一種高導熱的led-cob封裝基板的製作方法

2023-05-29 09:21:36 2

一種高導熱的led-cob封裝基板的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高導熱的LED-COB封裝基板（100），其包括：基底（101）和銅箔層（103），其特徵在於，在所述基底（101）與所述銅箔層（103）之間設置有摻有金剛石粉末（105）的絕緣層（102）。本實用新型用導熱係數更高的金剛石粉末代替傳統的陶瓷粉末摻入LED-COB封裝基板的絕緣層中，使得絕緣層熱傳導能力有大幅度提升，提升了封裝基板散熱能力，使LED晶片結溫降低，可以應用於大功率LED-COB封裝，提升LED器件的穩定性與使用壽命。
【專利說明】—種高導熱的LED-COB封裝基板
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及LED照明【技術領域】，具體地講是一種高導熱的LED-COB封裝基板。【背景技術】
[0002]近年來，白光LED發展迅速，以其節能、環保、壽命長等優勢，將逐漸佔據整個照明市場，被稱為21世紀新一代光源。LED的壽命是由晶片的PN結溫度決定，且如果LED結溫過高，還可能會產生色漂移，出光不均勻等現象，影響其出光。要改善這一問題的關鍵是要降低LED結溫，而降低結溫的關鍵就是要有好的散熱器，能夠及時地把LED產生的熱散發出去。所以LED的散熱問題是限制它能否在市場上取得更大成功的主要因素。
[0003]目前大功率LED主要採用COB集成封裝方式，這種封裝方式比SMD要工藝要簡單，成本要更低，光效也要更好。但由於多晶片都集成於一塊基板上，對散熱的要求就較常規的SMD封裝要高很多。
[0004]通常採用的COB鋁基板主要有基底材料、絕緣層、銅箔層和反射層幾個部分構成，上述幾個部分中，基底材料鋁和銅箔層銅的導熱係數都很高，而絕緣材料環氧(或有機矽樹月旨)的導熱係數相比於這兩類材料差幾倍，導致LED晶片發出的熱量傳導至絕緣層不能很快的擴散出去，使得熱量都集中在絕緣層，形成一個熱瓶頸。導致LED晶片的結溫無法降低，使得LED的光衰增快，使用壽命和可靠性降低。
[0005]為了解決這個問題，市場上通常的方法是在環氧(或有機矽樹脂)中摻入耐高溫的特殊陶瓷粉末，這種方法可以提高絕緣層的熱傳導係數，提高其散熱能力，使得溫度能夠傳導至基底材料和空氣中。但是，一般陶瓷的導熱係數遠小於金屬鋁，即使是高導陶瓷的導熱係數也僅與金屬鋁差不多。在大功率LED-COB封裝中，LED的溫度仍然會較高。
實用新型內容
[0006]針對上述問題，本實用新型提供一種散熱性能優良的、高導熱的LED-COB封裝基板，尤其是針對大功率LED的COB封裝基板。
[0007]一種高導熱的LED-COB封裝基板，其包括:基底和銅箔層，其特徵在於，在所述基底與所述銅箔層之間設置有摻有金剛石粉末的絕緣層。
[0008]根據一個優選的實施方式，所述基底為鋁基板、銅基板或陶瓷基板，所述基底在俯視圖中的形狀是三角形、圓形或多邊形。
[0009]根據一個優選的實施方式，由環氧樹脂、有機矽樹脂或環氧改性有機矽樹脂製成的所述絕緣層的厚度為15?25 μ m。
[0010]根據一個優選的實施方式,所述銅箔層的厚度為50?200 μ m。
[0011 ] 根據一個優選的實施方式，所述銅箔層上設有凹槽，所述凹槽底部設置有電路，所述銅箔層上布置有與所述電路彼此導電連接的LED晶片。
[0012]根據一個優選的實施方式，在所述銅箔層上在未被所述LED晶片覆蓋的部分中設
置有反射層。[0013]根據一個優選的實施方式，所述反射層上設置有螢光粉層。
[0014]根據一個優選的實施方式，所述金剛石粉末包括大顆粒粉末和小顆粒粉末，其中，所述小顆粒粉末的粒徑為10~90nm，所述大顆粒粉末的粒徑為I~5μπι，並且，所述大顆粒粉末和所述小顆粒粉末呈彌散狀均勻分布在所述絕緣層內。
