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一種COB光源的制作方法

文檔序號(hào):11561938閱讀:577來(lái)源:國(guó)知局
一種COB光源的制造方法與工藝

本實(shí)用新型涉及LED光源的技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種COB光源。



背景技術(shù):

COB(Chip-On-Board)是一種封裝技術(shù),其通過(guò)將LED芯片直接封裝到基板上,芯片面積小,散熱效率高、驅(qū)動(dòng)電流小,與普通的SMD(Surface Mounted Devices)光源相比,COB光源具有低熱阻、高熱導(dǎo)的高散熱性的優(yōu)點(diǎn),COB光源的亮度更高,熱阻小(<6℃/W),光衰更小,顯指更高,光斑完美,壽命長(zhǎng)?,F(xiàn)有的COB光源如圖1所示,其包括平整的基板1′,基板1′可以由陶瓷和金屬一體成型,基板1′的四周圍設(shè)有側(cè)壁13′,在基板1′上設(shè)置有LED芯片4′,在基板1′下設(shè)置有PCB板7′,LED芯片4′上設(shè)置有混合封裝層5′,混合封裝層5′一般采用封裝膠進(jìn)行點(diǎn)膠封裝,混合封裝層5′一般是在環(huán)氧樹脂、硅膠等透明封裝材料中混合熒光粉,使得LED芯片4′的光激發(fā)熒光粉后發(fā)出白色的光?,F(xiàn)有結(jié)構(gòu)只能通過(guò)平整的基板1′散熱,散熱效果并不太理想,隨著對(duì)于光源光效要求越來(lái)越高,LED芯片4′的功率越來(lái)越大,僅僅依靠平整的基板1′已經(jīng)無(wú)法滿足散熱需求,往往會(huì)出現(xiàn)散熱不良的問(wèn)題。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型的目的在于提出一種COB光源,通過(guò)在基板的陶瓷層上設(shè)置凹凸結(jié)構(gòu),增大了陶瓷層的散熱面積,提高了基板的散熱性能。

為達(dá)此目的,本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:

一種COB光源,包括基板和LED芯片,所述基板由金屬層和陶瓷層一體成型形成,所述陶瓷層的表面形成多個(gè)凹陷結(jié)構(gòu),所述凹陷結(jié)構(gòu)之間形成凸起結(jié)構(gòu),所述LED芯片設(shè)置于所述凹陷結(jié)構(gòu)內(nèi)和/或所述凸起結(jié)構(gòu)上。陶瓷層的凹凸結(jié)構(gòu)可以有效的增加散熱面積,而且一體成型的基板的陶瓷層和金屬層的熱導(dǎo)率不一樣,金屬層和陶瓷層一體設(shè)置時(shí)可以加快散熱,進(jìn)一步提高基板的散熱性能。具體而言,多層由片狀的陶瓷漿料干燥形成的生胚堆疊后燒結(jié)形成所述陶瓷層,所述金屬層包括布置于生胚中的印制線路,

進(jìn)一步的,所述陶瓷層的表面形成有均勻布置的多個(gè)所述凹陷結(jié)構(gòu),每個(gè)所述凹陷結(jié)構(gòu)中均設(shè)置有一個(gè)所述LED芯片。凹陷結(jié)構(gòu)與LED芯片一一對(duì)應(yīng)設(shè)置,可以確保每一顆LED芯片都能有較好的散熱效果。

進(jìn)一步的,多個(gè)所述凹陷結(jié)構(gòu)之間形成交錯(cuò)排列的多排所述凸起結(jié)構(gòu),兩條所述凸起結(jié)構(gòu)的相交區(qū)域設(shè)置有所述LED芯片,LED芯片的熱量可以由兩條凸起結(jié)構(gòu)散發(fā),可以避免散熱不良,既提高了LED芯片的密度,又兼顧散熱性能。

進(jìn)一步的,所述基板和所述LED芯片表面設(shè)置有熒光粉層,所述熒光粉層表面設(shè)置有封裝膠層。熒光粉層和封裝膠層分層設(shè)計(jì),增大了熒光粉與芯片接觸面積,提升了光效,熒光粉層在激發(fā)后產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)基板傳走,避免了由于封裝膠層的大熱阻帶來(lái)的溫度過(guò)高的問(wèn)題。

進(jìn)一步的,所述熒光粉層和所述封裝膠層通過(guò)化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法依次設(shè)置于所述基板和所述LED芯片的表面,可以比較方便的沉積出熒光粉層和封裝膠層。

進(jìn)一步的,所述熒光粉層為一層包括熒光粉的膜層,所述膜層貼附于所述基板和所述LED芯片的表面。膜層貼附的方法進(jìn)一步簡(jiǎn)化制造流程和設(shè)備,提高效率。

