專利名稱：基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的led裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明光源，尤其涉及一種基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的LED裝置。
背景技術(shù)：
LED光源是新一代綠色照明光源，其耗電量只有普通白熾燈的十分之一，而壽命卻 長十倍以上。除此之外，LED光源還具有體積小、堅固耐用、色彩豐富等優(yōu)點。為了滿足更高 光強(qiáng)的要求，LED光源通過提高單個芯片的輸出功率或者采用LED陣列的方式來實現(xiàn)。在 理想的情況下，匹配的光學(xué)材料和適當(dāng)?shù)姆庋b結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮LED高效的發(fā)光性能，將 大部分的電能轉(zhuǎn)化為光。但是由于LED芯片面積非常小，大量的熱量無法及時散去，因此導(dǎo) 致LED工作時溫度過高。溫度過高對大功率LED光源的輸出光強(qiáng)和色溫性能有著非常大的 影響，特別是LED芯片的PN結(jié)長期工作在高溫狀態(tài)，其光學(xué)性能會很快衰減，嚴(yán)重影響LED 的使用壽命。這是LED封裝中需要解決的關(guān)鍵問題，除此以外在大溫差環(huán)境下，基板的熱膨 脹導(dǎo)致芯片在工作狀態(tài)下存在很大應(yīng)力，這種應(yīng)力在芯片很小的時候問題不大，但在大功 率LED芯片(45mil以上)時甚至可能導(dǎo)致芯片破裂，這也是制約LED芯片進(jìn)一步變薄、變 大的關(guān)鍵因素。如何在低成本的前提下，采用更好的冷卻方式，使LED光源工作在更低的溫度上， 獲得更高的發(fā)光效率，更長的壽命，更高的可靠性，是本發(fā)明要解決的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的LED封裝技術(shù)是通過銀膠實現(xiàn)芯片與基板之間的連接的，這種連接主要具 有散熱和固定芯片的兩個功能，但是銀膠工藝存在以下問題(1)導(dǎo)熱系數(shù)不高，而且受到 固化工藝的影響導(dǎo)致芯片散熱不佳；(2)芯片應(yīng)力太大，銀膠固化以后基板的熱膨脹導(dǎo)致 芯片在工作狀態(tài)下存在很大應(yīng)力，這種應(yīng)力在芯片很小的時候問題不大，但在大功率LED 芯片(45mil以上)時甚至可能導(dǎo)致芯片破裂；(3)銀膠對光的吸收，芯片后向散射光大部 分被銀膠吸收，因此導(dǎo)致這部分的光完全被損耗；(4)銀膠工藝復(fù)雜，銀膠的固化需要在高 溫150 170度下烘烤近一個小時，這樣對于LED芯片以及其他部件存在著熱損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的 LED裝置。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種基于液態(tài)金屬基底的軟性連接 的LED裝置，它包括LED芯片、室溫液態(tài)金屬層、封裝基板、結(jié)構(gòu)膠層、熒光膠層、電極、金屬 焊線。其中，所述LED芯片下表面浸入室溫液態(tài)金屬中，LED芯片與封裝基板之間通過室溫 液態(tài)金屬層實現(xiàn)無應(yīng)力軟性連接，LED芯片周邊覆蓋有結(jié)構(gòu)膠層，結(jié)構(gòu)膠層實現(xiàn)LED芯片與 封裝基板之間的固定連接，LED芯片上覆蓋有熒光膠層，封裝基板邊緣安裝正負(fù)電極，LED 芯片與電極之間由金屬焊線連接。本發(fā)明的有益效果是應(yīng)用本發(fā)明，將室溫液體金屬填充在LED芯片和基板之間
3后，LED芯片產(chǎn)生的熱量向基板傳導(dǎo)的熱阻將極大減小，而且液態(tài)金屬還會在空隙中產(chǎn)生對 流傳熱，進(jìn)一步增強(qiáng)了散熱效果；另外可以有效避免兩者之間因焊接和綁定帶來的應(yīng)力和 變形問題，能夠避免大溫差環(huán)境下基板的熱膨脹導(dǎo)致芯片產(chǎn)生很大應(yīng)力，從而有效的解決 了芯片進(jìn)一步變薄、變大的難題；此外液態(tài)金屬在芯片上形成的鏡面反射能夠?qū)⒑笙蛏⑸?光最大限度的利用起來，因此這一工藝過程將使LED光源在更低的溫度上工作，獲得更高 的發(fā)光效率，更長的壽命，更高的可靠性，將實現(xiàn)大功率LED封裝技術(shù)的進(jìn)步。


