一种发光二极管封装结构及其封装方法技术

本发明专利技术涉及光电子封装领域，公开了一种发光二极管封装结构及其封装方法。由于采用了将所述ＬＥＤ发光芯片不经过陶瓷绝缘层，直接避开了低导热率瓶颈，热量不会在绝缘层中堆积，金属导热层能迅速将ＬＥＤ发光芯片产生的热量传入金属基板中；并且金属基板的宽度足够大，有充足的散热空间；在金属导热层上采用激光选择熔融法制作玻璃陶瓷绝缘层，再在上面制作金属电极层和外电极，既保证了管壳与外界绝缘又不会对整体散热效果产生太大影响；并且采用激光烧蚀熔融方法形成所需璃陶瓷绝缘层和金属电极层，避免了整体高温烧结，无需采用高温烧结工艺，节能、环保，扩大了可选金属基板的材料种类，易于实现产业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电子封装领域，尤其涉及的是一种发光二极管封装结构及其封装方 法。
技术介绍
目前的发光二级管的管壳结构主要是将贴片式发光二极管芯片安装在绝缘基板 上，然后将电极安装在绝缘基板上的电路上，这种方式由于与LED发光芯片直接接触的绝 缘基板的导热性能很差，成为散热的瓶颈，特别是对于大功率LED，热量无法快速传导，堆积 在LED发光芯片中，造成性能和寿命下降。如图1中的LED是现在的主流封装模式，包括环氧树脂层11，贴片式LED发光芯 片12，金属支架13。其中贴片式LED发光芯片两电极分别接在两个金属支架上，存在主要 问题有1)、环氧树脂层11导热性能极差，完全包覆式的结构造成大量的热在LED发光芯片 12中堆积；2)、根据热阻计算公式，R = h/λ *S (S是通热面积，h是热流通过的距离，λ是 导热率)，金属支架13的通热面积过小而长度过大，难以起到好的散热效果。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种发光二极管 封装结构及其封装方法，解决贴片式发光二极管散热问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下—种发光二极管封装结构，包括一金属基板，其中，还包括在所述金属基板上面贴 合设置的LED发光芯片及第一绝缘层，以及在所述金属基板下面贴合设置的第二绝缘层； 并在所述第一绝缘层上面制作有金属电极层，用于引接LED发光芯片的其中一电极，所述 LED发光芯片的另一电极与所述金属基板连接。所述的发光二极管封装结构，其中，在所述金属基板上面与所述LED发光芯片之 间紧贴设置有一层金属导热层，并且所述第一绝缘层为采用激光烧蚀熔融方法或低温烧结 法在所述金属导热层上制作的玻璃陶瓷绝缘层。所述的发光二极管封装结构，其中，所述金属基板底部设置为粗糙底面，并且所述 第二绝缘层为在所述金属基板底部的粗糙底面采用热喷涂方法制作的陶瓷绝缘层。所述的发光二极管封装结构，其中，所述陶瓷绝缘层的制作材料为氧化铝，氧化 钇，氮化铝，碳化硅中的一种或多种组合；所述金属导热层的材料为银。所述的发光二极管封装结构，其中，其还包括第一外电极和第二外电极，所述第一 外电极和第二外电极通过超声焊接或电阻焊法分别焊接在所述金属电极层和所述金属导 热层上。所述的发光二极管封装结构，其中，所述金属电极层是通过激光烧蚀方法熔融与 所述玻璃陶瓷绝缘层贴合设置。所述的发光二极管封装结构，其中，其还包括设置在LED发光芯片上部的透镜，用 于封装所述LED发光芯片。一种发光二极管封装方法，其中，包括以下步骤A、将金属基板底面清洁并进行粗糙化处理，以及在经过粗糙化处理的金属基板底 面采用热喷涂方法制作第二绝缘层；B、在所述金属基板正面贴合设置LED发光芯片及第一绝缘层，C、在所述第一绝缘层上面采用激光烧蚀熔融方法制作一金属电极层，并将所述 LED发光芯片的第一电极和第二电极分别接在所述金属基板和所述金属电极层上。所述发光二极管封装方法，其中，所述步骤B具体包括以下步骤Bi、在所述金属基板正面镀上一层金属导热层；B2、在所述金属导热层上贴合设置LED发光芯片，以及在所述金属导热层上采用 激光烧蚀熔融方法制作一层玻璃陶瓷绝缘层为所述第一绝缘层。所述发光二极管封装方法，其中，所述步骤C之后还包括步骤D、采用超声焊接或电阻焊法将第一外电极和第二外电极分别焊接在所述金属电 极层和所述金属导热层上，并所述LED发光芯片上方制作用于封装LED发光芯片的透镜。