本發(fā)明涉及照明技術(shù)，尤其涉及高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)：

隨著LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)技術(shù)的發(fā)展，其在照明行業(yè)中廣泛應(yīng)用的同時，市場對LED的亮度、可靠性、安裝便捷性等提出更高要求，這樣COB(Chip On Board，芯片集成到基板)的封裝形式便應(yīng)運(yùn)而生。

目前比較成熟的是正裝結(jié)構(gòu)的COB，將正裝芯片固定在基板上，使用金線(或合金線)完成芯片間和芯片與基板線路間的電氣連接，再涂覆含有熒光粉的熒光膠合成需要的光色及保護(hù)內(nèi)部器件，如圖1和圖2所示，這種結(jié)構(gòu)的COB缺點非常明顯：容易斷線死燈、耐溫低、功率密度低、固晶(將芯片貼裝在基板上)工藝耗時長等。

傳統(tǒng)的倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)也存在一些缺點，如基板絕緣層導(dǎo)熱率低，COB中各芯片功率不均勻，芯片焊接后空洞率高，芯片與基板焊接層偏厚，芯片正常工作時結(jié)溫偏高等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)，其能解決現(xiàn)有COB結(jié)構(gòu)的可靠性低的問題。

本發(fā)明的目的之二在于提供高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)制作方法，其能解決現(xiàn)有COB結(jié)構(gòu)的可靠性低的問題。

本發(fā)明的目的之一采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)，包括COB基板和若干個倒裝LED芯片；COB基板包括基材層、上絕緣層、線路層、鍍金層和阻焊層；基材層、上絕緣層和線路層從下至上依次設(shè)置，線路層的頂面包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述阻焊層設(shè)于線路層的第二區(qū)域上，鍍金層設(shè)于線路層的第一區(qū)域上；鍍金層上設(shè)有用于與倒裝LED芯片的引腳連接的芯片焊接電極以及用于和外接電路連接的外接導(dǎo)線焊接電極；

線路層包括若干個子線路層，兩個相鄰的子線路層之間通過倒裝LED芯片電氣連接，兩個相鄰的倒裝LED芯片通過子線路層連接。

作為優(yōu)選，若干個倒裝LED芯片進(jìn)行串聯(lián)形成芯片支路，若干個芯片支路并聯(lián)。

作為優(yōu)選，COB基板還包括設(shè)于基材層的底面的下絕緣層。

作為優(yōu)選，COB基板還包括設(shè)于上絕緣層和線路層之間的導(dǎo)熱絕緣層。

作為優(yōu)選，所述COB基板和倒裝LED芯片的頂面設(shè)有圍壩圈，圍壩圈內(nèi)填充有覆蓋倒裝LED芯片頂面的熒光膠。

本發(fā)明的目的之二采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)制作方法，用于制作高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)，具體包括如下步驟：

S1、獲取COB基板；

S2、在COB基板上的芯片焊接電極上涂覆焊接材料；

S3、在COB基板的線路層的兩個相鄰的子線路層之間涂覆絕緣材料；

S4、將倒裝LED芯片放置到COB基板上相應(yīng)的位置；

S5、將COB基板和倒裝LED芯片進(jìn)行焊接。

進(jìn)一步地，S1之后還包括如下步驟：

S1A、對COB基板進(jìn)行等離子清洗。

進(jìn)一步地，S5之后還包括如下步驟：

S5A、對高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行超聲波清洗。

進(jìn)一步地，S5之后還包括如下步驟：

S5B、對高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行除濕。

進(jìn)一步地，S5之后還包括如下步驟：

S5C、在COB基板和倒裝LED芯片的頂面涂覆熒光膠。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：通過倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)無金線，避免常規(guī)COB中焊接線斷裂導(dǎo)致產(chǎn)品失效的風(fēng)險；以及在同樣芯片面積、同樣基板尺寸條件下，可以比常規(guī)COB多過載50％驅(qū)動使用，光效高、性能穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的正裝結(jié)構(gòu)的COB的俯視圖；

