專利名稱：一種采用cob封裝的發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于發(fā)光器件的制造領(lǐng)域，涉及一種發(fā)光二極管器件，尤其涉及一種采用COB芯片封裝技術(shù)的發(fā)光二極管器件。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是一種具有節(jié)能和環(huán)保特性的照明光源，集高光效、低能耗、低維護(hù)成本等優(yōu)良性能于一身。理論上預(yù)計，LED照明燈的發(fā)光效率可以達(dá)到甚至超過自熾燈的10倍、日光燈的2倍。目前LED已廣泛應(yīng)用于手機(jī)背光、IXD顯示屏背光、建筑景觀、 指示、特殊照明等，并日益向普通照明、汽車照明等領(lǐng)域拓展。隨著LED照明產(chǎn)品功率與發(fā)光效率的提高，結(jié)構(gòu)和材料的選擇對LED的性能及使用壽命將有決定性影響。LED的其中一種結(jié)構(gòu)是以倒裝焊方式將LED芯片倒裝焊接在襯底上，其優(yōu)點在于其可靠性及散熱能力較傳統(tǒng)的正裝芯片結(jié)構(gòu)更佳。然而，受制于傳統(tǒng)封裝技術(shù)的局限，大功率倒裝焊LED的優(yōu)勢還不能夠很好的體現(xiàn)出來。請參閱圖1，其為現(xiàn)有的一種基于金屬線路板的功率型LED器件。該LED器件包括一 LED芯片10、一襯底20和一金屬線路板30。該金屬線路板30包括基板31、覆蓋在基板 31上表面的絕緣層32、以及覆蓋在該絕緣層32表面的金屬層33，該金屬層33上設(shè)置有導(dǎo)電線路。該LED芯片10倒裝在該襯底20上，該襯底20設(shè)置在該金屬線路板30上，該襯底 20通過金屬線40與金屬層33電連接。采用環(huán)氧樹脂50將LED芯片10、襯底20及金屬線 40包于其內(nèi)完成整個封裝結(jié)構(gòu)。但是對于這種封裝結(jié)構(gòu)封裝時灌環(huán)氧樹脂50作為封膠時的熱應(yīng)力容易使金屬線40變形，甚至折斷，從而使降低產(chǎn)品的良品率和可靠性。同時，為了實現(xiàn)多芯片集成，通過金屬線互連同樣使生產(chǎn)良品率、可靠性都會降低，且金屬線的使用還增加了封裝成本，并使工序繁瑣。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點與不足，提供一種工藝簡單、良率及可靠性高的發(fā)光器件。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種采用COB封裝的發(fā)光器件，其包括至少一 LED芯片、至少一襯底和一電路板。該LED芯片具有一 N極和一 P極，在該N極和P 極的表面覆蓋一電極層。每一個襯底的上表面設(shè)置了二襯底焊墊，用以分別與該LED芯片的N極和P極電連接。該電路板包括一基板、一導(dǎo)電層和一絕緣層，該基板具有至少一空腔， 該導(dǎo)電層覆蓋在該基板的上表面并部分延伸至空腔上方，該絕緣層覆蓋在該導(dǎo)電層的上表面。該LED芯片倒裝在該襯底上，該LED芯片的N極和P極表面的電極層分別與該襯底的二襯底焊墊連接；該襯底設(shè)置在該電路板的空腔內(nèi)，且該襯底的二襯底焊墊分別通過一金屬焊球與該電路板在空腔內(nèi)的導(dǎo)電層連接。進(jìn)一步，還包括一熱沉，該熱沉設(shè)置在該基板的下表面，且該襯底的下表面通過導(dǎo)熱膠固定在該熱沉上。[0007]進(jìn)一步，還包括一反光杯，該反光杯的收容空間的內(nèi)壁表面設(shè)置有反光層，該反射杯設(shè)置在該電路板的絕緣層的上表面，該LED芯片位于該反射杯的收容空間內(nèi)。進(jìn)一步，包括一封裝透鏡，其設(shè)置在該反射杯的上方將該LED芯片密封在反射杯的收容空間內(nèi)。進(jìn)一步，該LED芯片還包括凸點焊球，其覆蓋在N極和P極的電極層的表面，該LED 芯片的N極和P極分別通過電極層和凸點焊球與襯底的襯底焊墊連接。