專利名稱：低熱阻led及其封裝方法
低熱阻LED及其封裝方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種LED及其封裝方法，尤其涉及一種封裝后具有低熱阻的LED及其封裝方法。
背景技術(shù)：
LED全稱半導(dǎo)體發(fā)光二極管，可直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，LED對(duì)溫度十分敏感，LED 的功率越大，P-N結(jié)上的溫度上升也越明顯。而且，許多應(yīng)用又要將若干個(gè)大功率LED陳列使用，其散熱問題尤其明顯。使用過程中，LED的熱量散不出去造成LED的結(jié)溫上升，嚴(yán)重影響LED的發(fā)光效率，壽命，穩(wěn)定性等。特別是大功率LED由于發(fā)熱量大，散熱問題更是業(yè)界的難題之一。LED的熱量散除，降低LED的結(jié)溫，與LED的芯片結(jié)構(gòu)，封裝技術(shù)及熱沉技術(shù)有關(guān)。因?yàn)椋瑢?duì)于一平方毫米的LED芯片來說熱能產(chǎn)生主要有LED芯片內(nèi)部熱阻0. 90C / W-3. 50C /W、封裝技術(shù)2V /ff-20°C /W、熱沉技術(shù)0. 05°C /W_2°C /W。由此可見，封裝技術(shù)在 LED散熱中具有十分關(guān)鍵的作用。在傳統(tǒng)工藝技術(shù)中，大功率LED芯片封裝大致分為銀漿固晶、共晶熱壓、共晶回流、超聲覆晶等技術(shù)。銀漿技術(shù)由于封裝時(shí)銀漿厚度的控制不易，較厚如圖1所示，熱阻較大。后幾種技術(shù)統(tǒng)稱為共晶技術(shù)，其特點(diǎn)是封裝料厚度較少約幾微米到幾十微米，但生產(chǎn)工藝要求較高，要有專用設(shè)備，共晶參數(shù)控制嚴(yán)格，成品率不高，且必須采用帶有共晶料層的芯片，即使這樣也要求基底的平整度好，才能有較好的效果，但由于基底的平整度總是有一定限制基底越平整加工成本越高。并且，共晶焊料一般都是錫合金材料，融化時(shí)液體存在較大的表面張力，與表面相對(duì)粗糙的基底結(jié)合時(shí)，存在空氣隔熱層如圖 2所示。這種空氣阻隔層嚴(yán)重影響了 LED芯片熱量向熱沉基底傳遞的效率。空氣阻隔層的存在是LED封裝熱阻增大的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種低熱阻LED及其封裝方法，在真空環(huán)境下，對(duì)熱沉與 LED配合的表面真空鍍一層薄膜，提高熱沉表面平整度，薄膜的厚度薄與熱沉粗糙度相適應(yīng)，減少鍍膜耗材，還可避免LED與熱沉焊接在一起后存在空氣層，提高散熱效率，采用該方法也適用于在同一熱沉上焊接散熱符合要求的LED陣列，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是低熱阻LED，包括LED芯片，與LED 芯片配合的熱沉，其特征在于熱沉上鍍有真空鍍膜，該真空鍍膜與LED芯片焊接配合。采用基底的方法，由于蒸鍍時(shí)，金屬焊料的氣體以原子的形式與LED熱沉基底結(jié)合，基底表面縫隙中，被金屬焊料填滿，使得焊料與熱沉表面結(jié)合面緊密結(jié)合，無氣體存在，厚度也很容易控制到很薄，因此大大提高了 LED芯片的導(dǎo)熱效果，也同時(shí)降低了熱沉表面的處理難度，且對(duì)LED芯片也有特別的要求，有利于降低選用LED芯片的成本，因此本發(fā)明涉及的技術(shù)采用成熟的真空鍍膜方法，能有效的降低LED封裝的熱阻，同時(shí)降低了對(duì)LED芯片及熱沉處理難度的要求，降低了大功率LED封裝技術(shù)的成本，適合大規(guī)模生產(chǎn)，且具有很強(qiáng)的實(shí)用性及推廣價(jià)值。作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明采用如下技術(shù)措施所述的真空鍍膜為真空離子蒸鍍膜，或者為真空濺射鍍膜，所述真空鍍膜的厚度與熱沉表面粗糙度成正比關(guān)系，真空鍍膜與熱沉之間無間隙配合。