一种LED芯片和LED晶片制造技术

本实用新型专利技术针对降低导热热阻，降低成本、提高效率，提出一种LED芯片封装结构和晶片结构、以及芯片制造方法。本实用新型专利技术的LED芯片中的晶片镶嵌在定位片(6)中，晶片和定位片通过焊接或粘接贴在热扩散件(7)上。热扩散件采用铜或铝、或铜铝复合材料，晶片上的高热流密度经热扩散件后，热流密度有效地降低，有利于降低导热热阻。采用导线焊接、焊料焊接或导电胶粘接法，实现定位片上引线焊盘(1)与晶片正面或侧壁上的电极焊盘(2)导通。在晶片正面设置固晶保护层(5)，使芯片封装生产高效、简单。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于LED照明
，特别涉及到LED芯片内热传导的封装结构以及实现低热阻芯片的晶片结构。
技术介绍
散热已经成了大功率LED发展进程中的一大关键问题。LED散热可分为两大过程 内部的导热传热过程和外部空气对流传热过程。现公开的LED芯片的内导热传热热阻占整个传热热阻非常大的比例，现产品热阻最低的也要达到6°C /W，如果再加上铝基板上的绝缘层热阻，最小也要达到10°C /W。LED芯片内的传热过程并不复杂，但由于传热学和成熟的传热技术知识，以及与传热关联的其他基础知识没有充分地被LED行业内人员认知，因而当前LED散热技术及产品被复杂化，处于初级阶段。另外，现公开的LED芯片封装结构，都是沿着以前小功率LED芯片以及传统电子芯片封装思路发展过来，不仅使内导热传热热阻高到以上所述，而且封装效率低，封装设备昂贵，封装成本高，不易实现光模组一体化封装。
技术实现思路
本技术的目的就是针对LED芯片封装结构问题，提出一种全新结构，不仅有效降低内部导热热阻问题，而且还有利于提高封装效率，降低封装成本，特别有助于实现光模组一体化封装。本技术的技术方案LED芯片主要包括有一颗或多颗晶片、定位片和热扩散件，本技术的特征是定位片上开有晶片嵌口，晶片镶嵌在该晶片嵌口中，晶片和定位片贴在热扩散件的一面上，该面称为热扩散件的A面；定位片采用绝缘材料制成，定位片上设置有电路和引线焊盘；晶片正面(出光的那面)上的电极焊盘或侧壁上的电极焊盘，与定位片上相对应的引线焊盘之间的导通连接采用了导线焊接连接、焊料焊接连接、导电胶粘接连接；晶片与热扩散件的A面之间采用了焊接或粘胶连接；热扩散件采用了铜质材料或铝质材料、或铜铝复合材料。针对晶片上的电极焊盘与定位片上相对应的引线焊盘之间的导通连接采用焊料焊接连接、导电胶粘接连接结构，本技术提出了两种新结构LED晶片，LED晶片包括有衬底、LED工作层、电极焊盘，新结构(一)特征在于在靠近外层电极焊盘的LED工作层侧壁上覆盖有绝缘层，该绝缘层伸到衬底；新结构(二)特征在于在晶片的侧壁上设置有电极焊盘。本技术最大的创新是采用晶片定位片，定位片上布设有电路和引线焊盘，晶片镶嵌在定位件上的晶片嵌口中，定位片的厚度设计成和晶片厚度一致，使得晶片正面上的电极焊盘与定位片上的引线焊盘的导通连接，不仅可以采用现在所采用的导线焊接方法 (如金丝球焊方法)，还可以采用焊料焊接导通方法以及导电胶粘接导通方法。具体措施 晶片上的电极焊盘靠着边缘，与定位片上的相对应的引线焊盘紧靠着，可采用漏印方法将焊料(锡焊膏)或导电胶设置到两焊盘上，再加热熔化或固化，实现两焊盘导通。可将数多芯片拼合在一起，一次漏印，一起加热焊接(或固化)，这样生产效率高，成本低，省去昂贵的金丝球焊接设备和金丝。定位片采用绝缘片(膜)材料，采用冲切工艺加工晶片嵌口， 效率高，精度高，可采用现印制电路工艺布设电路以及引线焊盘。对于倒装式结构的芯片，以及晶片衬底为导电体的芯片(如碳化硅衬底的芯片)， 则可以在晶片的侧壁(衬底的侧壁)设置电极焊盘，就可以采用焊料焊接或导电胶粘接方法使晶片是上的电极焊盘与定位片上的引线焊盘连接导通。定位片上布设有电路，芯片的外接芯片管脚、或外接电源线则通过定位片上的电路与引线焊盘连接导通。采用这样的结构优点有便于在一个热扩散件上设置数多颗晶片， 构成大功率的光模组芯片，这些LED晶片之间的串联或并联则通过定位片上的电路来连接实现；LED芯片所需的辅助电子元件(比如防静电元件)也可设置在定位片上，甚至可以采用类似LED晶片镶嵌在定位片中的结构，将辅助电子元件(甚至辅助电子元件的晶片)镶嵌在定位片中，采用同样的焊接或导电胶粘接方法；采用晶片镶嵌在定位片中的结构，有利于晶片定位和对位，便于大批量生产，提高效率。