陶瓷基led的mcob封裝結構及工藝的製作方法
2023-10-05 16:32:39
陶瓷基led的mcob封裝結構及工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及LED封裝【技術領域】，尤其公開了一種陶瓷基LED的MCOB封裝結構，包括陶瓷基板、LED晶片，陶瓷基板上設有若干對電極通孔，陶瓷基板的底面上設有布線槽，每對電極通孔中的兩個孔分別與兩組布線槽的端部連通，電極通孔位於陶瓷基板頂面端的孔徑大於底面端的孔徑，電極通孔、布線槽內澆注有金屬液，電極通孔內的金屬液冷卻後形成電極，布線槽內的金屬液冷卻後形成與電極連接的金屬導線，陶瓷基板的頂面上位於每對電極的外側設有環形凹槽，環形凹槽內卡接有散熱環，散熱環與陶瓷基板表面圍成光杯，LED晶片通過金線與電極連接，光杯內填充有螢光膠。因此，本發明具有散熱性能好，工藝簡單、成本低，使用壽命長的有益效果。
【專利說明】陶瓷基LED的MCOB封裝結構及工藝
【技術領域】
[0001] 本發明涉及LED封裝【技術領域】，尤其涉及一種陶瓷基LED的MC0B封裝結構及工 藝。
【背景技術】
[0002] 隨著LED照明行業的發展，現在LED晶片通常採用C0B封裝，C0B封裝是指LED芯 片直接在整個基板上進行邦定封裝，即在裡基板上把N個晶片繼承集成在一起進行封裝， 主要用來解決小功率晶片製造大功率LED燈問題，可以分散晶片散熱，提高光效，同時改善 LED燈的眩光效應。在COM封裝的基礎上，現在又出現了各種MC0B封裝，MC0B封裝結構具 有發光效率高、發熱量小的特點，MC0B封裝是把每個晶片單獨裝入光杯中，從而提高每個芯 片的出光效率，增強LED晶片的散熱。常見的基板有鋁基和陶瓷基，鋁基加工方便，陶瓷基 導熱性能優良，而且本身就是絕緣體，減少了絕緣層，從而提高導熱效率。然而為了便於陶 瓷基與LED晶片連接，陶瓷基板上需要鍍上銅箔進行點連接，陶瓷基的一個表面需要焊接 上金屬薄膜電鍍層、另一個表面需要蝕刻工藝製造金屬電路層。然而金屬薄膜電鍍層與陶 瓷之間的焊接工藝成本高、焊接效率低，金屬薄膜電鍍層通過蝕刻工藝鍍在陶瓷表面，工藝 成本也高。
[0003] 中國專利申請公布號：CN103500787A，授權公告日2014年1月8日，公開了一種底 部可直接焊接於散熱器的陶瓷C0B封裝LED光源，具有更佳導熱性能，組裝更加簡便的陶瓷 C0B封裝LED光源結構。本發明包括LED光源基板，LED光源基板的本體底部引入可焊接金 屬薄膜電鍍層，LED光源基板的本體表面設有金屬電路層，若干LED晶片設置在金屬電路層 上，LED晶片四周設有一個封閉的C0B圍壩，螢光粉填充膠填充於C0B圍壩內並覆蓋在LED 晶片上。該種結構中在陶瓷基上焊接金屬薄膜電鍍層，以及在陶瓷基本體表面通過蝕刻工 藝製造金屬電路層，這些工藝都較複雜，需要使用各種設備，成本也較高。而且技術電路層 還容易和陶瓷基因為結合不牢靠而脫離。
【發明內容】
[0004] 本發明為了克服現有技術中的COB、MC0B中陶瓷基上布置金屬電路層工藝複雜、 製造成本高的不足，提供了一種製造工藝簡單，製造成本低，金屬電路與陶瓷基連接可靠， 散熱性能好，使用壽命長的陶瓷基LED的MC0B封裝結構。
