专利名称：高散热绝缘之发光二极管封装材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高散热绝缘之发光二极管的封装材料，为一种金刚石的绝缘散热体结构，此绝缘散热封装结构可提高发光二极管大功率的使用条件。属于国际专利分类H01L23/36技术领域。
背景技术：
LED由于其工作寿命长，省电节能，工作电压低，所以是一种非常好的光源。但是传统的LED存在功率小、亮度低的缺点，难以胜任某些应用场合。因此，选用大功率LED器件就成为必然的选择，但是这种大功率LED器件与一般的功率器件一样，需要解决散热问题。由经LED广泛的经验值推导，较知名的是Arhenias公式可用于预测LED的寿命。
该公式D＝tekTD＝劣化程度t＝时间因素e＝自然基本对数k＝反应常数T＝绝对温度(K)因此LED在温度升高时，明显降低使用寿命及发光量。
研究LED的散热问题，明显的最大因素在于，发光芯片的热量在排放时，热量堵塞堆积在绝缘层部位，因此本案目的主要在于解决绝缘层的导热问题。现有技术中的解决方法是以金属粉末加金刚石粉末及树脂等成型为散热体来封装芯片，该封装材料添加金属粉末容易发生电泄漏、短路而损坏芯片。目前的芯片封装大多以环氧树脂为封装材料，因高分子导热不良大幅度影响芯片工作能力。
发明内容
本发明的目的，在于克服以往技术的不足，提供一种含金刚石的高散热绝缘之发光二极管的封装材料，具有绝缘与高散热之功能。
本发明的技术方案如下。
采用一种高散热绝缘之发光二极管的封装材料，为一种金刚石绝缘散热体。该散热体中金刚石部分的比例为75％-100％。此导热材料应用于芯片的封装，可解决大功率芯片的散热问题。
对于金刚石成分比例为75％至95％之发光二极管封装的散热体材料，所述散热体是由金刚石粉末和高分子结合剂混合填充聚合而成，其粒径分布系依据理论上的最佳集配比例形成较高的金刚石比例封装材料。
对于金刚石成分比例为100％之发光二极管封装的散热体材料，所述散热体为金刚石膜，该金刚石膜是依化学气相沉积的方式形成的高纯度、良好结晶之连续膜的散热体。
所述的化学气相沉积CVD方式，是将金刚石膜成长于阴极板材上，经切割后封装而成。
所述的含金刚石粉末的散热体，应用于发光二极管的绝缘导热部件。
该大功率型发光二极管包括发光芯片及绝缘散热封装体等。发光芯片发出的热量可由金刚石或金刚石复合材料封装散热层接引排出，或由芯片阴极导热承载体，连接绝缘之金刚石或金刚石复合材料散热层连接外部之散热器接引排出。如此形成一散热效率高及具有简易封装结构的大功率型发光二极管。
图1是本导热绝缘封装体之结构图；图2是本导热绝缘封装体使用于双引脚式发光二极管的剖面图；图3是本导热绝缘封装体使用于粘贴式发光二极管的剖面图；图4是CVD金刚石热绝缘封装体使用于粘贴式发光二极管的剖面图。
图中11-金刚石颗粒，12-高分子结合剂，21-金刚石绝缘导热封装材料，22-环氧树脂封装光学透镜，23-发光芯片，24-阴极引脚，25-阳极引脚，26-阳极引线，27-金属散热片，31-金刚石绝缘导热封装材料，32-环氧树脂封装光学透镜，33-发光芯片，34-阴极引脚，35-阳极引脚，36-阳极引线，37-金属散热片，41-CVD金刚石绝缘导热封装材料，42-环氧树脂封装光学透镜，43-发光芯片，44-阴极引脚，45-阳极引脚，46-阳极引线，47-金属散热片(1)，48-金属散热片(2)。
具体实施例方式
为了可达到提高热转导系数的目的，本发明所运用的技术手段是在于提供一种含金刚石最佳集配比率的金刚石粉末的复合材料，其金刚石粉末与非金刚石部分比例7∶3至87∶13。由于本材料具高绝缘性，可防止电泄漏及短路，保护发光芯片。所述的含金刚石粉末的散热体，其非金刚石的部分为高分子材料。所述的含钻石粉末的散热体，其用于发光二极管的导热绝缘封装。因此本发明内容可应用于接点贴合式发光二极管及双引线式发光二极管，底部与阴极部分导热绝缘封装。
随着发光二极管发光效率的逐步提高，将发光二极管应用在照明的可能性也越来越大，但是很明显地，发光二极管其驱动电源均偏低，目前主要的解决方法为几个高亮度发光二极管制造商所使用的方法，即是使用所谓的大晶粒制程，例如将使用传统晶粒的大小(0.3mm2)，提高晶粒制程为更大的尺寸(0.6mm2～1mm2)，并使用高驱动电流来驱动这样的发光组件(一般为150～350mA，目前更可高至500mA以上)。但因为发光二极管需使用高透明效果的环氧树脂材料包覆，然而目前的环氧树脂几乎都是不导热材料，因此对于目前的发光二极管封装技术而言，其主要的散热只能利用其发光二极管晶粒下方的金属脚座以散发热量。
