[發明專利]LED貼片式封裝模組

有效

• 申請號: 201010126750.5
• 申請日: 2010-03-15
• 公開（公告）號: CN102088017A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 熊大曦;崔笠筠
• 申請（專利權）人: 蘇州科醫世凱半導體技術有限責任公司
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075;H01L33/48;H01L33/62
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛

技術領域

本發明涉及一種的領域為半導體封裝結構，特別涉及一種LED的貼片式封裝模組。

背景技術

發光二極管(簡稱LED)，是一種半導體固體發光器件，它是利用固體半導體芯片作為發光材料，在正向電壓作用下，引起光子發射而發光。LED可以直接發出白色和各種色彩光，是具有節能、環保和壽命長等顯著優點的新型高效固體光源。其發光過程包括三個部分：正向偏壓下的載流子注入、復合輻射發光，以及光能的有效提取。

封裝是將LED芯片與驅動電路結構聯接，同時利用環氧樹脂等各種材料對芯片進行包裝，提高其外部量子出光效率和熱穩定性，是保證優質高效電光特性和提高性能的重要工序。其功用包括：為芯片提供電連接；保護芯片，提高發光效率；提供散熱通路等。LED封裝模組將會集成到系統作為一個功能單元。

一塊LED封裝模組一般會有一塊基板，其它元器件會安裝在上面。在基板上面，會有一層電絕緣層，然后是導線層和阻焊層。LED芯片通過銀漿或焊接連接到基板上。此外，還有相應的連接頭提供LED芯片和外部電路的電連接。

貼片式LED模組是LED封裝的一種形式，其特點是電的連接來自于基板的底部(見圖一)。這種封裝形式的優點是緊湊、低成本、高性能和為系統集成提供更大的靈活性。貼片式封裝的基板材料主要是陶瓷，像三氧化二鋁(Al2O3)，或氮化鋁(AlN)。三氧化二鋁價格便宜但是導熱性能很差；氮化鋁導熱性能很好但是價格昂貴。如何選擇使用是一個棘手的問題。

隨著LED光源越來越多地應用于通用照明市場，客戶需要更高的出光量與其它類別的光源競爭，如熒光燈和鹵化燈。出光亮越高，則相應的電工耗和發熱量就越高。單顆LED貼片式封裝模組的散熱量可以達到50瓦到100瓦。為了保持芯片的正常工作，貼片式封裝的散熱性能必須很好，有時甚至用氮化鋁也達不到要求。所以，市場迫切需要更高熱性能的基板材料。

附圖1為當前典型的LED貼片式封裝的結構。基板(003)一般為陶瓷材料(三氧化二鋁或者是氮化鋁)。基板的中部一般為LED芯片的放置區域(005)。在基板的上表面兩側，金屬層(004和007)是分別用于焊線的陰極區和用于連接芯片的陽極區。這兩處金屬層和外部有電路連接。在基板內部，鉆通的金屬化孔用于保持上下底面的電連接。由于這種結構，基板材料必須為電絕緣材料。為了保障封裝模組的良好的熱性能，基板材料一般為陶瓷。然而，具有高導熱系數的氮化鋁(熱導系數為180W/mK)非常昂貴。

發明內容

本發明目的是提供一種新的LED的貼片式封裝模組，封裝方法，該新的設計和制造的封裝模組具有好的散熱性能。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種LED貼片式封裝模組，它包括：

LED芯片單元，該LED芯片單元包括多個LED芯片組，每個LED芯片組中包括至少一個LED芯片；

封裝基板層，所述的封裝基板層至少具有與所述的LED芯片組數目相同的封裝基板，各個所述的封裝基板的材質為金屬或合金材料，相鄰的所述的封裝基板之間填充有介電材料，所述的封裝基板構成連接LED芯片組陽極的金屬陽極，各個所述的LED芯片組貼片式安裝在相應的所述的封裝基板的上表面上，并且所述的LED芯片組的陽極與相應的所述的封裝基板形成電連接；

金屬陰極層，所述的金屬陰極層位于所述的封裝基板層的上方，所述的金屬陰極層與所述的封裝基板層之間設置有介電材料層，所述的金屬陰極層至少具有與所述的LED芯片數目相同的金屬陰極，相鄰的所述的金屬陰極之間填充有介電材料，各個所述的金屬陰極與相應的所述的LED芯片組的陰極通過金屬導線相電連接。

優選地，所述的封裝基板的材料為銅、鋁、銅合金或鋁合金。

優選地，所述的LED芯片單元中包括四個LED芯片組。

優選地，至少有一個所述的LED芯片組中具有多個LED芯片。

優選地，所述的多個LED芯片相并聯連接。

優選地，所述的封裝基板具有五個，其中四個所述的封裝基板用于與所述的LED的陽極相電連接，一個用于與外部相電連接。

優選地，相鄰的所述的封裝基板之間填充的介電材料與所述的封裝基板具有相同或相近的熱膨脹系數。

優選地，多個所述的封裝基板與多個所述的金屬陰極之間通過金屬柱相串聯，使得所述的封裝模組形成為由多個芯片組串聯連接的模組。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果：本發明通過使用金屬(或金屬合金)，而不是陶瓷，作為貼片式封裝的封裝基板材料，其中的封裝基板本身可以作為連接LED芯片陽極的陽極層，這種新的結構可以大幅度提高封裝模組的散熱性能。