与陶瓷基板的连接强度,另一方面环形定位槽也能增加荧光胶与散热换的接触面积,增强散热。
一种陶瓷基LED的MCOB封装工艺,包括如下步骤:a.陶瓷基板布线:在陶瓷基板的底面雕刻出布线槽、电极通孔、定位孔,然后把陶瓷基板的底面朝上,顶面封闭,向电极通孔内浇注金属液,由于电极通孔、定位孔是通过布线槽连通的,因此金属液能充满电极通孔、定位孔以及布线槽,金属液冷却后分别形成电极和金属导线;b.固晶焊线: LED芯片底部通过导热胶与陶瓷基板连接,LED芯片两端通过金线焊接在一对电极之间,然后放入烤箱内烘胶,设定烘烤温度和时间,确保LED芯片与陶瓷基板稳固粘结;c.光杯成型:把散热环卡入环形凹槽内形成光杯;d.点荧光胶:把荧光粉与胶水调配搅拌后形成荧光胶,再把调配搅拌后的荧光胶送入真空箱内真空处理,抽出荧光胶内因搅拌而残留的空气,防止点胶后荧光胶内的气泡阻挡光线,然后通过自动点胶机把荧光胶注入散热环内,送入烤箱内烘烤成型。因此,本实用新型具有如下有益效果:(1)陶瓷基板导热性能好,LED散热效果好,使用寿命长;(2)陶瓷基板上通过浇注金属液的方法布线,工艺简单,降低了成本;(3)取消围坝工艺,直接采用散热环替代围胶,精简工艺的同时还增强了散热效果;(4)浇注后成型的电极、金属导线与陶瓷基板之间实质为机械连接,连接可靠,永不脱落,而且电极、金属导线为一体式结构,避免的断路。
Claims (6)
1.一种陶瓷基LED的MCOB封装结构,包括陶瓷基板(1)、LED芯片(2),其特征是,所述的陶瓷基板(1)上设有若干对电极通孔(100),所述的陶瓷基板(1)的底面上设有两组用于浇注金属液的布线槽(101),每对电极通孔中的两个孔分别与两组布线槽的端部连通,每组布线槽中所有布线槽的内端连通,所述的电极通孔(100)位于陶瓷基板顶面端的孔径大于底面端的孔径,电极通孔、布线槽内浇注有金属液,位于电极通孔内的金属液冷却后形成电极(3),位于布线槽内的金属液冷却后形成与电极连接的金属导线(4),所述的陶瓷基板的顶面上位于每对电极的外侧设有环形凹槽(5),环形凹槽内卡接有散热环(6),散热环与陶瓷基板表面围成光杯(16), LED芯片通过金线(7)与电极(3)连接,所述的光杯(61)内填充有荧光胶(8)。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基LED的MCOB封装结构,其特征是,所述的金属液为铜液或铝液。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷基LED的MCOB封装结构,其特征是,所述的散热环(6)为铜环或铝环,散热环的内侧面上设有环形定位槽(61)。
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷基LED的MCOB封装结构,其特征是,所述的环形定位槽(61)的截面呈V形。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷基LED的MCOB封装结构,其特征是,所述的布线槽(101)的截面呈V形。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷基LED的MCOB封装结构,其特征是,陶瓷基板(1)上位于每组布线槽内端连通处设有定位孔(102),定位孔位于位于陶瓷基板顶面端的孔径大于底面端的孔径。
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