專利名稱：基于可撓性導熱材料的散熱基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及LED散熱基板領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于可撓性導熱材料的散熱基板及其制造方法。
背景技術(shù)：
LED是一種半導體發(fā)光器件，被廣泛的用做指示燈、顯示屏等。白光LED被譽為替代熒光燈和白熾燈的第四代照明光源。LED改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與熒光燈三基色粉發(fā)光的原理，利用電場發(fā)光，具有光效高、無輻射、壽命長、低功耗和環(huán)保的優(yōu)點。形成白光LED 的一種傳統(tǒng)方式是藍光或紫外芯片激發(fā)覆著在芯片上面的熒光粉，芯片在電驅(qū)動下發(fā)出的光激勵熒光粉產(chǎn)生其它波段的可見光，各部分混色形成白光。對LED封裝而言，散熱是個關(guān)鍵技術(shù)問題，散熱技術(shù)的效果的好壞將直接影響到LED的性能。目前，LED散熱結(jié)構(gòu)是將LED晶圓焊接于鋁基板、銅基板或高分子基板上，再與包含熱導管的散熱器相結(jié)合，進而構(gòu)成LED燈具，但這種LED散熱結(jié)構(gòu)較復雜，制作工藝復雜， 體積過大，重量較重，散熱效率低。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明利用具有高導熱系數(shù)的可撓性導熱材料為基材進行散熱基板的設(shè)計與制作，或以此導熱材料為基材直接以超音波共晶制程黏著于晶圓或基板(支架)背面，進行高效散熱處理，進而提高散熱效率并降低LED燈具的散熱成本。首先本發(fā)明一方面提供了一種基于可撓性導熱材料的散熱基板的制造方法，該方法包括以下步驟(1)將光敏性聚酰亞胺涂布于散熱基板的卷材上；(2)卷材進行深紫外光曝光制程；(3)卷材進行顯影制程；(4)卷材進行納米電鍍銅制程；(5)卷材進行熱處理；冷卻后，再進行電鍍金制程。在另一方法，本發(fā)明提供了一種基于可撓性導熱材料散熱基板的LED燈具制造方法，采用如上所述的方法制作散熱基板，將LED晶圓或基板背面以電鍍，在鍍上金屬之后， 將高導熱系數(shù)的散熱基板與晶圓或基板背面以超音波共晶方式完成接合。同時，本發(fā)明還提供了一種基于可撓性導熱材料散熱基板的LED燈具，該燈具包括采用如上所述的方法制作散熱基板，LED晶圓或基板，并在所述LED晶圓或基板上鍍上金屬，散熱基板粘接在所鍍金屬上。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明利用高導熱系數(shù)的可撓性導熱材料為基材直接制成散熱基板，可有效提升散熱效率，簡化結(jié)構(gòu)，縮小體積，減輕重量；并可直接將此可撓性導熱材料基板設(shè)置背膠制成雙面膠基板后直接貼附于LED散熱基板、晶圓、支架、燈體或散熱器上，起到高效散熱的作用，降低LED燈具的散熱成本。


圖1是高導熱系數(shù)的散熱基板示意圖；圖2是背面鍍金的LED晶圓或基板(支架)示意圖；圖3是納米級銅鋁或金銀的金屬復合材料卷材消除內(nèi)應(yīng)力制程示意圖；圖4是納米級銅鋁或金銀的金屬復合材料卷材微蝕制程示意圖；圖fe-圖5d是高導熱系數(shù)的散熱基板的制程示意圖；圖6a-圖6b是散熱基板與晶圓或基板(支架)超音波共晶制程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的一種基于可撓性導熱材料的散熱基板及其制造方法進行詳細描述。同時在這里做以說明的是，為了使實施例更加詳盡，下面的實施例為最佳、優(yōu)選實施例，對于一些公知技術(shù)本領(lǐng)域技術(shù)人員也可采用其他替代方式而進行實施。首先，本技術(shù)發(fā)明為以高熱傳系數(shù)的可撓性導熱材料為基材進行散熱基板的設(shè)計與制作。再于晶圓或基板(支架)背面進行超音波共晶制程即可完成相關(guān)散熱結(jié)構(gòu)的制作。根據(jù)該技術(shù)發(fā)明，首先在第一實施例中，提供一種基于可撓性導熱材料散熱基板的LED燈具，該燈具包括采用下述第二實施例的方法制作的散熱基板，LED晶圓或基板；在所述LED晶圓或基板上鍍上金屬，散熱基板粘接在所鍍金屬上。其結(jié)構(gòu)包括如圖1所示的高導熱系數(shù)的散熱基板該基板為納米級銅鋁或金銀的金屬復合材料。如圖2所示的背面鍍金的LED晶圓或基板(支架)該晶圓為金凸塊制程(Gold bump process) 0在第二實施例中，提供一種基于可撓性導熱材料的散熱基板制造方法，首先將光敏性聚酰亞胺涂布于散熱基板的卷材上；之后，進行曝光；然后進行顯影；接著進行納米電鍍銅；并將卷材熱處理；等冷卻后，再進行電鍍金。在上述制作之前，其中可優(yōu)選的，對卷材加熱從而消除卷材的原始內(nèi)應(yīng)力，如圖3 所示。