本發(fā)明涉及倒裝led封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

led正裝封裝技術(shù)是最早出現(xiàn)的封裝技術(shù)，也是小功率led封裝結(jié)構(gòu)中普遍使用的封裝技術(shù)。在正裝led封裝結(jié)構(gòu)中電極在上方，從上至下材料為：p-gan、發(fā)光層、n-gan、襯底。但是這種正裝封裝技術(shù)中因電極擠占發(fā)光面積從而影響發(fā)光效率，從而限制了其在大功率、戶外照明等領(lǐng)域的發(fā)展。

led倒裝封裝技術(shù)是近年來(lái)新興起的一個(gè)技術(shù)，與傳統(tǒng)正裝封裝技術(shù)相比，led倒裝封裝技術(shù)使得led光源的散熱功能、抗靜電能力、通電能力等性能都有大幅度提升。

目前倒裝封裝技術(shù)中常用的共晶工藝主要有兩種：錫膏共晶和金錫合金共晶，其中采用錫膏共晶具有低成本、工藝適用性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而且其固晶強(qiáng)度遠(yuǎn)高于粘接工藝；但是由于錫膏熔點(diǎn)相對(duì)較低，當(dāng)光源溫度接近或超過(guò)錫膏熔點(diǎn)時(shí)，易發(fā)生芯片脫落問(wèn)題。采用金錫合金共晶，其光源耐高溫性能好，承受溫度可達(dá)280℃以上，但是此工藝需要在基板表面鍍一層金或銀，這就使得工藝成本非常高，而且出光效率也偏低。

無(wú)論是采用錫膏共晶技術(shù)，還是采用金錫合金共晶技術(shù)，都可以降低光源在長(zhǎng)時(shí)間工作后硅膠的老化程度，但一般情況下，倒裝封裝光源背面都有黑色助焊劑殘留物的存在，影響出光效果，且基板下面正負(fù)極之間存在空洞，如果不加以處理，點(diǎn)膠后光源會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，直接影響光源質(zhì)量。且光源熱應(yīng)力完全作用在芯片電極上，芯片材料和基板材料的熱膨脹差異易導(dǎo)致短路或死燈。而現(xiàn)有的倒裝封裝技術(shù)是在芯片共晶之后，再往芯片下面空隙填充特殊的、流動(dòng)性很強(qiáng)的底部填充劑，以實(shí)現(xiàn)芯片背面無(wú)空隙。雖然可以很好的避免上述不足，但會(huì)增加封裝流程，降低產(chǎn)品合格率，直接導(dǎo)致原料成本和人力成本增高，而且現(xiàn)有的倒裝封裝技術(shù)難度較大，對(duì)封裝人員技術(shù)要求較高，不利于倒裝光源產(chǎn)品和技術(shù)的普及。

鑒于存在以上不足之處，現(xiàn)有的倒裝封裝技術(shù)還有待進(jìn)一步發(fā)展和完善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有倒裝封裝技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法和用途，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中光源耐高溫性能差，芯片易脫落、易短路以及制備成本高昂等問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)中包括：基板、焊盤(pán)、絕緣固晶膠、共晶錫膏層、芯片和任選地絕緣層；

所述基板上設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)，所述焊盤(pán)中設(shè)置有預(yù)定的電路布局，用于連接外電路或做成模組；

所述基板為導(dǎo)電基板或絕緣基板；當(dāng)所述基板選自導(dǎo)電基板時(shí)，兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)和基板之間設(shè)置有絕緣層；

所述共晶錫膏層有兩個(gè)，分別位于所述兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)表面；并分別與芯片的正負(fù)極相連；

所述基板、兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)、兩個(gè)共晶錫膏層和所述芯片之間形成的空間中填充有絕緣固晶膠。