[0005] 為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案： 一種陶瓷基LED的MC0B封裝結構，包括陶瓷基板、LED晶片，其特徵是，所述的陶瓷基板 上設有若干對電極通孔，所述的陶瓷基板的底面上設有兩組用於澆注金屬液的布線槽，每 對電極通孔中的兩個孔分別與兩組布線槽的端部連通，每組布線槽中所有布線槽的內端連 通，所述的電極通孔位於陶瓷基板頂面端的孔徑大於底面端的孔徑，電極通孔、布線槽內澆 注有金屬液，位於電極通孔內的金屬液冷卻後形成電極，位於布線槽內的金屬液冷卻後形 成與電極連接的金屬導線，所述的陶瓷基板的頂面上位於每對電極的外側設有環形凹槽， 環形凹槽內卡接有散熱環，散熱環與陶瓷基板表面圍成光杯，LED晶片通過金線與電極連 接，所述的光杯內填充有螢光膠。
[0006] 電極通孔、布線槽內通過澆注金屬液的方法布線，由於電極通孔位於陶瓷基板頂 面端的孔徑大於底面端的孔徑，成型後的電極兩端都受到限位，無法與陶瓷基板脫離，金屬 導線與電極為一體結構，而且嵌入布線槽內，也不會與陶瓷基板脫離，整體工藝及其簡單， 成本大幅度降低，而且連接更加穩定；LED晶片位於陶瓷基板的頂面、金屬導線位於陶瓷基 板的底面，互不幹涉，這樣就能採用散熱環代替現有技術中的膠環(現有技術中由於布線和 LED晶片位於同一個表面，LED晶片周圍無法開槽，導致無法直接使用散熱環，而採用交換)， 省去了製造膠環以及烘乾等工藝，散熱環散熱效果也遠大於交換，從而極大的提高了 LED 晶片的散熱效果。
[0007] 作為優選，所述的金屬液為銅液或鋁液。銅液或者鋁液冷卻後形成銅電極(銅導 線）或鋁電極(鋁導線)。
[0008] 作為優選，所述的散熱環為銅環或鋁環，散熱環的內側面上設有環形定位槽。銅 環、鋁環的散熱效果遠大於膠環，從而增強LED晶片的散熱性能；螢光膠注入散熱環內，熒 光膠會進入環形定位槽內，因此能有效的防止散熱環與陶瓷基板脫離。
[0009] 作為優選，所述的環形定位槽的截面呈V形，V形結構一方面便於螢光膠進入槽 內，另一方面減少了環形定位槽內螢光膠的用量，降低成本。
[0010] 作為優選，所述的布線槽的截面呈V形。V形結構的布線槽便於金屬液流動以及充 滿布線槽內，同時也減少了金屬液的用量，降低成本 作為優選，陶瓷基板上位於每組布線槽內端連通處設有定位孔，定位孔位於位於陶瓷 基板頂面端的孔徑大於底面端的孔徑。電極對每根金屬導線的外端進行定位，定位孔內注 入金屬液冷卻後形成定位柱，定位柱對每根金屬導線的內端進行限位，防止金屬導線從布 線槽內脫出（由於陶瓷基板與金屬導線之間並沒有通過粘結劑粘結，而僅通過端部限位連 接)，同時定位柱也用於整個陶瓷基板與外界電路的連接端子。
[0011] 一種陶瓷基LED的MC0B封裝工藝，包括如下步驟： a. 陶瓷基板布線：在陶瓷基板的底面雕刻出布線槽、電極通孔、定位孔，然後把陶瓷基 板的底面朝上，頂面封閉，向電極通孔內澆注金屬液，由於電極通孔、定位孔是通過布線槽 連通的，因此金屬液能充滿電極通孔、定位孔以及布線槽，金屬液冷卻後分別形成電極和金 屬導線； b. 固晶焊線：LED晶片底部通過導熱膠與陶瓷基板連接，LED晶片兩端通過金線焊接 在一對電極之間，然後放入烤箱內烘膠，設定烘烤溫度和時間，確保LED晶片與陶瓷基板穩 固粘結； c. 光杯成型：把散熱環卡入環形凹槽內形成光杯； d. 點螢光膠：把螢光粉與膠水調配攪拌後形成螢光膠，然後通過自動點膠機把螢光膠 注入散熱環內，送入烤箱內烘烤成型。
[0012] 作為優選，在步驟d中，在點膠前，先把調配攪拌後的螢光膠送入真空箱內真空處 理，抽出螢光膠內因攪拌而殘留的空氣。
