專利名稱：功率型led器件陶瓷封裝基座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種功率型LED半導(dǎo)體照明器件陶瓷封裝基座，尤其是能夠適用功率1W-3WLED半導(dǎo)體照明器件散熱技術(shù)的陶瓷封裝基座。
背景技術(shù)：
功率型LED的功率為瓦(W)級。在大功率領(lǐng)域,LED封裝向大功率方向發(fā)展迅猛，目前比較成熟的商品化的大功率LED輸入功率一般為1W，芯片面積其熱流密度達到了 lOOW/cm2，如此高的熱流密度如不采取有效的導(dǎo)熱、散熱措施，就會使LED芯片結(jié)溫過高，芯片出射光子減少，發(fā)光效率降低。另一方面，結(jié)溫的升高還會使芯片的發(fā)射光譜峰值波長偏離，導(dǎo)致單色光顏色或白光色溫出現(xiàn)變化。隨著溫度的升高，LED的光效不斷下降，壽命也隨之大幅度縮短。LED的工作溫度越低越好，因此，解決LED芯片的散熱問題已成為功率型LED封裝和LED照明應(yīng)用的先決條件。目前，已經(jīng)進入市場的LED照明器件基座主要由臺灣地區(qū)和廣東一些企業(yè)生產(chǎn)，基本采用的是兩種結(jié)構(gòu)形式一種是用金屬引線與工程塑料成型，表面鍍銀；一種是印制線路板板與工程塑料成型。他們大都是模仿美國飛利浦和德國歐司朗的基座結(jié)構(gòu)。兩種基座雖然發(fā)展迅速，廣泛使用，但一般使用的功率或是低功率LED封裝，無法乘載高功率的熱能，仍然有許多不足和急需解決的問題，最突出的是基座的導(dǎo)熱通路以及由此而導(dǎo)致的劣化問題，因其散熱不良而導(dǎo)致芯片結(jié)溫迅速上升和環(huán)氧碳化變黃，從而造成器件的加速光衰直至失效，甚至因為迅速的熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力造成開路而失效。目前國內(nèi)外的LED器件基座由于在設(shè)計和結(jié)構(gòu)方面存在熱通路連接的問題，所能提供的散熱能力有限，對于W級功率LED來說熱量的耗散問題仍然突出，散熱難的問題依舊未能解決，影響了器件的性能和可靠性。同時，現(xiàn)有技術(shù)中，在封裝過程中的反射處理，功率型LED通常是將功率型芯片裝配在帶反射腔的金屬支架或基板上，也就是說在支架或者基板體上設(shè)置有反射腔的結(jié)構(gòu)。支架式的反射腔一般是采取電鍍方法來提高反射效果，而基板式的反射腔一般是采用拋光方式，有的還會進行電鍍處理，但以上兩種處理方式模具精度及工藝影響，在打磨處理后的反射腔有一定的反射效果，但并不理想。目前國內(nèi)制作基板式的反射腔，由于拋光精度不夠或金屬鍍層的氧化，反射效果較差，這樣導(dǎo)致很多光線在射到反射區(qū)后被吸收，無法按預(yù)期的目標(biāo)反射至出光面，從而導(dǎo)致最終封裝后的取光效率偏低。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有功率型LED器件封裝基座的散熱缺陷，本實用新型提供一種功率型LED器件陶瓷封裝基座，該基座不僅有效地提高了大功率LED高溫散熱性能，而且有效解決了大功率LED的高溫散熱技術(shù)目前所無法突破的技術(shù)瓶頸。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是基座由陶瓷上件、陶瓷下件、紫銅座芯及螺桿、4J42鐵鎳合金基板和引線五部分組成。所述的陶陶瓷上件、陶瓷下件選用氧化鋁陶瓷超細Al2O3微粉(顆粒為20 —30 )為基本材料，同時配置適量比例的金屬氧化物材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制成，陶瓷上件為反射腔，陶瓷下件為基座電極板。在氧化鋁陶瓷配方中加入了一定數(shù)量超細Al2O3瓷粉(μ級微粉)配置多種金屬氧化物材料，不僅利于提高瓷體的韌性及與金屬化線路的結(jié)勁而且達到了瓷質(zhì)的平整度、致密性、細膩性、絕緣度、導(dǎo)熱、傳熱，提高了瓷體的導(dǎo)熱性能及膨脹系數(shù)，實現(xiàn)了散熱快的效果。所述的4J42鐵鎳合金基板作為基座的基板。所述的紫銅座芯及螺桿選擇無氧銅。所述的陶瓷上件、陶瓷下件與紫銅座芯、4J42鐵鎳合金基板、螺桿順序緊配共同釬焊。所述的陶瓷上件提供基座的反射腔，陶瓷下件底板四面經(jīng)金屬化工藝印刷布線為陶瓷金屬化電極板并外伸引線，底板中央設(shè)有圓孔，中央圓孔置紫銅座芯并延長為螺桿。所述的紫銅座芯為一圓柱體，紫銅上部為紫銅座芯，下部延長為螺桿。