專利名稱：Led硅封裝單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED珪封裝單元。
背景技術(shù)：
近來，以LED作為光源的器件已經(jīng)越來越多。LED光源作為固 體光源受到歡迎的原因是其體積小，節(jié)能，環(huán)保，壽命長等卓越的性 能所導(dǎo)致的。
為提高LED光源的亮度，充分發(fā)揮其發(fā)光效率，目前主要通過 以下四個途徑達(dá)成
1、 提高LED芯片取光率；
2、 加大LED芯片的工作電流，從而提高發(fā)光功率；
3、 采用新型LED封裝結(jié)構(gòu)來提高光電功率的轉(zhuǎn)換效率；
4、 選用優(yōu)良散熱材料，在大電流下降〗氐芯片結(jié)溫。 綜合上述四點(diǎn)，其中后三種途徑中都需要解決LED芯片散熱的
問題。換句話說，LED芯片散熱是LED封裝結(jié)構(gòu)必須解決的關(guān)鍵問 題。對LED芯片散熱的考慮主要包括芯片布置、封裝材料(J41材 料、熱界面材料等)的選擇與處理工藝、熱沉i殳計(jì)等。
然而，現(xiàn)有技術(shù)中的LED封裝結(jié)構(gòu)存在散熱效率差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種散熱效果良好的LED珪封裝單元。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,'本發(fā)明提供一種LED硅封裝單元，其包括其上形成硅基板凹陷面及與該硅基板凹陷面相對的硅基板底面的硅基板，珪基板凹陷面內(nèi)設(shè)置一對基板電路，每個基板電路上開設(shè)導(dǎo)電孑U珪基板底面上i殳置有與差4l電路對應(yīng)的一對外電路電極，導(dǎo)電孔穿過外電路電極，通過將導(dǎo)電材料灌注在導(dǎo)電孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)基板電路與外電路電極的電性連接，珪14反凹陷面內(nèi)安裝電性地連接到基板電路的LED芯片；及與硅基板連接以便對其散熱的外延散熱體，外延散熱體表面上設(shè)置有一對分別與硅基板上的一對基板電路電性連接的外延散熱體電路。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、相對于現(xiàn)有技術(shù)，首先克服了現(xiàn)有14^支架散熱不足的問題，實(shí)現(xiàn)了基板支架整體高效導(dǎo)熱散熱的封裝結(jié)構(gòu)；2、突破了現(xiàn)有技術(shù)散熱路徑中存在多層熱阻阻隔的不良散熱途徑，LED芯片與珪141只有一層熱阻，可以高效直接把熱散到外面。3、硅封裝LED可以實(shí)現(xiàn)多晶粒子大功率封裝，同時可以通過SMD和回流焊高效的與外延散熱體或電路建立連接。
下面將結(jié)合附圖，通過優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明LED硅封裝單元中的珪^f反的俯視圖。圖2為圖1所示石圭基4反的仰^L圖。圖3為圖1和圖2所展示硅基才反的立體圖。圖4為圖3所示硅J41上安裝LED芯片之后的立體狀態(tài)圖。圖5為本發(fā)明LED硅封裝單元中的外延散熱體的立體圖。圖6為圖4所示安裝有LED芯片硅基板與圖5所展示的外延散熱體組裝之后的立體狀態(tài)圖。
圖7A為圖6所示LED珪封裝單元的俯視圖。圖7B為圖7A所示LED硅封裝單元沿著A-A方向的剖視圖。圖7C為圖7B所示LED義圭封裝單元B部分的局部》文大圖。圖8為展示了本發(fā)明LED硅封裝單元散熱狀態(tài)的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述。
如圖1到圖7C所示，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的LED硅封裝單元包括硅J4！ 1和i殳置在石圭基板1的底部以便對珪J4^ 1上的LED芯片進(jìn)行散熱的外延散熱體120。
首先將詳細(xì)描述石圭基纟反1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
參考圖1_圖4，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的LED硅封裝單元中的珪基板1大體上為長方體形狀，并且該硅基板1優(yōu)選地由有利于散熱的適當(dāng)材料比如硅制造而成。
