大功率led晶片的封裝結構及大功率led照明器件的製作方法

2023-08-05 09:19:26

專利名稱：大功率led晶片的封裝結構及大功率led照明器件的製作方法
技術領域：
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本實用新型涉及一種大功率LED晶片的封裝結構及大功率LED照明器件，屬LED照明 器件製造領域。
技術背景
目前，使用鋁基覆銅層壓板，即在鋁板和覆銅板之間粘合一層絕緣層。這種方法的電路
板本身就有散熱功能，功率器件可直接焊接在覆銅面上，裝配便捷，在大功率LED的產品中
已被廣泛地應用。但其不足之處熱阻無法減少。 發明內容
設計目的避免背景技術中的不足之處，提供一種能夠有效地減少大功率LED晶片傳導 熱阻的封裝結構及大功率LED照明器件。
設計方案為了實現上述設計目的。採用鋁基板作為大功率LED晶片基板，由於對鋁 基板的面為絕緣氧化層，在絕緣氧化層上用掩膜或光刻等形成所設計的電路圖形(LED晶片 安裝電路圖)，用磁控濺射的方法，交替地沉積基底膜、導電膜和焊接膜，從而在鋁基板上形 成具有導電性和可焊性的金屬化電路層，然後在其上面封裝電子元器件(LED晶片)。該基 板在結構上，由於絕緣層與鋁基板是無縫隙結合，最大限度地減少了熱阻，改善散熱性，導 熱率為119W/mXl提高電路的穩定性；且具有足夠的強度和良好的機械加工性能，便於加 工'，
鋁基板作絕緣氧化處理且形成絕緣氧化層，將LED晶片直接封裝在絕緣氧化層上，由 於大功率LED工作時其LED晶片將會產生大量的熱量，如何有效地將這些熱量散發，是確 保LED大功率管能否正常工作的前提。在本實用新型之前，LED在使用上均採用將LED 器件焊接在鋁基覆銅層壓板上，再將鋁基覆銅層壓板安裝在散熱器上散熱這樣的工藝。這種 安裝工藝由於器件較多，所形成的熱阻數量也多，且熱阻值也大，使得晶片的散熱問題沒有 得到很好的解決，因此LED的應用受到了極大地限制。本實用新型將LED晶片與鋁基板絕 緣氧化層直接連接、直接散熱(鋁基板的非安裝面做成散熱翅狀)，使LED晶片、電路板和 散熱器合為一體，減少了熱阻形成的數量，同時絕緣氧化層與散熱器的無縫連接大大地減少 了熱阻值，因而提高了散熱效果。本實用新型提供了一種新的晶片封裝結構，解決了目前LED 大功率晶片散熱的技術難題，實現了大功率LED的開發與應用的前景。
技術方案由鋁基絕緣氧化板構成的大功率LED照明器件，鋁基板(5或6)面為絕緣 氧化層(4)，絕緣氧化層(4)上置有電路圖形的金屬化層(1 3)，封裝一片或2片或多片 LED晶片(10)在絕緣氧化層上，LED晶片pn極(11 )與金屬化層連接。
本實用新型與背景技術相比， 一是將LED晶片與鋁基板絕緣氧化層直接連接、直接散熱 (鋁基板的非安裝面做成散熱翅狀)，使LED晶片、電路板和散熱器合為一體，減少了熱阻 形成的數量，同時絕緣氧化層與散熱器的無縫連接大大地減少了熱阻值，因而極大地提高了 散熱效果；二是LED晶片pn極與金屬化層連接，使大功率LED照明器件得以實現。


