[發明專利]散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管

有效

• 申請號: 201110334161.0
• 申請日: 2011-10-29
• 公開（公告）號: CN102354725A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 姚光銳;范廣涵;鄭樹文;張濤;劉小平;蘇晨;宋晶晶
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/64
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強

技術領域

本發明涉及LED發明技術領域，本發明涉及LED發明技術領域，特別地，涉及一種直接采用類金剛石膜-銅復合材料作為散熱基板的大功率LED。

背景技術

LED光源因具有驅動電壓低、壽命長、光通量高、抗震動、不怕電源的反復開關、結構小以及安全、高效、節能等諸多優點，已成為替代傳統發明光源的最佳光源選擇。隨著LED技術的快速發展，大功率LED制備技術已日趨成熟，但是，目前的LED發明，一般是將大量普通小LED管或多個功率管集中在一個燈具中，且多采用封閉式燈具結構設計，典型的例子就是用LED做大尺寸液晶顯示器的背光源。LED的光電轉換效率達不到100%，而且隨著電流的加大，產生的熱量也增多。這使得LED的散熱問題變得很突出，嚴重影響LED的光源穩定性和使用壽命。現有的大功率LED芯片封裝材料多是鋁基板和共燒陶瓷基板，沒法達到很好的散熱效果，另外現有的封裝結構還需要作出很多改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有LED芯片的散熱問題，提供了散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管。本發明可通過如下多個技術方案來實現：

散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管，包括LED芯片、透鏡和反射杯，LED芯片位于反射杯中，透鏡位于反射杯上方，其還包括類金剛石膜-銅復合材料制成的散熱基板；所述的散熱基板的下表面直接和空氣接觸；LED芯片通過固晶膠或金屬共晶焊直接安置在散熱基板的上表面。?

作為上述散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管的進一步優化的技術方案，所述類金剛石膜-銅復合材料制成的散熱基板的下表面或下表面和上表面均為類金剛石膜。

作為上述散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管的進一步優化的技術方案，散熱基板的上表面為銅，下表面為類金剛石膜，散熱基板的上表面通過絕緣的粘合層粘合有電路層；粘合層和電路層開有供LED芯片穿過的孔。

作為上述散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管的進一步優化的技術方案，其還包括電路層，散熱基板的上表面和下表面為類金剛石膜，電路層直接設在上表面類金剛石膜上；電路層開有供LED芯片穿過的孔，反射杯位于電路層上。

作為上述散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管的進一步優化的技術方案，散熱基板的下表面為類金剛石膜，上表面安置LED芯片的地方為類金剛石膜，上表面其他地方為銅，散熱基板的上表面通過絕緣的粘合層粘合有電路層；粘合層和電路層開有供LED芯片穿過的孔

作為上述散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管的進一步優化的技術方案，散熱基板下表面加工成散熱鰭片，散熱鰭片為類金剛石膜-銅復合材料；反射杯是銅或者銅和類金剛石膜復合材料。

作為上述散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管的進一步優化的技術方案，反射杯中填充有覆蓋LED芯片和LED芯片的引線的密封劑。

作為上述散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管的進一步優化的技術方案，所述密封劑中摻有熒光粉。

作為上述散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管的進一步優化的技術方案，所述LED芯片有多個，且位于反射杯中。

作為上述散熱基板為類金剛石膜-銅復合材料的大功率發光二極管的進一步優化的技術方案，所述類金剛石膜-銅復合材料的由如下方法制得：通過微波共振等離子增強化學氣相沉積技術讓氫氣和甲烷反應生成類金剛石膜，其中入射微波為TE10模，微波頻率為1~2.?45GHz，微波功率為850~950W；采用拋光后的(?100)?面硅片作為基片,先依次經過丙酮、酒精、去離子水超聲清洗,?每種試劑清洗5~8分鐘,?然后用氮氣吹干；調節氫氣流量為10-50sccm,甲烷流量為5-50sccm，襯底真空為（1.0~5.?0）×10^-3Pa，注入負偏壓為10~30KV，脈沖頻率為100~300HZ，脈寬為10~20μs；沉積過程中基片溫度保持在300~500℃，沉積時間為15~20小時，沉積的類金剛石膜厚度達到30-50μm；然后通過電子束蒸鍍在壓強小于1.?0×10^-5Pa條件下蒸鍍2~5小時在類金剛石膜上鍍一層5-8nm的銅，隨后用硫酸銅溶液在銅上面電鍍10-30毫米厚的銅；再把硅基片腐蝕掉，最后在HF溶液中清洗，得所述類金剛石膜-銅復合材料。