進(jìn)一步，該電路板還包括一金屬焊墊，該金屬焊墊設(shè)置在該金屬焊球與該電路板在空腔內(nèi)的導(dǎo)電層之間。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的發(fā)光器件中的LED芯片的P、N電極以倒裝焊接的方式分別與襯底焊墊相連，該襯底設(shè)置在電路板的空腔內(nèi)，同時襯底焊墊通過金屬焊球焊接到電路板的導(dǎo)電層上，電路板上導(dǎo)電層與外接電極相連，不需要打金線，從而節(jié)約了支架以及金線所需要的材料，降低成本，同時也可以避免金線在封裝時受熱應(yīng)力影響而變形，甚至折斷，從而降低產(chǎn)品的良品率和可靠性。為了能更清晰的理解本實用新型，以下將結(jié)合附圖說明闡述本實用新型的具體實施方式
。

圖1是現(xiàn)有的一種基于金屬線路板的功率型LED器件。圖2是本實用新型實施例1的采用COB封裝的發(fā)光器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型實施例2的采用COB封裝的發(fā)光器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型實施例3的采用COB封裝的發(fā)光器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1 請參閱圖2，其是本實用新型實施例1的采用COB封裝的發(fā)光器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該發(fā)光器件包括一 LED芯片100、一襯底200、一電路板300、一反射杯400和一封裝透鏡500和一熱沉600。該LED芯片100具有一 N極和一 P極。一電極層102分別覆蓋在該N極和P極的表面。凸點焊球104分別設(shè)置在該電極層102的表面。該襯底200的表面設(shè)置了二襯底焊墊202，用以分別與該LED芯片100的N極和P 極電連接。該電路板300包括一基板304、一導(dǎo)電層306和一絕緣層308。該基板304設(shè)置在該熱沉600的上表面，且該基板304具有一空腔310，用以放置該襯底200，該空腔310內(nèi)熱沉600外露。該導(dǎo)電層306覆蓋在該基板304的上表面并部分延伸至空腔301上方。該絕緣層308覆蓋在該導(dǎo)電層306的上表面。位于該空腔301上方的導(dǎo)電層306的下表面設(shè)置有一金屬焊墊302。該反射杯400具有一收容空間410，該收容空間410的內(nèi)壁表面設(shè)置有一高反射率的反光層401。該襯底200設(shè)置在該電路板300的空腔310內(nèi)，且通過一導(dǎo)熱膠206固定設(shè)置在外露的熱沉600的表面；該襯底200的襯底焊墊202通過金屬焊球208與該電路板300的金屬焊墊302連接。該LED芯片100倒裝設(shè)置在該襯底200上，且該LED芯片100的凸點焊球104與該襯底200的襯底焊墊202連接，從而該LED芯片100的P極和N極分別通過其對應(yīng)的凸點焊球104、襯底焊墊202、金屬焊球208及金屬焊墊302與該電路板300的導(dǎo)電層306電連接。該反射杯400設(shè)置在該電路板300的絕緣層308的上表面，該LED芯片 100位于該反射杯400的收容空間410內(nèi)。該封裝透鏡500設(shè)置在該反射杯400的上方將該LED芯片100密封在該收容空間410內(nèi)。該反射杯400的反光層401的具體材料是銀，或鋁、鎳高反射性金屬、合金或者聚乙烯雙苯二甲酸鹽(PET)等高分子反光材料。該電路板300的導(dǎo)電層306的具體材料是銅、或鋁、鎳等金屬或有機(jī)聚合物等導(dǎo)電材料。該電路板300的金屬層309的材料為錫、或金、銀、鎳等金屬。該電路板300的基板304為鋁基板。該LED芯片100上的電極層102以及凸點焊球104的材料是鉛、錫、金、銀、鎳或銅等單一金屬材料、或由上述單一金屬材料組成的多層材料或合金。該電路板300形狀可以是矩形、圓形、多邊形等圖形。