专利名称：一种高导热大功率led引线框架及制备方法
技术领域：
本发明涉及本发明涉及半导体发光二极管产品及生产工艺，尤其是高导热大功率
半导体发光二极管产品及生产工艺。
背景技术：
在LED封装技术的不断发展的过程中，随着LED芯片的亮度等级越来越高，大功率 LED取代传统照明已经成为大势所趋。而封装技术的改进、以及越来越小体积的要求、发光 效率的要求越来越高等，传统的工艺改进已经不能满足越来越高的要求。这样就必须藉由 材料上去根本解决LED的芯片的散热问题，以降低结温，提升光通量，延长寿命等。目前，大 功率LED的引线框架的材料主要以铜、铝为主，然后在这些金属表面再用粘接的方式覆盖 绝缘层，最后在绝缘层上敷设电路，而粘接用的导热的绝缘层，目前最好的进口导热胶的导 热能力也只有20W/mK，一般都只有5W/mK。因此，虽然，铜、铝的导热系数都在250W/mK以上， 而经过了绝缘层的阻热后，其导热能力大打折扣。使大功率LED的芯片结温不能很好的传 导到外部，从而限制了大功率LED的光通量提升，使大功率LED不能很好的发挥其优势。
随着科技的不断发展，功率型LED的芯片工艺不断发展，芯片亮度等级不断提升， 但芯片在发光过程中因为电阻或光阻等会产生热量，这个热量就是行业所讲的结温，符号 Tj。如果这个结温能够控制在85t:以下，则LED可以保持高的出光量，但随着结温的升高， LED的出光量将会下降，LED失效的可能性就会增加。只要能够将结温控制的越低，LED的 寿命就越长，甚至可以提升出光量。因此，如何将芯片发光时所产生的热量导出，将是关键。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术上的不足，从基础入手，采用石墨制作引线框 架，旨在有效解决芯片散热问题，改善导热性能，延长LED寿命，提高可靠性。提供一种高导 热大功率LED引线框架及制备方法。 它包括自下而上的底层，金属保护层，氧化绝缘层和金属导电层；底层是采用高热
导率材料石墨制作基板的石墨层，金属保护层是采用高导热陶瓷材料制作的蒸镀金属层，
氧化绝缘层为金属氧化绝缘层，上层为金属导电层；导电层上分布有导电线路。 A、石墨材料选择选取含碳量在98%以上的石墨材料，且导热系数在150W/m. K的
石墨原料； B、石墨材料加工对选取的石墨基材进行高温200(TC真空煅烧，再进行沿轴方向 的8-10T模压成型； C、石墨材料表面处理对表面进行整平处理至《1(T-3mm ; D、在经处理后的石墨材料表面热喷涂陶瓷绝缘层，厚度约0. 1-0. 5mm ; E、在陶瓷绝缘层表面敷设金属导电层； F、蚀刻电路； G、完成成品。
底层石墨层选用导热系数大于400以上的石墨材料对其表面进行处理，使之达到 高平整度。 金属保护层采用蒸镀法制作蒸镀金属层，其厚度在10-1500um之间，导热系数〉 300W/mK。氧化绝缘层为金属氧化绝缘层，其厚度在5-1000um，绝缘电阻大于100MQ 。
在氧化绝缘层外覆盖金属导电层；在金属导电层表面通过化学方法蚀刻所需的电 路。
本发明的特点与进步主要在于 1、采用石墨作为主材，利用石墨的高导热性能与较底的热膨胀系数，采用金属蒸 镀等工艺将高导热的金属附着在石墨表面，起保护作用。 2、高导热的氧化绝缘层也具备较低的热膨胀系数，不至于在芯片受热的情况下产 生形变，与石墨或表层电路产生缝隙，降低整个引线框架的导热能力。而高导热氧化绝缘层 具备较大的电阻，在氧化绝缘层厚度100um以上时，其电阻> 100MQ 。
3、石墨具备一定的导电能力，但比金属稍差，相当于一个电阻，为静电耗散材料， 可以吸收表面的静电，提升LED的抗静电能力。 4、高导热金属保护层与氧化绝缘层具备较高的机械强度与韧度，能够避免在切 削、加工等工艺环节时，与两边结合层产生裂缝，提高可靠性。 5、本发明所生产的引线框架，可以大规模运用在高可靠性的，高散热要求的器件 上，如大功率LED或其他器件。
附图1是本发明的主视结构图；
附图2是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
自下而上设置底层(1)，金属保护层(2)，氧化绝缘层(3)和金属导电层(4);底层
(1)是采用高热导率材料石墨制作基板的石墨层，金属保护层(2)是采用高导热陶瓷材料
制作的蒸镀金属层，氧化绝缘层(3)为金属氧化绝缘层，上层为金属导电层(4);导电层上