真空鍍膜一方面有利于在熱沉表面鍍上一層較薄的鍍膜，使鍍膜的厚度與熱沉表面最高凸起的高度相適應(yīng)(也就是真空鍍膜的厚度與熱沉表面粗糙度成正比關(guān)系)，避免高于最高凸起的高度，減少鍍膜材料的浪費(fèi)；另一方面有利于排除熱沉與鍍膜之間的空氣，防止空氣層或氣泡的產(chǎn)生(也就是真空鍍膜與熱沉之間無間隙配合)，提高熱傳遞效率。所述的真空鍍膜為低熔點(diǎn)金屬或者合金。真空鍍膜為低熔點(diǎn)材質(zhì)有利于鍍膜材料蒸發(fā)形成原子態(tài)的氣體，均勻的覆蓋在熱沉表面，容易控制鍍膜厚度；也方便將LED底部焊接點(diǎn)與鍍膜熔融，提高焊接效率；此外，鍍膜從固態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融狀態(tài)，需要消耗熱量，進(jìn)一步提高對(duì)LED的散熱效果。低熔點(diǎn)的所述真空鍍膜為錫或者為鉛錫合金。所述的熱沉為高導(dǎo)熱熱沉。有利于快速將LED上的熱量傳導(dǎo)到高導(dǎo)熱熱沉上，高導(dǎo)熱熱沉又將熱量散發(fā)出去，提高對(duì)LED的散熱效果。高導(dǎo)熱的所述熱沉為銅、或?yàn)殇X、或?yàn)殂y、或?yàn)樘沾?、或?yàn)樘蓟住５蜔嶙鐻ED的封裝方法，將熱沉放置到真空鍍膜設(shè)備中真空鍍膜，接著取出鍍有真空鍍膜的熱沉，再將LED芯片底座與真空鍍膜熔融，冷卻后LED芯片固定在熱沉上。LED芯片上的焊點(diǎn)與底座真空鍍膜熔融后，在冷卻的過程中對(duì)LED芯片施加壓力。 施加壓力，避免在冷卻的過程中使鍍膜和熱沉之間出現(xiàn)氣泡或空氣層的現(xiàn)象。所述真空鍍膜的厚度與熱沉粗糙度成正比，通過真空鍍膜將熱沉表面凹坑填平， 使熱沉與真空鍍膜共同形成的表面平整、且熱沉與真空鍍膜之間無間隙配合。熱沉與真空鍍膜共同形成的表面平整，有利于將LED焊接在鍍膜上時(shí)LED、鍍膜和熱沉之間都無氣泡或空氣層的存在，提高熱傳導(dǎo)效率。本發(fā)明具有顯著的進(jìn)步在真空環(huán)境下，至少在對(duì)熱沉與LED配合的表面真空鍍一層薄膜，提高熱沉表面平整度，薄膜的厚度薄，與熱沉粗糙度相適應(yīng)，減少鍍膜耗材，還可避免LED與熱沉焊接在一起后存在空氣層，提高散熱效率，采用該方法也適用于在同一熱沉上焊接散熱符合要求的LED陣列，此外，該封裝方法工藝要求簡單，程序上，生產(chǎn)效率高。

圖1是本發(fā)明的一種現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)果示意圖；圖2是本發(fā)明的另一種現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)果示意圖；圖3是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1 低熱阻LED，如圖3所示，它包括LED芯片101，與LED芯片101配合的熱沉103，熱沉103上鍍有真空鍍膜102，該真空鍍膜102與LED芯片101焊接配合。真空鍍膜102為真空離子蒸鍍膜，或者為真空濺射鍍膜。真空鍍膜102的厚度與熱沉103表面粗糙度成正比關(guān)系，通過真空鍍膜 102將熱沉103表面凹坑填平，使熱沉103與真空鍍膜102共同形成的表面平整、且熱沉與真空鍍膜102之間無間隙配合。真空鍍膜102的厚度基本上與最凸出于熱沉103表面的凸起高度齊平，避免出現(xiàn)鍍膜超出熱沉103表面的凸起的最高點(diǎn)較多現(xiàn)象的出現(xiàn)。真空鍍膜 102與熱沉103之間無間隙配合，也就是說，真空鍍膜102與熱沉103之間無空氣層或氣泡， 提高熱傳遞效率，提高散熱性能。真空鍍膜102為低熔點(diǎn)金屬或者合金，尤其以錫或者為鉛錫合金為優(yōu)選。熱沉103為高導(dǎo)熱熱沉，尤其以銅、或鋁、或銀、或陶瓷、或碳基底為優(yōu)選。低熱阻LED的封裝方法，將熱沉103放置到真空鍍膜設(shè)備中真空鍍膜，接著取出鍍有真空鍍膜的熱沉102，再將LED芯片101底座上的焊點(diǎn)與真空鍍膜102熔融，冷卻后LED 芯片101固定在熱沉103上。LED芯片101底座上的焊點(diǎn)與底座真空鍍膜102熔融后，在冷卻的過程中對(duì)LED芯片103施加壓力。上述實(shí)施例中，LED芯片101還可以為帶透鏡105的LED (如圖4所示)，或者為若干LED芯片陣列形成的LED陣列(如圖5所示)。
