本发明专利技术涉及到一种陶瓷封装基座，尤其涉及到一种ＳＭＤ高功率ＬＥＤ陶瓷封装基座。其由上陶瓷层和下陶瓷层构成，上陶瓷层提供反射杯，在上陶瓷层还设有用于安装光学透镜用的光学透镜安装区和用于安装二次光学组件的二次光学组件安装区，下陶瓷层上侧设有打线区和底部焊盘，基座还设有电导通孔，所述的上陶瓷层和下陶瓷层由相同或不同的陶瓷材料制成，两陶瓷层间用无机熔封介质材料烧结方式连接，用于提高封装基座整体机械强度及散热性能。本发明专利技术的有益效果是：提高了ＳＭＤ高功率ＬＥＤ封装基座散热性能，改善因温升导致ＬＥＤ芯片光衰大及寿命下降的问题；增强ＬＥＤ产品耐高低温度冲击性能，提高产品的可靠性、稳定性；降低生产成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到一种陶瓷封装基座，尤其涉及到一种SMD高功率LED陶瓷封装基座。
技术介绍
LED作为一种新型光源，由于具有节能、环保、寿命长、启动速度快、能 控制发光光谱和禁止带幅的大小使彩度更高等传统光源无可比拟的优势而得到 了空前发展。伴随着LED电流强度和发光量的增加，LED芯片的发热量也随之 上升，对于高功率LED，输入能源的80%都以热的形态消耗掉。如果这些热量 不能及时排出外界，造成芯片的温升效应，LED的寿命和出光率都会大打折扣； 传统使用的环氧树脂封装基座的热传导率仅为0.47W/mK，已经远远不能满足 高功率的LED的散热要求。近年逐步被较高导热率的铝金属基板替代，铝基板 受绝缘有机材料的影响，热传导率为1~2.2W/mK，能够满足部分较高功率LED 的封装要求，但铝基板的热膨胀系数与LED芯片差异很大，当温度变化很大或 封装作业不当时极易产生热歪斜，引发芯片瑕疵及发光效率降低。由于LED亮 度随驱动电流的增大而增大，对更高亮度的LED，铝基板已经无法满足其散热 要求，陶瓷封装基座因具有热导率高、热膨胀系数与高亮度LED晶体匹配、电 绝缘强度高、可设计反射杯及导热柱等可以有效的解决这些问题而成为高功率 LED的理想散热基座材料。目前高功率LED的陶瓷封装基座主要是由两层不同材料构成(上层为金属材料，如铝合金，下层为氧化铝基材的覆铜板)。由于覆铜板成本高昂，并且由于没有导热柱的设计而导致热传导率受氧化铝所限，只有约18 20 W/mK;而 且上下层的组合为用胶合剂粘结，其气密性不佳而导致耐环境性不好，同时胶 合剂形成的固化层会阻碍上下基座间热传导。现有技术的产品结构如图1和图2 所示，上层为铝合金环，下层为氧化铝基材的覆铜板，上层提供反射杯，下层 安装芯片，并实现与底层电极电导通。其中贴片区1用于安装芯片；打线区2 通过焊接导线连接芯片的电极；底部焊盘3通过基座金属化布线，实现与芯片 两个电极的连接；电导通孔4连接上下两层金属化布线，实现上下电导通；反 射杯5起到聚光及反射增加亮度的作用；用于辅助散热作用的散热焊盘6，安装光学透镜用的光学透镜安装区7，用于安装二次光学组件的二次光学组件安装区 8。上述结构的缺点及导致原因包括1)、环氧树脂封装基座及铝基板热导率低，且热膨胀系数与高功率LED芯片相差太大，导致发光效率和寿命大打折扣， 无法达到高功率、长寿命的技术要求。2)、现有的陶瓷封装基座主要的两大缺点是第一，两层采用两种热膨胀系数相差大的材料，且两层的结合是用胶合剂粘合，粘合强度在受热环境下极易减弱，导致结合强度及气密性差，甚至会 产生上下两层分离，不能满足潮湿环境的使用。且粘合形成的固化层，易阻碍着上下基座间的热传导；第二，底层陶瓷材料无导热柱设计，热导率受限于陶 瓷材料的性能，因此大大削弱了封装基座的整体散热性能，并且影响高功率LED 的寿命及发光效率。