圖2為現(xiàn)有的正裝結(jié)構(gòu)的COB的縱截面圖；

圖3為本發(fā)明的COB基板的縱截面圖；

圖4為本發(fā)明的高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)的縱截面圖；

圖5為本發(fā)明的高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖6為本發(fā)明的高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)的A區(qū)域的俯視圖。

圖中：001、下絕緣層；002、上絕緣層；01、基材層；02、導(dǎo)熱絕緣層；03、線路層；04、阻焊層；05、倒裝LED芯片；051、引腳；06、焊接材料；07、圍壩圈；08、熒光膠。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

如圖3至圖6所示，高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)，包括COB基板和若干個倒裝LED芯片05；

COB基板包括基材層01、上絕緣層002、線路層03、鍍金層(圖未示)和阻焊層04；基材層01、上絕緣層002和線路層03從下至上依次設(shè)置，線路層03的頂面包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域為需要電氣連接的區(qū)域，第二區(qū)域為需要電氣絕緣的區(qū)域；所述阻焊層04設(shè)于線路層03的第二區(qū)域上，鍍金層設(shè)于線路層03的第一區(qū)域上，鍍金層為焊盤層。

所述鍍金層上設(shè)有芯片焊接電極和外接導(dǎo)線焊接電極，所述芯片焊接電極用于和若干個倒裝LED芯片05的引腳051對應(yīng)連接；芯片焊接電極的橫截面面積和倒裝LED芯片05的引腳051的橫截面面積的面積比為0.7-1.3；進(jìn)一步地，若干個倒裝LED芯片05的引腳051均通過焊接材料06和芯片焊接電極連接。

進(jìn)一步地，線路層03包括若干個子線路層，線路層03由若干個子線路層組成，兩個相鄰的子線路層之間均通過倒裝LED芯片05電氣連接，兩個相鄰的倒裝LED芯片05之間均通過子線路層連接；兩個相鄰的子線路層之間的縫隙內(nèi)填充有絕緣材料，優(yōu)選為高反射絕緣材料，絕緣材料的高度不高于線路層03的高度；例如，線路層03包括第一子線路層和第二子線路層；倒裝LED芯片05的任一個引腳051和第一子線路層上對應(yīng)的芯片焊接電極電性連接，倒裝LED芯片05的另一個引腳051和第二子線路層上對應(yīng)的芯片焊接電極電性連接；第一子線路層和第二子線路層之間的縫隙內(nèi)填充有絕緣材料，絕緣材料的高度不高于線路層03的高度；絕緣材料用于防止第一子線路層和第二子線路層之間短路，并且提高倒裝LED芯片的散熱效果，以提高倒裝LED芯片的壽命。

進(jìn)一步地，COB基板還包括下絕緣層001，下絕緣層001設(shè)于基材層01的底面。

進(jìn)一步地，COB基板還包括導(dǎo)熱絕緣層02，導(dǎo)熱絕緣層02設(shè)于上絕緣層002和線路層03之間，導(dǎo)熱絕緣層02的厚度為5um-350um。

所述基材層01為鋁基材層；所述上絕緣層002和下絕緣層001均為氧化鋁，上絕緣層002和下絕緣層001的厚度均為1um-50um；所述線路層03為銅箔線路層，線路層03的厚度為20um-80um；所述鍍金層為鎳金或鎳鈀金，鎳金層的厚度為鎳2um-15um以及金0.05um-0.3um，鎳鈀金層的厚度為鎳2um-15um，鈀0.01um-0.15um以及金0.05um-0.3um；所述阻焊層04為白油阻焊層，阻焊層04的厚度為5um-50um。

進(jìn)一步地，所述高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)的頂面還設(shè)有圍壩圈07，圍壩圈07內(nèi)填充有熒光膠08，熒光膠08覆蓋倒裝LED芯片05的頂面。

