[实用新型]发光二极管封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体封装领域，特别是涉及一种发光二极管的封装结构。 

背景技术

目前发光二极管(LED，light emitting diode)在各个领域，尤其是照明领域已经得到了越来越广泛的应用。然而随着对发光二极管的亮度要求越来越高，单颗发光二极管的功率越来越大，散热问题逐渐成为制约发光二极管亮度和寿命的主要瓶颈，如何为发光二极管芯片散热也成为人们研究的重点。 

LED芯片具有相对的发光面和固定面，发光面用于发光，固定面用于将LED固定在一个基板上。目前，主流的LED芯片根据电极位置的不同主要分为三种结构。其中水平结构的LED芯片的正负两个电极都在发光面上；垂直结构的LED芯片的发光面和固定面各有一个电极，其中在发光面上的电极是一个小的金属焊盘，而在固定面上的电极就是固定面表面的金属层；倒装焊结构的LED芯片的两个电极都在固定面上，通过分别将两个电极焊接在线路层上实现点亮。其中，由于散热性能较好，垂直结构的LED芯片和倒装焊结构的LED芯片是市场的主流。 

但是垂直结构的LED芯片和倒装焊结构的LED芯片的一个共同点在于其固定面都是LED芯片的电极，而同时LED芯片的固定面又必须起到散热的作用，以便将LED发出的热量传导给基板，这样基板就成为所有固定在其上的LED芯片共同的电极。因此这些LED在电路上都是并联的，这对于LED的工作非常不利，因为恒流工作状态已经被证明是LED芯片驱动的最佳选择。 

陶瓷材料的使用使这个问题得到了解决。中国专利200720172014、201020645033、200920070787.3、201020653331、201010623452分别公开了一种LED封装结构。在这种封装结构中，LED芯片被固定在一个带有线路的陶瓷板上，该陶瓷板再固定在一金属热沉上。这种封装结构利用了陶瓷材料导热同时绝缘的特点，利用陶瓷板上的线路层导电，同时利用陶瓷板本身导热，进而实现了热电分离，使同一块热沉上的LED芯片在电路上是分离的。 

然而在该方案中，陶瓷材料的使用大大增加了LED封装的成本。一个替代方案如图1a所示。其中发光二极管芯片101具有垂直结构，其在图中的下表面为固定面101b，该固定面101b是发光二极管芯片101的一个电极，例如是负极。 

该发光二极管芯片101的固定面101b通过导热导电粘结材质107与线路层102连接固定。该线路层是一层有线路图案的铜箔层，图1b显示了其中的一部分。在线路层102中，包括固定有发光二极管芯片101并与LED芯片的负极电连接的固定区102a，还包括一导电区102b(图1a中未画出)，发光二极管芯片101的正极通过金线101c(图1a中未画出)与该导电区电连接。这样，在线路层102的固定区102a和导电区102b之间加正向电压，发光二极管芯片101就会被点亮。 

在该方案中，线路层102就是传统PCB板加工工艺中的覆铜层。由于其作用只在于导电，所以从成本的角度考量其厚度只需要0.035mm左右即可。 

出于散热的目的，该发光二极管封装方案中还包括一个金属热沉105。与上述使用陶瓷的方案不同的是，为了使线路层能够正常工作，该方案中还包括填充于线路层102与金属热沉105之间有机绝缘层103。相比陶瓷材料，该有机绝缘层103具有成本低廉，加工使用方便的优点。如图2中的箭头所示，发光二极管芯片101发出的热量，通过线路层102和有机绝缘层103后传递到金属热沉105上实现散热目的。 

在该方案中，有机绝缘层替换了陶瓷材料成为绝缘材料，但是有机绝缘层的导热系数往往很低，例如1W/(m.K)，而陶瓷材料的导热系数为40～150W/(m.K)。可见，对于大功率LED的应用来说，陶瓷材料仍然是不可替代的选择。 

中国专利200610128694提出一种新型的高分子绝缘层，这种高分子绝缘层具有更好的高压绝缘特性，但是这仍然无法解决有机绝缘层导热不佳的问题。 

因此，需要一种新的发光二极管封装结构来解决上述问题。 

实用新型内容

本实用新型解决的主要技术问题是提供一种发光二极管封装结构，可以低成本的解决发光二极管的散热不佳的问题。