進(jìn)一步的,所述基板的四周一體成型有側(cè)壁,所述側(cè)壁合圍與所述基板共同形成封裝空間,所述熒光粉層和所述封裝膠層均位于所述封裝空間中。

進(jìn)一步的,所述金屬層分成多個(gè)彼此隔斷的金屬區(qū)域,所述陶瓷層上設(shè)置有與每個(gè)所述金屬區(qū)域一一對(duì)應(yīng)的焊盤,每個(gè)所述焊盤對(duì)應(yīng)連接一個(gè)所述LED芯片。彼此隔斷的金屬區(qū)域避免各個(gè)焊盤之間短路而導(dǎo)致LED芯片短路。

進(jìn)一步的,所述LED芯片為通過(guò)金線與所述焊盤連接的正裝芯片或所述LED芯片為直接焊接于所述焊盤表面的倒裝芯片。

進(jìn)一步的,所述基板的底部設(shè)置有PCB板,所述金屬層與所述PCB板電連接。

有益效果:本實(shí)用新型提供了一種COB光源,包括基板和LED芯片,所述基板由金屬層和陶瓷層一體成型形成,所述陶瓷層的表面形成多個(gè)凹陷結(jié)構(gòu),所述凹陷結(jié)構(gòu)之間形成凸起結(jié)構(gòu),所述LED芯片設(shè)置于所述凹陷結(jié)構(gòu)內(nèi)和/或所述凸起結(jié)構(gòu)上。陶瓷層的凹凸結(jié)構(gòu)可以有效的增加散熱面積,而且一體成型的基板的陶瓷層和金屬層的熱導(dǎo)率不一樣,金屬層和陶瓷層一體設(shè)置時(shí)可以加快散熱,進(jìn)一步提高基板的散熱性能。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的COB光源的剖視圖。

圖2是本實(shí)用新型的COB光源結(jié)構(gòu)示意圖(未示出熒光粉層和封裝膠層)。

圖3是本實(shí)用新型的COB光源的剖視圖。

其中:

1-基板,11-金屬層,12-陶瓷層,13-側(cè)壁,2-凹陷結(jié)構(gòu),3-凸起結(jié)構(gòu),4-LED芯片,5-熒光粉層,6-封裝膠層,7-PCB板,1′-基板,13′-側(cè)壁,4′-LED芯片,5′-混合封裝層,7′-PCB板。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚,下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

如圖2和圖3所示,本實(shí)用新型提供了一種COB光源,包括基板1和LED芯片4,基板1由金屬層11和陶瓷層12一體成型形成,具體而言,一般是先將無(wú)機(jī)的氧化鋁粉、約30%-50%的玻璃材料以及有機(jī)黏結(jié)劑混合均勻成為泥狀的漿料,接著利用刮刀把漿料刮成片狀,經(jīng)過(guò)干燥后片狀漿料形成一片片薄薄的生胚,依據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì),將各層生胚鉆導(dǎo)通孔,用于各層訊號(hào)傳遞,生胚上運(yùn)用網(wǎng)版印刷技術(shù)做填孔及印制線路處理,形成金屬層,內(nèi)外電極可使用銀、銅、金等金屬,各層生胚堆疊后,放置于850-900℃的燒結(jié)爐中燒結(jié)成型,形成基板1。在基板1的成型過(guò)程中,在陶瓷層12的表面形成多個(gè)凹陷結(jié)構(gòu)2,凹陷結(jié)構(gòu)2之間形成凸起結(jié)構(gòu)3。本實(shí)施例的LED芯片4設(shè)置于凹陷結(jié)構(gòu)2內(nèi)和凸起結(jié)構(gòu)3上,也可以只是設(shè)置在凹陷結(jié)構(gòu)2內(nèi)或凸起結(jié)構(gòu)3上,可以根據(jù)實(shí)際情況變動(dòng)。與表面平整的基板1相比,陶瓷層12的凹凸結(jié)構(gòu)可以有效的增加散熱面積,而且一體成型的基板1中陶瓷層12和金屬層11的熱導(dǎo)率不一樣,熱導(dǎo)率不一樣的部件接觸時(shí),會(huì)促使熱量從低熱導(dǎo)率的部件向高熱導(dǎo)率部件流動(dòng),因此,金屬層11和陶瓷層12一體設(shè)置時(shí)可以加快散熱,進(jìn)一步提高基板1的散熱性能。基板1的表面可以渡銀,提升基板1的反射率。

本實(shí)施例的陶瓷層12的表面形成有均勻布置的多個(gè)凹陷結(jié)構(gòu)2,均勻布置的結(jié)構(gòu)2可以提高基板1的散熱的均勻性,不會(huì)使得熱量在某處積聚過(guò)多,在每個(gè)凹陷結(jié)構(gòu)2中均設(shè)置有一個(gè)LED芯片4,可以確保每一顆LED芯片4都能有較好的散熱效果。多個(gè)凹陷結(jié)構(gòu)2之間形成交錯(cuò)排列的多排凸起結(jié)構(gòu)3,凸起結(jié)構(gòu)3上也可以設(shè)置LED芯片4,以提高COB光源的集成度和功率,但是為了具有較好的散熱性能,可以在兩條凸起結(jié)構(gòu)3的相交區(qū)域設(shè)置LED芯片4,LED芯片4的熱量可以由兩條凸起結(jié)構(gòu)3散發(fā),避免散熱不良,既提高了LED芯片4的密度,又兼顧散熱性能。

