[發明專利]一種SMD高功率LED陶瓷封裝基座

無效

• 申請號: 200810066254.8
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101252163A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 謝燦生
• 申請（專利權）人: 潮州三環（集團）股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到一種陶瓷封裝基座，尤其涉及到一種SMD高功率LED陶瓷封裝基座。

背景技術

LED作為一種新型光源，由于具有節能、環保、壽命長、啟動速度快、能控制發光光譜和禁止帶幅的大小使彩度更高等傳統光源無可比擬的優勢而得到了空前發展。伴隨著LED電流強度和發光量的增加，LED芯片的發熱量也隨之上升，對于高功率LED，輸入能源的80％都以熱的形態消耗掉。如果這些熱量不能及時排出外界，造成芯片的溫升效應，LED的壽命和光輸出都會大打折扣；傳統使用的環氧樹脂封裝基座的熱傳導率僅為0.47W/mK，已經遠遠不能滿足高功率的LED的散熱要求。近年逐步被高導熱率的鋁金屬基板替代，鋁基板受絕緣有機材料的影響，熱傳導率為1～2.2W/mK，能夠滿足部分較高功率LED的封裝要求，但鋁基板的熱膨脹系數與LED芯片差異很大，當溫度變化很大或封裝作業不當時極易產生熱歪斜，引發芯片瑕疵及發光效率降低。由于LED亮度隨驅動電流的增大而增大，對更高亮度的LED，鋁基板已經無法滿足其散熱要求，陶瓷封裝基座因具有熱導率高、熱膨脹系數與高亮度LED晶體匹配、電絕緣強度高、可設計反射杯及導熱通孔等可以有效的解決這些問題而成為高功率LED的理想散熱基座材料。

現有陶瓷封裝技術的產品結構如圖1所示，其由兩層陶瓷構成，上層提供反射杯，下層安裝芯片，并實現與底層電極電導通。其中貼片區1用于安裝芯片；打線區2通過焊接導線連接芯片的電極；底部焊盤3通過基座金屬化布線，實現與芯片兩個電極的連接；電導通孔4連接上下兩層金屬化布線，實現上下電導通；反射杯5起到聚光及反射增加亮度的作用。

上述封裝的缺點及導致原因包括：1)、環氧樹脂封裝基座及鋁基板熱導率低，且熱膨脹系數與高功率LED芯片相差太大，導致發光效率和壽命大打折扣，沒能達到高功率、長壽命的技術要求。2)、現有的陶瓷封裝基座缺點：未使用高導熱材料或設高導熱柱，封裝散熱性差；杯壁未金屬化或使用高反射率材料，封裝聚光及反射效果差。

基于現有陶瓷封裝基座的不足之處，本發明人設計了“一種SMD高功率LED陶瓷封裝基座”。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足所要解決的技術問題是：提供一種提高SMD高功率LED封裝基座散熱性能；增強LED產品耐高低溫度沖擊性能，提高產品的可靠性、穩定性；降低生產成本，促進SMD高功率LED陶瓷封裝基座推廣應用的SMD高功率LED陶瓷封裝基座。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種SMD高功率LED陶瓷封裝基座，該基座由上陶瓷層和下陶瓷層構成，上陶瓷層提供反射杯，下陶瓷層用于安裝芯片并實現與底層電極電導通，下陶瓷層上側設有用于安裝芯片的貼片區和通過焊接導線連接芯片電極的打線區，下陶瓷層下側設有通過基座金屬化布線實現與芯片兩個電極連接的底部焊盤，基座還設有用于連接上下兩層金屬化布線以實現上下電導通的電導通孔，該電導通孔可設在基座的內部或邊緣，上陶瓷層中的反射杯起到聚光及反射增加亮度的作用，所述的上陶瓷層和下陶瓷層由高溫氧化鋁或氮化鋁陶瓷材料制成，氧化鋁陶瓷和氮化鋁陶瓷的熱導率分別約為18～20W/mK和170～230W/mK。

所述的上陶瓷層和下陶瓷層由高溫氧化鋁材料制成，散熱焊盤連接設有高導熱柱，高導熱柱設于下陶瓷層內部，高導熱柱的上側與貼片區相連接，高導熱柱用于將芯片產生的熱導出，散熱焊盤設于下陶瓷層的下側，用于將高導熱柱導出的熱散逸出來，高導熱柱的下側與散熱焊盤相連接。

所述上陶瓷層的反射杯角度可任意變化，反射杯的杯壁金屬化并電鍍有高反射材料。

所述的高導熱柱由鎢金屬填充而成，其熱導率約為200W/mK。

所述的基座由高溫氧化鋁或氮化鋁陶瓷材料制成，其熱導率分別約為18～20W/mK和170～230W/mK，高導熱柱由鎢金屬填充而成，其熱導率約為200W/mK，很好的解決了基座散熱的關鍵問題。

本發明的生產工藝流程是：

原材料分散→流延→切片→沖孔(腔)→灌封(印孔)→平面印刷→疊層/加壓→刻槽→排膠/燒結→電鍍。

原材料分散：按一定的配比將陶瓷粉末、有機粘合劑、溶劑及其它助劑通過球磨等工藝加工而形成陶瓷漿料。

流延：將加工好的陶瓷漿料均勻地涂布在薄膜上，烘干得到陶瓷生帶。

切片：將流延制成的陶瓷生帶切割成一定尺寸的陶瓷生片。

沖孔(腔)：根據產品設計需要，在切割好的陶瓷生片上沖制通孔或腔體。