Led矽封裝單元的製作方法

2023-07-04 05:03:11

專利名稱：Led矽封裝單元的製作方法
技術領域：
本實用涉及一種LED矽封裝單元。
背景技術：
近來，以LED作為光源的器件已經越來越多。LED光源作為固體光源受到歡迎的原 因是其體積小，節能，環保，壽命長等卓越的性能所導致的。 為提高LED光源的亮度，充分發揮其發光效率，目前主要通過以下四個途徑達成 1、提高LED晶片取光率； 2、加大LED晶片的工作電流，從而提高發光功率； 3、採用新型LED封裝結構來提高光電功率的轉換效率； 4、選用優良散熱材料，在大電流下降低晶片結溫。 綜合上述四點，其中後三種途徑中都需要解決LED晶片散熱的問題。換句話說， LED晶片散熱是LED封裝結構必須解決的關鍵問題。對LED晶片散熱的考慮主要包括晶片 布置、封裝材料(基板材料、熱界面材料等)的選擇與處理工藝、熱沉設計等。 然而，現有技術中的LED封裝結構存在散熱效率差的問題。 實用內容 本實用的目的是提供一種散熱效果良好的LED矽封裝單元。 為了實現上述目的，本實用提供一種LED矽封裝單元，其包括其上形成矽基板
凹陷面及與該矽基板凹陷面相對的矽基板底面的矽基板，矽基板凹陷面內設置一對基板電 路，每個基板電路上開設導電孔，矽基板底面上設置有與基板電路對應的一對外電路電極，
導電孔穿過外電路電極，通過將導電材料灌注在導電孔內實現基板電路與外電路電極的電 性連接，矽基板凹陷面內安裝電性地連接到基板電路的LED晶片；及與矽基板連接以便對 其散熱的外延散熱體，外延散熱體表面上設置有一對分別與矽基板上的一對基板電路電性 連接的外延散熱體電路。 本實用的優點在於1、相對於現有技術，首先克服了現有基板支架散熱不足的問 題，實現了基板支架整體高效導熱散熱的封裝結構；2、突破了現有技術散熱路徑中存在多 層熱阻阻隔的不良散熱途徑，LED晶片與矽基板只有一層熱阻，可以高效直接把熱散到外 面。3、矽封裝LED可以實現多晶粒子大功率封裝，同時可以通過SMD和回流焊高效的與外 延散熱體或電路建立連接。 下面將結合附圖，通過優選實施例詳細描述本實用。
圖1為本實用LED矽封裝單元中的矽基板的俯視圖。 圖2為圖1所示矽基板的仰視圖。 圖3為圖1和圖2所展示矽基板的立體圖。 圖4為圖3所示矽基板上安裝LED晶片之後的立體狀態圖。
3[0019] 圖5為本實用LED矽封裝單元中的外延散熱體的立體圖。 圖6為圖4所示安裝有LED晶片矽基板與圖5所展示的外延散熱體組裝之後的立 體狀態圖。 圖7A為圖6所示LED矽封裝單元的俯視圖。 圖7B為圖7A所示LED矽封裝單元沿著A_A方向的剖視圖。 圖7C為圖7B所示LED矽封裝單元B部分的局部放大圖。 圖8為展示了本實用LED矽封裝單元散熱狀態的視圖。
具體實施方式現在參考附圖對本實用進行描述。 如圖1到圖7C所示，根據本實用一個實施例的LED矽封裝單元包括矽基板1和設 置在矽基板1的底部以便對矽基板1上的LED晶片進行散熱的外延散熱體120。 首先將詳細描述矽基板1的詳細結構。 參考圖1-圖4，根據本實用一個實施例的LED矽封裝單元中的矽基板1大體上為 長方體形狀，並且該矽基板1優選地由有利於散熱的適當材料比如矽製造而成。 矽基板1具有矽基板凹陷面21和與該矽基板凹陷面21相對的矽基板底面205。 所述矽基板凹陷面21內互相面對地設置有一對基板電路201、202，其中每個基板電路上開 設有導電孔2024。此外，參考圖2，矽基板1的矽基板底面205上設置有與基板電路201、 202對應的一對外電路電極206、204。並且導電孔2024穿過外電路電極206、204。並且通 過將適當導電材料灌注在所述導電孔2024內而實現相應的基板電路與外電路電極之間的 電性連接。 參考圖4和圖8， 一定數量的LED晶片3，比如三個LED晶片3通過導熱膠302連 接到矽基板1的矽基板凹陷面21上，並且通過導線306，比如用金或銀製成的導線306將相 應的LED晶片3電性地連接到基板電路201、202上。 在這裡，所述導熱膠可以為任何適當類型的導熱膠，比如銀槳膠或鋁槳膠或其它 高效導熱膠。並且，LED晶片3與矽基板凹陷面21之間的連接可以這樣實現先將兩者用 適當導熱膠粘結，然後在LED專用高溫烤箱內以ll(TC的溫度烘烤0. 5小時，從而導致導熱 膠固化，進而將LED晶片3與矽基板凹陷面21穩定地連接起來。進一步的步驟可以包括對 LED晶片3的電氣特性進行測試，然後在矽基板凹陷面21內灌封環氧樹脂，然後在LED專用 高溫烤箱以15(TC的溫度再次烘烤2小時而固化，最後分光分色。 參考圖5，該圖展示了根據本實用一個實施例的LED矽封裝單元的外延散熱體的 詳細結構。如圖所示，外延散熱體120基本上為類似於矽基板1的立體形狀，外延散熱體 120的一個表面105上相對地設置有一對外延散熱體電路102、 101。所述一對外延散熱體 電路102， 101用於分別與矽基板1上的一對基板電路201、02電性連接，以便將矽基板凹陷 面21上的LED晶片3電性地連接到其他電路板(圖未示)，以通過該其它電路板控制LED 晶片3。在這裡，外延散熱體120由適當的散熱材料比如鋁製成，以便提高LED晶片3的散
