[发明专利]采用CSP芯片和倒装蓝光LED芯片封装的白光LEDCOB的结构及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于照明领域，具体涉及一种采用CSP芯片和倒装蓝光LED 芯片封装的白光LED COB的结构及制备方法。

背景技术

在LED应用中，所谓CSP光源是指一类LED器件，其核心部分为蓝宝石衬底的倒装蓝光芯片，除带有正负电极的焊脚一面外，其部分表面被荧光粉胶膜覆盖。其中，正负焊脚通过焊锡连接到应用的线路基板上。由于CSP光源只是采用荧光粉硅胶膜包覆住倒装芯片的结构，因此免除了传统LED光源的大部分封装步骤和结构，使得封装体尺寸小，达到封装体体积不大于倒装芯片体积的20％。当CSP光源被通电后，蓝光和硅胶中荧光粉被蓝光激发所发出的其他颜色的光组合作用，形成不同色温和显指的白光。

目前CSP光源主要有三种结构类型:如图1a-图1c所示，图1a，倒装芯片1-2四周及上表面完全被混有荧光粉的硅胶1-1所包覆，仅有倒装芯片1-2底部电极露出，贴片时直接通过焊锡贴装于PCB板上。图1b，倒装芯片1-2四周围白墙1-3，白墙1-3高度与倒装芯片1-1高度一致，在倒装芯片1-2及白墙1-3上表面覆盖一层混有荧光粉的硅胶1-1，仅有倒装芯片1-2底部电极露出。贴装时直接通过焊锡贴装于PCB板上。图1c，一层薄薄的混有荧光粉的硅胶1-1膜包裹住整个倒装芯片1-2，在整个混有荧光粉的硅胶1-1膜表面再覆盖一层厚的透明硅胶1-4，整个倒装芯片 1-2仅底部电极漏出，贴片时直接通过焊锡贴装于PCB板上。

目前常用的倒装蓝宝石衬底的GaN蓝光LED如图3所示，采用的技术是将其芯片进行倒置，P电极2-4采用覆盖整个Mesa的高反射膜或金属反射层2-2，从而光从蓝宝石衬底2-1出射。具体包括蓝宝石衬底2-1 设在PN结2-3的顶部，金属反射层2-2设在PN结2-3的底部，在金属反射层2-2的外表面设有P电极2-4以及n电极2-5，通过焊接材料2-6直接焊接在COB基板2-5上。

图4所示的传统结构为，PN结2-3顶部设有透明电极层2-9，在透明电极层2-9顶部设有P电极2-4以及n电极2-5，蓝宝石衬底2-1设在 PN结2-3底部，金属反射层2-2设在蓝宝石衬底2-1的底部，最底部是 MCPCB基材2-10。

相比于如图4所示的传统的采用水平结构蓝宝石衬底2-1的GaN蓝光LED芯片，其上表面无P电极2-4金属遮挡，出光效率提高；电流分布均匀导致电压降低，光效提高；L-I有更好的线性关系，对比同等水平结构芯片，当应用功率增加时，光效下降速度缓慢，从而使得高功率应用中芯片的性价比高；抗静电能力高，可靠性增加；蓝宝石衬底2-1的折射率 1.7比GaN的2.4小，蓝宝石和硅胶及荧光粉的组合，以及GaN和硅胶及荧光粉的组合的全反射临界角分别为51.1-70.8度和6.7-45.1度，在封装结构中由蓝宝石表面射出的光经由硅胶和荧光粉界面层的全反射临界角更大，光线全反射损失大大降低。从而出光效率提高；荧光粉直接接触的蓝宝石上表面温度低，荧光粉效率提高，出光效率高，可靠性增加；芯片结点靠近封装基板，结温低，热阻下降，出光效率提高，芯片可靠性增加。

LED COB是指将阵列LED芯片装配在PCB或者陶瓷等基板上，用围坝胶围成一个圆形和其他形状的发光面或称LES，并在芯片上方覆盖混有荧光粉的硅胶。点亮阵列LED芯片使整个LES发出白光的面光源。

已有可调色LED集成封装形式，包括COB在内的技术特点如下：

方式一：如图5a所示，GaN LED蓝光芯片3-1阵列直接封装在COB 基板3-5上，GaN LED蓝光芯片3-1阵列外围有圆形或者其它形状的由围坝胶3-4构成的围坝，围坝内GaN LED蓝光芯片3-1阵列表面覆盖混有荧光粉硅胶层3-2。围坝外还设有电路层3-3和阻焊层3-6，电路层3-3包括正极和负极。

缺点：无法实现色温可调节

方式二：如图5b所示，采用同种GaN LED蓝光芯片3-1阵列，不同色温荧光粉硅胶层3-2，用围坝胶3-4或者反射碗杯3-7等方式，区域分布不同色温荧光粉硅胶层3-2，实现色温的可调。围坝外还设有电路层3-3 和阻焊层3-6，电路层3-3包括正极和负极。

缺点：1)混色效果不佳，特别是距离靠近LED的近场CCT分布不均匀。2)光的明暗分布不均匀，特别是在近场明显。3)由于隔离围坝占据面积，芯片密度无法提高，小尺寸发光面的可调色温。