將納米級銅鋁或金銀的金屬復合材料以粉末冶金并經(jīng)壓延后所制成的卷材置于卷帶機上，卷帶機輸送速度為1-20厘米/秒，而輸送帶全線真空其真空度為0. 001-0. 000001托爾，將卷材完全吸附于抗靜電輸送帶上，而輸送帶具有多個分區(qū)，優(yōu)選于分五至八個區(qū)域加熱消除卷材的原始內(nèi)應(yīng)力，更優(yōu)選的，當為8個區(qū)域時，各區(qū)域溫度與時間參數(shù)如下第一區(qū)溫度為200-300°C，時間為5-20分鐘；第二區(qū)溫度為300°C，時間為5_20分鐘；第三區(qū)溫度為300-400°C，時間為10-20分鐘；第四區(qū)溫度為400°C，時間為10-20分鐘；第五區(qū)溫度為400-300°C，時間為10-120秒；第六區(qū)溫度為300°C，時間為10-20分鐘；第七區(qū)溫度為 300-150°C，時間為10-30分鐘；第八區(qū)溫度為150_50°C，時間為10-50分鐘。同時，可進一步優(yōu)選的，將卷材表面的油脂、氧化物、雜質(zhì)等不純物清除及增加黏著性；如圖4所示，將已消除原始內(nèi)應(yīng)力的卷材置于另一卷帶機上，卷帶機輸送速度為1-20厘米/秒，而輸送帶全線真空，其真空度為0. 001-0. 000001托爾，將卷材完全吸附于抗靜電輸送帶上，將卷材厚度0. 1-0. 8mm置于微蝕槽(Micro etching tank)中， 其使用微蝕劑為硫酸水溶液與過氧化氫水溶液的混合液，其重量百分比為微蝕劑硫酸水溶液H2SO4 (aq)過氧化氫水溶液H2O2 (aq) = (1 4)-(4 1)，微蝕槽溫度控制在 20-600C以內(nèi)，微蝕時間控制在50-120秒之內(nèi)，輸送帶速度控制在10-60cm/sec，之后進入純水槽(D. I. water tank)，溫度為20-60°C，時間為50-120秒；之后進行干燥除水制程(Dehydration process)，溫度為 100_200°C，時間為 10-120 分鐘。其中，基于可撓性導熱材料的散熱基板制造方法的具體步驟如5d所示，在清除卷材表面的油脂、氧化物、雜質(zhì)等不純物及增加黏著性之后，(1)使用滾輪涂布 (Roll coating)方式將光敏性聚酰亞胺(Photosensitive polyimide)涂布于卷材上， 滾輪速度為100-200rpm，光敏性聚酰亞胺其厚度為1_20微米；之后可優(yōu)選的，以深紫外光曝光系統(tǒng)(De印Ultraviolet Exposure System)進行深紫外光曝光制程，其曝光能量為500-1000KJ，曝光時間為0. 1-0. 8ms ；之后可優(yōu)選的，進行顯影制程，其氫氧化鈉濃度 3-8%，顯影時間10-30秒，溫度:25-50 0C ；之后(2)進行納米電鍍銅制程(Nanometer Copper electroplating)制程參數(shù)如下pH 值1_7 ；溫度:20-100°C ；時間:10-120 分鐘， 之后可優(yōu)選的，經(jīng)純水洗凈制程，其時間1-20分鐘；溫度10-80°C ； (3)為消除納米電鍍銅制程所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力anternal stress)，需將經(jīng)電鍍銅制程后的卷材置于卷帶基上進行熱處理，具體參數(shù)如下第一段升溫由室溫升溫至50-120°C ；升溫速率5-3(TC /分鐘； 第二段恒溫，保持50-120°C，持續(xù)5-20分鐘；第三段升溫，由50-120°C升溫至200-250°C ； 升溫速率5-30°C /分鐘；第四段恒溫，保持200-250°C，持續(xù)5_20分鐘；第五段降溫，由 200-250°C降溫至150-200°C ；降溫速率5-30°C /分鐘，第六段恒溫，其保持150-200°C，持續(xù)5-20分鐘；第七段降溫，由150-200°C降溫至100-150°C ；降溫速率5-30°C /分鐘；第八段恒溫，其保持100-150°C，持續(xù)5-20分鐘；第九段降溫，由100-150°C降溫至50-100°C;降溫速率5-30°C /分鐘；第十段恒溫，其保持50-10(TC，持續(xù)5-20分鐘；然后自然冷卻至室溫；接著(4)再進行電鍍金制程(Gold electroplating)，制程參數(shù)如下pH值:1_7 ；溫度 20-1000C ；時間:10-120分鐘，之后可優(yōu)選的，經(jīng)純水洗凈制程，其時間:1-20分鐘；溫度 10-80°C，如此即可完成高導熱系數(shù)的散熱基板的制作。在本發(fā)明的第三實施例中，在完成高導熱系數(shù)的散熱基板制作后，提供一種基于高導熱材料散熱基板的LED燈具制造方法，采用上述第二實施例的方法制作散熱基板， 將LED晶圓或基板背面以電鍍，在鍍上金屬之后，將散熱基板與LED晶圓或基板背面以超音波共晶方式完成接合。