一种高热可靠性LED封装支架及其制作方法技术

本发明专利技术涉及LED封装技术领域，提供了一种高热可靠性LED封装支架及其制作方法。其中LED封装支架包括基板和围坝；基板包括第一表面及相对设置的第二表面，第一表面上设有第一焊盘对，第二表面的与第一焊盘对相对位置上设有第二焊盘对；围坝设于第一表面且围设在第一焊盘对周围；基板与围坝内部形成有连通的收容腔，收容腔中形成有金属毛细结构，第一焊盘对和第二焊盘对通过金属毛细结构实现电连通；收容腔内形成预设真空度，金属毛细结构中填充有制冷液。本发明专利技术提供的LED封装支架利用制冷液的气相/液相变化机制将热量传导至围坝及基板边缘区域，增加了散热面积，因此具有高热可靠性，适用于大功率LED封装。

【技术实现步骤摘要】
一种高热可靠性LED封装支架及其制作方法
本专利技术涉及LED封装
，更具体而言，涉及一种高热可靠性LED封装支架及其制作方法。
技术介绍
UVLED电光转换效率低，大部分能量转化为热量发出。UVLED结温要求较高，热衰较快，因而目前行业内多采用导热率较高的覆铜氮化铝陶瓷支架（铜的导热系数为377W/m·K，氮化铝陶瓷单晶理论导热系数为170W/m·K以上）来提升器件散热性能。随着UVLED行业发展及其产品越来越高的要求，更高功率、更低热阻、更高可靠性的UVLED器件应用将会是未来趋势。目前UVLED器件散热依靠氮化铝和铜这两种材料，但是利用单一的材料导热性能始终有极限，对于集成度高、功率大的UVLED器件，即使是铜的导热系数仍然无法满足散热要求，导致器件热量升高，UVLED芯片结温上升而出现光衰。
技术实现思路
为了解决现有技术中通过使用具有高导热性能的材料来提升LED器件的散热性能的方法无法满足集成度高、功率大的UVLED器件的散热要求问题，本专利技术提供了一种高热可靠性LED封装支架及其制作方法，通过在基板和围坝上形成连通的收容腔，并在收容腔中形成金属毛细结构以及填充制冷液，利用制冷液的蒸发/冷凝过程将LED芯片工作时产生的热量传导至围坝，实现除了通过基板下表面散热外，还能通过围坝进行散热，使得器件整体散热面积显著增加，整体散热性能得到有效提升。本专利技术一方面提供了一种高热可靠性LED封装支架，包括基板和围坝，所述基板包括第一表面及相对设置的第二表面，所述第一表面上设有第一焊盘对，所述围坝设于所述第一表面且围设在所述第一焊盘对周围；所述基板的与所述围坝相对位置上设有自所述第一表面朝向所述第二表面方向凹陷形成的第一凹槽对，所述围坝的与所述基板相对位置上设有自所述围坝的靠近所述第一表面侧朝向远离所述第一表面方向凹陷形成的第二凹槽对，所述第一凹槽对与所述第二凹槽对相连通；所述第二表面的与所述第一焊盘对相对位置上设有第二焊盘对，所述基板的介于所述第一焊盘对和所述第二焊盘对之间位置上贯穿开设通孔对；所述基板上还形成有连通所述通孔对和所述第一凹槽对的连通槽对；所述通孔对、所述连通槽对、所述第一凹槽对和所述第二凹槽对共同形成收容腔，所述收容腔中形成有金属毛细结构，所述第一焊盘对和所述第二焊盘对通过所述金属毛细结构实现电连通；所述收容腔内形成预设真空度，所述金属毛细结构中填充有制冷液。优选的，所述金属毛细结构是通过将金属浆料均匀灌入所述收容腔再加热后形成；所述金属浆料中金属固形物的质量占比为83~90%。优选的，所述金属浆料中金属固形物包括第一金属粉末和第二金属粉末，所述第一金属粉末呈球状，所述第二金属粉末呈球状或者正四面体状，所述第一金属粉末的颗粒平均粒径与所述第二金属粉末的颗粒平均粒径或颗粒平均边长比例为2.5:1~4:1。优选的，所述收容腔内的预设真空度为所述制冷液的临界真空度。优选的，所述第一凹槽对贯穿所述基板，所述连通槽对自所述第二表面朝向所述第一表面方向凹陷形成。本专利技术另一方面还提供了一种高热可靠性LED封装支架的制作方法，所述制作方法包括：制作基板和围坝；其中，制作所述基板包括：提供第一陶瓷柸片，所述第一陶瓷柸片包括第一表面及相对设置的第二表面；在所述第一陶瓷柸片上制作通孔对、第一凹槽对和连通槽对；然后在所述第一表面上制作第一焊盘对及在所述第二表面上制作第二焊盘对，并在所述第二焊盘对上制作圆孔对；制作所述围坝包括：提供第二陶瓷柸片，在所述第二陶瓷柸片上制作第二凹槽对；将所述围坝叠在所述基板上，使所述第二凹槽对与所述第一凹槽对相连通；然后使用高温共烧陶工艺对所述基板和所述围坝进行烧结；通过所述圆孔对将金属浆料均匀灌入所述通孔对、所述第一凹槽对、所述第二凹槽对以及所述连通槽对中，然后加热所述金属浆料形成金属毛细结构；将所述金属毛细结构中的真空度抽成预设真空度后，向其中注入制冷液，然后再进行密封。