圖1是本發(fā)明基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的LED裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中LED芯片1、室溫液態(tài)金屬層2、封裝基板3、結(jié)構(gòu)膠層4、熒光膠層5、電極6、 金屬焊線7。
具體實施例方式液態(tài)金屬是一種在常溫下(如攝氏100度以下)呈現(xiàn)為液態(tài)的金屬，這種材料具 有導(dǎo)熱系數(shù)大，常溫下具有流動性，能滲透到非常細(xì)微的空間中，能夠用來減小兩種不同材 料間的接觸熱阻。這種工藝可以實現(xiàn)芯片與基板之間無應(yīng)力連接，由于鎵合金的導(dǎo)熱率遠(yuǎn) 高于銀膠(45 80W/m/K)因此導(dǎo)熱效果更好，此外鎵合金在芯片上形成的鏡面反射能夠?qū)?后向散射光最大限度的利用起來，因此這一工藝過程將實現(xiàn)大功率LED封裝技術(shù)的進(jìn)步。下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。如圖1所示，一種基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的LED裝置，包括LED芯片1、室 溫液態(tài)金屬層2、封裝基板3、結(jié)構(gòu)膠層4、熒光膠層5、電極6、金屬焊線7。其中，LED芯片 1下表面浸入室溫液態(tài)金屬2中，LED芯片1與封裝基板3之間通過室溫液態(tài)金屬層2實 現(xiàn)無應(yīng)力軟性連接，LED芯片1周邊覆蓋有結(jié)構(gòu)膠層4，結(jié)構(gòu)膠層4實現(xiàn)LED芯片1與封裝 基板3之間的固定連接，LED芯片1上覆蓋有熒光膠層5，封裝基板3邊緣安裝正負(fù)電極6， LED芯片1與電極6之間由金屬焊線7連接。室溫液態(tài)金屬層2是一種在攝氏100度以下就呈現(xiàn)為液態(tài)的金屬或合金，比如鎵 或鎵的合金。封裝基板3是截面為圓形、方形、三角形、正六邊形等形狀；上表面為平面或凹 凸面，并設(shè)計有用于固定電極6的表面結(jié)構(gòu)，下表面為平面或凹凸面，并設(shè)計有用于固定基 板3的插座式或者螺旋式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)膠層4是一種軟膠，如UV膠或硅膠，實現(xiàn)LED芯片1 與封裝基板3之間的固定連接。LED芯片1上覆蓋有熒光膠層5，熒光膠層5是由硅膠或者 環(huán)氧樹脂材料構(gòu)成的薄層。電極6是金屬電極或者線路板。金屬焊線7是金線、銅線等良 導(dǎo)體金屬線，連接LED芯片1與電極6。本發(fā)明充分利用液態(tài)金屬的滲透性和流動性，將LED芯片1與封裝基板3接觸面 之間的空隙充滿液態(tài)金屬，實現(xiàn)LED芯片1與封裝基板3的無縫軟性連接，同時利用液態(tài)金 屬的高導(dǎo)熱性改善LED芯片1的散熱。本發(fā)明的工作過程如下LED芯片1產(chǎn)生的光通過熒光膠層5發(fā)出，LED芯片1產(chǎn) 生的絕大部分熱量向封裝基板3傳導(dǎo)。傳統(tǒng)的LED封裝技術(shù)是通過銀膠實現(xiàn)固定芯片和散 熱的功能，但是銀膠工藝存在著導(dǎo)熱系數(shù)不高、芯片應(yīng)力大、光損耗高等問題，為了解決這 些問題，本發(fā)明在LED芯片1和封裝基板3之間添加一層液體金屬層2。這種液態(tài)金屬是一種在攝氏100度以下就呈現(xiàn)為液態(tài)的金屬或合金，比如鎵或鎵的合金。例如金屬鎵是一種 在攝氏30度即可成為液體的金屬，這種液態(tài)金屬具有很大的導(dǎo)熱系數(shù)以及很好的流動性 和浸潤性，能夠完全滲入到LED芯片1和封裝基板3之間的空隙中。