一种集成型LED器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种集成型LED器件，包括LED模组、电源与导液管，所述LED模组包括陶瓷底座、金属架、倒装LED芯片阵列；所述陶瓷底座内设置有多列沟槽，所述金属架设置于所述陶瓷底座上，所述金属架包括多列横跨于所述沟槽上方的金属条，相邻所述金属条之间存在间隙，所述倒装LED芯片阵列中的倒装LED芯片设置在所述间隙上方，并且所述倒装LED芯片的阴极和阳极分别设置于两列相邻的所述金属条上；所述导液管与所述沟槽通过灌满电解液与所述电源实现电连通。其目的在于解决目前LED器件导电性能可靠性低、散热效率低的技术问题。

An integrated LED device and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种集成型LED器件及其制作方法
本专利技术属于半导体器件领域，更具体地，涉及一种集成型LED器件及其制作方法。
技术介绍
UVCLED电光转换效率低，大部分能量转化为热量发出，而UVCLED结温要求较高，热衰减快，目前行业内多采用覆铜氮化铝陶瓷支架，因为氮化铝材料和铜材的导热率较高，可以增加器件导热率，降低热阻。随着UVC行业发展和杀菌应用产品越来越高的要求，更高的功率、出光效率以及可靠性的UVCLED器件应用将会是未来趋势。目前UVCLED散热依靠垂直热沉，热量由UVCLED芯片传递到铜焊盘、氮化铝、SET贴面锡膏层、基板，最后是散热单元，需要经过5个界面，在大功率UVCLED器件中，该散热方式越来越无法满足要求，一旦UVCLED结温高于60℃，便会开始出现因热导致的不可逆额外光衰，一旦UVCLED结温高于80℃，将迅速光衰并出现失效。因而在大功率UVCLED器件中急需一种更直接、更高效的散热系统。目前UVCLED器件多为覆铜氮化铝支架，内部固有UVCLED芯片的结构，为了提升功率，势必会增加器件尺寸和芯片数量，如将市面上3535尺寸的器件增加至6868尺寸，内部从单颗UVCLED芯片增加至4颗，将产生如下两个问题：（1）增加器件尺寸，需要增加输入电流，而现在不论是DPC还是HTCC工艺氮化铝支架，都是采用过孔（通孔，微孔）工艺做电连接，铜的热膨胀系数是16.5×10-6/℃，氮化铝的热膨胀系数是4.5×10-6/℃,在器件封装过程的峰值回流工艺或共晶焊工艺中，会因高温出现过孔凸起等异常，随着使用电流的增加，还容易出现失效。并且过孔工艺复杂，加工成本高，本身也不能增加尺寸，也不能设计于芯片附近，因而在大功率UVCLED器件中急需一种更可靠的导电性能更优的氮化铝基板电连接技术；（2）增加器件尺寸，将一个支架一颗芯片的模式变成一个支架多颗芯片的模式，需要做更多的出光设计与反光设计，避免其中一颗UVCLED芯片发出的光射入其它UVCLED芯片以及每颗UVCLED芯片之间的相互影响，而现有的覆铜氮化铝支架，反射UVC光线主要靠镀金表面，金是镀在铜材表面，铜是通过电镀生长，但使用电镀生长出一定形状的反光斜面成本较高，因而急需一种提升每颗芯片出光效率的低成本支架制作方法。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种集成型LED器件及其制作方法，其目的在于解决目前LED器件导电性能可靠性低、散热效率低的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种集成型LED器件，包括LED模组、电源与导液管，所述LED模组包括陶瓷底座、金属架、倒装LED芯片阵列；所述陶瓷底座内设置有多列沟槽，所述金属架设置于所述陶瓷底座上，所述金属架包括多列横跨于所述沟槽上方的金属条，相邻所述金属条之间存在间隙，将多个倒装LED芯片设置在所述间隙上方，并且所述倒装LED芯片的阴极和阳极分别设置于两列相邻的所述金属条上，形成所述倒装LED芯片阵列；所述导液管与所述沟槽通过灌满电解液与所述电源实现电连通。优选地，所述LED模组为多个，相邻所述LED模组的所述沟槽相连通。优选地，所述金属条包括底板和设置于所述底板上方的多个凸条。优选地，在所述金属条长度方向排列有多个所述凸条，在所述金属条宽度方向排列一个所述凸条。优选地，所述凸条远离所述底板方向的横截面积逐渐变窄。优选地，所述金属架的材质包括银、铜、金、铝、铬、镁、钙、钠、钨、锌、钾、镍、铁、锡、铅、汞中的任意一种或多种，所述电解液为硫酸铜、氯化钠、氯化钾中的任意一种或多种。优选地，还包括金属块结构的冷排，其内部设置有与所述导液管连通的流道，其顶部设置有半导体制冷器，和/或其下部设置有鳍片式散热器。优选地，所述陶瓷底座与所述金属架之间还包括粘接层，所述粘接层的材质包括铜、镍、金、金锡合金中的任意一种或多种。