[发明专利]LED用蓝宝石支架

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种多芯片封装用透光导热支架，具体涉及半导体照明用蓝宝石透光散热支架。

(二)背景技术

LED被称为第四代照明光源或绿色光源，它是一种冷光源，具有节能、环保、使用寿命长、无污染等一系列优点，可以广泛用在各种指示、显示、背光源等方面，尤其在普通照明市场发展潜力巨大。

对于低功率LED多芯片封装结构，由于发热量不大，采用PCB基板做支架即可。而高功率LED，为满足其散热要求，常采用MCPCB基板，陶瓷基板或DCB基板。然而，尽管以上几种材料可以满足散热要求，但由于材料自身透光性差，有源层发出的光只能从支架上方发出，导致LED出光效率较低。为增加出光量，必须在基板上的增加反射层。另外，传统LED芯片封装结构中，为获得良好的电流扩展，需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni-Au组成的金属电极层。金属层的存在会影响使透光新能变差，引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。而且，多芯片结构中芯片电极间通常连接采用金线连接，焊点在后续涂荧光粉的工序中，或使用过程中震动有可能造成焊点脱落，使产品失效。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种采用合适工艺方法在支架单面获得导电膜层，再进一步制作出芯片间连接电路，并且能显著提高出光效率的LED用蓝宝石支架。

本发明的目的是这样实现的：它是由蓝宝石单晶及金属线路制成，蓝宝石单晶为经过表面加工的蓝宝石条形晶片，表面上加工连接有LED芯片的金属线路，蓝宝石条形晶片长度为10-100mm，宽度为0.1-10mm，厚度为0.2-2mm，表面粗糙度为Ra0.1-400nm，蓝宝石条形晶片与LED芯片直接接触的一侧表面采用镀膜方式镀上金属膜，芯片间的金属线路宽度为1-500μm，线路厚度为1-150μm。

1、所述的蓝宝石晶片的散热截面积应不小于芯片与支架直接接触面积总和的2倍。

2、所述的LED芯片间的金属线路以黄光微影或丝网印刷技术制作，再以电镀或化学镀沉积方式增加线路的厚度。

3、所述的镀膜方式可以采用真空溅射方式或真空蒸镀方式。

4、所述的金属膜可以采用铝、铜等导电性和导热性都比较好的金属及合金。

本发明采用蓝宝石表面加工晶片做散热支架，蓝宝石条形晶片长度10-100mm，宽度0.1-10mm，厚度0.2-2mm。表面经过加工处理后，表面粗糙度为Ra0.1-400nm，与芯片直接接触的一侧蓝宝石表面采用相应方式镀上铝、铜等金属或合金膜，接着采用相应技术在蓝宝石表面制作线路，最后再以电镀或化学镀沉积方式增加线路的厚度，线路宽度1-500μm，线路厚度1-150μm。最后用导电胶将芯片电极与金属线路连接起来。金属膜可以采用铝、铜等的金属及合金。

本发明是一种多芯片封装用透光导热支架，用表面加工蓝宝石晶片取代传统LED芯片封装用的绝缘层和热沉，在LED结构中，采用蓝宝石做芯片支架，与传统MCPCB及陶瓷散热支架相比，支架透光性好，有源层可以几乎无损失地向各方向发出光线，可大大提高出光效率。通过蓝宝石支架上的预制线路将LED管芯连接，与传统金线焊接工艺相比，提高其可靠性和效率。

本发明的有益效果有：1)使LED封装产品的出光效率显著增加，而制作成本几乎不增加；2)蓝宝石基板绝缘，不需介电层，与外延用衬底材料导热率相同，且支架透光性能好，使LED模组的出光角度大幅度增加，接近360度；3)采用倒装结构散热效果好；4)采用蓝宝石表面直接镀金属膜的方式取代传统的金线连接方式，一方面降低了制造成本，另一方面避免了当遭遇较大震动时金线容易发生脱落的问题，提高了产品制造过程的良品率及产品的可靠性。

(四)附图说明

图1为本发明蓝宝石支架示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

结合图1，本实施例采用蓝宝石加工晶片做散热支架，包括蓝宝石条形晶片1、LED芯片2和金属线路3，蓝宝石条形晶片1长度30mm，宽度0.8mm，厚度0.8mm，表面经过加工处理后，表面粗糙度为Ra10nm；蓝宝石条形晶片1一侧表面采用磁控溅射方式溅镀铝金属膜，接着以黄光微影技术将光阻被覆蓝宝石晶片表面，经曝光、显影、蚀刻、去膜工艺完成线路制作，最后再以电镀沉积方式增加线路的厚度，最终制得金属线路3宽度80μm，线路厚度60μm，本实施例金属线路3采用铝金属线路。最后用导电胶将LED芯片2的电极与金属线路3连接起来。铝熔点较低，价格低廉，并具有良好的塑性。蓝宝石基本为高纯氧化铝单晶，金属铝和氧化铝的敷接是物理湿润，在接口上没有化学反应。而且纯铝所具有的优良的塑性能有效缓解接口因热膨胀系数不同引起的热应力，另外，金属铝和蓝宝石之间的抗剥离强度也较大。