權(quán)利要求
1.低熱阻LED，包括LED芯片(101)，與LED芯片(101)配合的熱沉(103)，其特征在于熱沉(103)上鍍有真空鍍膜(102)，該真空鍍膜(102)與LED芯片(101)焊接配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低熱阻LED，其特征在于所述的真空鍍膜(102)為真空離子蒸鍍膜，或者為真空濺射鍍膜，所述真空鍍膜(10 的厚度與熱沉(10 表面粗糙度成正比關(guān)系，真空鍍膜(10 與熱沉(10 之間無間隙配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熱阻LED，其特征在于所述的真空鍍膜(102)為低熔點(diǎn)金屬或者合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低熱阻LED，其特征在于低熔點(diǎn)的所述真空鍍膜(102)為錫或者為鉛錫合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低熱阻LED，其特征在于所述的熱沉(103)為高導(dǎo)熱熱沉。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低熱阻LED，其特征在于所述的熱沉(103)為高導(dǎo)熱熱沉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低熱阻LED，其特征在于高導(dǎo)熱的所述熱沉(103)為銅、或?yàn)殇X、或?yàn)殂y、或?yàn)樘沾伞⒒驗(yàn)樘蓟住?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低熱阻LED的封裝方法，其特征在于將熱沉(103)放置到真空鍍膜設(shè)備中真空鍍膜，接著取出鍍有真空鍍膜的熱沉(102)，再將LED芯片(101)底座上的焊點(diǎn)與真空鍍膜(102)熔融，冷卻后LED芯片(101)固定在熱沉(103)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低熱阻LED的封裝方法，其特征在于LED芯片(101)底座上的焊點(diǎn)與底座真空鍍膜(102)熔融后，在冷卻的過程中對(duì)LED芯片(103)施加壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低熱阻LED的封裝方法，其特征在于所述真空鍍膜(102)的厚度與熱沉粗糙度成正比，通過真空鍍膜(10 將熱沉(10 表面凹坑填平，使熱沉(103) 與真空鍍膜(10 共同形成的表面平整、且熱沉與真空鍍膜(10 之間無間隙配合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低熱阻的LED及其封裝方法。低熱阻LED，包括LED芯片，與LED芯片配合的熱沉，熱沉上鍍有真空鍍膜，該真空鍍膜與LED芯片焊接配合。低熱阻LED的封裝方法，將熱沉放置到真空鍍膜設(shè)備中真空鍍膜，接著取出鍍有真空鍍膜的熱沉，再將LED芯片底座與真空鍍膜熔融，冷卻后LED芯片固定在熱沉上。本發(fā)明具有顯著的進(jìn)步在真空環(huán)境下，至少在對(duì)熱沉與LED配合的表面真空鍍一層薄膜，提高熱沉表面平整度，薄膜的厚度薄，與熱沉粗糙度相適應(yīng)，減少鍍膜耗材，還可避免LED與熱沉焊接在一起后存在空氣層，提高散熱效率，采用該方法也適用于在同一熱沉上焊接散熱符合要求的LED陣列。
文檔編號(hào)H01L33/48GK102194963SQ20101012058
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者吳旭華, 施振浩, 蔡銘 申請(qǐng)人:杭州妙影微電子有限公司