實(shí)際上,LED芯片4和凹陷結(jié)構(gòu)2以及凸起結(jié)構(gòu)3之間也可以不一一對(duì)應(yīng),即,在不需要高密度的LED芯片4時(shí),可以將LED芯片4布置在間隔的凹陷結(jié)構(gòu)2中,減少熱量的產(chǎn)生。在需要更高密度的LED芯片4時(shí),也可以在每個(gè)凹陷結(jié)構(gòu)2中均勻間隔地布置多個(gè)LED芯片4,并且還可以在一條凸起結(jié)構(gòu)3上設(shè)置多個(gè)LED芯片4,但是要考慮到散熱,所以密度不宜過(guò)大。也可以隨著LED芯片4密度增大,進(jìn)一步提高凹陷結(jié)構(gòu)2的數(shù)量,以獲得更大的散熱面積。

為了進(jìn)一步提高COB光源的散熱性能,本實(shí)施例的基板1和LED芯片4表面設(shè)置有熒光粉層5,熒光粉層5表面設(shè)置有封裝膠層6。熒光粉可以為黃色熒光粉、紅綠熒光粉、量子點(diǎn)材料等,其主要用于將LED芯片4發(fā)出的光吸收后自己激發(fā)出白光,封裝膠層6具有包含熒光粉及封裝熒光粉的作用,可以為環(huán)氧樹脂、硅膠等透明封裝材料,導(dǎo)熱系數(shù)較低,熱阻比較大。由于熒光粉在激發(fā)中會(huì)產(chǎn)生熱量,而現(xiàn)有技術(shù)中,熒光粉混合在封裝膠中直接通過(guò)點(diǎn)膠技術(shù)封裝在基板1′的表面,封裝膠的熱阻較大,熒光粉產(chǎn)生的熱量難以通過(guò)封裝膠傳導(dǎo)到基板,從而會(huì)由于熱量積聚導(dǎo)致封裝膠層溫度過(guò)高,嚴(yán)重影響熒光粉激發(fā)效率,降低了光效和散熱性能。本實(shí)用新型的熒光粉層5和封裝膠層6分層設(shè)置,熒光粉層5緊靠LED芯片4和基板1,增大了熒光粉與LED芯片4的接觸面積,便于提升了光效,熒光粉層5中的熒光粉在激發(fā)后產(chǎn)生的熱量可以直接通過(guò)基板1傳走,避免了由于封裝膠層6的大熱阻導(dǎo)致無(wú)法散熱的問(wèn)題,也降低了封裝膠層6的溫度。

為了將熒光粉層5和封裝膠層6分層設(shè)置,可以使用化學(xué)氣相沉積法,分別在多個(gè)反應(yīng)腔體內(nèi)進(jìn)行操作,依次在基板1的表面沉積熒光粉和封裝膠,方便地沉積出熒光粉層5和封裝膠層6。此外,還可以使用物理氣相沉積法沉積出熒光粉層5和封裝膠層6。也可以將熒光粉制作成一層膜層,膜層為熒光粉層5,直接將膜層貼附于基板1和LED芯片4的表面,再在膜層的表面設(shè)置封裝膠層6,此時(shí)可以直接通過(guò)點(diǎn)膠裝置點(diǎn)膠即可。膜層貼附的方式可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化了制造流程和設(shè)備,提高了效率。

一般而言,基板1的四周一體成型有側(cè)壁13,側(cè)壁13合圍與基板1共同形成封裝空間,熒光粉層5和封裝膠層6均位于封裝空間中,整個(gè)COB光源形成比較穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)。

基板1在制造的過(guò)程中,需要根據(jù)設(shè)計(jì)先將生胚中的金屬層11分成多個(gè)彼此隔斷的金屬區(qū)域,在陶瓷層12上設(shè)置與每個(gè)金屬區(qū)域一一對(duì)應(yīng)的焊盤,每個(gè)焊盤對(duì)應(yīng)連接一個(gè)LED芯片4,以避免金屬區(qū)域以及各個(gè)焊盤之間短路而導(dǎo)致LED芯片4短路。LED芯片4的種類不作限制,LED芯片4可以是正裝芯片,正裝芯片通過(guò)金線與焊盤連接,LED芯片4也可以是直接焊接于焊盤表面的倒裝芯片,LED芯片4還可以是垂直結(jié)構(gòu)芯片。LED芯片4可以發(fā)出藍(lán)光或者紫外光等?;?的底部還設(shè)置有PCB板7,金屬層11與PCB板7電連接,以驅(qū)動(dòng)LED芯片4工作。

以上內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員,依據(jù)本實(shí)用新型的思想,在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處,本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

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