[0015]本實用新型的優點在於:
[0016]1、散熱性能好。由於在絕緣層中摻入了導熱係數很高的金剛石粉末，使得絕緣層熱傳導能力有大幅度提升，提升了封裝基板散熱能力，使LED晶片結溫降低，可以應用於大功率LED-COB封裝，提升LED器件的穩定性與使用壽命。
[0017]2、銅箔層的厚度範圍可在很寬的範圍內選擇，可以滿足大功率LED器件封裝導電、散熱的要求。
[0018]3、本實用新型的製作工藝簡單，生產成本較低，適合規模化生產。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型的絕緣層的結構示意圖。
[0021]附圖標記列表:
[0022]100:高導熱的LED-COB封裝基板
[0023]101:基底 102:絕緣層103:銅箔層
[0024]104:反射層 105:金剛石粉末 106:白油
`[0025]201:大顆粒粉末 202:小顆粒粉末
[0026]301:凹槽
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖具體說明本實用新型。但以下實施例僅是說明性的，本實用新型的保護範圍並不受這些實施例的限制。
[0028]圖1是本實用新型的結構示意圖。如圖1所示，本實用新型的高導熱的LED-COB封裝基板100，其包括:基底101、絕緣層102和銅箔層103。絕緣層102覆蓋於基底101上。銅箔層103設置於絕緣層102上。絕緣層102內摻有金剛石粉末105。
[0029]基底101可以是招基板、銅基板或陶瓷基板中的一種。基底101在俯視圖中的形狀可以是三角形的，也可以是圓形或其他多邊形。
[0030]絕緣層102可以是環氧樹脂製成的。絕緣層102也可以是有機矽樹脂製成的。絕緣層102還可以是環氧改性有機矽樹脂製成的。環氧改性有機矽樹脂既具有環氧樹脂的耐油、耐腐蝕、附著力強、機械強度好的特點，又具有有機矽耐熱、耐水、電性能好的特點，是一種綜合性能較好的樹脂。其通過環氧樹脂和有機矽樹脂的共混、共聚或接枝反應達到降低環氧樹脂內應力、形成分子內增韌、提高耐高溫性能，同時也提高有機矽的防水、防油、抗氧化的性能。是一種較好的電子封裝材料。
[0031]絕緣層102的厚度為15~25 μ m。絕緣層102內摻有金剛石粉末105。金剛石粉末105可以包括大顆粒粉末201和小顆粒粉末202。其中，小顆粒粉末202的粒徑可以為10~90nm。大顆粒粉末201的粒徑可以為I~5 μ m。金剛石粉末(105)的大顆粒粉末201和小顆粒粉末202大小相間地、呈彌散狀均勻分地布在絕緣層(102)內。如圖2所示。
[0032]金剛石的導熱係數為900?2320W/ (m.K)，比一般耐熱陶瓷粉的熱傳導係數要高出許多，是已知礦物中熱導率最高的物質。用金剛石粉末作填充到絕緣層中作為傳熱介質，可以大大提高LED-COB封裝基板的散熱效率。另外，採用大粒徑粉末與小粒徑粉末相配合的方式可以使金剛石粉末105更加均勻緻密地分布在絕緣層102的環氧樹脂、有機矽樹脂或環氧改性有機矽樹脂中。使絕緣層102的傳熱更均勻，到達最佳的散熱效果。從而降低LED器件的實際使用溫度，提高LED的壽命，增加可靠性。
[0033]銅箔層103設置於絕緣層102上。銅箔層103可以通過採用磁控濺射等工藝直接在絕緣層102表面沉積一層厚度為50?200 μ m的銅導電薄膜。然後在銅箔層103上設置凹槽301。在凹槽301的底部可以設計好電路圖，採用蝕刻工藝製作出所需的電路圖。在銅箔層103上還可以設置LED晶片。並且使LED晶片與銅箔層103的電路彼此導電地連接。
[0034]在銅箔層103上沒有被LED晶片覆蓋的部分可以設置有反射層104。反射層104可以反射LED晶片發出的光。
[0035]在反射層104上還可以設置一層厚度為0.1?1000 μ m的螢光粉層。可以提高LED的光效率。