基于现有陶瓷封装基座的不足之处，本专利技术人设计了一种高功率LED陶瓷 封装基座。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是提供一种提高SMD高功率LED封装基座散热性能和增强LED产品耐高低温度冲击性能，并 且提高产品可靠性及稳定性的高功率LED陶瓷封装基座。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种高功率LED陶瓷封装基座，该基座由上陶瓷层和下陶瓷层构成，上陶 瓷层提供反射杯，在上陶瓷层还设有用于安装光学透镜的光学透镜安装区和用 于安装二次光学组件的二次光学组件安装区，下陶瓷层用于安装芯片并实现与 底层电极电导通，下陶瓷层上侧设有用于安装芯片的贴片区和通过焊接导线连 接芯片电极的打线区，下陶瓷层下侧设有通过基座金属化布线实现与芯片两个 电极连接的底部焊盘，基座还设有用于连接上下两层金属化布线以实现上下电 导通的电导通孔，该电导通孔可设在基座的内部或边缘；上陶瓷层中的反射杯 起到聚光及反射增加亮度的作用，所述的上陶瓷层和下陶瓷层均由氧化铝陶瓷 材料或氮化铝陶瓷材料制成，或者，上陶瓷层由LTCC材料制成和下陶瓷层由 氧化铝陶瓷材料或氮化铝陶瓷材料制成。上、下两陶瓷层通过无机熔封介质材 料烧结的方式连接，用于提高封装基座整体机械强度及散热性能，高温氧化铝 和氮化铝陶瓷材料的热导率分别为18 20W/mK和170~230 W/mK。所述的反射杯由氧化铝材料制成，在反射杯的反射面上电镀或真空溅射金属 层，可以提高反射杯的反射率。所述的反射杯用低温共烧陶瓷(Low-temperature cofired ceramics,简称 LTCC)材料制成，因为LTCC材料本身具有良好的反光性，所以不需要像氧化 铝或氮化铝材料反射杯的反射面再电镀或真空溅射金属层。所述的下陶瓷层可以设有相连的高导热柱和散热焊盘，高导热柱设于下陶瓷层内部，高导热柱的上侧与贴片区相连接，贴片区还设有用银Ag、钨W、钼 Mo或铜Cu等高导热材料填充的高导热柱，高导热柱用于将芯片产生的热量快 速导出，散热焊盘设于下陶瓷层的下侧，用于将高导热柱导出的热散逸出来， 高导热柱的下侧与散热焊盘相连接，散热焊盘能够辅助散热。所述的高导热柱由银、钩、钼或铜金属填充而成，用于增强陶瓷基座纵向 的传热效果。下陶瓷层材料为氧化铝(Al203)陶瓷或者氮化铝(AIN)陶瓷，提供支撑 芯片并布线实现与底层电极电导通及散热用，上陶瓷层为相同或不同的陶瓷材 料，提供反射杯及光学透镜安装位置；上陶瓷层和下陶瓷层的结合通过无机熔 封介质材料烧结，再经电镀制成全陶瓷的基座。单颗陶瓷封装基座产品可以安装单芯片或多芯片，底层内部布线图形及设 计层数可根据安装芯片数量及种类而相应变化。也可多颗陶瓷封装基座形成封 装联片。本专利技术基座的具体生产工艺流程如下下陶瓷层材料为氧化铝(Al203)陶瓷或者氮化铝(AIN)陶瓷，上陶瓷层为 相同或不同的陶瓷材料，Ag、 W、 Mo或Cu为金属化材料。 1、下陶瓷层用W、 Mo金属化材料时1) 下陶瓷层原材料分散—成型—切片—冲孔—灌封(印孔)—平面印刷—叠层/加压—压槽—排胶/烧结。2) 上陶瓷与下陶瓷材料相同，为氧化铝(Al203)陶瓷或者氮化铝(AIN)陶瓷时上陶瓷层原材料分散—成型—排胶/烧结—电镀或真空溅射金属层。上陶瓷与下陶瓷材料不相同，上陶瓷层为LTCC材料，下陶瓷层为氧化铝 (Al203)陶瓷或者氮化铝(AIN)陶瓷时上陶瓷层原材料分散—成型—排胶/烧结。3)下陶瓷层和上陶瓷层完成后再对位—定位烧结结合—电镀镍和银。 2、下陶瓷层用Ag、 Cu金属化材料时1) 下陶瓷层原材料分散—成型—切片—冲孔—叠层/加压—压槽—排胶/烧结—灌封(印孔)—平面印刷—烧结。