专利名称：一种led高导热绝缘基座封装的方法及器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及LED器件封装技术及集成电路芯片的制造技术，尤其是涉及一种高功率LED灯芯片基座采用高导热绝缘基座封装的制造技术。
背景技术：
LED这种新型光源所具有的节能、环保、寿命长、启动速度快、能控制发光光谱和禁止带幅的大小使亮度更高等优点，使得传统光源无法与其比拟而得到了空前发展。伴随着对增加LED灯发光量的实际需求，高功率LED灯芯片应运而生。随之而来的问题是，对于LED灯而言，所输入电能的80%都以热的形态消耗掉。如果不能及时快速地将 LED灯芯片产生的这些热量散发出去，温升效应不仅使LED灯的光输出大打折扣，而且LED 芯片的寿命也将会大幅降低。LED灯的传统制作技术，是从单个LED灯芯片与基座封装的角度考虑设计散热方法和结构的。这种设计方法的缺点是用于散热效果最好散热方式——热传导的材料体积小、热传导散热面积小，基座间空气流动通道紊乱，散热效率低；基座需加工多个细小通孔制作工艺复杂，制作成本高；贵重金属材料银、钨、钼等消耗量大。例如中国发明专利CN 101252162A《一种高功率LED陶瓷封装基座》就存在上述问题。特别要指出的是，现有技术中的大功率LED器件，LED灯芯片与金属基座都是电气连通的，为提高金属基座到散热器的导热能力，可以将金属基座与散热器直接相连，当这样的大功率LED器件用于路灯、工厂照明等场合，雷电以及工厂复杂的高压电气感应，往往会将高于20%的器件击穿损坏，这在LED灯具维修时已经被反复证实。如要解决这个问题，则需要在LED金属基座与散热器之间加一个绝缘材料，由于不能紧密接触和绝缘材料的导热系数很低，因此解决LED灯芯片耐击穿和提高导热能力之间的矛盾问题是一个亟待解决的课题。
发明内容
为了解决已有技术中存在的LED灯芯片耐击穿问题，本发明提出了一种LED高导热绝缘基座封装的方法及器件。本发明通过采用以下技术方案来实现
实施一种LED高导热绝缘基座封装的方法的第一实施方案，所述方法包括如下步骤
①、制备一块绝缘导热板，在所述绝缘导热板的上表面，在预先设计的预设位置，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第一基面；在所述绝缘导热板的下表面，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第二基面；
所述可焊接金属第一基面与可焊接金属第二基面之间彼此绝缘；
②、制备一金属散热器，在所述金属散热器的顶面制作一层可焊接金属第三基面，该基面能够进行锡焊或金属连接；
③、在绝缘导热板的可焊接金属第一基面预设位置上涂覆高温锡膏，该高温锡膏熔化
4温度> 250°C，然后将LED灯芯片镀有金属层的底部放置在高温锡膏上，并紧密接触；再将绝缘导热板与LED灯芯片一同加热到250°C以上，使LED灯芯片和绝缘导热板焊接在一起； 然后将金丝线焊接在LED灯芯片电极与绝缘导热板上的可焊接金属第一基面上的线路上， 或将金丝线焊接在相邻LED灯芯片的电极上形成LED灯的电流同路；然后将与胶水混合好的荧光粉涂覆在LED灯芯片上，形成一个完整的LED封装；
④、然后在所述金属散热器的可焊接金属第三基面上，涂覆低温焊锡膏，其熔化温度 180°C M9°C，然后将所述LED封装中的绝缘导热板的可焊接金属第二基面与所述低温焊锡膏紧密接触，将他们共同加热到低温焊锡膏的熔化温度，使所述绝缘导热板与所述金属散热器焊接成一体。步骤①所述的绝缘导热板，用高导热陶瓷制作，所述高导热陶瓷包括导热系数高于30的氧化铝、氮化铝；