分布有导电线路。 采用如下工艺步骤完成 A、石墨材料选择； 石墨的选择选取含碳量在98%以上的石墨材料，且导热系数在150W/m. K的石墨 原料。普通石墨导热系数在100W/m. K左右，而单晶石墨理论导热系数在2100W/m. K，所以石 墨的导热能力的提升空间较大； B、石墨材料加工对选取的石墨基材进行高温200(TC真空煅烧，再进行沿轴方 向的8-10T模压成型，重而提升石墨内部单晶致密结构，减少空隙，增加导热能力50%，到 300W/m. K ; C、石墨材料表面处理对表面进行整平处理至《1(T-3mm ; D、在经处理后的石墨材料表面热喷涂陶瓷绝缘层，厚度约0. 1-0. 5mm ;
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E、在陶瓷绝缘层表面敷设金属导电层；
F、蚀刻电路；
G、完成成品。 底层石墨层选用导热系数大于400以上的石墨材料对其表面进行处理，使之达到 高平整度。金属保护层采用蒸镀法制作蒸镀金属层，其厚度在10-1500um之间，导热系数〉 300W/mK。氧化绝缘层为金属氧化绝缘层，其厚度在5-1000um，绝缘电阻大于IOOMQ。在氧 化绝缘层外覆盖金属导电层；在金属导电层表面通过化学方法蚀刻所需的电路。
石墨，作为一种碳系材料，石墨是一种碳原子之间呈六角环形平面网格的多层叠 合晶体。虽然石墨属于无机非金属材料，但因它具有良好的热、电传导性而被称为半金属。 石墨具有比某些金属还要高的热、电传导性，同时具有远比金属为低的热膨胀系数、很高的 熔点和化学稳定性。利用其易于加工，成本低(约铜的1/3价格)、导热性高(约达到铜的 1.2倍)等特点，以降低热阻，延长寿命，增加功率。石墨在非氧化性介质中是化学惰性的， 具有很好的耐腐蚀性，除强酸和强氧化性介质外，石墨不受其他酸、碱、盐的腐蚀，不与任何 有机化合物起反应。 本发明采用高导热的石墨作为框架主材，利用其高的导热系数，底的热膨胀系数， 制作高可靠性的引线框架。从根本上解决大功率LED的散热问题。
权利要求
一种高导热大功率LED引线框架，其特征在于它包括自下而上的底层，金属保护层，氧化绝缘层和金属导电层；底层是采用高热导率材料石墨制作基板的石墨层，金属保护层是采用高导热陶瓷材料制作的蒸镀金属层，氧化绝缘层为金属氧化绝缘层，上层为金属导电层；导电层上分布有导电线路。
2. —种高导热大功率LED引线框架制备方法，其特征在于采用如下步骤完成A、 石墨材料选择选取含碳量在98%以上的石墨材料，且导热系数在150W/m. K的石墨 原料；B、 石墨材料加工对选取的石墨基材进行高温200(TC真空煅烧，再进行沿轴方向的 8-10T模压成型；C、 石墨材料表面处理对表面进行整平处理至《1(T-3mm ;D、 在经处理后的石墨材料表面热喷涂陶瓷绝缘层，厚度约0. 1-0. 5mm ;E、 在陶瓷绝缘层表面敷设金属导电层；F、 蚀刻电路；G、 完成成品。
3. 如权利要求1所述的一种高导热大功率LED引线框架，其特征在于底层石墨层选 用导热系数大于400以上的石墨材料对其表面进行处理，使之达到高平整度。
4. 如权利要求1所述的一种高导热大功率LED引线框架，其特征在于金属保护层采 用蒸镀法制作蒸镀金属层，其厚度在10-1500um之间，导热系数〉300W/m K。
5. 如权利要求1所述的一种高导热大功率LED引线框架，其特征在于氧化绝缘层为 金属氧化绝缘层，其厚度在5-1000um，绝缘电阻大于100MQ 。
6. 如权利要求1所述的一种高导热大功率LED引线框架，其特征在于在氧化绝缘层 外覆盖金属导电层；在金属导电层表面通过化学方法蚀刻所需的电路。
全文摘要
本发明一种高导热大功率LED引线框架及制备方法，涉及半导体发光二极管产品及生产工艺，尤其是高导热大功率半导体发光二极管产品及生产工艺；它包括自下而上的底层，金属保护层，氧化绝缘层和金属导电层；底层是采用高热导率材料石墨制作基板的石墨层，金属保护层是采用高导热陶瓷材料制作的蒸镀金属层，氧化绝缘层为金属氧化绝缘层，上层为金属导电层；导电层上分布有导电线路；本发明基板具有良好的导热性能、电气绝缘性能等，适用于大功率LED发光二极管器基板，以及对导热与散热要求较高的LED光源器件等。
文档编号H01L33/62GK101764193SQ20091023889
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者胡启胜, 马洪毅 申请人:深圳市蓝科电子有限公司