如圖5所示，高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中的時候，若干個倒裝LED芯片05進(jìn)行串聯(lián)形成芯片支路，若干個芯片支路并聯(lián)，形成最終的高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)，若干個芯片支路的并聯(lián)具體為：若干個芯片支路的一端均連接，若干個芯片支路的另一端均連接。倒裝LED芯片05先串聯(lián)后并聯(lián)的連接方式可以盡可能減少因倒裝LED芯片05的不同電壓導(dǎo)致各芯片的電流分布不均勻；串聯(lián)每顆芯片的電流相同，多顆芯片串聯(lián)后總電壓趨于一致，然后再并聯(lián)，并聯(lián)每路電流差異降至最低；如此可以提高產(chǎn)品的可靠性。

高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)制作方法，用于制作高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)，具體包括如下步驟：

步驟101、獲取COB基板；所述COB基板為按照預(yù)設(shè)規(guī)格進(jìn)行制作，預(yù)設(shè)規(guī)格包括：線路層上的芯片焊接電極連接倒裝LED芯片之后，會將所有倒裝LED芯片形成若干個芯片支路，再將若干個芯片支路進(jìn)行并聯(lián)；

步驟102、在COB基板上的芯片焊接電極上涂覆焊接材料；具體的，采用鋼網(wǎng)印刷的方式涂覆焊接材料；其中鋼網(wǎng)厚度<0.15mm，鋼網(wǎng)開孔位于芯片焊接電極的中間，開孔面積介于芯片焊接電極面積的30％-80％。使用金屬刮刀印刷，印刷時刮刀與鋼網(wǎng)夾角控制在30°-80°，刮刀壓力控制在0.17kg/cm-0.37kg/cm，速度控制在21-163mm/s，焊接材料滾動直徑1.0cm-2.5cm，鋼網(wǎng)釋放速度0.7mm/s-6mm/s，刮刀提升高度7-19mm。

步驟103、在COB基板的線路層03的兩個相鄰的子線路層之間涂覆絕緣材料；該絕緣材料為透明或?qū)梢姽夥瓷渎蚀笥?5％的材料，且導(dǎo)熱系數(shù)大于0.1w/mk，粘度大于10Pa.s。該材料優(yōu)選硅膠或摻雜有AL2O3陶瓷導(dǎo)熱顆粒的硅膠，其中陶瓷顆粒粒徑小于20um。該工序可以有效降低LED芯片工作時的結(jié)溫，提高壽命，同時可以提高亮度和減少氣泡增強(qiáng)可靠性。

步驟104、將倒裝LED芯片放置到COB基板上相應(yīng)的位置；具體的，使用固晶機(jī)將倒裝LED芯片放置到COB基板上相應(yīng)的位置，抓取倒裝LED芯片的吸嘴采用電木或橡膠材質(zhì)，選取適合的頂針并調(diào)節(jié)芯片藍(lán)膜下方頂針高度，確保在固晶過程中頂針不刺破藍(lán)膜。

步驟105、將COB基板和倒裝LED芯片放置于回流爐中不同的溫區(qū)以完成焊接形成最終的高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)；具體的，通過導(dǎo)軌或傳送帶的方式一次通過式燃料循環(huán)回流爐中不同的溫區(qū)完成焊接。

回流爐至少包含5個溫區(qū)，分別為預(yù)熱區(qū)、保溫區(qū)、加熱區(qū)、回流區(qū)、冷卻區(qū)，其中每個溫區(qū)可以含1個或多個腔體?；亓鬟^程中各溫區(qū)沖入氮氣以排除空氣，防止材料氧化，控制含氧量至少小于1000PPM?？刂撇牧辖?jīng)過不同溫區(qū)的溫度及時長，視不同焊接材料而不同，具體如下：

