发光二极管的封装结构及其方法技术

一种发光二极管的封装结构，其包括：　一晶粒，其可供发出电致发光；　一锡膏层，其系置于该晶粒底部及四周，可供将该晶粒与至少一支架结合；以及　一导热层，其系置于该锡膏层的底部，可提供该晶粒的导热途径。

【技术实现步骤摘要】
专利技术所属的
本专利技术涉及一种发光二极管的封装结构及其方 法，尤其是指一种可大幅降低发光二极管的封装热 阻的。先前技术现在照明用发光二极管(Light Emitting Diode, 简称LED)几乎都是用大功率LED (其功率大于 0.5W以上)，而大功率LED封装都致力于往低热 阻(高散热)封装的方向发展，因LED的发光效率 与温度息息相关，温度越高、LED发光效率就越低， 因此大功率LED封装均朝向散热快，即低热阻的方 向发展。请参照附图说明图1,其绘示了现今大功率LED的封装 结构的示意图。如图所示，其热阻可以分为四个部 分，第一部份为LED发光层(InGaN)100;第二部份 为LED基底120，其通常为蓝宝石(入1203)，以上两 个部分合为LED晶粒或芯片；第三部份为将LED 晶粒和LED支架结合的银胶层130;第四部份为 LED支架的导热层140，其一般使用铜合金C194, 此层又称为热沉，此四个部分合起来即为LED封装 的整体封装热阻。图1中各组件的热阻的计算公式如下R =1/(S*A0，其中1为距离，S为截面积，X为材料的热传导系数(W/m。C),以上四个部分的热阻计算所 得结果如表一所示表一<table>table see original document page 5</column></row><table>R = 0.029+2.38+4+0.21 = 6.62由表一可以看出LED封装结构的热阻中银胶 层130所占的比率非常高，因此如果可以找到代替 银胶且热传导系数高的材料，将可大幅改善LED封 装结构的热阻。现今有一种方法就是使用共晶法，所谓的共晶 法是在LED支架上或者是LED晶粒上先镀上一层 共晶材料AuSn，然后使LED晶粒接触LED支架后， 将LED晶粒用超音波的频率来回摩擦LED支架， 利用摩擦生热的原理将AuSn加热到融化的温度， 然后瞬间停止使AuSn冷却，如此就可以将LED晶 粒附着(或者说结合)在LED支架上，此法所使用 的AuSn的热传导系数为58 W/m°C ，厚度仅为 0.01mm,因此，此层的热阻仅为0.17°C/W,虽然可 以有效降低整体封装的热阻，可是此法必须加装共 晶的设备，增加生产成本，且必须先对LED晶粒或LED支架先镀上一层共晶材料，并使用超音波的频 率且大面积来摩擦LED晶粒，对LED晶粒造成何 种潜在的危险因子，并没有人探讨，因此使用者并 不多，诚属美中不足之处。因此，有必要设计一种发光二极管的封装结构 及其方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种发光二极管的封装 结构，其可大幅降低发光二极管的封装热阻。本专利技术的另一目的在于提供一种发光二极管的 封装结构，其以锡膏层取代银胶层，除可减少加热 所需时间外，还可降低生产成本。为了达到上述目的，本专利技术的发光二极管的封 装结构包括 一晶粒，其可供发出电致发光； 一锡 膏层，其系置于该晶粒底部及四周，可供将该晶粒 与至少一支架结合；以及一导热层，其系置于该锡 膏层的底部，可提供该晶粒的导热途径。为了达到上述目的，本专利技术的发光二极管的封 装方法包括下列步骤提供一晶粒，其可供发出电 致发光；将一锡膏层置于该晶粒底部及四周，以供 该晶粒与至少一支架结合；以及将一导热层置于该 锡膏层的底部，以提供该晶粒的导热途径。为使贵审査员能进一步了解本专利技术的结构、特 征及其目的，兹附以图式及较佳具体实施例的详细 说明如后。附图简述图1是现有大功率LED的封装结构的示意图， 其中LED发光层100， LED基底120，银胶层130， 导热层140。图2是本专利技术的一较佳实施例的发光二极管的 封装结构的示意图，其中晶粒10，发光层11，基底 12，锡膏层20，导热层30，支架40。图3是本专利技术的另一实施例的发光二极管的封 装方法的流程示意图。实施方式请参阅图2，其绘示了本专利技术一较佳实施例的发 光二极管的封装结构的示意图。如图所示，本专利技术的发光二极管的封装结构包 括一晶粒10; —锡膏层20;以及一导热层30。