一種低光衰的覆晶封裝的led集成光源結構及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及照明領域，特別是涉及一種低光衰的覆晶封裝的LED集成光源結構和方法。
【背景技術】
[0002]以往的LED覆晶集成光源(或稱之為覆晶C0B)，其結構和方法一是通過金錫共晶(AuSn 80/20)回流焊，把覆晶焊接到LED集成光源預制基板上的(圖la、lb)。采用結構一有如下問題:金錫共晶回流焊是通過固晶，然后對預敷在覆晶電極上的金錫共晶進行高溫0283C)回流焊，使得覆晶和預制基板結合。所以當覆晶集成光源反光區的反光材料為普通反光材料，即白色油墨阻焊層(Liquid photoimageable solder mask)時，由于采用了高溫共晶回流焊致使反光材料發生黃化，而使其對可見光的反射率下降，最終導致覆晶集成光源的光效降低。其結構和方法二是通過錫膏SAC305回流焊，把覆晶焊接到LED集成光源預制基板上的(圖2a、2b)。采用結構二有如下問題:錫膏回流焊是采用鋼網印刷錫膏到預制基板的芯片電極上，然后通過固晶以及共晶回流焊，使得覆晶和預制基板結合。好處是錫膏SAC305的熔點小于220C，避免了普通反光材料高溫黃化問題。但壞處是錫膏回流焊后會形成焊錫含有空穴(10?30%的空穴率)，導致同等厚度的焊錫熱阻比金錫共晶的熱阻大，空穴越多，熱阻越大。這種含空穴的焊錫成為覆晶集成光源的導熱瓶頸。
[0003]以往的覆晶集成光源的反射區表面上露出了鍍銀的導線層(圖la、lb，圖2a、2b)，容易被硫化和氧化，鍍銀層在覆晶集成光源長時間工作時會發黑，導致反射區可見光的反射率下降，最終導致覆晶集成光源的光衰。
[0004]以往的覆晶集成光源，基板背面為無其他敷著材料的氮化鋁AlN陶瓷表面。覆晶集成光源在散熱體上的散熱，需要通過導熱率不高的導熱硅脂，或導熱膏(I?8w/mk導熱率)進行傳熱。可能成為整體覆晶集成光源加散熱體組合的導熱瓶頸。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種低光衰的覆晶封裝的LED集成光源結構，其中，
[0006]所述結構包括預制基板和覆晶，所述覆晶通過回流焊焊接到預制基板上，其中，所述預制基板包括氮化鋁陶瓷層，所述氮化鋁陶瓷層上的敷銅線路層、耐高溫反射層、電極焊盤；回流焊前覆晶上預敷了焊錫而與其相對應的預制基板上鍍金或鍍銀，或預制基板芯片電極上預敷了焊錫而與其對應的覆晶上鍍金。
[0007]進一步地，預制基板的芯片焊盤、電極焊盤表面鍍金、鍍銀或預敷焊錫，以及導線表面鍍銀或無鍍層。
[0008]進一步地，所述焊錫成分為AuSn (80/20)，或 SAC305，或 SAC405，或 SN100C。
[0009]進一步地，所述耐高溫反射層為耐高溫白色陶瓷油墨，耐高溫阻焊油墨，或耐高溫白色硅膠。
[0010]進一步地，所述銅層為雙層結構，厚銅層為芯片焊盤和電極焊盤，薄銅層為連接焊盤的導線，其表面可鍍銀或無鍍層。
[0011]進一步地，所述光源結構應用于不同功率、不同串并聯電路、不同尺寸大小的覆晶集成光源。
[0012]本發明還提供了一種低光衰的覆晶封裝的LED集成光源結構的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0013](I)形成所述預制基板，具體包括:
[0014](Ia)通過現有的厚膜印刷技術，或薄膜直接鍍銅技術，完成氮化鋁陶瓷上布置敷銅線路層，敷銅層有薄銅層和厚銅層；
[0015](Ib)制作集成光源發光區耐高溫反射層，材料一般為耐高溫白色陶瓷油墨，耐高溫阻焊油墨，或耐高溫白色硅膠，通過平整處理技術，填充覆蓋敷銅線路層周邊區域，并保持反射層和敷銅層高度一致；
[0016](Ic)通過曝光顯影和蝕刻技術，完成其余區域的阻焊層，材質也為白色阻焊層油墨;
[0017](Id)露銅層表面(即厚銅層)進行化學沉銀，對應于有預敷焊錫的覆晶應用；
[0018](2)覆晶放置和布滿在所述預制基板的芯片焊盤上；
[0019](3)共晶回流焊把陣列覆晶，焊接到預制基板上；
[0020](4)硅膠圍壩膠制作；
[0021](5)覆蓋熒光粉硅膠層。
[0022]本發明又提供了一種低光衰的覆晶封裝的LED集成光源結構的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0023](I)形成所述預制基板，具體包括:
[0024](Ia)通過現有的厚膜印刷技術，或薄膜直接鍍銅技術技術，完成氮化鋁陶瓷上布置敷銅線路層，敷銅層有薄銅層和厚銅層；
