专利名称：Led硅封装单元的制作方法
技术领域：
本实用涉及一种LED硅封装单元。
背景技术：
近来，以LED作为光源的器件已经越来越多。LED光源作为固体光源受到欢迎的原 因是其体积小，节能，环保，寿命长等卓越的性能所导致的。 为提高LED光源的亮度，充分发挥其发光效率，目前主要通过以下四个途径达成 1、提高LED芯片取光率； 2、加大LED芯片的工作电流，从而提高发光功率； 3、采用新型LED封装结构来提高光电功率的转换效率； 4、选用优良散热材料，在大电流下降低芯片结温。 综合上述四点，其中后三种途径中都需要解决LED芯片散热的问题。换句话说， LED芯片散热是LED封装结构必须解决的关键问题。对LED芯片散热的考虑主要包括芯片 布置、封装材料(基板材料、热界面材料等)的选择与处理工艺、热沉设计等。 然而，现有技术中的LED封装结构存在散热效率差的问题。 实用内容 本实用的目的是提供一种散热效果良好的LED硅封装单元。 为了实现上述目的，本实用提供一种LED硅封装单元，其包括其上形成硅基板
凹陷面及与该硅基板凹陷面相对的硅基板底面的硅基板，硅基板凹陷面内设置一对基板电 路，每个基板电路上开设导电孔，硅基板底面上设置有与基板电路对应的一对外电路电极，
导电孔穿过外电路电极，通过将导电材料灌注在导电孔内实现基板电路与外电路电极的电 性连接，硅基板凹陷面内安装电性地连接到基板电路的LED芯片；及与硅基板连接以便对 其散热的外延散热体，外延散热体表面上设置有一对分别与硅基板上的一对基板电路电性 连接的外延散热体电路。 本实用的优点在于1、相对于现有技术，首先克服了现有基板支架散热不足的问 题，实现了基板支架整体高效导热散热的封装结构；2、突破了现有技术散热路径中存在多 层热阻阻隔的不良散热途径，LED芯片与硅基板只有一层热阻，可以高效直接把热散到外 面。3、硅封装LED可以实现多晶粒子大功率封装，同时可以通过SMD和回流焊高效的与外 延散热体或电路建立连接。 下面将结合附图，通过优选实施例详细描述本实用。
图1为本实用LED硅封装单元中的硅基板的俯视图。 图2为图1所示硅基板的仰视图。 图3为图1和图2所展示硅基板的立体图。 图4为图3所示硅基板上安装LED芯片之后的立体状态图。
3[0019] 图5为本实用LED硅封装单元中的外延散热体的立体图。 图6为图4所示安装有LED芯片硅基板与图5所展示的外延散热体组装之后的立 体状态图。 图7A为图6所示LED硅封装单元的俯视图。 图7B为图7A所示LED硅封装单元沿着A_A方向的剖视图。 图7C为图7B所示LED硅封装单元B部分的局部放大图。 图8为展示了本实用LED硅封装单元散热状态的视图。
具体实施方式现在参考附图对本实用进行描述。 如图1到图7C所示，根据本实用一个实施例的LED硅封装单元包括硅基板1和设 置在硅基板1的底部以便对硅基板1上的LED芯片进行散热的外延散热体120。 首先将详细描述硅基板1的详细结构。 参考图1-图4，根据本实用一个实施例的LED硅封装单元中的硅基板1大体上为 长方体形状，并且该硅基板1优选地由有利于散热的适当材料比如硅制造而成。 硅基板1具有硅基板凹陷面21和与该硅基板凹陷面21相对的硅基板底面205。 所述硅基板凹陷面21内互相面对地设置有一对基板电路201、202，其中每个基板电路上开 设有导电孔2024。此外，参考图2，硅基板1的硅基板底面205上设置有与基板电路201、 202对应的一对外电路电极206、204。并且导电孔2024穿过外电路电极206、204。并且通 过将适当导电材料灌注在所述导电孔2024内而实现相应的基板电路与外电路电极之间的 电性连接。 参考图4和图8， 一定数量的LED芯片3，比如三个LED芯片3通过导热胶302连 接到硅基板1的硅基板凹陷面21上，并且通过导线306，比如用金或银制成的导线306将相 应的LED芯片3电性地连接到基板电路201、202上。 在这里，所述导热胶可以为任何适当类型的导热胶，比如银桨胶或铝桨胶或其它 高效导热胶。并且，LED芯片3与硅基板凹陷面21之间的连接可以这样实现先将两者用 适当导热胶粘结，然后在LED专用高温烤箱内以ll(TC的温度烘烤0. 5小时，从而导致导热 胶固化，进而将LED芯片3与硅基板凹陷面21稳定地连接起来。进一步的步骤可以包括对 LED芯片3的电气特性进行测试，然后在硅基板凹陷面21内灌封环氧树脂，然后在LED专用 高温烤箱以15(TC的温度再次烘烤2小时而固化，最后分光分色。 参考图5，该图展示了根据本实用一个实施例的LED硅封装单元的外延散热体的 详细结构。如图所示，外延散热体120基本上为类似于硅基板1的立体形状，外延散热体 120的一个表面105上相对地设置有一对外延散热体电路102、 101。所述一对外延散热体 电路102， 101用于分别与硅基板1上的一对基板电路201、02电性连接，以便将硅基板凹陷 面21上的LED芯片3电性地连接到其他电路板(图未示)，以通过该其它电路板控制LED 芯片3。在这里，外延散热体120由适当的散热材料比如铝制成，以便提高LED芯片3的散