所述可焊接金属第一基面、可焊接金属第二基面、可焊接金属第三基面的金属材料包括金、银、铜、镍；
所述金属散热器的材料包括铝合金、钢、铜、高导热陶瓷。所述绝缘导热板之上制备一只以上的LED灯芯片。LED灯芯片与可焊接金属第一基面之间还可以用高热银胶粘接的方式实现连接。一种LED高导热绝缘基座封装的方法的第二实施方案，所述第二方案包括如下步骤
①、制备一块绝缘导热板，在所述绝缘导热板的上表面，在预先设计的预设位置，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第一基面；在所述绝缘导热板的下表面，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第二基面；
所述可焊接金属第一基面与可焊接金属第二基面之间彼此绝缘；
②、制备一金属散热器，在所述金属散热器的顶面制作一层可焊接金属第三基面，该基面能够进行锡焊或金属连接；
③、然后在金属散热器的可焊接金属第三基面上涂覆高温锡膏，其熔点>250°C，再将绝缘导热板的可焊接金属第二基面放在高温锡膏上，紧密接触，一同加热到高于250°C，将他们焊接在一起；
④、然后在绝缘导热板上有预设线路的可焊接金属第一基面
预设位置上涂覆低温锡膏，其熔化温度180°C 249°C，然后将LED灯芯片的金属面放置在低温锡膏上，然后一同加热到锡膏的熔化温度，将他们焊接在一起，然后再将金丝线焊接在LED灯芯片电极与绝缘导热板上的可焊接金属第一基面上的线路上，或将金丝线焊接在相邻LED灯芯片的电极上形成LED灯的电流同路，最后再在绝缘板的芯片上涂覆荧光粉。用上述方法制作的一种LED高导热绝缘基座封装的器件，所述器件包括 绝缘导热板；
金属散热器；
LED灯芯片；所述绝缘导热板的上表面有采用镀或烧结工艺制作的一层可焊接金属第
一基面；
在所述绝缘导热板的下表面，有采用镀或烧结工艺制作的一层可焊接金属第二基面； 所述可焊接金属第一基面与可焊接金属第二基面之间彼此绝缘；所述金属散热器的顶面有一层可焊接金属第三基面；
所述可焊接金属第三基面与可焊接金属第二基面之间焊接或金属连接，使所述绝缘导热板与所述金属散热器连接成一体；
所述LED灯芯片焊接在可焊接金属第一基面上。所述绝缘导热板的结构包括在导热系数高于30的高导热陶瓷薄片的两面制备可焊接金属第一基面和可焊接金属第二基面的薄层。所述绝缘导热板之上制备一只以上的LED灯芯片。LED灯芯片与可焊接金属第一基面之间可以用高热银胶粘接的方式实现连接。与已有技术相比较，本发明的优点是
用本发明制作的LED灯器件，LED灯芯片与金属散热器之间绝缘，一层绝缘导热板既有高的导热系数，又有极高的电气隔离效果，从而解决了大功率LED灯器件不耐高压的问题， 为大功率LED灯器件在路灯、工厂照明进一步推广应用，减少维修率提供了保证。
图1为本发明多个LED灯芯片的LED高导热绝缘基座封装的方法及器件示意图。附图标号说明 1绝缘导热板。
11可焊接金属第一基
12可焊接金属第
2金属散热器。
21可焊接金属第
3焊锡膏。
4 LED灯芯片。
5焊锡膏。
具体实施例方式为了进一步说明本发明的方法，现结合附图所示的本发明的一个优选实施例进行详细说明，然而所述实施例仅为提供说明与解释之用，不能用来限制本发明的专利保护范围。如图1所示，实施一种LED高导热绝缘基座封装的方法，所述第一实施方案包括如下步骤
①、制备一块绝缘导热板1，在所述绝缘导热板1的上表面，在预先设计的预设位置，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第一基面11 ；在所述绝缘导热板1的下表面，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第二基面12 ；
