一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外led固化光源的制作方法
【專利摘要】本實用新型設(shè)計一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，包括二十八顆金錫共晶倒裝UV-LED芯片、覆銅陶瓷基板、鍍金電極、環(huán)形圍壩膠、脫泡透明硅膠、半圓柱石英透鏡、導(dǎo)電螺孔、導(dǎo)熱硅脂、水冷散熱器。本實用新型在提高封裝密度的同時，通過采用低熱阻覆銅陶瓷基板和先進的金錫共晶倒裝技術(shù)，可有效控制UV-LED芯片結(jié)溫，提高紫外LED的光功率，且采用抗近紫外硅膠，可避免硅膠老化帶來的不良影響。經(jīng)實際測試，在水冷散熱的環(huán)境中，電流8800mA時，電壓26.1V，光功率強度可達到74W，且正常工作情況下光衰小于10%每1000小時。其結(jié)構(gòu)制作工藝流程簡單，適用于規(guī)模生產(chǎn)，在紫外固化光源等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及紫外固化光源等領(lǐng)域，特別涉及一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，基于AlGaN的大功率紫外LED(Ultrav1let LED，簡稱UV-LED)，可應(yīng)用于印刷制版、油墨干燥、醫(yī)學(xué)理療、老化試驗、光化學(xué)催化、熒光分析、熒光探傷、玻璃無影膠固化手機屏固化、UV膠水固化、油墨固化等等。其中，峰值波長為395nm的UV-LED被認為可以廣泛應(yīng)用在紫外固化領(lǐng)域。相對于傳統(tǒng)紫外固化設(shè)備，采用UV-LED系統(tǒng)的使用壽命為傳統(tǒng)汞燈的30-40倍。但目前高功率的紫外LED固化光源制作工藝不成熟，存在發(fā)熱量大、可靠性差、光衰強等問題，阻礙了高光功率密度的紫外線LED固化光源的廣泛應(yīng)用，滿足不了 UV材料固化時紫外光強度的需求，與當下現(xiàn)行的綠色環(huán)保節(jié)能觀念相悖。
[0003]為了推動和促進紫外線LED固化光源的廣泛應(yīng)用，本實用新型提出一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源。該大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源及其制備方法不同于傳統(tǒng)的紫外線LED固化光源及其制備方法，本實用新型采用先進的倒裝共晶工藝，結(jié)合多層覆銅氮化鋁基板和抗紫外硅膠，可以大大提高產(chǎn)品的光功率，降低熱阻，控制結(jié)溫，增加壽命與可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是如何在大功率紫外LED固化光源封裝結(jié)構(gòu)中降低熱阻，控制結(jié)溫，提高光效，同時還能保證產(chǎn)品本身的可靠性與壽命，并提供一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案:一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，該固化光源包括倒裝UV-LED芯片、覆銅陶瓷基板、鍍金電極、環(huán)形圍壩膠、脫泡透明硅膠、半圓柱石英透鏡、導(dǎo)電螺孔、導(dǎo)熱硅脂、水冷散熱器;所述水冷散熱器位于底部，所述導(dǎo)熱硅脂均勻涂抹在覆銅陶瓷基板背部，所述覆銅陶瓷基板通過塑料螺釘固定在風冷散熱器上表面，覆銅陶瓷基板正面做有鍍金電極和導(dǎo)電螺孔，所述倒裝UV-LED芯片封裝在高密線型排布的鍍金電極上，所述環(huán)形圍壩膠畫在UV-LED芯片外圍四周，所述脫泡透明硅膠均勻涂布在線型排布的UV-LED芯片表面及周圍，所述半圓柱石英透鏡蓋在環(huán)形圍壩膠上方與脫泡透明硅膠形成黏結(jié)密封。
[0006]在上述的倒裝UV-LED芯片，峰值波長395nm，采用四并七串連接方式，封裝間距為
1.5mm，通過金錫共晶工藝將芯片倒裝在覆銅陶瓷基板上。
[0007]在上述的覆銅陶瓷基板采用低熱阻高強度的多層共燒氮化鋁陶瓷制作，覆銅陶瓷基板正面做有覆銅線路，銅層尚度為40μηι。