其中，该晶粒10可供发出电致发光，其进一步 包括 一发光层ll;以及一基底12。其中，该发光 层ll例如但不限于为一氮化铟镓(InGaN)晶粒，在本 实施例中以氮化铟镓晶粒为例加以说明，但并不以 此为限；该基底12系置于该发光层11之下，可提供 该晶粒10与该锡膏层20的结合，其例如但不限于为 一蓝宝石(Al203)结构、铜合金或单晶硅。该锡膏层 20的厚度可为该晶粒10高度的一半，例如但不限于 为0.02mm。该锡膏层20系置于该芯片10底部及四周，可供 将该芯片10与至少一支架40结合，其中该支架40例 如但不限于为该发光二极管的正、负极接脚。该导热层30也称为热沉，其系置于该锡膏层20 的底部，可提供该晶粒10的导热途径。本专利技术选用印刷电路板加工时常用的锡膏(不 管是有铅或无铅锡膏，效果是一样的，若考虑到环 保因素则可选用无铅锡膏)来取代已知封装结构中 用的银胶层，这是一个非常创新的想法及应用，如 此使用有两个优点第一个优点是传统使用银胶层 (如图1中所示的130)，必须放入烤箱中110。C以上， 放置90 120分钟以上，使银胶固化，如此才能将LED 晶粒10固定在LED支架上，现使用锡膏，则只要瞬 间加热至170 240。C (约5 15秒)，锡膏即可将LED 晶粒固定在LED支架40上，如此可以縮短LED的封 装制程时间；第二个优点是锡膏层20的热传导系数 约为45W/m。C ,厚度约为0.02mm,则此层的热阻仅 为0.44。C/W，可大幅改善LED的封装热阻，以达到 大幅降低封装热阻的目的，如表二所示<table>table see original document page 8</column></row><table>_R = 0,029+2.38+0.44+0.21 = 3.06_LED封装的整体封装热阻降低到3.06。C/W,因此， 可有效降低LED整体封装热阻一半以上。此外，由表一可以了解，LED晶粒10使用蓝宝 石作为基底12，其热阻依然不小，虽然蓝宝石对于 可见光而言是透明的，可以增加蓝光LED晶粒10的 蓝光取出效率，但因其热阻不小，依然会在使用过 程中因温度上升造成发光效率降低现象，因此有些 LED晶粒制造商使用一些高热传导系数的材料作为 蓝光LED晶粒10的基底12，如铜合金或者是单晶硅， 虽然高热传导系数的材料对于蓝光而言可能是不透 明(无法穿透)的，但LED晶粒制造商会在发光层 底下加一层反射层(图中未示)，将所产生的光线全 部往正面(上方)导引，以大幅降低基底不透光所 产生的影响，如此一来，所使用的LED晶粒10的基 底12材料，如铜合金(热传导系数为264W/mt:)、 单晶硅(热传导系数为146 W/m°C )，其热传导系 数均比蓝宝石12 (热传导系数为45W/mt:)大很多， 因此可进一步有效降低LED封装的封装热阻，详情 如表三及表四所示表三<table>table see original document page本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的封装结构，其包括：　一晶粒，其可供发出电致发光；　一锡膏层，其系置于该晶粒底部及四周，可供将该晶粒与至少一支架结合；以及　一导热层，其系置于该锡膏层的底部，可提供该晶粒的导热途径。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的封装结构，其包括一晶粒，其可供发出电致发光；一锡膏层，其系置于该晶粒底部及四周，可供将该晶粒与至少一支架结合；以及一导热层，其系置于该锡膏层的底部，可提供该晶粒的导热途径。2. 如权利要求l所述的发光二极管的封装结构， 其中该晶粒进一步包括一发光层，其可供发出电致发光；以及一基底，其系置于该发光层之下，可提供该晶 粒与该锡膏层的结合。3. 如权利要求2所述的发光二极管的封装结构,其中该发光层为一氮化铟镓晶粒。4. 如权利要求2所述的发光二极管的封装结构, 其中该基底为一蓝宝石结构、铜合金或单晶硅。5. 如权利要求l所述的发光二极管的封装结构， 其中该锡膏层的厚度为该晶粒高度的一半，最多可 达芯片厚度的90%。6. 如权利要求5所述的发光二极管的封装结构， 其中该锡膏层的厚度为0.02mm。7. —种...

【专利技术属性】
技术研发人员：索辛纳姆，罗维鸿，蔡绮睿，
申请(专利权)人：罗维鸿，
类型：发明
国别省市：31