所述可焊接金属第一基面11与可焊接金属第二基面12之间彼此绝缘；
②、制备一金属散热器2，在所述金属散热器2的顶面制作一层可焊接金属第三基面 21，该基面能够进行锡焊或金属连接；
③、在绝缘导热板1的可焊接金属第一基面11预设位置上涂
覆高温锡膏，该高温锡膏熔化温度> 250°C，然后将LED灯芯片4镀有金属层的底部放置在高温锡膏上，并紧密接触；再将绝缘导热板1与LED灯芯片4 一同加热到250°C以上， 使LED灯芯片4和绝缘导热板1焊接在一起；然后将金丝线焊接在LED灯芯片4电极与绝缘导热板1上的可焊接金属第一基面11上的线路上，或将金丝线焊接在相邻LED灯芯片4 的电极上形成LED灯的电流同路；然后将与胶水混合好的荧光粉涂覆在LED灯芯片4上，形成一个完整的LED封装；
④、然后在所述金属散热器2的可焊接金属第三基面21上，
涂覆低温焊锡膏，其熔化温度180°C 249°C，然后将所述LED封装中的绝缘导热板1 的可焊接金属第二基面12与所述低温焊锡膏紧密接触，将他们共同加热到低温焊锡膏的熔化温度，使所述绝缘导热板1与所述金属散热器2焊接成一体。步骤①所述的绝缘导热板1，用高导热陶瓷制作，所述高导热陶瓷包括导热系数高于30的氧化铝、氮化铝；
所述可焊接金属第一基面11、可焊接金属第二基面12、可焊接金属第三基面21的金属材料包括金、银、铜、镍；
所述金属散热器2的材料包括铝合金、钢、铜、高导热陶瓷。所述绝缘导热板1之上制备一只以上的LED灯芯片4。LED灯芯片4与可焊接金属第一基面11之间还可以用高热银胶粘接的方式实现连接。如图1、图2所示，一种LED高导热绝缘基座封装的方法，其第二实施方式包括如下步骤
①、制备一块绝缘导热板1，在所述绝缘导热板1的上表面，在预先设计的预设位置，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第一基面11 ；在所述绝缘导热板1的下表面，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第二基面12 ；
所述可焊接金属第一基面11与可焊接金属第二基面12之间彼此绝缘；
②、制备一金属散热器2，在所述金属散热器2的顶面制作一层可焊接金属第三基面 21，该基面能够进行锡焊或金属连接；
③、然后在金属散热器2的可焊接金属第三基面21上
涂覆高温锡膏，其熔点> 250°C，再将绝缘导热板1的可焊接金属第二基面12放在高温锡膏上，紧密接触，一同加热到高于250°C，将他们焊接在一起；
④、然后在绝缘导热板1上有预设线路的可焊接金属第一基面11预设位置上涂覆低温锡膏，其熔化温度180°C 249°C，
然后将LED灯芯片4的金属面放置在低温锡膏上，然后一同加热到锡膏的熔化温度，将他们焊接在一起，然后再将金丝线焊接在LED灯芯片4电极与绝缘导热板1上的可焊接金属第一基面11上的线路上，或将金丝线焊接在相邻LED灯芯片4的电极上形成LED灯的电流通路，最后再在绝缘板的芯片上涂覆荧光粉。如图1、图2所示，用上述方法制作的一种LED高导热绝缘基座封装的器件，所述器件包括
绝缘导热板1 ； 金属散热器2 ；
LED灯芯片4 ；所述绝缘导热板1的上表面有采用镀或烧结工艺制作的一层可焊接金属
7第一基面11 ；在所述绝缘导热板1的下表面，有采用镀或烧结工艺制作的一层可焊接金属第二基面12 ；
所述可焊接金属第一基面11与可焊接金属第二基面12之间彼此绝缘；
所述金属散热器2的顶面有一层可焊接金属第三基面21 ；
所述可焊接金属第三基面21与可焊接金属第二基面12
之间焊接或金属连接，使所述绝缘导热板1与所述金属散热器2连接成一体；