[0008]在上述的陶瓷基板覆銅線路上有一層鍍金層，其表面粗糙度均方根值小于400nm。
[0009]在上述的覆銅陶瓷基板通過導(dǎo)電螺孔和外圍電路形成電氣互聯(lián)，無需焊接線路。
[0010]在上述的使用抗紫外透明硅膠，通過行星式真空脫泡機預(yù)先脫泡。
[0011]在上述的使用環(huán)形圍壩膠調(diào)控脫泡透明硅膠的流動分布，圍膠高度0.5mm，與芯片表面持平。
[0012]在上述的使用高紫外線透過率的半圓柱石英透鏡。
[0013]一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，其具體制備步驟:
[0014](I)對覆銅陶瓷基板進行等離子清洗，清洗時間約5分鐘，并烘干；(2)使用全自動共晶固晶機，通過加熱加壓的方法，將UV-LED芯片封裝在線型排布的鍍金電極上，并在氮氣保護的氣氛下冷卻至室溫；(3)使用全自動點膠機，預(yù)先設(shè)定畫膠路線，在線型排布的芯片外圍畫環(huán)形圍膠，圍膠面積略大于半圓柱石英透鏡截面，圍膠高度設(shè)定為0.5mm; (4)烘烤；烘烤I小時±10分鐘，設(shè)定溫度150±10°C，使環(huán)形圍壩膠硬化；(5)透明硅膠預(yù)先通過行星式真空脫泡機進行脫泡，設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)800轉(zhuǎn)每分鐘，程序時間為2分鐘；(6)使用全自動點膠機，將脫泡透明硅膠均勻涂抹在芯片表面及四周，膠水高度略高于環(huán)形圍壩膠高度；(7)將半圓柱石英透鏡置于環(huán)形圍壩膠上，并與脫泡透明硅膠黏結(jié)緊密；(8)將上述黏結(jié)有半圓柱石英透鏡的覆銅陶瓷基板置于真空脫泡箱中，設(shè)定壓力為100帕，真空脫泡10分鐘；(9)脫泡后檢查硅膠內(nèi)是否還有氣泡殘留，若沒有，烘烤硅膠;烘烤30分鐘，設(shè)定溫度150°C ; (10)在覆銅陶瓷基板背部均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂，然后通過塑料螺釘固定在水冷散熱器的上表面；(11)接通電路，測試。
[0015]在上述的一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源制備方法，其特征是覆銅陶瓷基板通過導(dǎo)電螺孔和外圍電路形成電氣互聯(lián)，無需焊接線路。
[0016]在上述的一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源制備方法，使用抗紫外透明硅膠，通過行星式真空脫泡機預(yù)先脫泡。
[0017]在上述的一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源制備方法，使用環(huán)形圍壩膠調(diào)控脫泡透明硅膠的流動分布，圍膠高度0.5mm，與芯片表面持平。
[0018]在上述的一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源的制備方法，使用高紫外線透過率的半圓柱石英透鏡。
[0019]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點:本實用新型結(jié)構(gòu)合理，制造工藝簡單，適于批量生產(chǎn)。采用本實用新型結(jié)構(gòu)，可將紫外LED外延層中PN結(jié)的熱量迅速傳遞到外部熱沉上，同時利用硅膠的“萃取作用”提高光提取效率，增加光電轉(zhuǎn)化效率，實現(xiàn)大功率高光提取效率紫外固化光源的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的俯視不意圖；
[0021]圖2為本實用新型的側(cè)視不意圖；