根據(jù)本發(fā)明，所述兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)相對(duì)的兩個(gè)面設(shè)置為傾斜的，從而使得兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)傾斜面、基板、與焊盤(pán)和共晶錫膏層交界面重合的平面之間的溝槽的縱截面呈等腰梯形，所述等腰梯形中遠(yuǎn)離基板一側(cè)的邊為短邊。

根據(jù)本發(fā)明，所述等腰梯形的底角，即焊盤(pán)的斜面與基板的夾角為60°～85°。

根據(jù)本發(fā)明，所述兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)之間的最小距離，即遠(yuǎn)離基板一側(cè)的邊的距離約等于芯片正負(fù)極間距最小值。

根據(jù)本發(fā)明，所述兩個(gè)共晶錫膏層位于所述兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)表面靠近溝槽邊緣一側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明，與所述倒裝芯片正電極和負(fù)電極對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)表面上的共晶錫膏層的涂覆面積大于對(duì)應(yīng)的正電極或負(fù)電極面積的1～2倍，優(yōu)選為1.5倍，使得共晶時(shí)錫膏充足，共晶后芯片和基板之間無(wú)空隙。

根據(jù)本發(fā)明，所述絕緣固晶膠填滿于所述基板、兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)、兩個(gè)共晶錫膏層和所述芯片之間形成的空間，用于阻斷芯片正、負(fù)電極之間可能的連接。

根據(jù)本發(fā)明，所述絕緣固晶膠選自絕緣固晶硅膠或其他絕緣固晶膠中的至少一種。

優(yōu)選地，所述絕緣固晶膠選自絕緣固晶硅膠；還優(yōu)選地，所述絕緣固晶硅膠為白色或無(wú)色。

根據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)電基板選自鋁基板，銅基板，或其他金屬基板中的至少一種；所述絕緣基板選自bt基板、fr-4基板、陶瓷基板中的至少一種。

本發(fā)明還提供上述倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，所述方法包括如下步驟：

1)在基板表面制作兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)，所述焊盤(pán)中設(shè)置有預(yù)定的電路布局，任選地，在兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)和基板之間制作絕緣層；

2)分別在兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)表面點(diǎn)出共晶錫膏；

3)在兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)形成的溝槽內(nèi)點(diǎn)出絕緣固晶膠；

4)將倒裝芯片正負(fù)極分別與兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)表面上的共晶錫膏粘接，在正負(fù)極和焊盤(pán)之間分別形成共晶錫膏層，且在基板、兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)、兩個(gè)共晶錫膏層和所述芯片之間形成的空間填充滿所述絕緣固晶膠；

5)按照絕緣固晶膠的固化條件，將步驟4)的led倒裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行烘烤，使絕緣固晶膠固化；

6)按照共晶錫膏的固化條件，將步驟5)的led倒裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫共晶；制備得到倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟1)中，所述基板在使用前，進(jìn)行烘烤處理，以除去水氣。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟1)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)和基板之間制作的絕緣層可以是各種絕緣層，適合于本發(fā)明的體系即可，例如可以是氧化鋁陶瓷層、環(huán)氧樹(shù)脂絕緣層等等。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟2)中，所述點(diǎn)出的共晶錫膏要保證兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)之間無(wú)共晶錫膏層連接。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟3)中，所述點(diǎn)出的絕緣固晶膠要保證絕緣固晶膠的高度高于焊盤(pán)的高度，低于步驟2)的共晶錫膏層的高度。

優(yōu)選地，所述點(diǎn)出的絕緣固晶膠高于兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)50-100微米，低于共晶錫膏層50-100微米。