所述LED灯芯片4焊接在可焊接金属第一基面11上。所述绝缘导热板1的结构包括在导热系数高于30的高导热陶
瓷薄片的两面制备可焊接金属第一基面11和可焊接金属第二基面12的薄层。所述绝缘导热板1之上制备一只以上的LED灯芯片4。LED灯芯片4与可焊接金属第一基面11之间可以用高热银胶粘接的方式实现连接。图1的实施例中金属散热器2为有翅片形式，在其他实施方式中，金属散热器2可以做成其他形状。金属散热器2除了采用铝合金、铜，还可以采用其他导热性能好的材料。本发明可以做成大面积多只LED灯芯片4的工件，然后进行切割，分成小的单元。本发明可以利用电镀、钎焊、烧结、溅射等现有技术来实现可焊接金属基面的附着，所述绝缘导热板1可以选用的材料较多，在此不一一例举。本发明可以根据实际需要自由选取基座的大小，由于基座的材料充满LED灯芯片附近的空间，本发明工作时，LED灯芯片产生的热量，以传热效率最高的热传导方式，通过所述绝缘导热板与散热器快速传导出去。本发明圆满解决了 LED灯具耐击穿技术问题。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种LED高导热绝缘基座封装的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤①、制备一块绝缘导热板(1)，在所述绝缘导热板(1)的上表面，在预先设计的预设位置，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第一基面(11)；在所述绝缘导热板(1)的下表面，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第二基面(12)；所述可焊接金属第一基面(11)与可焊接金属第二基面(12)之间彼此绝缘；②、制备一金属散热器(2)，在所述金属散热器(2)的顶面制作一层可焊接金属第三基面(21)，该基面能够进行锡焊或金属连接；③、在绝缘导热板(1)的可焊接金属第一基面(11)预设位置上涂覆高温锡膏，该高温锡膏熔化温度> 2500C，然后将LED灯芯片(4)镀有金属层的底部放置在高温锡膏上，并紧密接触；再将绝缘导热板(1)与LED灯芯片(4) 一同加热到250°C以上，使LED灯芯片(4) 和绝缘导热板(1)焊接在一起；然后将金丝线焊接在LED灯芯片(4)电极与绝缘导热板(1) 上的可焊接金属第一基面(11)上的线路上，或将金丝线焊接在相邻LED灯芯片(4)的电极上形成LED灯的电流通路；然后将与胶水混合好的荧光粉涂覆在LED灯芯片(4)上，形成一个完整的LED封装；④、然后在所述金属散热器(2)的可焊接金属第三基面(21)上，涂覆低温焊锡膏，其熔化温度180°C M9°C，然后将所述LED封装中的绝缘导热板(1)的可焊接金属第二基面 (12)与所述低温焊锡膏紧密接触，将他们共同加热到低温焊锡膏的熔化温度，使所述绝缘导热板(1)与所述金属散热器(2 )焊接成一体。
2.根据权利要求1所述的LED高导热绝缘基座封装的方法，其特征在于步骤①所述的绝缘导热板(1)，用高导热陶瓷制作，所述高导热陶瓷包括导热系数高于 30的氧化铝、氮化铝；所述可焊接金属第一基面(11)、可焊接金属第二基面(12)、可焊接金属第三基面(21) 的金属材料包括金、银、铜、镍；所述金属散热器(2)的材料包括铝合金、钢、铜、高导热陶瓷。
3.根据权利要求1所述的LED高导热绝缘基座封装的方法，其特征在于所述绝缘导热板(1)之上制备一只以上的LED灯芯片(4)。
4.根据权利要求1所述的LED高导热绝缘基座封装的方法，其特征在于LED灯芯片(4)与可焊接金属第一基面(11)之间用高热银胶粘接的方式实现连接。
