[發明專利]用于制造LED的支架、大功率白光LED封裝方法

有效

• 申請號: 201010143610.9
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101859866A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 宋金德;陳志忠;張茂勝;董維勝;張國義
• 申請（專利權）人: 江蘇伯樂達光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/62
• 分類號: H01L33/62;H01L33/64;H01L33/56
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明屬于LED封裝技術領域，涉及一種LED的封裝方法，尤其涉及一種大功率白光LED封裝方法；同時，本發明還涉及一種用于制造LED的支架。

背景技術

功率型發光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)被認為是替代現有各種照明光源的最有潛力的半導體器件。白光功率型LED的發光效率已經達到186lm/W，超過了現有的所有其他照明光源的效率；同時LED的輸出功率和可靠性也在穩步增加。早期的功率型LED的封裝只是在原有指示型直插式LED的簡單放大，其封裝熱阻沒有大的改善，一般情況下高達200-300℃/W，對1W以上的大功率LED而言，結溫將升高到200℃以上，導致器件迅速劣化。惠普公司從1993年推出食人魚及其改進結構的封裝，使得LED熱阻降低到70℃/W左右，功率從最初的幾十毫瓦增加到0.3-0.5瓦。較大的進步是1998年Lumileds推出的Luxeon功率型LED系列產品，他們把芯片焊接在熱沉插件上，使得熱阻降低到15℃/W的水平，瓦級的LED實用就成為可能。

但是目前國內封裝行業在功率型LED封裝上還處于起步階段，許多采用較高質量的芯片封裝的瓦級LED并不能得到較長的使用壽命。主要原因有以下幾點，一是封裝熱阻過大，雖然大多數廠家的封裝結構類似于Luxeon系列產品，但是其固晶采用銀膠固晶，銀膠固晶需要較為苛刻的工藝條件，同時其熱導率偏低，一般低于10W/mK。通過共晶金屬焊接可以顯著降低熱阻，雖然很多廠家嘗試，但成功的聊聊無幾，一方面用于LED共晶焊的設備目前還不是很成熟，另一方面直接用于較高焊接溫度的支架也很難在市場上采購得到。二是熒光粉涂敷仍舊采用在碗杯中大面積涂敷的方法，這種方法熒光粉直接與芯片接觸，熒光粉的效率因溫度過高而下降，同時熒光粉及其混合的膠體也會迅速老化，降低LED的壽命。而且這種方法還容易導致熒光粉的涂敷量不準，膠體固化前發生熒光粉的沉淀，杯內熒光粉分布不均，從而使得LED發光顏色的差異，出現黃圈，藍圈等，批量化的生產導致分BIN數量的增加，直接導致成本的上升。三是封裝結構不夠緊湊，產生了許多不同材料的界面，從而降低了其在高溫及冷熱沖擊等方面的性能，一個例子就是透鏡的封裝，大多還采用預制透鏡然后加蓋封裝的方法。這種方法增加了透鏡中氣隙產生的可能性，而且因為透鏡和里面封裝材質的差異導致透鏡和膠體分離，甚至脫落。還有熱沉與支架之間的聯接界面通過沖壓形成，在不斷的冷熱沖擊或高低溫循環下，也有松動的可能。

臺灣光鼎公司研制的E-POWER系列功率型LED，是類似于食人魚結構的、管座與透鏡一體化封裝結構，該結構可以解決共晶焊固晶以及透鏡模造的問題。但是由于其熱沉結構設計是通過粗大的管腳在側向散熱，其散熱效率低于Lumileds公司的產品，其適用的最大功率為0.6W。另外一方面，其封裝體基本為環氧樹脂，不能夠耐較高的溫度和較大的應力。若使用耐溫塑膠灌封LED支架結構，則能解決上述問題，但是目前市售的仿Lumileds公司支架在共晶焊接溫度上存在問題，即缺少耐310℃以上的高溫塑膠，這對Au_0.2Sn_0.8的共晶金屬是必須的溫度。本發明提供一種大功率白光LED的封裝方法，用以解決本領域面臨的上述技術難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種大功率白光LED封裝方法，可減少LED光損失，提高分bin的效率，同時提高LED可靠性。

此外，本發明進一步提供一種用于制造LED的支架。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種用于制造LED的支架，所述支架為金屬銅或鋼結構，表面鍍有銀層；所述支架包括連為一體的金屬框架與圓柱狀熱沉；熱沉中間的碗杯為反射杯，底部可進行芯片共晶焊接；所述支架進一步包括兩個相互獨立的圓弧焊線區，與熱沉分開；支架的正負管腳分別與焊線區及框架相連；熱沉與框架通過金屬的筋相連，用來固定熱沉。

作為本發明的一種優選方案，所述支架進一步包括用于管殼塑膠的注塑模具；整個管殼為圓柱狀，中間露出反射杯、電極焊線區，包裹住熱沉、部分電極焊線區、部分管腿、部分連接熱沉的筋；所述注塑模具包括定位栓、定位孔，與支架的定位孔對應；所述注塑模具包含上下兩部分，可與支架合模，合模后模具內包含有注塑的膠道。

作為本發明的一種優選方案，所述熱沉具有的高度保證其底部在塑封管殼以后裸露，其底面積與芯片功率匹配；所述正負焊線區對稱分布，在管殼塑封后露出設定的焊線區域。