根據(jù)本發(fā)明，所述共晶錫膏和絕緣固晶膠的點(diǎn)出是利用固晶機(jī)實(shí)現(xiàn)的。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟5和6)中，根據(jù)絕緣固晶膠、共晶錫膏和基板材料的差異，適當(dāng)優(yōu)化所述固化條件是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟5)中，所述絕緣固晶膠選自絕緣固晶硅膠時(shí)，其固化條件為90～110℃烘烤0.5～2小時(shí)，再經(jīng)140～160℃烘烤2～4小時(shí)；例如在100℃烘烤1小時(shí)，再經(jīng)150℃烘烤3小時(shí)；本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，選用其他絕緣固晶膠進(jìn)行固化時(shí)，其固化條件也是可以確定的。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟6)中，所述共晶錫膏的固化采用鏈?zhǔn)交亓鳡t回流固化，所述回流固化的條件為100℃-180℃-230℃-180℃-100℃；所述鏈速80～120cm/min，優(yōu)選為100cm/min。

本發(fā)明還提供上述倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)的用途，其可以用于csp封裝，照明光源封裝，尤其是模組式高功率密度光源封裝中。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供了一種倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法和用途，所述封裝結(jié)構(gòu)中包括：基板、兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)、絕緣固晶膠、兩個(gè)共晶錫膏層、芯片和任選地絕緣層；本發(fā)明通過(guò)巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不但具有倒裝光源傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，還由于使用絕緣固晶膠間接充當(dāng)填充劑的作用，提高了光源的散熱性能；獨(dú)特的基板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得當(dāng)共晶錫膏熔化時(shí)，固化的絕緣固晶膠依然能固定芯片，即使絕緣固晶膠與基板分離，芯片也不脫落；而且本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)具有可修復(fù)性和循環(huán)利用特性，當(dāng)光源失效，只需熔掉芯片，清洗基板即可再次使用，即節(jié)約原料，又保護(hù)環(huán)境。此外，選用白色的絕緣固晶膠，減少了芯片背面光吸收，絕緣固晶膠還能防止芯片短路，緩解熱應(yīng)力，降低熱阻，提高散熱能力，降低成本。

本發(fā)明所述的倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)是將芯片置于涂有低溫共晶錫膏層的兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)上，所述焊盤(pán)位于基板上，并在兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)中間形成的溝槽內(nèi)點(diǎn)絕緣固晶膠，分別固化固晶膠和共晶錫膏，在固化后，芯片下面形成絕緣固晶膠和共晶錫膏兩個(gè)散熱通道，絕緣固晶膠能夠起到固晶，散熱，促進(jìn)光輸出，緩解熱應(yīng)力，底部填充等作用。與現(xiàn)有技術(shù)中存在的單散熱通道的led封裝結(jié)構(gòu)相比，其散熱效果更好，光源更穩(wěn)定，壽命更長(zhǎng)。

本發(fā)明所述的倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)的封裝工藝簡(jiǎn)單，可以從根本上杜絕了芯片短路，巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使光源耐高溫性能更好，封裝流程和封裝原料更少，大大降低了光源封裝成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)制備過(guò)程中的側(cè)面示意圖；

其中，1為芯片、2為共晶錫膏層、3為焊盤(pán)、4為絕緣固晶硅膠、5為基板。

圖2為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不是用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明所記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)，如圖1和圖2所示，所述結(jié)構(gòu)包括基板5、焊盤(pán)3、絕緣固晶硅膠4、共晶錫膏層2和芯片1；

所述基板5上設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)3，所述焊盤(pán)另一側(cè)設(shè)置有預(yù)定的電路布局用于連接外電路；

所述基板5為導(dǎo)電基板或絕緣基板；當(dāng)所述基板選自導(dǎo)電基板時(shí)，兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)和基板之間設(shè)置有絕緣層(未示出)；

所述共晶錫膏層2有兩個(gè)，分別位于所述兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)表面3；并分別與芯片1的正負(fù)極相連；

所述基板5、兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)3、兩個(gè)共晶錫膏層2和所述芯片1之間形成的空間中填充有絕緣固晶硅膠4。