5.一种LED高导热绝缘基座封装的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤①、制备一块绝缘导热板(1)，在所述绝缘导热板(1)的上表面，在预先设计的预设位置，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第一基面(11)；在所述绝缘导热板(1)的下表面，采用镀或烧结工艺制作一层可焊接金属第二基面(12)；所述可焊接金属第一基面(11)与可焊接金属第二基面(12)之间彼此绝缘；②、制备一金属散热器(2)，在所述金属散热器(2)的顶面制作一层可焊接金属第三基面(21)，该基面能够进行锡焊或金属连接；③、然后在金属散热器(2)的可焊接金属第三基面(21)上涂覆高温锡膏，其熔点彡250°C，再将绝缘导热板(1)的可焊接金属第二基面(12)放在高温锡膏上，紧密接触，一同加热到高于250°C，将他们焊接在一起；④、然后在绝缘导热板(1)上的可焊接金属第一基面(11)预设位置上涂覆低温锡膏，其熔化温度180°C 249°C，然后将LED灯芯片(4)的金属面放置在低温锡膏上，然后一同加热到锡膏的熔化温度，将他们焊接在一起，然后再将金丝线焊接在LED灯芯片(4)电极与绝缘导热板(1)上的可焊接金属第一基面(11)上的线路上，或将金丝线焊接在相邻LED灯芯片(4)的电极上形成LED灯的电流通路，最后再在绝缘板的芯片上涂覆荧光粉。
6.一种LED高导热绝缘基座封装的器件，其特征在于，所述器件包括绝缘导热板(1)；金属散热器(2);LED灯芯片(4);所述绝缘导热板(1)的上表面有采用镀或烧结工艺制作的一层可焊接金属第一基面(11);在所述绝缘导热板(1)的下表面，有采用镀或烧结工艺制作的一层可焊接金属第二基面(12)；所述可焊接金属第一基面(11)与可焊接金属第二基面(12 )之间彼此绝缘；所述金属散热器(2)的顶面有一层可焊接金属第三基面(21)；所述可焊接金属第三基面(21)与可焊接金属第二基面(12)之间焊接或金属连接，使所述绝缘导热板(1)与所述金属散热器(2)连接成一体；所述LED灯芯片(4)焊接在可焊接金属第一基面(11)上。
7.根据权利要求6所述的LED高导热绝缘基座封装的器件，其特征在于所述绝缘导热板(1)的结构包括在导热系数高于30的高导热陶瓷薄片的两面制备可焊接金属第一基面(11)和可焊接金属第二基面(12 )的薄层。
8.根据权利要求6所述的LED高导热绝缘基座封装的器件，其特征在于所述绝缘导热板(1)之上制备一只以上的LED灯芯片(4)。
9.根据权利要求6所述的LED高导热绝缘基座封装的器件，其特征在于LED灯芯片(4)与可焊接金属第一基面(11)之间用高热银胶粘接的方式实现连接。
全文摘要
一种LED高导热绝缘基座封装的方法及器件，所述器件包括绝缘导热板，金属散热器，LED灯芯片；所述绝缘导热板的上下表面有可焊接金属第一基面与可焊接金属第二基面，彼此之间绝缘；所述金属散热器的顶面有一层可焊接金属第三基面；所述可焊接金属第三基面与可焊接金属第二基面之间焊接，使所述绝缘导热板与所述金属散热器焊接成一体；所述LED灯芯片焊接在可焊接金属第一基面上。用本发明制作的LED灯器件，LED灯芯片与金属散热器之间绝缘，一层绝缘导热板既有高的导热系数，又有极高的电气隔离效果，从而解决了大功率LED灯器件不耐高压的问题，为大功率LED灯器件在路灯、工厂照明进一步推广应用，减少维修率提供了保证。
文档编号H01L33/64GK102208498SQ20111011848
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者王树全 申请人:珠海市经典电子有限公司