熱效率。 參考2及圖6-8，通過將矽基板1的矽基板底面205藉助適當導熱膠比如導熱矽膠 1002粘結到外延散熱體120的表面105而實現了矽基板1與外延散熱體120之間的連接，從而形成了根據本實用一個實施例的LED晶片封裝單元。 下面參考圖8解釋LED晶片封裝單元的散熱過程。LED晶片3在使用過程中會散 發出大量的熱量，這種熱量可以透過高效導熱膠302經由矽基板1直接散發到外部，因為矽 基板1是由適當散熱材料比如矽等材料製成的。此外LED晶片3產生的熱量也可以通過導 熱矽脂1002和外延散熱體120散發到外部，從而降低了 LED晶片3在工作時的溫度。 本實用的主要概念是以矽晶體為材料，以半導體製程和微機電精密構裝技術為基 礎，在矽晶圓上完成包括在黃光室所進行的顯影、蝕刻、表面氧化絕緣處理，然後蒸鍍及電 鍍等的製程，並完成電路製作於一體的矽封狀基板。 LED晶片通過導熱膠直接與矽基板接合中間只有一層熱沉，突破靠電極導熱或外 加導熱柱或中間有絕緣層，導熱散熱性能更直接高有效。 該實用選材為熱的良導體矽晶體為基板材料，以矽晶體為基板材料其優越性表現 在l.熱膨脹係數與LED晶片非常的接近，熱穩定性好，2.導熱性能好，僅次於銅鋁等金屬 與陶瓷相當，3.成本低，以矽整體為基板，整體導熱散熱，4.可以進行微細結構加工目前最 薄封裝LED可以做到0. 5mm，以上四點綜合性能比較無論是金屬合金基板，金屬塑膠基板還 是陶瓷基板都是無法超越的。 為突破散熱瓶頸該實用以半導體製程和微機電精密構裝技術為基礎，在矽晶圓上
完成包括在黃光室所進行的顯影、蝕刻、表面氧化絕緣處理，蒸鍍及電鍍等製程，並完成電
路製作於一體的矽封狀基板，LED晶片通過導熱膠直接與矽基板接合中間只有一層熱沉，突
破靠電極導熱或外加導熱柱或中間有絕緣層，導熱散熱性能更直接高有效。 以上所揭露的僅為本實用的優選實施例而已，當然不能以此來限定本實用之權利
範圍，因此依本實用申請專利範圍所作的等同變化，仍屬本實用所涵蓋的範圍。
權利要求一種LED矽封裝單元，其特徵在於包括以矽晶體為基礎材料製成的矽基板，其上形成矽基板凹陷面及與該矽基板凹陷面相對的矽基板底面，所述矽基板凹陷面內互相面對地設置一對基板電路，每個基板電路上開設有導電孔，所述矽基板底面上設置有與所述基板電路對應的一對外電路電極，並且導電孔穿過外電路電極，並且通過將導電材料灌注在所述導電孔內實現相應基板電路與外電路電極之間的電性連接，所述矽基板凹陷面內安裝有LED晶片，所述LED晶片電性地連接到所述基板電路；及與所述矽基板連接以便對其散熱的外延散熱體，所述外延散熱體的一個表面上相對地設置有一對分別與矽基板上的一對基板電路電性連接的外延散熱體電路。
2. 根據權利要求1所述的LED矽封裝單元，其特徵在於所述LED晶片通過導熱膠安 裝到所述矽基板凹陷面內。
3. 根據權利要求2所述的LED矽封裝單元，其特徵在於所述導熱膠為銀漿膠或鋁漿膠。
4. 根據權利要求1所述的LED矽封裝單元，其特徵在於所述LED晶片通過導線電性 地連接到所述基板電路。
5. 根據權利要求1所述的LED矽封裝單元，其特徵在於所述外延散熱體由鋁，銅，陶 瓷，合金製成。
6. 根據權利要求1所述的LED矽封裝單元，其特徵在於所述LED晶片的數量是1-200個。
7. 根據權利要求1所述的LED矽封裝單元，其特徵在於所述矽基板底面電極電性地 與所述外延散熱體連接，所述矽基板底面與所述外延散熱體表面之間填充導熱矽脂。
專利摘要一種LED矽封裝單元包括其上形成矽基板凹陷面及與該矽基板凹陷面相對的矽基板底面的矽基板，矽基板凹陷面內設置一對基板電路，每個基板電路上開設導電孔，矽基板底面上設置有與基板電路對應的一對外電路電極，導電孔穿過外電路電極，通過將導電材料灌注在導電孔內實現基板電路與外電路電極的電性連接，矽基板凹陷面內安裝電性地連接到基板電路的LED晶片；及與矽基板連接以便對其散熱的外延散熱體，外延散熱體表面上設置有一對分別與矽基板上的一對基板電路電性連接的外延散熱體電路。所提供的LED封裝單元散熱效果良好。
文檔編號H01L33/00GK201450019SQ20092004991
公開日2010年5月5日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者侯玉璽, 岑家雄 申請人:深圳市深華龍科技實業有限公司