所述的紫銅座芯為芯片安裝區(qū)和二次光學(xué)組件安裝區(qū)，與紫銅座芯(4)外延的陶瓷下件底板緊配釬焊。紫銅座芯外延的陶瓷下件底板四面經(jīng)金屬化工藝印刷布線為陶瓷金屬化電極板。所述的4J42鐵鎳合金基板為基座的基板。所述的螺桿為螺旋式直接用于基座的固定。所述的陶瓷上件反射腔、陶瓷下件金屬化電極板經(jīng)高溫?zé)Y(jié)共同釬焊到與紫銅座芯一體的鐵鎳合金基板上。本實用新型的有益效果是基座由于使用的主要原材料氧化鋁陶瓷、紫銅、4J42鐵鎳合金，并在特制氧化鋁陶瓷基板上進行金屬化工藝印刷電極，部件共釬焊。氧化鋁陶瓷金屬化電極板應(yīng)用環(huán)境范圍寬(-40°C +180°C )、不變形、不老化，電極絕緣電阻達1Χ1(ΓΩ，抗機械強度高，引線電阻小于0.3Q/cm2;座芯應(yīng)用材料(紫銅)經(jīng)鍍金后，器件封裝芯片共晶焊于座芯端面，且座芯螺旋式直接固定于散熱器，工作時熱能直接通過座芯傳導(dǎo)于散熱器，與座芯一體的鐵鎳合金片在器件安裝時緊貼于散熱器，突出解決了器件的熱能導(dǎo)，提高了功率型LED器件陶瓷封裝基座散熱性能，改善因溫升導(dǎo)致LED芯片光衰大及壽命下降的問題；增強LED產(chǎn)品耐高低溫度沖擊性能，提高產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本。以下結(jié)合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型的外形結(jié)構(gòu)縱剖面構(gòu)造圖。圖2是本實用新型外型結(jié)構(gòu)俯視圖。圖中I.外引線，2.陶瓷上件，3.陶瓷下件，4.紫銅座芯，5. 4J42鐵鎳合金基板，
6.紫銅螺桿。
具體實施方式
在圖I中，在紫銅座芯(4)上先釬焊一層4J42鐵鎳合金。4J42鐵鎳合金與滲鎳后的紫銅座芯(4)在920°C ±5°C氫氣保護狀態(tài)下進行釬焊。將釬焊前紫銅座芯(4)通過滲鍍鎳，厚度4-6 1，在920°C ±5°C氫氣保護條件下，15分鐘進行滲鎳，使得鎳層與銅質(zhì)進行鎳銅離子置換，產(chǎn)生為鎳銅合金，以降低原材料的膨脹系數(shù)，提高與4J42鐵鎳合金基板(5)的可焊性。把4J42鐵鎳合金基板作為特殊陶瓷金屬化板與紫銅座芯(4)的過渡層并與之共同釬焊。在取得過渡層后，調(diào)整陶瓷下件(3)即陶瓷金屬化電極板孔徑。將原設(shè)定的孔徑Φ5. I調(diào)整到Φ5. 15。將陶瓷上件(2)即反射腔、陶瓷下件(3)即陶瓷金屬化電極板釬焊到與紫銅座芯(4) 一體的4J42鐵鎳合金基板(5)上。
權(quán)利要求1.一種功率型LED器件陶瓷封裝基座，基座由陶瓷上件、陶瓷下件、紫銅座芯及螺桿、4J42鐵鎳合金基板和引線五部分組成，陶瓷上件(2)、陶瓷下件(3)與紫銅座芯(4)、4J42鐵鎳合金基板(5)、螺桿(6)順序緊配共同釬焊，陶瓷上件(2)提供基座的反射腔，陶瓷下件(3)底板四面經(jīng)金屬化工藝印刷布線為陶瓷金屬化電極板并外伸引線，底板中央設(shè)有圓孔，中央圓孔置紫銅座芯(4)并延長為螺桿，紫銅座芯(4)為一圓柱體，紫銅上部為紫銅座芯(4)，下部延長為螺桿(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率型LED器件陶瓷封裝基座，其特征是4J42鐵鎳合金基板為基座的基板，陶瓷上件反射腔、陶瓷下件金屬化電極板經(jīng)高溫?zé)Y(jié)共同釬焊到與紫銅座芯一體的鐵鎳合金基板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率型LED器件陶瓷封裝基座，其特征是紫銅座芯(4)為芯片安裝區(qū)和二次光學(xué)組件安裝區(qū)，與紫銅座芯(4)外延的陶瓷下件底板緊配釬焊。
專利摘要一種功率型LED器件陶瓷封裝基座，它是由陶瓷上件、陶瓷下件、紫銅座芯及螺桿、4J42鐵鎳合金基板和引線五部分組成五部分組成。陶瓷上件、陶瓷下件與紫銅座芯、4J42鐵鎳合金基板、螺桿順序緊配共同釬焊。陶瓷上件提供基座的反射腔，陶瓷下件底板四面經(jīng)金屬化工藝印刷布線為陶瓷金屬化電極板并外伸引線，底板中央設(shè)有圓孔，中央圓孔置紫銅座芯并延長為螺桿。紫銅座芯為一圓柱體，紫銅上部為紫銅座芯，下部延長為螺桿。紫銅座芯為芯片安裝區(qū)和二次光學(xué)組件安裝區(qū)，4J42鐵鎳合金為基座基板。
文檔編號H01L33/62GK202758927SQ20122017527
公開日2013年2月27日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者曹金學(xué) 申請人:浙江長興電子廠有限公司