LED芯片1工作狀態(tài)下 產(chǎn)生的熱量通過液態(tài)金屬層2傳導(dǎo)到封裝基板3。這種液態(tài)金屬具有非常大的導(dǎo)熱系數(shù)， 遠(yuǎn)高于銀膠，LED芯片1產(chǎn)生的熱量向封裝基板3傳導(dǎo)的熱阻降極大減小，除此之外液態(tài)金 屬還會在空隙中產(chǎn)生對流傳熱，進(jìn)一步增強(qiáng)了散熱效果。這種方法所起到的效果相當(dāng)于將 LED芯片1和封裝基板3完全融合在一起。這種融合不同于將LED芯片1與封裝基板3之 間的焊接或銀膠綁定，可以有效避免大溫差環(huán)境下基板的熱膨脹導(dǎo)致芯片產(chǎn)生很大應(yīng)力而 破損。此外液態(tài)金屬層2在上表面形成的鏡面反射能夠?qū)ED芯片1產(chǎn)生的后向散射光最 大限度的利用起來，有效地提高了整體光效。另外在LED芯片1和液體金屬層2的四周設(shè) 置有軟性的結(jié)構(gòu)膠膠層4，以實現(xiàn)LED芯片1與封裝基板3的固定連接，同時可以防止液態(tài) 金屬的流失。
權(quán)利要求
一種基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的LED裝置，其特征在于，它包括LED芯片(1)、室溫液態(tài)金屬層(2)、封裝基板(3)、結(jié)構(gòu)膠層(4)、熒光膠層(5)、電極(6)、金屬焊線(7)。其中，所述LED芯片(1)下表面浸入室溫液態(tài)金屬(2)中，LED芯片(1)與封裝基板(3)之間通過室溫液態(tài)金屬層(2)實現(xiàn)無應(yīng)力軟性連接，LED芯片(1)周邊覆蓋有結(jié)構(gòu)膠層(4)，結(jié)構(gòu)膠層(4)實現(xiàn)LED芯片(1)與封裝基板(3)之間的固定連接，LED芯片(1)上覆蓋有熒光膠層(5)。封裝基板(3)邊緣安裝正負(fù)電極(6)，LED芯片(1)與電極(6)之間由金屬焊線(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的LED裝置，其特征在于，所述室 溫液態(tài)金屬層(2)是在攝氏100度以下就呈現(xiàn)為液態(tài)的金屬或合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的LED裝置，其特征在于，所述結(jié) 構(gòu)膠層⑷為UV膠或硅膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的LED裝置，其特征在于，所述熒 光膠層(5)是由硅膠或者環(huán)氧樹脂材料構(gòu)成的薄層。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的LED裝置，其特征在于，所述金屬 焊線(7)是金線、銅線等良導(dǎo)體金屬線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于液態(tài)金屬基底的軟性連接的LED裝置，它包括LED芯片、室溫液態(tài)金屬層、封裝基板、結(jié)構(gòu)膠層、熒光膠層、電極和金屬焊線；應(yīng)用本發(fā)明，LED芯片產(chǎn)生的熱量向基板傳導(dǎo)的熱阻將極大減小，而且液態(tài)金屬還會在空隙中產(chǎn)生對流傳熱，進(jìn)一步增強(qiáng)了散熱效果；另外可以有效避免兩者之間因焊接和綁定帶來的應(yīng)力和變形問題，能夠避免大溫差環(huán)境下基板的熱膨脹導(dǎo)致芯片產(chǎn)生很大應(yīng)力，從而有效的解決了芯片進(jìn)一步變薄、變大的難題；此外，液態(tài)金屬在芯片上形成的鏡面反射能夠?qū)⒑笙蛏⑸涔庾畲笙薅鹊睦闷饋?，使LED光源在更低的溫度上工作，獲得更高的發(fā)光效率，更長的壽命，更高的可靠性，將實現(xiàn)大功率LED封裝技術(shù)的進(jìn)步。
文檔編號H01L33/48GK101984510SQ20101026255
公開日2011年3月9日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者符建, 羅曉偉, 陳俞榮 申請人:符建