热效率。 参考2及图6-8，通过将硅基板1的硅基板底面205借助适当导热胶比如导热硅胶 1002粘结到外延散热体120的表面105而实现了硅基板1与外延散热体120之间的连接，从而形成了根据本实用一个实施例的LED芯片封装单元。 下面参考图8解释LED芯片封装单元的散热过程。LED芯片3在使用过程中会散 发出大量的热量，这种热量可以透过高效导热胶302经由硅基板1直接散发到外部，因为硅 基板1是由适当散热材料比如硅等材料制成的。此外LED芯片3产生的热量也可以通过导 热硅脂1002和外延散热体120散发到外部，从而降低了 LED芯片3在工作时的温度。 本实用的主要概念是以硅晶体为材料，以半导体制程和微机电精密构装技术为基 础，在硅晶圆上完成包括在黄光室所进行的显影、蚀刻、表面氧化绝缘处理，然后蒸镀及电 镀等的制程，并完成电路制作于一体的硅封状基板。 LED芯片通过导热胶直接与硅基板接合中间只有一层热沉，突破靠电极导热或外 加导热柱或中间有绝缘层，导热散热性能更直接高有效。 该实用选材为热的良导体硅晶体为基板材料，以硅晶体为基板材料其优越性表现 在l.热膨胀系数与LED芯片非常的接近，热稳定性好，2.导热性能好，仅次于铜铝等金属 与陶瓷相当，3.成本低，以硅整体为基板，整体导热散热，4.可以进行微细结构加工目前最 薄封装LED可以做到0. 5mm，以上四点综合性能比较无论是金属合金基板，金属塑胶基板还 是陶瓷基板都是无法超越的。 为突破散热瓶颈该实用以半导体制程和微机电精密构装技术为基础，在硅晶圆上
完成包括在黄光室所进行的显影、蚀刻、表面氧化绝缘处理，蒸镀及电镀等制程，并完成电
路制作于一体的硅封状基板，LED芯片通过导热胶直接与硅基板接合中间只有一层热沉，突
破靠电极导热或外加导热柱或中间有绝缘层，导热散热性能更直接高有效。 以上所揭露的仅为本实用的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用之权利
范围，因此依本实用申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用所涵盖的范围。
权利要求一种LED硅封装单元，其特征在于包括以硅晶体为基础材料制成的硅基板，其上形成硅基板凹陷面及与该硅基板凹陷面相对的硅基板底面，所述硅基板凹陷面内互相面对地设置一对基板电路，每个基板电路上开设有导电孔，所述硅基板底面上设置有与所述基板电路对应的一对外电路电极，并且导电孔穿过外电路电极，并且通过将导电材料灌注在所述导电孔内实现相应基板电路与外电路电极之间的电性连接，所述硅基板凹陷面内安装有LED芯片，所述LED芯片电性地连接到所述基板电路；及与所述硅基板连接以便对其散热的外延散热体，所述外延散热体的一个表面上相对地设置有一对分别与硅基板上的一对基板电路电性连接的外延散热体电路。
2. 根据权利要求1所述的LED硅封装单元，其特征在于所述LED芯片通过导热胶安 装到所述硅基板凹陷面内。
3. 根据权利要求2所述的LED硅封装单元，其特征在于所述导热胶为银浆胶或铝浆胶。
4. 根据权利要求1所述的LED硅封装单元，其特征在于所述LED芯片通过导线电性 地连接到所述基板电路。
5. 根据权利要求1所述的LED硅封装单元，其特征在于所述外延散热体由铝，铜，陶 瓷，合金制成。
6. 根据权利要求1所述的LED硅封装单元，其特征在于所述LED芯片的数量是1-200个。
7. 根据权利要求1所述的LED硅封装单元，其特征在于所述硅基板底面电极电性地 与所述外延散热体连接，所述硅基板底面与所述外延散热体表面之间填充导热硅脂。
专利摘要一种LED硅封装单元包括其上形成硅基板凹陷面及与该硅基板凹陷面相对的硅基板底面的硅基板，硅基板凹陷面内设置一对基板电路，每个基板电路上开设导电孔，硅基板底面上设置有与基板电路对应的一对外电路电极，导电孔穿过外电路电极，通过将导电材料灌注在导电孔内实现基板电路与外电路电极的电性连接，硅基板凹陷面内安装电性地连接到基板电路的LED芯片；及与硅基板连接以便对其散热的外延散热体，外延散热体表面上设置有一对分别与硅基板上的一对基板电路电性连接的外延散热体电路。所提供的LED封装单元散热效果良好。
文档编号H01L33/00GK201450019SQ20092004991
公开日2010年5月5日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者侯玉玺, 岑家雄 申请人:深圳市深华龙科技实业有限公司