优选的，所述方法还包括制备所述金属浆料，包括：配置金属固形物和有机物，然后进行混合得到所述金属浆料；其中，所述金属固形物的质量占所述金属浆料总质量的83~90%。优选的，所述金属固形物包括第一金属粉末和第二金属粉末，所述第一金属粉末呈球状，所述第二金属粉末呈球状或者正四面体状，所述第一金属粉末的颗粒平均粒径与所述第二金属粉末的颗粒平均粒径或颗粒平均边长比例为2.5:1~4:1。优选的，所述加热所述金属浆料形成金属毛细结构，包括：先在220-230℃下烘烤80-100min以挥发有机物，然后按照预设阶梯温度进行烧结以形成所述金属毛细结构。优选的，所述预设真空度为所述制冷液的临界真空度；和/或所述制冷液的液态体积占所述金属毛细结构的毛细孔总体积的15~18%。与现有技术相比，本专利技术提供的高热可靠性LED封装支架，制冷液在金属毛细结构的毛细作用下被吸至第一焊盘对或者靠近第一焊盘对位置，当LED芯片工作时，产生热量，因为收容腔内形成预设真空度，所以靠近第一焊盘对（即热源周围）的制冷液可以很容易地吸收热量而蒸发为气态，气态下的制冷液分子间相互挤压，流动性增强，流动到其它温度相对低的毛细孔内，如形成于围坝内的金属毛细结构中时，冷却变为液态，然后又通过毛细作用被吸至第一焊盘对或者靠近第一焊盘对位置，进行下一轮的吸热蒸发，循环往复，由此利用收容腔中的金属毛细结构以及制冷液的气相/液相变化机制将LED芯片工作时产生的热量传导至围坝，实现除了通过基板第二表面散热外，还能通过围坝进行散热。而现有技术中的实心围坝主要用于支撑盖板实现全无机封装，几乎不起散热功能，因此，本专利技术提供的高热可靠性LED封装支架相比较于现有技术，整体散热面积显著增加，因此散热性能能够得到显著提升，具备高热可靠性，尤其适用于大功率LED封装。附图说明图1是本专利技术实施例高热可靠性LED封装支架的一种剖视结构示意图；图2是图1所示高热可靠性LED封装支架中基板、围坝以及焊盘组装后的剖视结构示意图；图3是图1所示高热可靠性LED封装支架中陶瓷基板的俯视结构示意图；图4是图3中沿A-A方向的剖视示意图；图5是图1所示高热可靠性LED封装支架中围坝的俯视分解结构示意图；图6是由本专利技术实施例高热可靠性LED封装支架制作的全无机LED器件与现有技术中全无机封装LED器件的热力分布模拟示意对比图；图7是由本专利技术实施例高热可靠性LED封装支架制作的全无机LED器件与现有技术中全无机封装LED器件的LED芯片的结温随驱动电流的变化趋势图；图8是本专利技术实施例高热可靠性LED封装支架的制作方法的一种流程示意图；图9是图8所示制作方法中焊盘的制作过程示意图；图10是图9中图（c）的正视结构示意图；图11是图9中图（c）的俯视结构示意图；附图标记：高热可靠性LED封装支架100；基板1；第一表面11；第二表面12；第一凹槽对13；通孔对14；通孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高热可靠性LED封装支架，其特征在于，包括基板和围坝，所述基板包括第一表面及相对设置的第二表面，所述第一表面上设有第一焊盘对，所述围坝设于所述第一表面且围设在所述第一焊盘对周围；/n所述基板的与所述围坝相对位置上设有自所述第一表面朝向所述第二表面方向凹陷形成的第一凹槽对，所述围坝的与所述基板相对位置上设有自所述围坝的靠近所述第一表面侧朝向远离所述第一表面方向凹陷形成的第二凹槽对，所述第一凹槽对与所述第二凹槽对相连通；/n所述第二表面的与所述第一焊盘对相对位置上设有第二焊盘对，所述基板的介于所述第一焊盘对和所述第二焊盘对之间位置上贯穿开设通孔对；所述基板上还形成有连通所述通孔对和所述第一凹槽对的连通槽对；/n所述通孔对、所述连通槽对、所述第一凹槽对和所述第二凹槽对共同形成收容腔，所述收容腔中形成有金属毛细结构，所述第一焊盘对和所述第二焊盘对通过所述金属毛细结构实现电连通；所述收容腔内形成预设真空度，所述金属毛细结构中填充有制冷液。/n