按照本专利技术的另一方面，提供了一种集成型LED器件的制作方法，所述制作方法包括：制作陶瓷底座：将氮化铝粉末烧结成陶瓷底座，所述陶瓷底座上设置有多列沟槽；制作金属架：取金属片制作多列金属条，所述金属条平行间隔排列构成金属架；制作LED模组：将所述金属架固定于所述陶瓷底座上，将倒装LED芯片固定在所述金属架上形成倒装LED芯片阵列，进行气密性封装；完成电连接：将所述沟槽与导液管连通，灌满电解液，接入电源实现电连接。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：（1）本专利技术提出了一种集成型LED器件，包括LED模组、电源与导液管，本专利技术通过电解液连接金属条，与电源通电实现电连接，接触面积大、均匀电性、并且提高了集成器件的导电效率。本专利技术的结构可以省去传统电连接时采用的陶瓷底座打通孔，铜填通孔的步骤，成本更低。（2）由于本专利技术提出的集成型LED器件中的金属条包括多个凸条，在金属条长度方向排列有多个，在金属条宽度方向排列一个凸条，且倒装LED芯片的阴极和阳极分别设置于两列相邻的金属条上，即每颗倒装LED芯片四周都有对光线进行反射的倾斜板，通过这种结构的金属架可以防止串光，提高光线的均匀度，而且可以提升每颗倒装LED芯片的光利用率，进而提升整齐器件的出光效率。（3）由于本专利技术的LED器件的导热介质为金属条和电解液，于传统的焊盘、灌铜通孔、器件电极和电热分离装置来进行散热，纵向散热界面数大大减少，散热效率更高。由于本专利技术提出的集成型LED器件还包括冷排，电解液经过冷排后再流入器件的电解液温度低，可以通过电解液液冷替代传统垂直热沉，进一步增加散热效率，使LED器件的工作温度快速降低至室温以下。（4）本专利技术提出了一种集成型LED器件的制作方法，免去成本高难以制作倾角的电镀铜围坝工艺，制备方法更加简单。同时，本专利技术免去了SMT（表面贴装技术）工序，避免了一次热冲击，降低产品因再次受热引发失效的几率（传统方式的UVC倒装LED芯片固晶后，在透镜封装工艺会受到一次热冲击，在SMT贴片时又会受到一次热冲击）。附图说明图1是LED模组的俯视图；图2是LED模组的剖面图；图3是一种实施例的集成型LED器件的结构示意图；图4是另一种实施例的集成型LED器件的结构示意图；图5是金属架中的单个金属条的结构示意图；图6是冷排的结构示意图；图7是集成型LED器件制作时每一步制作方法对应的结构示意图；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-LED模组；2-陶瓷底座；3-金属架；4-倒装LED芯片；5-透镜；6-沟槽；7-冷排；8-蠕动泵；9-电源；10-导液管；11-密封圈；12-闭锁夹；13-半导体制冷器；14-散热器；15-凸条；16-冷排流道。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成型LED器件，其特征在于，包括LED模组、电源与导液管，所述LED模组包括陶瓷底座、金属架、倒装LED芯片阵列；所述陶瓷底座内设置有多列沟槽，所述金属架设置于所述陶瓷底座上，所述金属架包括多列横跨于所述沟槽上方的金属条，相邻所述金属条之间存在间隙，将多个倒装LED芯片设置在所述间隙上方，并且所述倒装LED芯片的阴极和阳极分别设置于两列相邻的所述金属条上，形成所述倒装LED芯片阵列；所述导液管与所述沟槽通过灌满电解液与所述电源实现电连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成型LED器件，其特征在于，包括LED模组、电源与导液管，所述LED模组包括陶瓷底座、金属架、倒装LED芯片阵列；所述陶瓷底座内设置有多列沟槽，所述金属架设置于所述陶瓷底座上，所述金属架包括多列横跨于所述沟槽上方的金属条，相邻所述金属条之间存在间隙，将多个倒装LED芯片设置在所述间隙上方，并且所述倒装LED芯片的阴极和阳极分别设置于两列相邻的所述金属条上，形成所述倒装LED芯片阵列；所述导液管与所述沟槽通过灌满电解液与所述电源实现电连通。


2.如权利要求1所述的集成型LED器件，其特征在于，所述LED模组为多个，相邻所述LED模组的所述沟槽相连通。


3.如权利要求1或2所述的集成型LED器件，其特征在于，所述金属条包括底板和设置于所述底板上方的多个凸条。


4.如权利要求3所述的集成型LED器件，其特征在于，在所述金属条长度方向排列有多个所述凸条，在所述金属条宽度方向排列一个所述凸条。


5.如权利要求4所述的集成型LED器件，其特征在于，所述凸条远离所述底板方向的横截面积逐渐变窄。


6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛鹏，刘芳，孙雷蒙，杨丹，
申请(专利权)人：华引芯武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42