硅基板1具有硅基板凹陷面21和與該硅基板凹陷面21相對的硅_^4反底面205。所述珪^^反凹陷面21內(nèi)互相面對地設(shè)置有一對^^反電路201、 202，其中每個基f反電路上開設(shè)有導(dǎo)電孔2024。此外，參考圖2,珪J4！ 1的硅基板底面205上設(shè)置有與基板電路201、 202對應(yīng)的一對外電路電極206、 204。并且導(dǎo)電孔2024穿過外電路電極206、 204。并且通過將適當(dāng)導(dǎo)電材料灌注在所述導(dǎo)電孔2024內(nèi)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的差d反電路與外電路電極之間的電性連接。
參考圖4和圖8， 一定數(shù)量的LED芯片3，比如三個LED芯片3通過導(dǎo)熱膠302連接到硅J^反1的硅^4l凹陷面21上，并且通過導(dǎo)線306,比如用金或銀制成的導(dǎo)線306將相應(yīng)的LED芯片3電性地連接到基板電路201、 202上。
在這里，所述導(dǎo)熱膠可以為任何適當(dāng)類型的導(dǎo)熱膠，比如銀漿膠或鋁漿膠或其它高效導(dǎo)熱膠。并且，LED芯片3與硅基板凹陷面21之間的連接可以這樣實(shí)現(xiàn)先將兩者用適當(dāng)導(dǎo)熱膠粘結(jié)，然后在LED專用高溫烤箱內(nèi)以110。C的溫度烘烤0.5小時，從而導(dǎo)致導(dǎo)熱膠固化，進(jìn)而將LED芯片3與硅^i4l凹陷面21穩(wěn)定地連接起來。進(jìn)一步的步驟可以包括對LED芯片3的電氣特性進(jìn)行測試，然后在硅基K凹陷面21內(nèi)灌封環(huán)氧樹脂，然后在LED專用高溫烤箱以150。C的溫度再次烘烤2小時而固化，最后分光分色。
參考圖5，該圖展示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的LED硅封裝單元的外延散熱體的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如圖所示，外延散熱體120基本上為類似于硅基仗1的立體形狀，外延散熱體120的一個表面105上相對地設(shè)置有一對外延散熱體電路102、 101。所述一對外延散熱體電路102，101用于分別與硅J4！ 1上的一對基板電路201、 02電性連接，以便將硅141凹陷面21上的LED芯片3電性地連接到其他電路板(圖未示)，以通過該其它電路4反控制LED芯片3。在這里，外延散熱體120由適當(dāng)?shù)纳岵牧媳热玟X制成，以便提高LED芯片3的散熱效率。
參考2及圖6-8，通過將硅基板1的珪基板底面205借助適當(dāng)導(dǎo)熱膠比如導(dǎo)熱硅膠1002粘結(jié)到外延散熱體120的表面105而實(shí)現(xiàn)了硅M 1與外延散熱體120之間的連接，從而形成了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的LED芯片封裝單元。
下面參考圖8解釋LED芯片封裝單元的散熱過程。LED芯片3在使用過程中會散發(fā)出大量的熱量，這種熱量可以透過高效導(dǎo)熱膠302經(jīng)由硅J411直接M到外部，因?yàn)楣鐼 1是由適當(dāng)散熱材料比如硅等材料制成的。此外LED芯片3產(chǎn)生的熱量也可以通過導(dǎo)熱硅脂1002和外延散熱體120 M到外部，從而降低了 LED芯片3在工作時的溫度。
本發(fā)明的主要概念是以硅晶體為材料，以半導(dǎo)體制程和微機(jī)電精密構(gòu)裝技術(shù)為勤出，在硅晶圓上完成包括在黃光室所進(jìn)行的顯影、蝕刻、表面氧化絕緣處理，然后蒸鍍及電鍍等的制程，并完成電路制作于一體的硅封狀基板。
LED芯片通過導(dǎo)熱膠直接與珪基板接合中間只有一層熱沉，突破靠電極導(dǎo)熱或外加導(dǎo)熱柱或中間有絕緣層，導(dǎo)熱散熱性能更直接高有效。
該發(fā)明選材為熱的良導(dǎo)體硅晶體為基板材料，以硅晶體為基板材料其優(yōu)越性表現(xiàn)在l.熱膨脹系數(shù)與LED芯片非常的接近，熱穩(wěn)定性好，2.導(dǎo)熱性能好，僅次于銅鋁等金屬與陶瓷相當(dāng)，3.成本低，以硅整體為J41，整體導(dǎo)熱散熱，4.可以進(jìn)行微細(xì)結(jié)構(gòu)加工目前最薄封裝LED可以做到0.5mm，以上四點(diǎn)綜合性能比較無論是金屬合金基板，金屬塑膠^L還是陶瓷基板都是無法超越的。