以下詳細(xì)說明本實用新型實施例1的發(fā)光器件的具體制造方法步驟Sl 制造LED芯片100。具體地，在藍(lán)寶石襯底上生長有多層氮化鎵的外延圓片，經(jīng)過光刻、刻蝕、金屬層沉積和鈍化層保護(hù)等系列工藝步驟，在LED芯片上形成P極和N 極，然后在P極和N極的表面依序形成電極層102和凸點焊球104。該圓片經(jīng)研磨拋光后切割成單粒的該LED芯片100。步驟S2 制造襯底200。具體地，通過光刻、淀積、鍍膜等半導(dǎo)體制造工藝在該襯底 200上形成襯底焊墊202。步驟S3 將LED芯片100倒裝焊接在襯底200上。通過自動化的倒裝焊設(shè)備將一個個的LED芯片100倒裝焊接在襯底200的表面上，倒裝焊過程實際是LED芯片100的凸點焊球104同襯底焊墊202的鍵合過程，可以采用回流焊、波峰焊、熱壓焊接、超聲波壓焊法、 熱超聲焊接的方式或是用加熱后加超聲波的邦定工藝。步驟S4 在基板304的上表面依序形成一導(dǎo)電層306和一絕緣層308。然后在該基板304的下表面通過過孔技術(shù)形成一空腔310，該空腔310的深度控制在剛好露出導(dǎo)電層 306。步驟S5 在該空腔310內(nèi)外露的導(dǎo)電層306的表面形成金屬焊墊302。具體為通過表面沉金工藝實現(xiàn)，沉金的材料具體為金、銀、鎳等金屬。步驟S6 將倒裝有LED芯片100的襯底200通過金屬焊球208焊接在空腔310內(nèi)電路板300的導(dǎo)電層306的下表面，具體方法可以使用，回流焊、波峰焊、熱壓焊接、超聲波壓焊法、熱超聲焊接的方式或是用加熱后加超聲波的邦定工藝。步驟S7 將電路板300安放于熱沉上，其方法具體可通過螺栓連接、導(dǎo)熱膠連接或者其他粘合材料連接；同時該襯底200通過一導(dǎo)熱膠206與固定在該熱沉上。步驟S8 將反射杯400安放于電路板300的絕緣層上表面，并使LED芯片100位于其收容空間410的中心位置。[0039]步驟S9 在該反射杯400上方通過點膠方式形成封裝透鏡500。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的發(fā)光器件中的LED芯片的P、N電極以倒裝焊接的方式分別與襯底焊墊相連，該襯底設(shè)置在電路板的空腔內(nèi)，同時襯底焊墊通過金屬焊球焊接到電路板的導(dǎo)電層上，電路板上導(dǎo)電層與外接電極相連，不需要打金線，從而節(jié)約了支架以及金線所需要的材料，降低成本，同時也可以避免金線在封裝時受熱應(yīng)力影響而變形，甚至折斷，從而降低產(chǎn)品的良品率和可靠性。此外，LED芯片通過襯底及導(dǎo)熱膠直接與熱沉連接，該發(fā)光器件產(chǎn)生的熱量能夠通過LED的襯底直接傳導(dǎo)到熱沉上散熱，縮短了散熱通道， 散熱能力強(qiáng)，延長器件壽命，保證器件的高可靠性。反射杯安放于電路板上表面，且使LED 芯片位于收容空間中心位置，反射杯的內(nèi)表面光亮，具有很好的光學(xué)反射作用，能夠提高 LED器件的出射光強(qiáng)。電路板與其他電子元件相連的方式更加靈活。實施例2 請參閱圖3，其是本實用新型實施例2的采用COB封裝的發(fā)光器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例2與實施例1大致相同，其區(qū)別僅在于在該電路板300的空腔310內(nèi)設(shè)置了多個倒裝在襯底200的LED芯片100。該多個LED芯片100通過該電路板300的導(dǎo)電層 306的布線設(shè)計來實現(xiàn)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)。實施例3 請參閱圖4，其是本實用新型實施例3的采用COB封裝的發(fā)光器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例3與實施例1大致相同，其區(qū)別僅在于在該電路板300上設(shè)置了多個空腔 310，每個空腔310內(nèi)設(shè)置了一個倒裝在襯底200的LED芯片100。