【技术特征摘要】
1.一种高热可靠性LED封装支架，其特征在于，包括基板和围坝，所述基板包括第一表面及相对设置的第二表面，所述第一表面上设有第一焊盘对，所述围坝设于所述第一表面且围设在所述第一焊盘对周围；
所述基板的与所述围坝相对位置上设有自所述第一表面朝向所述第二表面方向凹陷形成的第一凹槽对，所述围坝的与所述基板相对位置上设有自所述围坝的靠近所述第一表面侧朝向远离所述第一表面方向凹陷形成的第二凹槽对，所述第一凹槽对与所述第二凹槽对相连通；
所述第二表面的与所述第一焊盘对相对位置上设有第二焊盘对，所述基板的介于所述第一焊盘对和所述第二焊盘对之间位置上贯穿开设通孔对；所述基板上还形成有连通所述通孔对和所述第一凹槽对的连通槽对；
所述通孔对、所述连通槽对、所述第一凹槽对和所述第二凹槽对共同形成收容腔，所述收容腔中形成有金属毛细结构，所述第一焊盘对和所述第二焊盘对通过所述金属毛细结构实现电连通；所述收容腔内形成预设真空度，所述金属毛细结构中填充有制冷液。


2.如权利要求1所述的高热可靠性LED封装支架，其特征在于，所述金属毛细结构是通过将金属浆料均匀灌入所述收容腔再加热后形成；所述金属浆料中金属固形物的质量占比为83~90%。


3.如权利要求2所述的高热可靠性LED封装支架，其特征在于，所述金属浆料中金属固形物包括第一金属粉末和第二金属粉末，所述第一金属粉末呈球状，所述第二金属粉末呈球状或者正四面体状，所述第一金属粉末的颗粒平均粒径与所述第二金属粉末的颗粒平均粒径或颗粒平均边长比例为2.5:1~4:1。


4.如权利要求1所述的高热可靠性LED封装支架，其特征在于，所述收容腔内的预设真空度为所述制冷液的临界真空度。


5.如权利要求1所述的高热可靠性LED封装支架，其特征在于，所述第一凹槽对贯穿所述基板，所述连通槽对自所述第二表面朝向所述第一表面方向凹陷形成。


6.一种如权利要求1所述的高热可靠性LED封装支架的制作方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛鹏，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