[0013] 因此，本發明具有如下有益效果：（1)陶瓷基板導熱性能好，LED散熱效果好，使用 壽命長；（2)陶瓷基板上通過澆注金屬液的方法布線，工藝簡單，降低了成本；（3)取消圍壩 工藝，直接採用散熱環替代圍膠，精簡工藝的同時還增強了散熱效果；（4)澆注後成型的電 極、金屬導線與陶瓷基板之間實質為機械連接，連接可靠，永不脫落，而且電極、金屬導線為 一體式結構，避免的斷路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發明中陶瓷基板的底面結構示意圖。
[0015] 圖2為本發明中陶瓷基板的頂面結構示意圖。
[0016] 圖3為圖2中A-A處剖視圖。
[0017] 圖4為本發明的整體結構示意圖。
[0018] 圖5為圖4中B-B處剖視圖。
[0019] 圖中：陶瓷基板1 LED晶片2電極3金屬導線4環形凹槽5散熱環6金 線7突光膠8光杯16環形定位槽61電極通孔100布線槽101定位孔102。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步描述： 如圖4所示的一種陶瓷基LED的MC0B封裝結構，包括陶瓷基板1、LED晶片2,如圖1 和圖2所示，陶瓷基板1上設有兩對電極通孔100,陶瓷基板1的中間部位設有兩個定位 孔102,陶瓷基板1的底面上設有兩組用於澆注金屬液的布線槽101，布線槽101的截面呈 V形，每對電極通孔中的兩個孔分別與兩組布線槽的端部連通，兩組布線槽中所有布線槽的 內端分別與兩個定位孔連接，如圖3所示，電極通孔100位於陶瓷基板頂面端的孔徑大於底 面端的孔徑，定位孔位於位於陶瓷基板頂面端的孔徑大於底面端的孔徑，電極通孔、布線槽 內燒注有金屬液，金屬液為銅液或錯液，本實施例中的金屬液為銅液，即把液態銅注入電極 通孔、布線槽、定位孔內，位於電極通孔內的液態銅冷卻後形成電極3,位於布線槽內的液態 銅冷卻後形成與電極連接的金屬導線4,位於定位孔內的液態銅冷卻後形成定位柱，由於電 極通孔兩端孔徑不同，孔徑小的一端與金屬導線4連為一體，因此電極的兩端都受到限位， 無法從電極通孔內取出，同理定位柱也無法從定位孔內取出，而金屬導線的兩端分別受到 電極、定位柱的限位而始終未予布線槽內，無需任何粘結劑，電極、金屬導線、定位柱與陶瓷 基板穩定的連接，連接可靠，永不脫落，而且工藝簡單、成本大幅度降低；如圖5所示，陶瓷 基板的頂面上位於每對電極的外側設有環形凹槽5,環形凹槽內卡接有散熱環6,散熱環與 陶瓷基板表面圍成光杯16，LED晶片通過金線7與電極3連接，光杯61內填充有螢光膠8， 散熱環6為銅環或鋁環，本實施例中採用銅環，銅環的內側面上設有環形定位槽61，環形定 位槽61的截面呈V形，LED晶片發熱後，極大部分熱量都是通過陶瓷基板散發出去，還有少 部分熱量透過螢光膠外表面散發到空氣中，空氣散熱能力較弱，因此銅環能把螢光膠周圍 的熱量傳遞給陶瓷基板，加快螢光膠散熱，螢光膠注入散熱環內後，螢光膠會進入V形的環 形定位槽內，一方面能增加散熱環與陶瓷基板的連接強度，另一方面環形定位槽也能增加 螢光膠與散熱換的接觸面積，增強散熱。
[0021] 一種陶瓷基LED的MC0B封裝工藝，包括如下步驟：a.陶瓷基板布線：在陶瓷基板 的底面雕刻出布線槽、電極通孔、定位孔，然後把陶瓷基板的底面朝上，頂面封閉，向電極通 孔內澆注金屬液，由於電極通孔、定位孔是通過布線槽連通的，因此金屬液能充滿電極通 孔、定位孔以及布線槽，金屬液冷卻後分別形成電極和金屬導線；b.固晶焊線：LED晶片底 部通過導熱膠與陶瓷基板連接，LED晶片兩端通過金線焊接在一對電極之間，然後放入烤箱 內烘膠，設定烘烤溫度和時間，確保LED晶片與陶瓷基板穩固粘結；c.光杯成型：把散熱環 卡入環形凹槽內形成光杯；d.