[0036]製備本實用新型的高導熱的LED-COB封裝基板100的工藝流程具體包括:
[0037]I)將金剛石粉末105環氧樹脂、有機矽樹脂或環氧改性有機矽樹脂的漿料中，充分攪拌，使其混合均勻；
[0038]2)基底101經過清洗、烘乾後，通過流延或者濺射的方式在基底101上形成完整均勻且緻密的一層絕緣層102 ；
[0039]3)再通過採用磁控濺射等工藝直接在絕緣層102表面沉積銅導電薄膜；
[0040]4)設計好電路圖，採用蝕刻工藝製作出所需的電路圖，再進行清洗、乾燥，塗覆反光層104和螢光粉層等。
[0041]本實用新型的優點在於:
[0042]1、散熱性能好。由於在絕緣層中摻入了導熱係數很高的金剛石粉末，使得絕緣層熱傳導能力有大幅度提升，提升了封裝基板散熱能力，使LED晶片結溫降低，可以應用於大功率LED-COB封裝，提升LED器件的穩定性與使用壽命。
[0043]2、銅箔層的厚度範圍可在很寬的範圍內選擇，可以滿足大功率LED器件封裝導電、散熱的要求。
[0044]3、本實用新型的製作工藝簡單，生產成本較低，適合規模化生產。
[0045]需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，在本實用新型的上述教導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形落在本實用新型的保護範圍內。本領域技術人員應該明白，上面的具體描述只是為了解釋本實用新型的目的，並非用於限制本實用新型。本實用新型的保護範圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種高導熱的LED-COB封裝基板(100)，其包括:基底(101)和銅箔層(103)，其特徵在於， 在所述基底(101)與所述銅箔層(103)之間設置有摻有金剛石粉末(105)的絕緣層(102)。
2.根據權利要求1所述的高導熱的LED-COB封裝基板(100)，其特徵在於， 所述基底(101)為鋁基板、銅基板或陶瓷基板， 所述基底(101)在俯視圖中的形狀是三角形、圓形或多邊形。
3.根據權利要求1所述的高導熱的LED-COB封裝基板(100)，其特徵在於， 由環氧樹脂、有機矽樹脂或環氧改性有機矽樹脂製成的所述絕緣層(102)的厚度為.15 ?25 μ m。
4.根據權利要求1所述的高導熱的LED-COB封裝基板(100)，其特徵在於，所述銅箔層(103)的厚度為50?200μ m。
5.根據權利要求4所述的高導熱的LED-COB封裝基板(100)，其特徵在於， 所述銅箔層(103)上設有凹槽(301)，所述凹槽(301)底部設置有電路， 所述銅箔層(103)上布置有與所述電路彼此導電連接的LED晶片。
6.根據權利要求5所述的高導熱的LED-COB封裝基板(100)，其特徵在於，在所述銅箔層(103)上在未被所述LED晶片覆蓋的部分中設置有反射層(104)。
7.根據權利要求6所述的高導熱的LED-COB封裝基板(100)，其特徵在於，所述反射層(104)上設置有螢光粉層。
8.根據權利要求1至7之一所述的高導熱的LED-COB封裝基板(100)，其特徵在於，所述金剛石粉末(105)包括大顆粒粉末(201)和小顆粒粉末(202)， 其中，所述小顆粒粉末(202)的粒徑為10?90nm，所述大顆粒粉末(201)的粒徑為I?.5 μ m， 並且，所述大顆粒粉末(201)和所述小顆粒粉末(202)呈彌散狀均勻分布在所述絕緣層(102)內。
【文檔編號】H01L33/64GK203521463SQ201320632896
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】羅超, 賈晉, 林莉, 李東明 申請人:四川新力光源股份有限公司