[發明專利]陶瓷基板和散熱襯底的大功率LED集成封裝方法及結構

有效

• 申請號: 201410226278.0
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104009028B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 顧海軍;楊曉鋒;曹高峰;杜愛瓊;王波;尢紹麟
• 申請（專利權）人: 上海信耀電子有限公司
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075;H01L33/62;H01L33/64
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及LED封裝領域，特別是涉及一種陶瓷基板和散熱襯底的大功率LED集成封裝方法及結構。

背景技術

現有大功率LED的封裝技術主要以金屬框架和陶瓷基板封裝為主。該些封裝方式最大的缺點就是無法解決電流通路和散熱通路之間的矛盾，導致器件尺寸大，在集成方面存在一定的局限性，無法做到高密度和多點陣集成。

例如，在申請號為200820237597.1的中國專利文獻中，公開了一種多芯片的表面貼裝LED模組封裝結構。該封裝結構是在氮化鋁陶瓷基板上印制有線路和焊盤，多顆LED芯片直接黏結在氮化鋁陶瓷基板的正面，由金線將LED芯片與氮化鋁陶瓷基板電性接通；在LED芯片周邊蓋有金屬底座，金屬底座全表面電鍍亮銀層，在金屬底座上蓋有玻璃透鏡，LED芯片表面涂裝熒光涂層。以該種方式形成的封裝結構，最大功率可達到3W，器件熱阻是10K/W。

又例如，在申請號為201010604319.7的中國專利文獻中，公開了一種多芯片組大功率LED封裝結構。該封裝結構由基板、多個LED封裝單元和電路導線組成，其中，基板正面均勻分布多個封裝單元，電路導線印刷在基板正面，基板由下層的銅散熱基板和上層的絕緣層構成。該種封裝方式構成的封裝結構，雖然銅的導熱系數是390W/mK，但由于絕緣層的導熱系數只有0.24W/mK，絕緣層厚度一般在25微米以上，則熱阻是1.04K·cm2/W，在集成時，還要充分考慮基板上的銅箔面積，如果間距按2*2mm計算(不考慮走線)，其熱阻是25K/W；如果單個LED封裝單元按3W運作，器件工作熱阻達到近75K/W，同樣不利于集成條件下的散熱要求。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種陶瓷基板和散熱襯底的大功率LED集成封裝方法及結構，以實現多芯片集成封裝，同時具備很好的散熱性能。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種陶瓷基板和散熱襯底的大功率LED集成封裝方法，其至少包括：在高導熱基板的相對兩面分別鍍上合金層后，再將其中一面覆蓋可焊且導電的材料層；基于光刻技術及至少一待封裝的LED芯片的排列方式在所述可焊且導電的材料層上形成用于與各待封裝的LED芯片連接的電流驅動線路；將各待封裝的LED芯片焊接在所述可焊且導電的材料層上的相應位置，并與相應的電流驅動線路電性連通；將所述高導熱基板另一面的合金層與金屬襯底相結合；以及在一中空的電路板表面形成金屬焊盤，并將焊接有LED芯片的高導熱基板焊接在所述中空的電路板中，將金屬焊盤與電流驅動線路電性連通，并將各LED芯片及電流驅動線路予以密封。

優選地，各待封裝的LED芯片通過電流驅動線路形成共陰、共陽、串聯及矩陣連接中的一種或多種。

優選地，基于超聲熱壓的鍵合方式將金屬焊盤與電流驅動線路通過金屬細絲或細金屬帶相連接。

優選地，基于真空鍍膜方式在所述高導熱基板的相對兩面分別蒸鍍上合金層。

優選地，基于共晶焊或回流焊方式將待封裝的LED芯片焊接在所述可焊且導電的材料層上。

本發明還提供一種陶瓷基板和散熱襯底的大功率LED集成封裝結構，其至少包括：一表面設置有金屬焊盤的中空的電路板；焊接在所述中空的電路板中的高導熱基板，其相對兩面分別鍍有合金層，且在其中一面的合金層上覆蓋有可焊且導電的材料層、另一面的合金層上結合有金屬襯底；在所述可焊且導電的材料層上焊接有至少一LED芯片，并形成有與所述至少一LED芯片電性連通的電流驅動線路，其中，所述電流驅動線路與所述金屬焊盤電性連通。

優選地，各待封裝的LED芯片通過電流驅動線路形成共陰、共陽、串聯及矩陣連接中的一種或多種。

優選地，所述可焊且導電的材料層的材料為金或銀。

優選地，金屬焊盤與電流驅動線路通過金屬細絲或細金屬帶相連接。

優選地，所述金屬襯底與所述中空的電路板呈層疊狀。

如上所述，本發明的熱電分離的大功率LED封裝方法及結構，具有以下有益效果：能實現電流通路與散熱通路的分離，進而既能實現多芯片集成封裝，同時又具備很好的散熱性能；可以被應用到高發光功率密度的場合，例如汽車前燈、投影儀、路燈等。

附圖說明

圖1a至1f顯示為本發明的陶瓷基板和散熱襯底的大功率LED集成封裝方法的流程圖。

元件標號說明

1 陶瓷基板和散熱襯底的大功率LED集成封裝結構

11高導熱基板

12合金層

13可焊且導電的材料層

14、14’電流驅動線路

15LED芯片