[实用新型]低成本大功率发光二极管封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体器件，特别涉及一种低成本大功率发光二极管封装结构。

背景技术

对于大功率发光二极管(LED)而言，其故障的原因主要包括电流过载，温度过高(过热)及封装失效等造成。由于输入电能只有10％-20％转化为光，其余全部转化为热，因此，芯片散热是LED封装必须首要解决的问题。由于散热不良导致的pn结温度升高，将严重影响到发光效率、波长、光强和使用寿命。好的散热系统，可以在同等输入功率下得到较低的工作温度，延长LED的使用寿命，或在同样的温度限制范围内，增加输入功率或芯片密度，从而增加LED灯的亮度。

对于大功率LED器件封装，热阻主要包括材料(散热基板和热沉结构)内部热阻和界面热阻。散热基板的作用就是吸收芯片产生的热量，并传导到热沉上，实现与外界的热交换。有研究表明，封装界面对LED热阻影响也很大。对于现有的LED封装，从芯片到外界环境一般存在2个以上的热界面(芯片-散热基板，散热基板-热沉)。由于常用的LED封装热界面材料(TIM)热导率较低(0.5-2.5W/m.K)，致使界面热阻很高，难以满足大功率LED封装散热要求。目前最常用的散热基板材料为金属核电路板(MCPCB)，由于其中间绝缘层热导率较低(0.2-3.0W/mK)，使整个基板的热阻较大。此外，金属(如铝，铜)、陶瓷(如Al₂O₃，AlN，SiC)和复合材料(如AlSiC，LTCC-M，DBC)等也可用在LED封装基板。但金属基板存在绝缘和供电的难题，而陶瓷和复合材料基板则成本高，加工困难。

发明内容

本实用新型目的就是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种低成本大功率发光二极管封装结构。本实用新型主要包括：发光芯片、引线、散热基板和封装胶层，其特征在于所述散热基板由金属铝及其阳极氧化生成的氧化铝层组成，氧化铝层上设有经光刻镀膜工艺或丝网印刷工艺制作的芯片区和电路，芯片区和电路表面镀有一层金膜。发光芯片通过固晶工艺安装在芯片区，并通过引线连接到电路上。

本实用新型的优点是采用金属铝阳极氧化制作的散热基板，具有成本低、强度高、热导率高(大于20W/mK)等特点，可满足大功率LED封装要求。其次，由于芯片区直接设置在氧化铝层上，解决了LED封装过程中的芯片绝缘和供电问题。此外，散热基板下表面可直接制成翅片等结构，减少了封装热界面数，降低了封装热阻。

附图说明

图1 本实用新型的散热基板结构图；

图2a本实用新型的实施例1散热基板制备流程图

图2b本实用新型的实施例1散热基板制备流程图

图2c本实用新型的实施例1散热基板制备流程图

图2d本实用新型的实施例1散热基板制备流程图；

图3 本实用新型实施例1的结构示意图；

图4a本实用新型的实施例2散热基板制备流程图；

图4b本实用新型的实施例2散热基板制备流程图；

图4c本实用新型的实施例2散热基板制备流程图；

图4d本实用新型的实施例2散热基板制备流程图；

图5 本实用新型实施例2的结构示意图。

11金属铝片、12氧化铝层、13芯片区和电路、21金属铝片、22氧化铝层、23芯片区和电路、24金膜、31散热基板、32芯片区和电路、33固晶层、34发光芯片、35金线、36封装胶层、41带翅片结构的金属铝片、42氧化铝层、43芯片区和电路、44金膜、51带翅片的散热基板、52芯片区和电路、53固晶层、54发光芯片、55金线、56封装胶层。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例：

实施例1

铝散热基板11的表面设有一层通过金属铝阳极氧化工艺生成的氧化铝层12，金属铝阳极氧化工艺的流程参见图2a、图2b，

具体工艺为：

1)选取表面平整光滑的金属铝片21，依次用苯、酒精、NaOH溶液和HNO₃溶液清洗去油、抛光后，置于水中备用。

2)以铝片21为阳极，铅或不锈钢材料为阴极，15％的H₂SO₄溶液为电解液，进行铝片的阳极氧化。氧化铝层22的厚度由氧化时间、电极液浓度、电流大小灯因素决定，一般控制为10-50um。

氧化铝层22上设有芯片区和电路23，采用光刻、腐蚀等技术，在氧化铝层22上定义出电极区和电路结构，通过金属沉积(蒸发、溅射或化学镀等)工艺，得到LED封装所需的芯片区和电路23。参见图2c。