采用本专利技术所提供的发光二极管封装结构及其封装方法，具有如下有益技术效 果1)、所述LED芯片不经过陶瓷绝缘层，避开了低导热率瓶颈，热量不会在绝缘层中 堆积；2)、金属导热层和金属基板都具有高导热率，能迅速将LED产生的热量传入金属 基板中；3)、金属基板的宽度足够大，有充足的散热空间；4)、采用玻璃陶瓷膜层作为绝缘层，再在上面制作金属电极层和外电极，既保证了 绝缘性又能节省材料；5)、结构简单，可根据需求改变金属导电层和电极层的位置，适应性强；6)、在背面使用喷涂方法制作绝缘层，既保证了基板的绝缘性又不会对整体散热 效果产生太大影响。附图说明图1是现有技术LED的主流封装模式结构示意图；图2是本专利技术实施例1提供的发光二极管封装结构示意图；图3是本专利技术实施例2提供的发光二极管封装结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的发光二极管封装方法流程图。具体实施例方式本专利技术的发光二极管封装结构及其封装方法，为使本专利技术的目的、技术方案及优 点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。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，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例1提供的一种发光二极管封装结构，如图2所示，包括一金属基板4301，其还包括在所述金属基板301上面贴合设置的LED发光芯片306及第一绝缘层304，以 及在所述金属基板301下面贴合设置的第二绝缘层302。其中，所述LED发光芯片306设置 在所述金属基板301的上面中间。其中，所述金属基板301的材料可以是铜，铝或其合金， 出于成本与导热性综合考虑，选用铝为最佳方案。所述第一绝缘层304为玻璃陶瓷绝缘层，通过采用激光烧蚀熔融方法或低温烧结 法在所述金属基板301上制作形成的。采用激光熔融方法可以获得很高的图形精度，有利 于产品的微型化和精准化。所述玻璃陶瓷绝缘层的材料主要由玻璃相、陶瓷粉末与有机载体混合而成，且所 述陶瓷粉末占10 70%、所述玻璃相占20 80%、其余为所述有机载体。所述陶瓷粉末 为三氧化二铝、氮化铝、氧化锆、碳化硅和/或金刚石；所述玻璃相包括MgO-BaO-Al2O3-SiO2 体系玻璃，及含B203、TiO2, CaF2、和/或&02的添加剂；所述有机载体至少包括松油醇和/ 或柠檬酸三丁酯，以及，含乙基纤维素、司班-85、1-4 丁内酯和/或氢化蓖麻油的添加剂。所述金属基板301底部设置为粗糙底面，并且所述第二绝缘层302为在所述金属 基板301底部的粗糙底面采用热喷涂方法制作的陶瓷绝缘层。所述陶瓷绝缘层的材料可以 为氧化铝，氧化钇，氮化铝，碳化硅中的一种或多种组合。并在所述第一绝缘层304上面制作有金属电极层307，用于引接LED发光芯片306 的其中一电极，所述LED发光芯片的另一极与所述金属基板301连接。较佳地，所述的发光二极管封装结构还包括第一外电极308，和第二外电极309， 所述第一外电极308和第二外电极309通过超声焊接或电阻焊法分别焊接在所述金属电极 层307和所述金属基板301上。所述第一外电极308和第二外电极309分别与所述LED发 光芯片的两个电极连接，通过所述第一外电极308和第二外电极309可连接外接的工作电 源。本实施例的所述的发光二极管封装结构还包括设置在LED发光芯片306上部的透 镜305，用于封装所述LED发光芯片。由上可见，本专利技术实施例的发光二极管封装结构，由于将LED发光芯片306直接贴 覆在所述金属基板301上，所述金属基板301的宽度足够大，有充足的散热空间，具有高导 热率，能迅速将LED发光芯片产生的热量散发出去。而采用玻璃陶瓷膜层作为第一绝缘层 304，再在所述第一绝缘层304上面制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管封装结构，包括一金属基板，其特征在于，还包括在所述金属基板上面设置的ＬＥＤ发光芯片及第一绝缘层，以及在所述金属基板下面贴合设置的第二绝缘层；并在所述第一绝缘层上面制作有金属电极层，用于引接ＬＥＤ发光芯片的其中一电极，所述ＬＥＤ发光芯片的另一电极与所述金属基板连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柴广跃，雷云飞，刘文，黄长统，王少华，刘沛，徐光辉，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]