為突破散熱瓶頸該發(fā)明以半導(dǎo)體制程和微機(jī)電精密構(gòu)裝技術(shù)為基礎(chǔ)，在硅晶圓上完成包括在黃光室所進(jìn)行的顯影、蝕刻、表面氧化絕緣處理，蒸鍍及電鍍等制程，并完成電路制作于一體的硅封狀基板，LED芯片通過導(dǎo)熱膠直接與硅基板接合中間只有一層熱沉，突破靠電極導(dǎo)熱或外加導(dǎo)熱柱或中間有絕緣層，導(dǎo)熱散熱性能更直接高有效。
以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
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權(quán)利要求
1. 一種LED硅封裝單元，其特征在于包括以硅晶體為基礎(chǔ)材料制成的硅基板，其上形成硅基板凹陷面及與該硅基板凹陷面相對的硅基板底面，所述硅基板凹陷面內(nèi)互相面對地設(shè)置一對基板電路，每個基板電路上開設(shè)有導(dǎo)電孔，所述硅基板底面上設(shè)置有與所述基板電路對應(yīng)的一對外電路電極，并且導(dǎo)電孔穿過外電路電極，并且通過將導(dǎo)電材料灌注在所述導(dǎo)電孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)基板電路與外電路電極之間的電性連接，所述硅基板凹陷面內(nèi)安裝有LED芯片，所述LED芯片電性地連接到所述基板電路；及與所述硅基板連接以便對其散熱的外延散熱體，所述外延散熱體的一個表面上相對地設(shè)置有一對分別與硅基板上的一對基板電路電性連接的外延散熱體電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述 LED芯片通過導(dǎo)熱膠安裝到所述硅1^反凹陷面內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述 導(dǎo)熱膠為銀漿膠或鋁漿膠或其它高效導(dǎo)熱膠體混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述 LED芯片通過導(dǎo)線電性地連接到所述14反電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述 LED芯片與所述硅J41凹陷面之間的連4妻這才羊?qū)崿F(xiàn)先將LED芯片 與硅M凹陷面用導(dǎo)熱膠粘結(jié)，然后以110。C的溫度烘烤0.5小時，從而導(dǎo)致導(dǎo)熱膠固化，進(jìn)而將所述LED芯片與硅基板凹陷面穩(wěn)定地 連接起來。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述 LED芯片與所述硅基板凹陷面之間的連接實(shí)現(xiàn)步驟進(jìn)一步包括對 LED芯片的電氣特性進(jìn)行測試，然后在硅基板凹陷面內(nèi)灌封環(huán)氧樹 脂，接下來以150。C的溫度再次烘烤2小時固化，最后分光分色。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述 外延散熱體由鋁，銅，陶瓷，合金等導(dǎo)熱材料制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述 LED芯片的數(shù)量是1-200個。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述 硅基板底面電極電性地與所述外延散熱體連接，所述硅^4l底面與所 述外延散熱體表面之間填充導(dǎo)熱硅脂。
全文摘要
一種LED硅封裝單元包括其上形成硅基板凹陷面及與該硅基板凹陷面相對的硅基板底面的硅基板，硅基板凹陷面內(nèi)設(shè)置一對基板電路，每個基板電路上開設(shè)導(dǎo)電孔，硅基板底面上設(shè)置有與基板電路對應(yīng)的一對外電路電極，導(dǎo)電孔穿過外電路電極，通過將導(dǎo)電材料灌注在導(dǎo)電孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)基板電路與外電路電極的電性連接，硅基板凹陷面內(nèi)安裝電性地連接到基板電路的LED芯片；及與硅基板連接以便對其散熱的外延散熱體，外延散熱體表面上設(shè)置有一對分別與硅基板上的一對基板電路電性連接的外延散熱體電路。所提供的LED封裝單元散熱效果良好。
文檔編號H01L33/00GK101478024SQ20091003655
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者侯玉璽, 岑家雄 申請人:深圳市深華龍科技實(shí)業(yè)有限公司