該多個空腔310內(nèi)的LED 芯片100通過該電路板300的導(dǎo)電層306的布線設(shè)計來實現(xiàn)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)。上述實施例2和實施例3實現(xiàn)了多個LED芯片集成在一塊電路板上的封裝結(jié)構(gòu)， 其制造工藝與實施例1的發(fā)光器件相同，具有較高產(chǎn)率。本實用新型并不局限于上述實施方式，如果對本實用新型的各種改動或變形不脫離本實用新型的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本實用新型的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變形。
權(quán)利要求1.一種采用COB封裝的發(fā)光器件，其特征在于包括——至少一 LED芯片，該LED芯片具有一 N極和一 P極，在該N極和P極的表面覆蓋一電極層；——至少一襯底，每一個襯底的上表面設(shè)置了二襯底焊墊，用以分別與該LED芯片的N 極和P極電連接；——電路板，其包括一基板、一導(dǎo)電層和一絕緣層，該基板具有至少一空腔，該導(dǎo)電層覆蓋在該基板的上表面并部分延伸至空腔上方，該絕緣層覆蓋在該導(dǎo)電層的上表面；該 LED芯片倒裝在該襯底上，該LED芯片的N極和P極表面的電極層分別與該襯底的二襯底焊墊連接；該襯底設(shè)置在該電路板的空腔內(nèi)，且該襯底的二襯底焊墊分別通過一金屬焊球與該電路板在空腔內(nèi)的導(dǎo)電層連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于還包括一熱沉，該熱沉設(shè)置在該基板的下表面，且該襯底的下表面通過導(dǎo)熱膠固定在該熱沉上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其特征在于還包括一反光杯，該反光杯的收容空間的內(nèi)壁表面設(shè)置有反光層，該反射杯設(shè)置在該電路板的絕緣層的上表面，該LED芯片位于該反射杯的收容空間內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其特征在于進(jìn)一步包括一封裝透鏡，其設(shè)置在該反射杯的上方將該LED芯片密封在反射杯的收容空間內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其特征在于該LED芯片還包括凸點焊球，其覆蓋在N極和P極的電極層的表面，該LED芯片的N極和P極分別通過電極層和凸點焊球與襯底的襯底焊墊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其特征在于該電路板還包括一金屬焊墊，該金屬焊墊設(shè)置在該金屬焊球與該電路板在空腔內(nèi)的導(dǎo)電層之間。
專利摘要一種采用COB封裝的發(fā)光器件，其包括至少一LED芯片、至少一襯底和一電路板。該LED芯片具有一N極和一P極，在該N極和P極的表面覆蓋一電極層。每一個襯底的上表面設(shè)置了二襯底焊墊，用以分別與該LED芯片的N極和P極電連接。該電路板包括一基板、一導(dǎo)電層和一絕緣層，該基板具有至少一空腔，該導(dǎo)電層覆蓋在該基板的上表面并部分延伸至空腔上方，該絕緣層覆蓋在該導(dǎo)電層的上表面。該LED芯片倒裝在該襯底上，該LED芯片的N極和P極表面的電極層分別與該襯底的二襯底焊墊連接；該襯底設(shè)置在該電路板的空腔內(nèi)，且該襯底的二襯底焊墊分別通過一金屬焊球與該電路板在空腔內(nèi)的導(dǎo)電層連接。本實用新型的發(fā)光器件成本低，良品率及可靠性高。
文檔編號H01L33/62GK202058786SQ201120086829
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者周玉剛, 曹健興, 曾照明, 王瑞珍, 肖國偉, 賴燃興 申請人:晶科電子(廣州)有限公司