2) 上陶瓷与下陶瓷材料相同，为氧化铝(AI2C>3)陶瓷或者氮化铝(AIN)陶瓷时上陶瓷层原材料分散—成型—排胶/烧结—电镀/真空溅射金属层。上陶瓷与下陶瓷材料不相同，上陶瓷层为LTCC材料，下陶瓷层为氧化铝 (Al203)陶瓷或者氮化铝(AIN)陶瓷时上陶瓷层原材料分散—成型—排胶/烧结。3) 下陶瓷层和上陶瓷层完成后再对位—定位烧结结合—电镀镍和银。 本专利技术一种高功率LED陶瓷封装基座的有益效果是提高了 SMD高功率LED封装基座散热性能，改善因温升导致LED芯片光衰本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高功率ＬＥＤ陶瓷封装基座，该基座由上陶瓷层（１０）和下陶瓷层（１１）构成，上陶瓷层（１０）提供反射杯（５），在上陶瓷层（１０）还设有用于安装光学透镜用的光学透镜安装区（７）和用于安装二次光学组件的二次光学组件安装区（８），下陶瓷层（１１）用于安装芯片并实现与底层电极电导通，下陶瓷层（１１）上侧设有用于安装芯片的贴片区（１）和通过焊接导线连接芯片电极的打线区（２），下陶瓷层（１１）下侧设有通过基座金属化布线实现与芯片两个电极连接的底部焊盘（３），基座还设有用于连接上下两层金属化布线以实现上下电导通的电导通孔（４），该电导通孔（４）可设在基座的内部或边缘，上陶瓷层（１０）中的反射杯（５）起到聚光及反射增加亮度的作用，本专利技术的特征在于：所述的上陶瓷层（１０）和下陶瓷层（１１）由相同或不同的陶瓷材料制成，两陶瓷层间用无机介质（１２）烧结方式连接，用于提高封装基座整体机械强度及散热性能，高温氧化铝和氮化铝陶瓷材料的热导率分别为１８～２０Ｗ／ｍＫ和１７０～２３０Ｗ／ｍＫ。
【技术特征摘要】
CN 2008-5-30 20081006748461、一种高功率LED陶瓷封装基座，该基座由上陶瓷层(10)和下陶瓷层(11)构成，上陶瓷层(10)提供反射杯(5)，在上陶瓷层(10)还设有用于安装光学透镜用的光学透镜安装区(7)和用于安装二次光学组件的二次光学组件安装区(8)，下陶瓷层(11)用于安装芯片并实现与底层电极电导通，下陶瓷层(11)上侧设有用于安装芯片的贴片区(1)和通过焊接导线连接芯片电极的打线区(2)，下陶瓷层(11)下侧设有通过基座金属化布线实现与芯片两个电极连接的底部焊盘(3)，基座还设有用于连接上下两层金属化布线以实现上下电导通的电导通孔(4)，该电导通孔(4)可设在基座的内部或边缘，上陶瓷层(10)中的反射杯(5)起到聚光及反射增加亮度的作用，本发明的特征在于所述的上陶瓷层(10)和下陶瓷层(11)由相同或不同的陶瓷材料制成，两陶瓷层间用无机介质(12)烧结方式连接，用于提高封装基座整体机械强度及散热性能，高温氧化铝和氮化铝陶瓷材料的热导率分别为18～20W/mK和170～230W/mK。2、 权利要求1所述的一种高功率LED陶瓷封装基座，其特征在于所述的 无机介质(12)为无机熔封介质材料。3、 根据权利要求1所述的一种高功率LED陶瓷封装基座，其特征在于所 述的反射杯(5)由氧化铝或氮化铝材料制成，在反射杯(5)的反射面上电镀 或真空溅射金属层，用于提高反射杯(5)的反射率。4、 根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈绍鸿，
申请(专利权)人：潮州市三江电子有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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