圖1是帶散熱器的鋁基絕緣氧化電路板的直接封裝LED和元器件示意圖。
具體實施方式
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參照附圖1，對本實用新型作以簡單敘述。
1- -焊接膜主要用於焊接電7元器件。 一般由銀或金等導電性和焊接性良好的金屬採用
磁控濺射的方法沉積到導電膜上，厚度約為0.3 0.8um。
2- 導電膜主要起導電作用，承載一定的電流密度，並過渡膨脹係數差異較大的焊接 膜和基底膜。
一般是採用磁控濺射的方法將銅或鎳或銅鎳合金沉積到基底膜上。導電膜的厚
度為1 2P m。
3- 基底膜主要是起到與絕緣氧化層有較強的附著力，並覆鍍整個金屬化導電層。採用 磁控濺射的方法將鉻或鈦金屬沉積到絕緣氧化層上。基底膜的厚度為0.1 0. 15 U m。
4- 絕緣氧化層通過對鋁的特殊陽極氧化處理，形成的具有微孔結構的Al2Cb結構層， 厚度約幾十um。該層具有電氣絕緣性能，抗電強度根據陽極氧化處理工藝的不同， 250-3000V。
5- 鋁基板，是電路板的基板，要選擇有- -定的機械強度和機械加工性能，又適宜做絕緣 氧化處理的鋁板，通常選用6061、 6063、 3003、 1100等牌號。
6- 散熱器，是加工成散熱器形狀的鋁基板。
7- 電子元器件，可用表面貼裝元件(SMT)或其他形式的元器件。
8- 電子元器件焊料，可根據要求採用有鉛或無鉛焊料。
9- LED密封膠，可以是環氧膠或矽膠，用於固定LED金線和封裝LED晶片。
10- LED晶片，也可以是其他半導體晶片。
11- -電極引線是將晶片電極引出來，通常是金線，或鋁線等。
12- 晶片粘結層，是將LED晶片附著在基板的絕緣氧化層上，是具有良好導熱性的膠或 共晶鍍層。
實施例1:參照附圖1。鋁基絕緣氧化磁控濺射電路板，鋁板5或鋁散熱器6面為絕緣氧 化層4，絕緣氧化層4上置有電路圖形的金屬化層1 3。鋁板作絕緣氧化處理且形成絕緣氧
化層，絕緣氧化層的面上採用掩膜或光刻的方法形成電路圖形且採用磁控濺射的方法使電路 圖形形成金屬化層。磁控濺射的方法系現有技術，在此不作敘述。金屬化層1 3由基底膜3、 導電膜2、焊接膜l複合組成，①基底膜採用磁控濺射金屬鉻或鈦的方法將鉻或鈦沉積到絕 緣氧化層上，基底膜的厚度為0.1 0. 15um範圍且控制在其範圍內可以任意確定其值，並 包括端值。②導電膜採用磁控濺射金屬銅或鎳或銅鎳合金的方法將銅或鎳或銅鎳合金沉積到 基底膜上，導電膜的厚度為1 2ixm範圍且控制在其範圍內可以任意確定其值，並包括端值。 ③焊接膜採用磁控濺射金屬銀或金的方法將銀或金沉積到導電膜上，焊接膜的厚度為0.3 0.8" m範圍且控制在其範圍內可以任意確定其值，並包括端值。大功率LED晶片的封裝結 構，鋁基板的面為絕緣氧化層，LED晶片直接連接在絕緣氧化層上且通過鋁基板直接散熱， 鋁基板的非元器件安裝面做成作帶散熱翅的散熱器結構，直接用於散熱。
實施例2:參照附圖1。由鋁基絕緣氧化板構成的大功率LED照明器件，鋁基板5或6 面為絕緣氧化層4，絕緣氧化層4上置有電路圖形的金屬化層1 3，封裝(粘接) 一片或2 片或多片LED晶片10在絕緣氧化層上，LED晶片pn極11與金屬化層連接(焊接)，電路 圖形採用掩膜或光刻製成丄ED晶片10與絕緣氧化層粘接12，且用灌封膠9將點金後的LED 封裝在鋁基板上，LED晶片10上設有一層用於保護LED晶片的灌封膠9。
需要理解到的是上述實施例雖然對本實用新型作了比較詳細的說明，但是這些說明只
是對本實用新型的簡單說明，而不是對本實用新型的限制，任何不超出本實用新型實質精神 內的發明創造，均落入本實用新型的保護範圍內。
權利要求1、一種由鋁基絕緣氧化板構成的大功率LED照明器件，鋁基板(5或6)面為絕緣氧化層(4)，其特徵是絕緣氧化層(4)上置有電路圖形的金屬化層(1～3)，封裝一片或2片或多片LED晶片(10)在絕緣氧化層上，LED晶片pn極(11)與金屬化層連接。
2、 根據權利要求1所述的由鋁基絕緣氧化板構成的大功率LED照明器件，其特徵是電路 圖形採用掩膜或光刻製成。
3、 根據權利要求1所述的由鋁基絕緣氧化板構成的大功率LED照明器件，其特徵是LED 晶片(10)與絕緣氧化層粘接，且用灌封膠(9)將點金後的LED封裝在鋁基板上。
4、 根據權利要求1所述的由鋁基絕緣氧化板構成的大功率LED照明器件，其特徵是LED 晶片(10)上設有一層用於保護LED晶片的灌封膠(9)。
專利摘要本實用新型涉及一種由鋁基絕緣氧化板構成的大功率LED照明器件，鋁基板面為絕緣氧化層，絕緣氧化層上置有電路圖形的金屬化層，封裝一片或2片或多片LED晶片在絕緣氧化層上，LED晶片pn極與金屬化層連接。優點一是將LED晶片與鋁基板絕緣氧化層直接連接、直接散熱(鋁基板的非安裝面做成散熱翅狀)，使LED晶片、電路板和散熱器合為一體，減少了熱阻形成的數量，同時絕緣氧化層與散熱器的無縫連接大大地減少了熱阻值，因而極大地提高了散熱效果；二是LED晶片pn極與金屬化層連接，使大功率LED照明器件得以實現。
文檔編號H01L33/00GK201066696SQ200720151280
公開日2008年5月28日 申請日期2006年9月26日 優先權日2006年9月26日
發明者勇 蔡 申請人:勇 蔡