低热阻led及其封装方法

文档序号:6941438阅读:281来源:国知局
专利名称:低热阻led及其封装方法
低热阻LED及其封装方法
所属技术领域本发明涉及一种LED及其封装方法,尤其涉及一种封装后具有低热阻的LED及其封装方法。
背景技术
LED全称半导体发光二极管,可直接将电能转化为光能,LED对温度十分敏感,LED 的功率越大,P-N结上的温度上升也越明显。而且,许多应用又要将若干个大功率LED陈列使用,其散热问题尤其明显。使用过程中,LED的热量散不出去造成LED的结温上升,严重影响LED的发光效率,寿命,稳定性等。特别是大功率LED由于发热量大,散热问题更是业界的难题之一。LED的热量散除,降低LED的结温,与LED的芯片结构,封装技术及热沉技术有关。因为,对于一平方毫米的LED芯片来说热能产生主要有LED芯片内部热阻0. 90C / W-3. 50C /W、封装技术2V /ff-20°C /W、热沉技术0. 05°C /W_2°C /W。由此可见,封装技术在 LED散热中具有十分关键的作用。在传统工艺技术中,大功率LED芯片封装大致分为银浆固晶、共晶热压、共晶回流、超声覆晶等技术。银浆技术由于封装时银浆厚度的控制不易,较厚如图1所示,热阻较大。后几种技术统称为共晶技术,其特点是封装料厚度较少约几微米到几十微米,但生产工艺要求较高,要有专用设备,共晶参数控制严格,成品率不高,且必须采用带有共晶料层的芯片,即使这样也要求基底的平整度好,才能有较好的效果,但由于基底的平整度总是有一定限制基底越平整加工成本越高。并且,共晶焊料一般都是锡合金材料,融化时液体存在较大的表面张力,与表面相对粗糙的基底结合时,存在空气隔热层如图 2所示。这种空气阻隔层严重影响了 LED芯片热量向热沉基底传递的效率。空气阻隔层的存在是LED封装热阻增大的重要因素。

发明内容本发明的目的在于提供一种低热阻LED及其封装方法,在真空环境下,对热沉与 LED配合的表面真空镀一层薄膜,提高热沉表面平整度,薄膜的厚度薄与热沉粗糙度相适应,减少镀膜耗材,还可避免LED与热沉焊接在一起后存在空气层,提高散热效率,采用该方法也适用于在同一热沉上焊接散热符合要求的LED阵列,解决现有技术存在的上述问题。本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是低热阻LED,包括LED芯片,与LED 芯片配合的热沉,其特征在于热沉上镀有真空镀膜,该真空镀膜与LED芯片焊接配合。采用基底的方法,由于蒸镀时,金属焊料的气体以原子的形式与LED热沉基底结合,基底表面缝隙中,被金属焊料填满,使得焊料与热沉表面结合面紧密结合,无气体存在,厚度也很容易控制到很薄,因此大大提高了 LED芯片的导热效果,也同时降低了热沉表面的处理难度,且对LED芯片也有特别的要求,有利于降低选用LED芯片的成本,因此本发明涉及的技术采用成熟的真空镀膜方法,能有效的降低LED封装的热阻,同时降低了对LED芯片及热沉处理难度的要求,降低了大功率LED封装技术的成本,适合大规模生产,且具有很强的实用性及推广价值。作为对上述技术方案的进一步完善和补充,本发明采用如下技术措施所述的真空镀膜为真空离子蒸镀膜,或者为真空溅射镀膜,所述真空镀膜的厚度与热沉表面粗糙度成正比关系,真空镀膜与热沉之间无间隙配合。真空镀膜一方面有利于在热沉表面镀上一层较薄的镀膜,使镀膜的厚度与热沉表面最高凸起的高度相适应(也就是真空镀膜的厚度与热沉表面粗糙度成正比关系),避免高于最高凸起的高度,减少镀膜材料的浪费;另一方面有利于排除热沉与镀膜之间的空气,防止空气层或气泡的产生(也就是真空镀膜与热沉之间无间隙配合),提高热传递效率。所述的真空镀膜为低熔点金属或者合金。真空镀膜为低熔点材质有利于镀膜材料蒸发形成原子态的气体,均勻的覆盖在热沉表面,容易控制镀膜厚度;也方便将LED底部焊接点与镀膜熔融,提高焊接效率;此外,镀膜从固态转化为熔融状态,需要消耗热量,进一步提高对LED的散热效果。低熔点的所述真空镀膜为锡或者为铅锡合金。所述的热沉为高导热热沉。有利于快速将LED上的热量传导到高导热热沉上,高导热热沉又将热量散发出去,提高对LED的散热效果。高导热的所述热沉为铜、或为铝、或为银、或为陶瓷、或为碳基底。低热阻LED的封装方法,将热沉放置到真空镀膜设备中真空镀膜,接着取出镀有真空镀膜的热沉,再将LED芯片底座与真空镀膜熔融,冷却后LED芯片固定在热沉上。LED芯片上的焊点与底座真空镀膜熔融后,在冷却的过程中对LED芯片施加压力。 施加压力,避免在冷却的过程中使镀膜和热沉之间出现气泡或空气层的现象。所述真空镀膜的厚度与热沉粗糙度成正比,通过真空镀膜将热沉表面凹坑填平, 使热沉与真空镀膜共同形成的表面平整、且热沉与真空镀膜之间无间隙配合。热沉与真空镀膜共同形成的表面平整,有利于将LED焊接在镀膜上时LED、镀膜和热沉之间都无气泡或空气层的存在,提高热传导效率。本发明具有显著的进步在真空环境下,至少在对热沉与LED配合的表面真空镀一层薄膜,提高热沉表面平整度,薄膜的厚度薄,与热沉粗糙度相适应,减少镀膜耗材,还可避免LED与热沉焊接在一起后存在空气层,提高散热效率,采用该方法也适用于在同一热沉上焊接散热符合要求的LED阵列,此外,该封装方法工艺要求简单,程序上,生产效率高。

