[發(fā)明專利]低熱阻LED封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310067793.4
• 申請(qǐng)日: 2013-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN103151445B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧鵬志;楊華;鄭懷文;于飛;薛斌;伊?xí)匝?/a>;王國(guó)宏;王軍喜;李晉閩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01L33/48
• 分類號(hào): H01L33/48;H01L33/54;H01L33/64
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種低熱阻發(fā)光二極管(LED)封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(light?emitting?diode.LED)作為新型高效固體光源，具有長(zhǎng)壽命、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)，是人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，被認(rèn)為是第3代的照明新技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義巨大。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，LED科技發(fā)展迅速，LED在發(fā)光強(qiáng)度、峰值波長(zhǎng)、半波帶寬等參數(shù)性能上有很大提高。與傳統(tǒng)光源一樣，半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)在工作期間也會(huì)產(chǎn)生熱量，其多少取決于整體的發(fā)光效率。在外加電能量作用下，電子和空穴的輻射復(fù)合發(fā)生電致發(fā)光，在PN結(jié)附近輻射出來的光還需經(jīng)過芯片(chip)本身的半導(dǎo)體介質(zhì)和封裝介質(zhì)才能抵達(dá)外界(空氣)。綜合電流注入效率、輻射發(fā)光量子效率、芯片外部光取出效率等，最終大概只有30-40％的輸入電能轉(zhuǎn)化為光能，其余60-70％的能量主要以非輻射復(fù)合發(fā)生的點(diǎn)陣振動(dòng)的形式轉(zhuǎn)化熱能。LED的散熱現(xiàn)在越來越為人們所重視，這是因?yàn)長(zhǎng)ED的光衰或其壽命是直接和其結(jié)溫有關(guān)，散熱不好結(jié)溫就高，結(jié)溫不但影響長(zhǎng)時(shí)間壽命，也還直接影響短時(shí)間的發(fā)光效率。依照阿雷紐斯法則溫度每降低10℃壽命會(huì)延長(zhǎng)2倍，LED芯片的特點(diǎn)是在極小的體積內(nèi)產(chǎn)生極高的熱量，而LED本身的熱容量很小，所以必須以最快的速度把這些熱量傳導(dǎo)出去，否則就會(huì)產(chǎn)生很高的結(jié)溫。為了盡可能地把熱量引出到芯片外面，目前的封裝形式都是將LED芯片用銀膠粘接在銅支架上，然后將銅支架底部涂上導(dǎo)熱硅脂再焊接到布有電路的鋁基散熱板上，最后將鋁基散熱板通過導(dǎo)熱硅脂固定到散熱器上，LED芯片產(chǎn)生的熱量從LED芯片自身到最終的散熱器，中間需要經(jīng)過5層介質(zhì)層，這就增加了串聯(lián)熱阻，導(dǎo)致LED封裝后的總熱阻無法降低。為了降低LED封裝后的總熱阻，也有將LED芯片用銀膠粘接直接封裝在布有電路的鋁基散熱板上，然后將鋁基散熱板通過導(dǎo)熱硅脂固定到散熱器上，這樣LED芯片產(chǎn)生的熱量從LED芯片自身到最終的散熱器，中間還需要經(jīng)過4層介質(zhì)層，LED封裝后的總熱阻還是很高。

最好的方法就是將LED芯片通過焊料直接焊接在散熱器上，LED芯片產(chǎn)生的熱量從LED芯片自身只需經(jīng)過一層介質(zhì)層(焊料)就能到達(dá)最終的散熱器，這樣串聯(lián)熱阻最小，但是散熱器體積較大，表面不容易進(jìn)行電路加工，使這種方法實(shí)現(xiàn)起來非常困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種低熱阻的LED封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法，通過該封裝方法得到的低熱阻的LED封裝結(jié)構(gòu)，可以提高LED芯片的出光效率，并且使LED芯片產(chǎn)生的熱量經(jīng)過金屬導(dǎo)熱層迅速擴(kuò)散并傳導(dǎo)到散熱器表面，省掉傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)的中間環(huán)節(jié)，熱阻明顯下降，亮度和可靠性得到提高，整體制作成本下降，提高了產(chǎn)品一致性。

本發(fā)明提供一種低熱阻LED封裝結(jié)構(gòu)，其包括：

LED芯片；

一支撐電路板，包括：一電路板；一制作在電路板下的反射層和一制作在反射層下的金屬導(dǎo)熱層，該電路板的中間有一通孔，所述LED芯片位于電路板的通孔內(nèi)，該LED芯片通過金屬引線與電路板電性連接；

一封膠層，該封膠層將電性連接好的LED芯片固封在支撐電路板中的電路板的通孔內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種低熱阻LED封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其包括以下步驟：

步驟1：取一電路板，該電路板上有一通孔；

步驟2：將電路板的背面粘附在耐高溫的粘性材料上；

步驟3：將LED芯片固定在電路板的通孔內(nèi)；

步驟4：用金屬引線將LED芯片與電路板電性連接；

步驟5：用封膠層將LED芯片固封在電路板的通孔內(nèi)，并固化；

步驟6；將固化后的電路板取出，去掉電路板背面的粘性材料，露出LED芯片的底面；

步驟7：采用蒸鍍、濺射或者電鍍的方法，在電路板的背面制作反射層和金屬導(dǎo)熱層，該電路板、反射層和金屬導(dǎo)熱層組成支撐電路板，完成LED封裝結(jié)構(gòu)的制備。

本發(fā)明的有益效果是，通過該封裝方法得到的低熱阻的LED封裝結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是無支架，該LED封裝結(jié)構(gòu)可以提高LED芯片的出光效率，并且使LED芯片產(chǎn)生的熱量經(jīng)過金屬導(dǎo)熱層迅速擴(kuò)散，并傳導(dǎo)到散熱器表面，省掉傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)的中間環(huán)節(jié)，熱阻明顯下降，亮度和可靠性得到提高，整體制作成本下降，提高了產(chǎn)品一致性。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中：