專利名稱：Led封裝模塊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明用LED封裝。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)照明裝置相比，LED路燈不僅具有色度好、免維護(hù)、壽命長的特點，更 重要的是比傳統(tǒng)路燈更節(jié)能。 中國發(fā)明專利文獻(xiàn)CN101101103、 CN101101102、 CN101101107分別公開了一 種LED路燈，其散熱性能已經(jīng)達(dá)到實用級。上述三種LED路燈代表了市面上LED照明 技術(shù)的主流，包括遂道燈、室內(nèi)照明燈，其核心技術(shù)與上述專利文獻(xiàn)公開的內(nèi)容十分近 似。上述技術(shù)均通過一個具有印刷電路的鋁基板，在鋁基板上設(shè)置多個單只LED燈泡， 然后在鋁基板的背部緊貼一散熱體，散熱體的反面設(shè)置散熱翅，上述技術(shù)還采用了二次 光學(xué)透鏡或反光杯進(jìn)行二次光學(xué)處理，以控制光斑。 然而，上述現(xiàn)有技術(shù)仍有不足，制約了LED照明技術(shù)的推廣應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù) 采用的LED燈泡，LED芯片通過銀膠設(shè)置，銀的用量太少，導(dǎo)熱性能不好；銀的用量太 大，成本高而且牢固度不好；很難兼顧導(dǎo)熱性和牢固度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種兼顧LED芯片與底層 部件之間導(dǎo)熱性和牢固度的LED封裝模塊，并提供一種制備該LED封裝模塊的方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn) LED封裝模塊，包括基板和LED芯片，其特征在于該基板具有固晶面和布線 面，所述固晶面與所述布線面平行設(shè)置，所述固晶面之高度底于所述布線面，所述固晶 面與所述布線面之間設(shè)有反射過度面；所述LED芯片設(shè)置于所述固晶面，所述固晶面與 所述LED芯片之間還具有一熱沉層，所述熱沉層的材料為AuSn合金，其中Au的含量為 1%-10%， Sn的含量為90%-99%，所述熱沉層的厚度為0.001mm-0.05mm。
LED封裝模塊，其特征在于所述AuSn合金的組分為，Au含量為4% -9% ， Sn的含量為91% -96%，所述熱沉層的厚度為0.005mm-0.02mm。 LED封裝模塊，其特征在于以AgSn合金代替AuSn合金，且Ag的含量為 l%-25%， Sn的含量為75%-99%。 LED封裝模塊，其特征在于所述LED芯片表面還設(shè)置一熒光層。 LED封裝模塊，其特征在于所述布線面設(shè)置于所述基板的頂面，所述返射過
度面有二個，二個反射過度面分別設(shè)置在所述固晶面的二側(cè)，所述固晶面與所述反射過
度面組成一長條狀的溝槽。 LED封裝模塊，其特征在于所述二個反射過度面均為平面，對稱地設(shè)置于所 述固晶面的二側(cè)。LED封裝模塊，其特征在于所述AuSn合金的組分為，Au含量為6 % ， Sn的含量為94%，所述熱沉層的厚度為0.01mm;所述LED芯片表面還設(shè)置一熒光層；所述 布線面設(shè)置于所述基板的頂面，所述返射過度面有二個，二個反射過度面分別設(shè)置在所 述固晶面的二側(cè)，所述固晶面與所述反射過度面組成一長條狀的溝槽；所述二個反射過 度面均為平面，對稱地設(shè)置于所述固晶面的二側(cè)。 LED封裝模塊，其特征在于以AgSn合金代替AuSn合金，且Ag的含量為 9%， Sn的含量為91X;所述熱沉層的厚度為0.01mm;所述LED芯片表面還設(shè)置一熒 光層；所述布線面設(shè)置于所述基板的頂面，所述返射過度面有二個，二個反射過度面分 別設(shè)置在所述固晶面的二側(cè)，所述固晶面與所述反射過度面組成一長條狀的溝槽；所述 二個反射過度面均為平面，對稱地設(shè)置于所述固晶面的二側(cè)。
