[發(fā)明專利]一種帶金屬散熱片的LED封裝結(jié)構(gòu)

無效

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• 申請日: 2011-06-03
• 公開（公告）號: CN102368532A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭瓊娜;王雙喜;歐陽雪瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 王雙喜
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L33/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于LED散熱封裝領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用低溫共燒陶瓷工藝制備的具備多層陶瓷和金屬的、可實現(xiàn)導(dǎo)電和較好導(dǎo)熱功能的大功率LED散熱封裝結(jié)構(gòu)。

技術(shù)背景

隨著LED制造工藝的不斷進步和新型材料的開發(fā)，使得LED逐步向普通照明領(lǐng)域邁進。LED一般靠環(huán)氧樹脂封裝，環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱能力低下，熱量只能靠芯片下面的引腳散出。傳統(tǒng)的LED功率小(功率為mW級)，發(fā)熱問題并不嚴重。對于大功率器件，輸入功率在1W以上，而芯片尺寸僅為幾個mm²，芯片功率密度大，基于目前的半導(dǎo)體制造技術(shù)，對大功率LED而言，光電轉(zhuǎn)換效率僅為10％～15％，其余的全部轉(zhuǎn)化為熱能，芯片的熱量難以導(dǎo)出。

功率型LED主要是通過傳導(dǎo)方式將光源工作產(chǎn)生的熱量從芯片結(jié)到外延層、外延層到封裝基板、封裝基板到外部冷卻裝置這三個環(huán)節(jié)散發(fā)出去，因此，功率型LED的封裝基板是這個散熱通道的重要組成部分。大功率LED封裝的重點在于如何在不降低其它性能的情況下，盡可能地增大基板的散熱性能。

低溫共燒陶瓷基板是目前大功率LED封裝可供選擇的基板之一。LTCC技術(shù)由于可以堆疊多層，每層可以布線或植入無源元件，擁有復(fù)雜電路或有若干分立電路的器件可以封裝在一個較小的體積內(nèi)。在封裝尺寸方面的優(yōu)越性使得LTCC技術(shù)及其材料受到了廣泛的關(guān)注。LTCC技術(shù)為陶瓷層與金屬層相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，LTCC的金屬層導(dǎo)熱系數(shù)較高，可以很快把熱傳導(dǎo)出去。所以，如何通過封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得LED封裝具備較好的導(dǎo)熱通道和較大的散熱面積就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)不易解決的大功率LED散熱問題，提供一種帶金屬散熱片的LED封裝結(jié)構(gòu)。采用LTCC技術(shù)的多層結(jié)構(gòu)，形成一個多層金屬散熱器，多層金屬可以具備很大的散熱面積，能有效提高散熱效率，各金屬層之間通過對陶瓷通孔填充金屬實現(xiàn)互聯(lián)，形成良好的散熱通通。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明按以下技術(shù)方案實施：

一種帶金屬散熱片的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括發(fā)光芯片、陶瓷基板和金屬散熱基板。該封裝結(jié)構(gòu)由金屬漿料填充陶瓷通孔形成的金屬柱，聯(lián)結(jié)低溫共燒陶瓷基板的金屬層，形成一個大面積的金屬散熱器，將通過LED金線導(dǎo)出來的熱量快速散發(fā)出去。

所述低溫共燒陶瓷基板包括2層或2層以上的金屬層，相關(guān)金屬層之間通過導(dǎo)熱金屬柱實現(xiàn)互聯(lián)。

上述陶瓷基板中第一層金屬層為電路層，兼具導(dǎo)電和導(dǎo)熱功能；其它金屬層均為散熱層。電路層與金屬散熱層之間通過1個導(dǎo)熱金屬柱實現(xiàn)互聯(lián)。

上述帶金屬散熱片的LED陶瓷基板的各個金屬散熱層分別只與一個LED電極相連。

上述陶瓷基板中，連接相關(guān)金屬散熱層的導(dǎo)熱金屬柱的數(shù)量在一個或一個以上，視具體散熱需要和基板的面積而定。

上述一種帶金屬散熱片的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：陶瓷基板下面的一層金屬作為與金屬散熱基板焊接的焊接層，不屬于上述散熱層，亦不與上面的金屬散熱層連通。

上述帶金屬散熱片的LED封裝結(jié)構(gòu)，芯片底部與金屬散熱基板由芯片導(dǎo)熱柱直接連接，芯片導(dǎo)熱柱的數(shù)量在一個或一個以上。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖。51、52a、53共同形成多層金屬散熱器。

圖2是實施例1的各層示意圖。其中：(a)～(i)分別對應(yīng)圖1從下往上各層。

圖3是實施例2的整體LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是實施例2的各層示意圖。其中：(a)～(k)分別對應(yīng)圖3從下往上各層。

圖5是實施例3的整體LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是實施例3的各層示意圖。其中：(a)～(k)分別對應(yīng)圖5從下往上各層。

圖中符號說明：

1-金線，即芯片的電極引腳

2-芯片

3-固晶膠

4-陶瓷層

51-金屬電路層

51a-芯片焊接處

51b-金線焊接處

51c-外接電源處

52a-散熱片導(dǎo)熱金屬柱，連接各金屬散熱層

52b-芯片導(dǎo)熱柱，連接芯片和金屬散熱基板

53-金屬散熱層，即散熱片

54-金屬焊接層

6-金屬散熱基板，實施例中采用鋁板

具體實施方式

實施例一

如圖1，選擇單個芯片，金屬散熱層53的層數(shù)為2，連接的金屬柱52a、52b數(shù)量各為1的結(jié)構(gòu)。