因为必须在极小的发光二极管封装中处理极高的热量，若组件无法散去这些高热，除了各种封装材料会因为彼此间膨胀系数的不同而有产品可靠度的问题，晶粒的发光效率更会随着温度的上升而有明显地下降，并造成其受明显地缩短寿命。
综上所述，本发明将含金刚石的散热体21，依集配原理的将金刚石11粉末比率的散热效果，以本发明的含金刚石粉末的散热体作下部散热封装发光二极管芯片23(LED)，可解决目前高功率LED所遇到的散热瓶颈，大幅提高其发光效率。本发明在实施时，参看图2，可将次散热材料21封置发光芯片23之下部，这样就会达到高散热的封装实体。
参见图1——本导热绝缘封装体之结构图，将含金刚石的散热体21，依集配原理将金刚石11粉末比率的散热效果，以本发明的含金刚石散热体对发光二极管芯片23，33，43(LED)作下部散热封装，可解决目前高功率LED所遇到的散热瓶颈，大幅提高其发光效率。
本发明在实施时，参看图2，3，4所示的高散热的封装实体。
图2是本导热绝缘封装体使用于双引脚式发光二极管的剖面图。随着发光二极管发光效率的逐步提高，本绝缘导热封装材料制作解决大功率发光二极管发光导热的问题，如图2所示，在阴极27上设有发光芯片23，发光芯片23连接阳极引线26，阳极引线26再外接阳极接脚25；阴极27外接阴极接脚24。阴极27下接高导热绝缘层21，高导热绝缘层21依高密度集配原理，将金刚石11粉末及树脂12等成型为散热体来封装发光芯片，发光芯片23由阳极引线26外接阳极，发光芯片上部以环氧树脂封装22。本发明的金刚石散热体作下部散热封装发光二极管芯片，可解决目前高功率LED所遇到的散热瓶颈，大幅提高其发光效率。
图3是本导热绝缘封装体使用于粘贴式发光二极管的剖面图。如图3所示，在阴极37上设有发光芯片33，发光芯片33连接阳极引线36，阳极引线36再外接阳极接脚35；阴极37外接阴极接脚34。阴极37下接高导热绝缘层31，高导热绝缘层31依高密度集配原理，将金刚石31粉末及树脂32等成型为散热体来封装发光芯片，发光芯片33由阳极引线36外接阳极，发光芯片上部以环氧树脂封装32。本发明的的金刚石的散热体作下部散热封装发光二极管芯片。
图4是CVD金刚石热绝缘封装体使用于粘贴式发光二极管的剖面图。如图4所示，在阴极47上设有发光芯片43，发光芯片43连接阳极引线46，阳极引线46再外接阳极接脚45；阴极47外接阴极接脚44。阴极47下接高导热绝缘层41，高导热绝缘层41依高密度集配原理，将金刚石膜41及金属衬底48等为散热体来封装发光芯片，发光芯片43由阳极引线46外接阳极，发光芯片上部以环氧树脂封装42。本案的金刚石的散热体作下部散热封装发光二极管芯片。
权利要求
1.一种高散热绝缘之发光二极管封装材料，其特征在于为一种金刚石绝缘散热体，该散热体中金刚石部分的比例为75％-100％。
2.根据权利要求1所述的高散热绝缘之发光二极管封装材料，其特征在于对于金刚石成分比例为75％至95％之发光二极管封装的散热体材料，所述散热体是由金刚石粉末和高分子结合剂混合填充聚合而成，其粒径分布系依据理论上的最佳集配比例形成较高的金刚石比例封装材料。
3.根据权利要求1所述的高散热绝缘之发光二极管封装材料，其特征在于对于金刚石成分比例为100％之发光二极管封装的散热体材料，该散热体为金刚石膜，该金刚石膜是依化学气相沉积的方式形成的高纯度、良好结晶之连续膜的散热体。
4.根据权利要求1或2所述的高散热绝缘之发光二极管封装材料，其特征在于所述的含金刚石粉末的散热体，其非金刚石的部分为高分子有机物或高热导率之高分子材料的结合剂。
5.根据权利要求1及要求3所述的高散热绝缘之发光二极管封装材料，其特征在于所述的化学气相沉积CVD方式，是将金刚石膜成长于阴极板材上，经切割后封装而成。
6.根据权利要求1所述的高散热绝缘之发光二极管封装材料，其特征在于所述的含金刚石粉末的散热体，应用于发光二极管的绝缘导热部件。
全文摘要
本发明涉及一种高散热绝缘之发光二极管封装材料，为一种金刚石的绝缘散热体结构，此绝缘散热封装结构可提高发光二极管大功率的使用条件。该大功率型发光二极管包括发光芯片及绝缘散热封装体等。发光芯片的发热可由金刚石或金刚石复合材料封装散热层接引排出；或由芯片阴极导热承载体连接绝缘的金刚石或金刚石复合材料散热层，再连接外部散热器接引而排出。如此，形成一散热效率高并具有简易封装结构的大功率型发光二极管。
文档编号H01L33/00GK1773697SQ200510112670
公开日2006年5月17日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年10月14日
发明者陈鸿文 申请人:陈鸿文