本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn) LED封裝模塊的制備方法，用于權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的LED封裝模 塊的制作，該方法包括固晶工序，其特征在于，該固晶工序包括以下步驟(l)設(shè)置熱沉 層，(2)放置LED芯片，(3)焊接，(4)冷卻，其中，第(1)步所述的設(shè)置熱沉層采用真空 濺射的方式；第(2)步所述的放置LED芯片是將LED芯片置于熱沉層上；第(3)步所述 的焊接，是指將第(2)步制成的半成品過焊接爐，焊接爐的溫度為25(TC-30(TC;第(4)步 所述的冷卻是指常溫風(fēng)冷卻。 本發(fā)明的LED封裝模塊，所述LED芯片設(shè)置于所述固晶面，所述固晶面與所 述LED芯片之間還具有一熱沉層，所述熱沉層的材料為AuSn合金，其中Au含量為 4%-9%， Sn的含量為91X-96%，所述熱沉層的厚度為0.005mm-0.02mm ; AuSn合金固 晶不是粘貼，而是焊接，所以牢固，AuSn合金也是高導(dǎo)熱的材料，可以滿足向反面散熱 的需求。正因為本發(fā)明熱沉材料層AuSn合金，才可以設(shè)置成0.005mm-0.02mm的厚度， 傳統(tǒng)的銀膠只能采用涂抹等工藝，而無法采用真空濺射等真空鍍工藝，而AuSn合金則可 以采用真空濺射及真空鍍工藝；該厚度值是經(jīng)驗數(shù)值，太厚則造成浪費(fèi)并且阻礙散熱， 太薄則焊接不牢固。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明之LED封裝模塊，可以兼顧LED芯片與 底層部件之間導(dǎo)熱性和牢固度。本發(fā)明的另一個技術(shù)方案，是上述方案之LED封裝模塊 的制備方法，因而合案申請?；谇笆龅脑颍捎帽痉椒ㄖ苽涞腖ED封裝模塊，也可 以兼顧LED芯片與底層部件之間導(dǎo)熱性和牢固度，同時具有較好的效果。


圖1是本發(fā)明第一個實施例之LED芯片及熱沉層的示意圖, 圖2是本發(fā)明第一個實施例的示意圖。 圖3是本發(fā)明第一個實施例中固晶方法流程圖。 圖4是本發(fā)明第一個實施例中線路部分制備方法流程圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。參考圖1、圖2，本發(fā)明第一個實施 例是一種LED封裝模塊，包括基板101和LED芯片110 ;該基板101為AlSi合金材 料，其中，Al的含量為30%-95%， Si的含量為5%-70% ;所述基板101具有固晶面 1011和布線面1012，所述固晶面1011與所述布線面1012平行設(shè)置，所述固晶面1011之高度底于所述布線面1012，所述固晶面1011與所述布線面1012之間設(shè)有反射過度面1013;所述固晶面1011、所述布線面1012、所述反射過度面1013表面均設(shè)置一層反射膜102，所述反射膜102的膜系結(jié)構(gòu)為Ni-Ag-Ni;所述Ni-Ag-Ni結(jié)構(gòu)各層的厚度分別為2nm-10nm、 5nm-30nm、 2nm-10nm ;所述布線面1012具有線路部分，所述線路部分構(gòu)成所述基板101上的電路，所述線路部分設(shè)置于所述布線面1012的表層，再次參考圖l、圖2，即所述反射膜102的外側(cè)；所述線路部分具有層狀結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外，所述線路部分包括導(dǎo)熱絕緣膠層103、導(dǎo)電鍍層104;所述LED芯片110設(shè)置于所述固晶面1011，所述固晶面1011與所述LED芯片110之間還具有一熱沉層109，所述熱沉層109的材料為AuSn合金，其中Au含量為4X-9X， Sn的含量為91 %-96%，所述熱沉層的厚度為0.005mm-0.02mm ;在本實施例中，所述AuSn合金中Au含量為5% ， Sn的含量為95X，所述熱沉層的厚度為0.008mm。本實施例還公開一種LED封裝的制備方法，該方法包括固晶工序，參考圖3，固晶工序包括以下步驟(l)設(shè)置熱沉層，(2)放置LED芯片，(3)焊接，(4)冷卻，其中，第(l)步所述的設(shè)置熱沉層采用真空濺射的方式；第(2)步所述的放置LED芯片是將LED芯片置于熱沉層上；第(3)步所述的焊接，是指將第(2)步制成的半成品過焊接爐，焊接爐的溫度為250°C-300°C ;第(4)步所述的冷卻是指常溫風(fēng)冷卻。