點螢光膠：把螢光粉與膠水調配攪拌後形成螢光膠，再把調 配攪拌後的螢光膠送入真空箱內真空處理，抽出螢光膠內因攪拌而殘留的空氣，防止點膠 後螢光膠內的氣泡阻擋光線，然後通過自動點膠機把螢光膠注入散熱環內，送入烤箱內烘 烤成型。因此，本發明具有如下有益效果：（1)陶瓷基板導熱性能好，LED散熱效果好，使用 壽命長；（2)陶瓷基板上通過澆注金屬液的方法布線，工藝簡單，降低了成本；（3)取消圍壩 工藝，直接採用散熱環替代圍膠，精簡工藝的同時還增強了散熱效果；（4)澆注後成型的電 極、金屬導線與陶瓷基板之間實質為機械連接，連接可靠，永不脫落，而且電極、金屬導線為 一體式結構，避免的斷路。
【權利要求】
1. 一種陶瓷基LED的MCOB封裝結構，包括陶瓷基板（1 )、LED晶片（2)，其特徵是，所述 的陶瓷基板（1)上設有若干對電極通孔（100)，所述的陶瓷基板（1)的底面上設有兩組用於 澆注金屬液的布線槽（101)，每對電極通孔中的兩個孔分別與兩組布線槽的端部連通，每組 布線槽中所有布線槽的內端連通，所述的電極通孔（1〇〇)位於陶瓷基板頂面端的孔徑大於 底面端的孔徑，電極通孔、布線槽內澆注有金屬液，位於電極通孔內的金屬液冷卻後形成電 極（3)，位於布線槽內的金屬液冷卻後形成與電極連接的金屬導線（4)，所述的陶瓷基板的 頂面上位於每對電極的外側設有環形凹槽（5)，環形凹槽內卡接有散熱環（6)，散熱環與陶 瓷基板表面圍成光杯（16)，LED晶片通過金線（7)與電極（3)連接，所述的光杯（61)內填 充有螢光膠（8)。
2. 根據權利要求1所述的陶瓷基LED的MC0B封裝結構，其特徵是，所述的金屬液為銅 液或錯液。
3. 根據權利要求1所述的陶瓷基LED的MC0B封裝結構，其特徵是，所述的散熱環（6) 為銅環或鋁環，散熱環的內側面上設有環形定位槽（61)。
4. 根據權利要求3所述的陶瓷基LED的MC0B封裝結構，其特徵是，所述的環形定位槽 (61)的截面呈V形。
5. 根據權利要求1所述的陶瓷基LED的MC0B封裝結構，其特徵是，所述的布線槽（101) 的截面呈V形。
6. 根據權利要求1所述的陶瓷基LED的MC0B封裝結構，其特徵是，陶瓷基板（1)上位 於每組布線槽內端連通處設有定位孔（102)，定位孔位於位於陶瓷基板頂面端的孔徑大於 底面端的孔徑。
7. -種陶瓷基LED的MC0B封裝工藝，包括如下步驟： a. 陶瓷基板布線：在陶瓷基板的底面雕刻出布線槽、電極通孔、定位孔，然後把陶瓷基 板的底面朝上，頂面封閉，向電極通孔內澆注金屬液，由於電極通孔、定位孔是通過布線槽 連通的，因此金屬液能充滿電極通孔、定位孔以及布線槽，金屬液冷卻後分別形成電極和金 屬導線； b. 固晶焊線：LED晶片底部通過導熱膠與陶瓷基板連接，LED晶片兩端通過金線焊接 在一對電極之間，然後放入烤箱內烘膠，設定烘烤溫度和時間，確保LED晶片與陶瓷基板穩 固粘結； c. 光杯成型：把散熱環卡入環形凹槽內形成光杯； d. 點螢光膠：把螢光粉與膠水調配攪拌後形成螢光膠，然後通過自動點膠機把螢光膠 注入散熱環內，送入烤箱內烘烤成型。
8. 如權利要求7所述的一種陶瓷基LED的MC0B封裝工藝，其特徵是，在步驟d中，在點 膠前，先把調配攪拌後的螢光膠送入真空箱內真空處理，抽出螢光膠內因攪拌而殘留的空 氣。
【文檔編號】H01L33/00GK104143602SQ201410171832
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】黃禮元, 童朝海 申請人:上虞市寶之能照明電器有限公司