在以后的实施例中还有叙述。本技术中的热扩散件，虽然与现产品的热沉的传热过程类似，但本技术首次明确强调其最重要作用——热扩散作用，因而称之为热扩散件，当今LED行业普通都不清楚热扩散的概念及其重要性。由于铜和铝的导热系数高，价格低，因而首选铜质材料或铝制材料、或铜铝复合材料制作热扩散件。LED芯片封装还必须考虑电的绝缘问题，绝缘和导热又是相互矛盾，特别是对于高电压绝缘。LED晶片面积小，如1 X Imm大小的晶片，即使耗电1. 2W，其热流密度就达到106W/m2 之多，非常之高，降低热流密度非常重要。现产品为解决电的绝缘问题，普遍采用陶瓷片作热沉，由于成本原因，一般采用Al2O3陶瓷，Al2O3陶瓷的导热系数为20W/m ·Κ左右，LED晶片直接设置在陶瓷片上，如果陶瓷片厚为0. 2mm,则在陶瓷片上的导热温差就要达到10°C。本技术中，晶片直接设置在采用铜或铝、或铜铝复合材料制成的热扩散件(A面)上，减少了晶片与热扩散片之间的导热过程，由于铜或铝的导热系数高，高热流密度经过热扩散件， 热流密度被降低，为解决电的绝缘(主要高电压绝缘)问题的绝缘层就可设置在热扩散件与散热片接触传热的那侧面(称为热扩散件的B面)。如果热流密度降低了五倍，同样采用 0. 2mm厚的Al2O3陶瓷片作绝缘层，则绝缘层上的导热温度差就可降低到2°C。作为热扩散作用的热扩散件不仅要采用导热性高的材料，其面积和厚度也要足够大，如果晶片为ι χ lmm, Iff,热扩散件的厚度应达到1. Omm以上，面积应大于5mm2，其目的和作用就是使热量在热扩散件内有效扩散，降低热流密度。晶片最好使直接焊接在热扩散件上，因为晶片与热扩散件结合处热流密度最高， 结合面的材料(焊料或粘胶)的导热系数要尽可能高，金属材料的导热系数高，比如锡的导热系数为60W/m · K，数倍地高于导热粘胶(比如银胶)。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。附图说明图1是一种本技术LED芯片的特征剖面示意图，采用超声波金丝球法焊接导线，点胶法设置固晶保护层。图2是一种本技术LED芯片的特征剖面示意图，采用压焊法焊接导线，流延法设置固晶保护层。图3是一种本技术LED芯片的特征剖面示意图，采用焊料焊接或导电胶粘接法实现晶片上的电极焊盘与定位片上的引线焊盘连接导通，固晶保护层可采用贴膜法设置。图4是一种本技术LED芯片的特征剖面示意图，采用焊料焊接或导电胶粘接法实现晶片上的电极焊盘与定位片上的引线焊盘连接导通，晶片上的一侧电极焊盘设置在晶片的侧壁上，热扩散件的A面设置有低压绝缘层。图5是一种本技术LED芯片的特征剖面示意图，晶片上的两侧电极焊盘都设置在晶片的侧壁上，热扩散件的B面设置有高压绝缘层，热扩散件的A面与定位片以及晶片部分面积之间设置有绝缘膜。图6是一种本技术LED芯片中的定位片和晶片的背面特征示意图，沿着晶片与定位片的嵌缝，设置绝缘膜，但晶片中部没有绝缘膜。图7是一种采用了本技术LED芯片的LED灯芯(或称光模组)的特征剖面示意图，导热芯采用圆锥体结构。图8是一种采用了本技术LED芯片的LED灯芯的特征剖面示意图，热扩散件与导热芯合为一体，并采用了聚光型灯芯罩。图9、10、11是表示本技术LED芯片的一种制造工序过程示意图。图12是一种本技术LED晶片的特征剖面示意图，衬底为绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种照明用的ＬＥＤ芯片，包括有一颗或多颗晶片（３）、定位片（６）和热扩散件（７），其特征在于：定位片（６）上开有晶片嵌口，晶片（３）镶嵌在该嵌口中，晶片（３）和定位片（６）贴在热扩散件（７）的Ａ面；定位片（６）采用绝缘材料制成，并设置有引线焊盘（１）；晶片正面上的或侧壁上的电极焊盘（２）与定位片上的相对应引线焊盘（１）之间的导通连接采用了导线焊接连接、焊料焊接连接、导电胶粘接连接；晶片（３）与热扩散件（７）的Ａ面之间采用了焊接或粘胶连接；热扩散件（７）采用了铜质材料或铝质材料、或铜铝复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦彪，
申请(专利权)人：秦彪，
类型：实用新型
国别省市：94