該LED封裝模塊還包括擴(kuò)散增光層111，所述擴(kuò)散增光層111填充于所述固晶面1011與所述反射過度面1013界定而成的空間內(nèi)，所述擴(kuò)散增光層lll位于所述熱沉層109之上并將所述LED芯片IIO包覆于其中，所述擴(kuò)散增光層lll之頂面高于所述LED芯片110之頂面；所述擴(kuò)散增光層111是透明硅膠與玻璃微珠的混合物；所述布線面1012還具有絕緣部分，所述線路部分構(gòu)成所述基板101上的電路，所述線路部分與所述絕緣部分構(gòu)成所述布線面1012的表層；該LED封裝模塊還包括換能層108，所述換能層108設(shè)置于所述布線面1012并覆蓋于所述線路部分和絕緣部分之外；所述換能層108是導(dǎo)熱絕緣膠與納米Ti02和納米Sn02的混合物，本實施例中，納米Ti02和納米Sn02是等比例配比的，當(dāng)然作為本實施例的一種變換方案，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的其它比例。本實施例中，所述基板101之SiAl合金中A1的含量為85X， Si的含量為15X。再次參考圖1，本實施例中，所述布線面1012設(shè)置于所述基板101的頂面，所述返射過度面1013有二個，二個反射過度面1013分別設(shè)置在所述固晶面1011的二側(cè)，所述固晶面1011與所述二個反射過度面1013組成一長條狀的溝槽；所述溝槽開口大底部?。欢€反射過度面1013均為平面，對稱地設(shè)置于所述固晶面1011的二側(cè)，二個反射過度面1013的夾角為75° -105° ，本實施例中，二個反射面1013的夾角為90。。本實施例中，所述Ni-Ag-Ni結(jié)構(gòu)各層的厚度分別為8nm、 15nm、 8nm ;所述反射膜是通過真空濺射或真空蒸鍍方式鍍設(shè)的，即先鍍一層Ni，再鍍一層Ag，最后再鍍一層Ni。本實施例中，所述導(dǎo)熱絕緣膠層103的材料為環(huán)氧樹脂與a-A^03的混合物，當(dāng)然，作為一種替代方案，也可以采用聚酰亞胺與a -A1203的混合物，所述導(dǎo)熱絕緣膠層103的厚度為0.02mm-0.06mm，本實施例中是0.03mm。所述導(dǎo)電鍍層104是0.002mm-0.018mm厚度的納米電沉積Cu，本實施例中納米電沉積Cu的層厚度為0.005mm ;所述導(dǎo)電鍍層104還包括一設(shè)置在所述納米電沉積Cu底部的真空鍍底層，所述真空鍍底層為5nm-10nm的電沉積Ni，本實施例中，真空鍍底的厚度是6nm，因真空鍍底層的厚度很薄，圖1中未示出。下面簡要說明線路部分的制作方法，參考圖4，所述線路部分制作工序包括以下步驟(l)絲印導(dǎo)熱絕緣膠層，(2)烘干，(3)貼保護(hù)膜，(4)真空鍍底，(S)納米電沉積Cu，其中，第(l)步所述的導(dǎo)熱絕緣膠層的厚度為0.03mm，所述導(dǎo)熱絕緣膠層的材料為環(huán)氧樹脂與a-A1203的混合物；第(2)步所述的烘干為熱風(fēng)烘干，該烘干步驟采用的溫度為180°C -200°C;第(3)步所述的保護(hù)膜，是PET膜加硅膠粘結(jié)；第(4)步所述的真空鍍底，是以真空濺射方式沉積6nm的Ni ;第(5)步所述的納米電沉積Cu，是以真空濺射或真空蒸鍍金方式沉積0.005mm厚度的Cu;所述保護(hù)膜可以保留在半成品上，在設(shè)置所述換能層時再除去即可。當(dāng)然，作為本實施例的一種替代方案，可以用AgSn合金代替AuSn合金，且該AgSn的組份可以是Ag的含量為1 % -25 % ， Sn的含量為75 % -99 % ，優(yōu)選組份是Ag的含量為20 % ， Sn的含量為80%， AgSn合金雖然能實現(xiàn)固晶和導(dǎo)熱要求，但其貴金屬使用的比例及焊接效果均不如AuSn理想，不過Ag比Au要經(jīng)濟(jì)得多，易于產(chǎn)業(yè)化推廣。實施例中，所述LED芯片110表面還設(shè)置第一熒光層。本實施例中，該模塊還包括表面封膠層107，所述表面封膠層107的材料為透明硅膠與熒光粉的混合物，所述表面封膠層107設(shè)置于所述擴(kuò)散增光層lll的外側(cè)，因為設(shè)置了擴(kuò)散增光層lll，客觀上也起到另外一個作用，那就是減小了表面封膠層107的厚度，從而節(jié)約了熒光粉的使用量。
權(quán)利要求