具體步驟如圖6a-圖6b所示，將晶圓或基板(支架)背面以電鍍其參數(shù)如下pH值1-7 ；溫度20-100°C ；時間10-120分鐘；真空濺鍍其參數(shù)如下真空度為0. 001-0. 000001毫米汞柱；時間為1-10分鐘；使用氣體為氬氣，其純度為 99. 999% ；真空蒸鍍方式其參數(shù)如下時間1-10分鐘；厚度為0. 00001-0. 001毫米；真空度為0. 001-0. 000001毫米汞柱；溫度100-1200°C，在鍍上不同金屬，如銅、鋁、金、銀等，之后，將高導熱系數(shù)的散熱基板與晶圓或基板(支架)背面以超音波共晶方式完成接合，如此即可完成新型高效散熱基板設(shè)計與應(yīng)用。在這里做以說明的，在具體實施例中的各步驟中包括一些優(yōu)選的、更詳盡的實施步驟。但并非必要步驟。最后應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以描述本發(fā)明的技術(shù)方案而不是對本技術(shù)方法進行限制，本發(fā)明在應(yīng)用上可以延伸為其他的修改、變化、應(yīng)用和實施例，并且因此認為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用、實施例都在本發(fā)明的精神和教導范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于可撓性導熱材料的散熱基板的制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將光敏性聚酰亞胺涂布于散熱基板的卷材上；(2)進行曝光；(3)進行顯影；(4)進行納米電鍍銅；(5)卷材進行熱處理；(6)冷卻后，再進行電鍍金。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在將光敏性聚酰亞胺涂布于散熱基板的卷材上之前，將金屬復合材料以粉末冶金，并經(jīng)壓延后所制成的卷材置于卷帶機上。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，卷帶機輸送速度為1-20厘米/秒，而輸送帶全線真空；所述輸送帶具有多個分區(qū)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述多個分區(qū)為8個。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在消除卷材的原始內(nèi)應(yīng)力后，所述方法還包括，將卷材置于微蝕槽中，微蝕劑為硫酸水溶液與過氧化氫水溶液的混合液，其重量百分比為微蝕劑硫酸水溶液過氧化氫水溶液H2A= (1 4)-(4 1)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在進入微蝕槽之后，進入純水槽清洗，之后進行干燥除水。
7.一種基于可撓性導熱材料散熱基板的LED燈具制造方法，其特征在于，采用所述權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所述的方法制作散熱基板，將LED晶圓或基板背面以電鍍，在鍍上金屬之后，將散熱基板與LED晶圓或基板背面以超音波共晶方式完成接合。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述金屬為銅、鋁、金或銀。
9.一種基于可撓性導熱材料散熱基板的LED燈具，其特征在于，該燈具包括采用所述權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所述的方法制作的散熱基板，LED晶圓或基板；在所述LED 晶圓或基板上鍍上金屬，散熱基板粘接在所鍍金屬上。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述散熱基板采用納米級銅鋁或金銀的金屬復合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于可撓性導熱材料的散熱基板的制造方法，本發(fā)明利用新型具有高熱傳系數(shù)的可撓性導熱材料為基材進行散熱基板的設(shè)計與制作，或以此導熱材料為基材直接以超音波共晶制程黏著于晶圓或基板(支架)背面，進行高效散熱處理，進而提高散熱效率并降低LED燈具的散熱成本。該方法包括以下步驟將光敏性聚酰亞胺涂布于散熱基板的卷材上；然后卷材進行曝光制程；之后，卷材進行顯影制程；之后，卷材進行納米電鍍銅制程；之后，卷材進行熱處理；自然冷卻至室溫后，再進行電鍍金制程；之后經(jīng)純水洗凈制程。
文檔編號H01L33/00GK102354726SQ20111030409
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者王培賢, 蘇晉平 申請人:廣東昭信燈具有限公司