图1是本发明的一种现有技术的结果示意图;图2是本发明的另一种现有技术的结果示意图;图3是本发明的一种实施方式的结构示意图;图4是本发明的另一种实施方式的结构示意图;图5是本发明的另一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。实施例1 低热阻LED,如图3所示,它包括LED芯片101,与LED芯片101配合的热沉103,热沉103上镀有真空镀膜102,该真空镀膜102与LED芯片101焊接配合。真空镀膜102为真空离子蒸镀膜,或者为真空溅射镀膜。真空镀膜102的厚度与热沉103表面粗糙度成正比关系,通过真空镀膜 102将热沉103表面凹坑填平,使热沉103与真空镀膜102共同形成的表面平整、且热沉与真空镀膜102之间无间隙配合。真空镀膜102的厚度基本上与最凸出于热沉103表面的凸起高度齐平,避免出现镀膜超出热沉103表面的凸起的最高点较多现象的出现。真空镀膜 102与热沉103之间无间隙配合,也就是说,真空镀膜102与热沉103之间无空气层或气泡, 提高热传递效率,提高散热性能。真空镀膜102为低熔点金属或者合金,尤其以锡或者为铅锡合金为优选。热沉103为高导热热沉,尤其以铜、或铝、或银、或陶瓷、或碳基底为优选。低热阻LED的封装方法,将热沉103放置到真空镀膜设备中真空镀膜,接着取出镀有真空镀膜的热沉102,再将LED芯片101底座上的焊点与真空镀膜102熔融,冷却后LED 芯片101固定在热沉103上。LED芯片101底座上的焊点与底座真空镀膜102熔融后,在冷却的过程中对LED芯片103施加压力。上述实施例中,LED芯片101还可以为带透镜105的LED (如图4所示),或者为若干LED芯片阵列形成的LED阵列(如图5所示)。
权利要求
1.低热阻LED,包括LED芯片(101),与LED芯片(101)配合的热沉(103),其特征在于热沉(103)上镀有真空镀膜(102),该真空镀膜(102)与LED芯片(101)焊接配合。
2.根据权利要求1所述的低热阻LED,其特征在于所述的真空镀膜(102)为真空离子蒸镀膜,或者为真空溅射镀膜,所述真空镀膜(10 的厚度与热沉(10 表面粗糙度成正比关系,真空镀膜(10 与热沉(10 之间无间隙配合。
3.根据权利要求1或2所述的低热阻LED,其特征在于所述的真空镀膜(102)为低熔点金属或者合金。
4.根据权利要求3所述的低热阻LED,其特征在于低熔点的所述真空镀膜(102)为锡或者为铅锡合金。
5.根据权利要求3所述的低热阻LED,其特征在于所述的热沉(103)为高导热热沉。
6.根据权利要求4所述的低热阻LED,其特征在于所述的热沉(103)为高导热热沉。
7.根据权利要求6所述的低热阻LED,其特征在于高导热的所述热沉(103)为铜、或为铝、或为银、或为陶瓷、或为碳基底。
8.根据权利要求1所述的低热阻LED的封装方法,其特征在于将热沉(103)放置到真空镀膜设备中真空镀膜,接着取出镀有真空镀膜的热沉(102),再将LED芯片(101)底座上的焊点与真空镀膜(102)熔融,冷却后LED芯片(101)固定在热沉(103)上。
9.根据权利要求8所述的低热阻LED的封装方法,其特征在于LED芯片(101)底座上的焊点与底座真空镀膜(102)熔融后,在冷却的过程中对LED芯片(103)施加压力。
10.根据权利要求8所述的低热阻LED的封装方法,其特征在于所述真空镀膜(102)的厚度与热沉粗糙度成正比,通过真空镀膜(10 将热沉(10 表面凹坑填平,使热沉(103) 与真空镀膜(10 共同形成的表面平整、且热沉与真空镀膜(10 之间无间隙配合。
全文摘要
本发明涉及一种低热阻的LED及其封装方法。低热阻LED,包括LED芯片,与LED芯片配合的热沉,热沉上镀有真空镀膜,该真空镀膜与LED芯片焊接配合。低热阻LED的封装方法,将热沉放置到真空镀膜设备中真空镀膜,接着取出镀有真空镀膜的热沉,再将LED芯片底座与真空镀膜熔融,冷却后LED芯片固定在热沉上。本发明具有显著的进步在真空环境下,至少在对热沉与LED配合的表面真空镀一层薄膜,提高热沉表面平整度,薄膜的厚度薄,与热沉粗糙度相适应,减少镀膜耗材,还可避免LED与热沉焊接在一起后存在空气层,提高散热效率,采用该方法也适用于在同一热沉上焊接散热符合要求的LED阵列。
文档编号H01L33/48GK102194963SQ20101012058
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者吴旭华, 施振浩, 蔡铭 申请人:杭州妙影微电子有限公司
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