一種LED封裝模塊，包括基板和LED芯片，其特征在于該基板具有固晶面和布線面，所述固晶面與所述布線面平行設(shè)置，所述固晶面之高度底于所述布線面，所述固晶面與所述布線面之間設(shè)有反射過度面；所述LED芯片設(shè)置于所述固晶面，所述固晶面與所述LED芯片之間還具有一熱沉層，所述熱沉層的材料為AuSn合金，其中Au的含量為1％-10％，Sn的含量為90％-99％，所述熱沉層的厚度為0.001mm-0.05mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝模塊，其特征在于所述AuSn合金的組分為， Au含量為4X-9X， Sn的含量為91%-96%，所述熱沉層的厚度為0.005mm-0.02mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝模塊，其特征在于以AgSn合金代替AuSn合 金，且Ag的含量為1%-25%， Sn的含量為75%-99%。
4. 根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的LED封裝模塊，其特征在于所述LED芯片表 面還設(shè)置一熒光層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝模塊，其特征在于所述布線面設(shè)置于所述基板 的頂面，所述返射過度面有二個，二個反射過度面分別設(shè)置在所述固晶面的二側(cè)，所述 固晶面與所述反射過度面組成一長條狀的溝槽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED封裝模塊，其特征在于所述二個反射過度面均為平 面，對稱地設(shè)置于所述固晶面的二側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝模塊，其特征在于所述AuSn合金的組分為， Au含量為6X， Sn的含量為94X，所述熱沉層的厚度為0.01mm ;所述LED芯片表面還 設(shè)置一熒光層；所述布線面設(shè)置于所述基板的頂面，所述返射過度面有二個，二個反射 過度面分別設(shè)置在所述固晶面的二側(cè)，所述固晶面與所述反射過度面組成一長條狀的溝 槽；所述二個反射過度面均為平面，對稱地設(shè)置于所述固晶面的二側(cè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝模塊，其特征在于以AgSn合金代替AuSn合 金，且Ag的含量為9X， Sn的含量為91X;所述熱沉層的厚度為O.Olmm ;所述LED芯 片表面還設(shè)置一熒光層；所述布線面設(shè)置于所述基板的頂面，所述返射過度面有二個， 二個反射過度面分別設(shè)置在所述固晶面的二側(cè)，所述固晶面與所述反射過度面組成一長 條狀的溝槽；所述二個反射過度面均為平面，對稱地設(shè)置于所述固晶面的二側(cè)。
9. 一種LED封裝模塊的制備方法，用于權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的LED封裝模 塊的制作，該方法包括固晶工序，其特征在于，該固晶工序包括以下步驟(1) 設(shè)置熱沉層，(2) 放置LED芯片，(3) 焊接，(4) 冷卻， 其中，第(1)步所述的設(shè)置熱沉層采用真空濺射的方式；第(2)步所述的放置LED芯片是將LED芯片置于熱沉層上；第(3)步所述的焊接，是指將第(2)步制成的半成品過焊接爐，焊接爐的溫度為 250°C -300°C ;第(4)步所述的冷卻是指常溫風(fēng)冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及照明用LED封裝，包括基板和LED芯片，該基板具有固晶面和布線面，所述固晶面與所述布線面平行設(shè)置，所述固晶面之高度底于所述布線面，所述固晶面與所述布線面之間設(shè)有反射過度面；所述LED芯片設(shè)置于所述固晶面，所述固晶面與所述LED芯片之間還具有一熱沉層，所述熱沉層的材料為AuSn合金，其中Au的含量為1％-10％，Sn的含量為90％-99％，所述熱沉層的厚度為0.001mm-0.05mm。本發(fā)明提供一種兼顧LED芯片與底層部件之間導(dǎo)熱性和牢固度的LED封裝模塊，并提供一種制備該LED封裝模塊的方法。
文檔編號F21Y101/02GK101691910SQ20091010873
公開日2010年4月7日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者李金明 申請人:東莞市萬豐納米材料有限公司