[0025](Ib)制作集成光源發光區耐高溫反射層，材料一般為耐高溫白色陶瓷油墨，或耐高溫阻焊油墨，或耐高溫白色硅膠，通過平整處理技術，填充覆蓋敷銅線路層周邊區域，并保持反射層和敷銅層高度一致；
[0026](Ic)通過曝光顯影和蝕刻技術，完成其余區域的阻焊層，材質也為白色阻焊層油墨;
[0027](Id)露銅層表面(即厚銅層)進行敷錫，對應于有鍍金電極的覆晶應用；
[0028](2)覆晶放置和布滿在所述預制基板的芯片焊盤上；
[0029](3)共晶回流焊把陣列覆晶，焊接到預制基板上；
[0030](4)硅膠圍壩膠制作；
[0031](5)覆蓋熒光粉硅膠層。
[0032]本發明的優點在于:有效地防止了以往技術中由于高溫共晶回流焊致使普通反射層黃化而引起的覆晶集成光源光衰。有效地防止以往技術中導線銅層表面鍍銀后的氧化和硫化而引起的集成光源的光衰。經過回流焊后，焊錫內的空穴少，有效地降低了焊錫結構的熱阻。有效地把熱導出到散熱體上。
【附圖說明】
[0033]圖la、lb是現有技術中的覆晶集成光源結構一。
[0034]圖2a、2b是現有技術中的覆晶集成光源結構二。
[0035]圖3a_3d是本發明中的覆晶集成光源結構一。
[0036]圖4a_4d是本發明中的覆晶集成光源結構二。
[0037]圖5是本發明中的覆晶集成光源背面結構。
[0038]圖6是本發明中的12串聯2并聯線路的覆晶集成光源。
[0039]圖7是本發明中的12串聯3并聯線路的覆晶集成光源。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖對本發明提供的一種低光衰的覆晶封裝的LED集成光源結構的【具體實施方式】做詳細說明。
[0041]實施例1
[0042]如圖3所示，其中基板反射區的耐高溫反射層為耐高溫白色陶瓷油墨(CeramicInk),或耐高溫阻焊油墨(High temperature liquid photoimageable solder mask),或耐高溫白色娃膠(white reflective silicone)。白色陶瓷油墨,或耐高溫阻焊油墨,或白色硅膠對可見光的反射率達90%以上。其中預制基板的芯片焊盤，和電極焊盤采用了鍍銀或鍍金。其中回流焊前覆晶電極上預敷了焊錫，其中焊錫成分為AuSn (80/20)，或SAC305，或SAC405，或SN100C或其他材料。其中采用的覆晶截面如圖3所示。其中覆晶是通過固晶和共晶回流焊焊接到預制基板上的。
[0043]其中銅層為雙層結構，厚銅層為芯片焊盤和電極焊盤，薄銅層為連接焊盤的導線，其表面可鍍銀或無鍍層。導線薄銅層被耐高溫白色陶瓷油墨，或耐高溫阻焊油墨，或耐高溫白色娃膠覆蓋。
[0044]如圖5所示，預制氮化鋁基板背面，可選擇塊狀的敷銅結構，其表面鍍金。
[0045]如圖6和7所示，上述基板結構可以應用于不同功率，不同串并聯電路，不同尺寸大小的覆晶集成光源。
[0046]對于反射區的采用了耐高溫白色陶瓷油墨(Ceramic Ink)，或耐高溫阻焊油墨(High temperature liquid photoimageable solder mask),或耐高溫白色娃膠(whitereflective silicone)等耐高溫材料。抗黃變能力增加,其對可見光的反射率達90%以上。有效的防止了以往技術中由于高溫共晶回流焊致使普通反射層黃化而引起的覆晶集成光源光衰。
[0047]同時，銅層為雙層結構，厚銅層為芯片焊盤和電極焊盤，薄銅層為連接焊盤的導線，其表面可鍍銀或無鍍層。導線薄銅層被耐高溫白色陶瓷油墨，或耐高溫阻焊油墨，或耐高溫白色硅膠覆蓋，可以有效的防止以往技術中導線銅層表面鍍銀后的氧化和硫化而引起的集成光源的光衰。
[0048]另外，由于芯片電極上的焊錫(六11511(80/20)，或5六0305，或5六(:405，或5附00(:或其他材料)是預敷上的。和以往的錫膏SAC305回流焊技術相比，無空穴。經過回流焊后，焊錫內的空穴少，有效的降低了焊錫結構的熱阻。
[0049]再者，預制氮化鋁(AlN)基板背面，可選擇塊狀的表面鍍銀的敷銅結構。當選擇這個結構時，用戶端可以把集成光源，和集成光源的散熱體通過低溫焊錫^Ow/mk導熱率，〈220C熔點)連接，和以往的采用導熱硅脂，或導熱膏(I?8w/mk導熱率)連接技術相比，降低了 LED集成光源加散熱體組合的熱阻。有效的把熱導出到散熱體上。
[0050]所述LED覆晶集成光源結構的具體制備方法為:
[0051]首先形成預制基板:第一步，通過業界現有的厚膜印刷技術(thick film screenprinting),或薄膜直接鍍銅技術(thin film Dire