[0022]圖中:1_導(dǎo)電螺孔，2-覆銅陶瓷基板，3-環(huán)形圍壩膠，4-脫泡透明硅膠，5-鍍金電極，6-倒裝UV-LED芯片，7-半圓柱石英透鏡，8-導(dǎo)熱硅脂，9水冷散熱器。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，倒裝UV-LED芯片6按28 X I陣列FC封裝方式排列，單個UV-LED芯片的驅(qū)動電流為1000mA，波長395nm為例。對覆銅陶瓷基板2進行等離子清洗，清洗時間約5分鐘，并烘干，使用全自動共晶固晶機，通過加熱加壓的方法，將倒裝UV-LED芯片6封裝在線型排布的鍍金電極5上，并在氮氣保護的氣氛下冷卻至室溫，使用全自動點膠機，預(yù)先設(shè)定畫膠路線，在線型排布的芯片外圍畫環(huán)形圍膠3，圍膠面積略大于半圓柱石英透鏡7截面，圍膠高度設(shè)定為0.5mm，烘烤I小時左右，設(shè)定溫度150°C，使環(huán)形圍壩膠3硬化，透明硅膠4預(yù)先通過行星式真空脫泡機進行脫泡，設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)800轉(zhuǎn)每分鐘，程序時間為2分鐘，使用全自動點膠機，將脫泡透明硅膠均勻涂抹在倒裝UV-LED芯片6表面及四周，膠水高度略高于環(huán)形圍壩膠3高度，將半圓柱石英透鏡7置于環(huán)形圍壩膠3上，并與脫泡透明硅膠4黏結(jié)緊密，將上述黏結(jié)有半圓柱石英透鏡的覆銅陶瓷基板置于真空脫泡箱中，設(shè)定壓力為100帕，真空脫泡10分鐘，脫泡后檢查硅膠內(nèi)是否還有氣泡殘留，若沒有，烘烤硅膠;烘烤30分鐘，設(shè)定溫度150°C，在覆銅陶瓷基板2背部均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂8，然后通過塑料螺釘將基板固定在水冷散熱器9的上表面，最后將電路與導(dǎo)電螺孔I連接，進行測試。驅(qū)動電流設(shè)為每顆芯片I OOOmA，此時總光功率約為45W，光功率密度可達20W/cm2。
【主權(quán)項】
1.一種大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，其特征在于:該固化光源包括倒裝UV-LED芯片、覆銅陶瓷基板、鍍金電極、環(huán)形圍壩膠、脫泡透明硅膠、半圓柱石英透鏡、導(dǎo)電螺孔、導(dǎo)熱硅脂、水冷散熱器;所述水冷散熱器位于底部，所述導(dǎo)熱硅脂均勻涂抹在覆銅陶瓷基板背部，所述覆銅陶瓷基板通過塑料螺釘固定在風冷散熱器上表面，覆銅陶瓷基板正面做有鍍金電極和導(dǎo)電螺孔，所述倒裝UV-LED芯片封裝在高密線型排布的鍍金電極上，所述環(huán)形圍壩膠畫在UV-LED芯片外圍四周，所述脫泡透明硅膠均勻涂布在線型排布的UV-LED芯片表面及周圍，所述半圓柱石英透鏡蓋在環(huán)形圍壩膠上方與脫泡透明硅膠形成黏結(jié)密封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，其特征在于:倒裝UV-LED芯片，峰值波長395nm，采用四并七串連接方式，封裝間距為1.5mm，通過金錫共晶工藝將芯片倒裝在覆銅陶瓷基板上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，其特征在于:覆銅陶瓷基板采用低熱阻高強度的多層共燒氮化鋁陶瓷制作，覆銅陶瓷基板正面做有覆銅線路，銅層高度為40μηι。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，其特征在于:陶瓷基板覆銅線路上有一層鍍金層，其表面粗糙度均方根值小于400nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，其特征在于:覆銅陶瓷基板通過導(dǎo)電螺孔和外圍電路形成電氣互聯(lián)，無需焊接線路。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，其特征在于:使用抗紫外透明硅膠，通過行星式真空脫泡機預(yù)先脫泡。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，其特征在于:使用環(huán)形圍壩膠調(diào)控脫泡透明硅膠的流動分布，圍膠高度0.5_，與芯片表面持平。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率倒裝結(jié)構(gòu)紫外LED固化光源，其特征在于:使用高紫外線透過率的半圓柱石英透鏡。
【文檔編號】H01L33/64GK205452355SQ201620237035
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】梁仁瓅, 戴江南, 張建寶
【申請人】武漢優(yōu)煒星科技有限公司