其中，所述絕緣固晶硅膠4間接充當(dāng)?shù)撞刻畛洹⒆钄嘈酒?fù)極接觸，固定芯片并防止芯片發(fā)生短路的作用。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述絕緣固晶硅膠是白色的。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)3相對(duì)的兩個(gè)面設(shè)置為傾斜的，從而使得焊盤(pán)之間的溝槽的縱截面呈等腰梯形，所述等腰梯形遠(yuǎn)離基板一側(cè)的邊為短邊。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述等腰梯形的底角，即焊盤(pán)的斜面與基板的夾角為60°～85°。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)3之間的最小距離，即遠(yuǎn)離基板一側(cè)的邊的距離約等于芯片正負(fù)極間距最小值。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述焊盤(pán)的高度約為芯片厚度一半到等于芯片厚度范圍。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述兩個(gè)共晶錫膏層位于所述兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)表面靠近溝槽邊緣一側(cè)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，與所述芯片正電極和負(fù)電極對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)表面上的共晶錫膏層的涂覆面積大于對(duì)應(yīng)的正電極或負(fù)電極面積的1.5倍，使得共晶時(shí)錫膏充足，共晶后芯片和基板之間無(wú)空隙。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述絕緣固晶硅膠填滿于所述基板、兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)、兩個(gè)共晶錫膏層和所述芯片之間形成的空間，用于阻斷芯片正、負(fù)電極之間可能的連接。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述絕緣固晶硅膠可以由其他絕緣固晶膠代替。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基板為bt基板、fr-4基板、陶瓷基板等絕緣基板中的至少一種。

本發(fā)明中，當(dāng)所述基板選自鋁基板，銅基板，或其他金屬基板的導(dǎo)電基板時(shí)，兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)和基板之間設(shè)置有絕緣層，目的在于保證光源不發(fā)生短路現(xiàn)象。

實(shí)施例2

一種倒裝大功率led封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，具體包括以下步驟：

1)烘烤基板，以除去水氣；在基板表面制作兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)，所述焊盤(pán)中設(shè)置有預(yù)定的電路布局，任選地，在兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)和基板之間制作絕緣層；

2)用固晶機(jī)在焊盤(pán)上精確點(diǎn)出適量共晶錫膏，用于形成共晶錫膏層，且兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)之間無(wú)共晶錫膏層連接；

3)同樣方法在兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)形成的溝槽內(nèi)點(diǎn)出絕緣固晶硅膠，使絕緣固晶硅膠高度稍稍高于焊盤(pán)高度(例如為50-100微米)，但低于步驟2)的共晶錫膏層的高度(例如為50-100微米)(具體如圖2所示)；

4)將芯片正負(fù)極分別與兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)上的共晶錫膏粘接在一起，在正負(fù)極和焊盤(pán)之間分別形成共晶錫膏層，且在基板、兩個(gè)獨(dú)立間斷的焊盤(pán)、兩個(gè)共晶錫膏層和所述芯片之間形成的空間填滿所述絕緣固晶硅膠；所述芯片正負(fù)極被所述絕緣固晶硅膠完全阻斷，有效避免了正負(fù)極的導(dǎo)通而引起的短路等問(wèn)題；

5)由于絕緣固晶硅膠的固化溫度較低，故先按照絕緣固晶硅膠的固化條件進(jìn)行烘烤，其烘烤條件為在100℃烘烤1小時(shí)，再經(jīng)150℃烘烤3小時(shí)，使絕緣固晶硅膠固化，并排出芯片底部氣泡；然后再100℃-180℃-230℃-180℃-100℃高溫回流共晶；

6)檢查共晶效果；

本發(fā)明中，在熔化狀態(tài)下進(jìn)行錫膏層共晶，由于錫膏具有浸潤(rùn)的特性，在沒(méi)有絕緣固晶硅膠的焊盤(pán)和芯片電極上，錫膏易流動(dòng)，粘附在芯片電極和焊盤(pán)之間，而且由于共晶錫膏優(yōu)先填充在芯片下面，此過(guò)程將主動(dòng)排出芯片底部氣泡，實(shí)現(xiàn)無(wú)空隙填充。

以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。