進(jìn)一步地，在步驟101之后還包括步驟101A、對COB基板進(jìn)行等離子清洗；具體包括：將COB基板放入邊緣鏤空的料盒中，將料盒放入等離子清洗機(jī)中，對COB基板進(jìn)行清洗；其中等離子清洗采用不活波氣體，不活波氣體包括氬氣(Ar)、氮氣(N2)、氟化氮(NF3)或四氟化氮(CF4)等。

具體的，焊接材料中助焊劑含量小于20％，焊接材料中合金顆粒為5號粉或更小，5號粉粒徑為15um-25um。焊接材料中的合金可以選擇以下任意一種：

1)Sn-Ag-Cu錫銀銅系列：優(yōu)選SAC305，即錫銀銅錫膏中的銀含量為3％、銅含量為0.5％；其次，可選擇其他不同含量的錫銀銅合金，但其中銀含量介于0.1％-10％之間，銅含量介于0.1％-5％之間。包括以該系列為基礎(chǔ)摻雜微量其他元素的合金。

2)Sn-Sb錫銻系列：優(yōu)選Sn90/Sb10，即銻含量為10％；其次，可選擇其他不同含量的合金，但其中銻含量介于5％-15％之間。包括以該系列為基礎(chǔ)摻雜微量其他元素的合金。

Au-Sn金錫系列：優(yōu)選Au80/Sn20，即錫含量20％；包括以該系列為基礎(chǔ)摻雜微量其他元素的合金。金錫合金優(yōu)選附在芯片焊接電極上使用，厚度1-20um；焊接時芯片引腳與芯片焊接電極間涂覆助焊劑。

進(jìn)一步地，在步驟105之后還包括：步驟105A、對高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行超聲波清洗；具體的，超聲波頻率20-150kHz，功率0.8-3w/L，清洗過程中溫度25-70C，清洗時間5-30mins。

進(jìn)一步地，在步驟105之后還包括：步驟105B、對高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)除濕；具體的，通過烤箱烘烤除濕，烘烤溫度設(shè)置范圍為80-150C，烘烤時間為20-60mins。

進(jìn)一步地，在步驟105之后還包括：步驟105C、在COB基板和倒裝LED芯片的頂面涂覆熒光膠；具體的，熒光膠涂覆采用主動沉降技術(shù)，熒光粉接近散熱基板，亮度和可靠性提升。

在完成最終的高性能倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)之后，分離整片COB基板以及進(jìn)行包裝。

本發(fā)明中倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)器件無金線，避免常規(guī)COB中焊接線斷裂導(dǎo)致產(chǎn)品失效的風(fēng)險。相比常規(guī)COB，本發(fā)明中的倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)在同樣芯片面積、同樣基板尺寸條件下，可以比常規(guī)COB多過載50％驅(qū)動使用，光效高、性能穩(wěn)定。本發(fā)明中倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)熱阻較常規(guī)COB低50％以上，可以匹配更靈活的散熱設(shè)計，降低應(yīng)用端成本。相比傳統(tǒng)倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中的串并聯(lián)方式可使芯片溫度趨于平均，降低最高芯片結(jié)溫5C以上，提高性能。相比傳統(tǒng)倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中在芯片正下方涂覆導(dǎo)熱絕緣材料可有效降低芯片結(jié)溫5℃以上，且提高性能。相比傳統(tǒng)倒裝COB封裝結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中的涂焊接料前等離子清洗、焊接料印刷工藝、回流工藝，可控制焊接層厚度小于10um，并可降低5％以上的空洞，提高產(chǎn)品性能。

所述基材層包含但不限于銅基板、鋁基板、Al2O3陶瓷基板或AlN陶瓷基板；所述焊接料，包含但不限于純銀、錫銀、錫銀銅、錫銀鎳、錫銀銅鎳、錫銀鉍銅、錫銀銅鉍銻、錫鉍、錫鉍銅、錫鉍銀、錫銅、錫鉛等系列。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。