[發明專利]LED陶瓷支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201210139133.8
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102709439A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 吳朝暉;劉浩;韋元寶;徐芳莉
• 申請（專利權）人: 東莞市凱昶德電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/62;H01L33/64
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 彭長久

技術領域

本發明涉及LED支架領域技術，尤其是指一種LED陶瓷支架及其制備方法。

背景技術

LED（Light?Emitting?Diode）是發光二級管的簡稱，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態半導體器件，其核心是LED?芯片，由P?型和N型半導體材料構成PN?結，通過電子和空穴在PN?結內的復合，將電能轉化為光。與自熾燈和熒光燈相比，LED以其體積小，全固態，長壽命，環保，省電等一系列優點，已廣泛用于通用照明，汽車照明、扮飾照明、電話閃光燈、大中尺寸顯示屏光源模塊中，被公眾廣泛認可為繼白熾燈、氣體放電燈之后的第三代革命性照明光源。

LED芯片支架是一種底座電子元件，是LED封裝的重要元件之一，主要為LED芯片及其相互聯線提供機械承載、支撐、氣密性保護和促進LED器件散熱等功能。近年來，隨著半導體材料和封裝工藝的完善、光通量和出光效率的提高，功率型LED已在城市景觀、交通標志、LCD背光源、汽車照明、廣告牌等特殊照明領域得到應用，并向普通照明市場邁進。然而，隨著LED芯片輸入功率的不斷提高，大耗散功率帶來的大發熱量及要求高的出光效率給LED芯片支架提出了更新、更高的要求。對高功率LED產品來講，其芯片支架要求具有高電絕緣性、高穩定性、高導熱性及與芯片匹配的熱膨脹系數(CTE)、平整性和較高的強度。

傳統上最常用作LED芯片支架的有FR4印刷電路板（PCB）、金屬芯印刷電路板(MCPCB)及貼片式PPA支架。PCB板和PPA支架的熱傳導率約在0.3W/(m·K)左右、熱膨脹系數約在13～17ppm/K。其優點是技術相對成熟，成本低廉，缺點是熱性能較差，一般只能應用于傳統的低功率LED。MCPCB板是將熱導系數相對高的金屬(如鋁、銅)裝進PCB板內，以此來強化散熱效果。但MCPCB板中絕緣層導熱系數極低，因此絕緣層成為該結構基板的散熱瓶頸，影響整個基板的散熱效果，使得整體的熱導率也只為1～2.2?W/(m·K)；同時由于絕緣層的存在，使得其無法承受高溫焊接，從而影響了封裝工藝的實施，限制了封裝結構的優化，因此不利于LED散熱。

陶瓷材料具有高的導熱系數、與LED芯片相近的熱膨脹系數、高耐熱及抗紫外輻射等特點，能有效地解決熱歪斜及黃化問題，應用于LED支架極具競爭力。采用低溫共燒技術制備的LTCC陶瓷支架在LED產業中已經被使用，但LTCC為了降低燒結溫度，于材料中加入了玻璃材料,使整體的熱傳導率降低至2～3W/mK之間。再者，LTCC?使用網印方式印制線路，使線路本身具有線徑寬度不夠精細、以及網版張網問題，導致線路精準度不足、表面平整度不佳等現象，加上多層疊壓燒結又有基板收縮比例的問題要考量，并不符合高功率小尺寸的需求。因此，開發出同時具有高散熱性、高布線精度的LED陶瓷支架將極大促進高功率LED在照明領域的應用和推廣。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種LED陶瓷支架及其制備方法，其能有效解決現有之LED支架散熱能力不足和布線精度不高等問題。

為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案：

一種LED陶瓷支架，包括有陶瓷基板以及設置于陶瓷基板上的銅線路；該陶瓷基板上設置有通孔，該銅線路穿過該通孔，銅線路的上下兩端分別延伸并露出陶瓷基板的上下表面，銅線路與陶瓷基板之間設置有鈦層，該鈦層的厚度為0.05～0.2μm。

作為一種優選方案，所述陶瓷基板的主要成分為氧化鋁，氧化鋁的質量百分含量大于95%。

作為一種優選方案，所述陶瓷基板和銅線路的上下表面均鍍有鎳層，該鎳層的表面上鍍有金層或銀層。

作為一種優選方案，所述金層或銀層的厚度為5～10μm。

一種LED陶瓷支架的制備方法，包括以下步驟：

（1）打孔，在陶瓷基板上進行打孔而形成通孔，為LED陶瓷支架的導電連接作前處理；

（2）超聲波清洗，對打孔后的陶瓷基板進行超聲波清洗，然后烘干，去除陶瓷基板表面及通孔內壁面上的雜質和沾污；

（3）離子源蝕刻，對超聲波清洗后的陶瓷基板表面及通孔內壁面進行線性離子源蝕刻處理；

（4）磁控濺鍍，以真空磁控濺鍍方式在離子源蝕刻后的陶瓷基板表面及通孔內壁面上依序形成一鈦層以及一銅層，該鈦層的厚度為0.05～0.2μm；

（5）化學沉銅，利用化學沉銅消除前述步驟（4）中陶瓷基板表面及通孔內壁上不具有導電作用的氣孔或者氣泡，使陶瓷基板表面及通孔內壁面能夠完全地導通；