陶瓷基板型发光二极管的封装结构及其制程制造技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷基板型发光二极管的封装结构及其制程，该制程包含有钻孔程序、充填程序、金属镀膜程序、组装程序、真空扩散融合程序、蚀刻程序及封装程序，借由真空扩散融合程序封装陶瓷基板型发光二极管，此陶瓷基板型发光二极管的封装结构可同时具有电路导电区与散热区，可达到最好的散热效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种发光二极管的封装结构及其制造方法，特别是关于一种陶瓷基 板型发光二极管的封装结构及其制程。
技术介绍
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)自专利技术以来，便逐渐的被应用至各个领 域，至今已在日常生活中扮演相当重要的角色。在过去因为发光二极管的亮度不足，所以大 多用在指示信号灯上。随着发光二极管技术的进步与芯片制造技术的进步，发光二极管的 用途也更加的多样化。而随着发光二极管亮度的增加，其热度也跟着增加，因此为了让高功 率发光二极管的芯片完全发挥其发光效能，发光二极管封装技术的散热功能与发光效率便 变得相当的重要。尤其对于Mmil以上的芯片来说，发光二极管封装技术的散热能力便成 为封装是否能成功的重要因素。而发光二极管的封装方式分成许多种类，陶瓷基板型为其 中相当普遍的一种。一般的陶瓷基板型发光二极管是将发光二极管设置于陶瓷基板上以加强发光二 极管的散热作用。此例中，陶瓷基板具有凹陷，而发光二极管设置于此凹陷中。此外，传统 陶瓷基板型发光二极管的封装方式，大多是利用还氧树脂(Epoxy Resin)与金属粉末(银) 的混和物(大约2 3)，作为芯片与电极层间的接着剂，这类的接着剂是利用还氧树脂高温 硬化的特性来固定芯片，并借由所加入的银粉，以达到导电与导热的目的。但这类型的发光 二极管封装方式并不适用于高流明(High luminance)的传统陶瓷基板型的发光二极管封 装。因为这类的接着剂并非是良好的热及电的导体，无法有效的将芯片所产生的热导出。传统陶瓷基板型发光二极管的结构封装方式之一如下将芯片利用还氧树脂 (Epoxy Resin)与金属粉末(一般来说是银)的混和物(其比例通常为2 3)所形成的接 着剂粘附在电极层上，这类接着剂是利用还氧树脂高温硬化的特性来固定芯片，并借由所 加入的银粉达到导电与导热的目的。然而这类型的发光二极管封装方式并不适用于高亮度 发光二极管，主要是因为此类接着剂并非是良好的热导体，无法有效的将芯片所产生的热 导出。而且，接着剂因材质属性的问题，会使芯片与电极层有较大的距离，且接着剂的分子 间空隙较大，不仅固着力较差，无法忍受较大的推力与拉力，且会造成导电率不佳，而造成 发光效能的降低。而且，因为接着剂通常为非透明，也造成发光率的降低。为了克服散热的问题，也有业界人士采用覆晶(Flip-Chip)封装方式或是高温合 金共熔(Flux Eutetic)方式，但覆晶封装方式投资的设备金额相当高昂且散热效果也不 佳，而高温合金共熔封装方式，为了让芯片上的焊垫层与金属镀层达到合金共熔，必须将芯 片暴露在280度以上的高温，会对芯片造成直接的伤害，或者造成良品率不佳以及使用寿 命的降低。因此，如何形成厚膜基板则为目前产业亟欲解决的问题。
技术实现思路
有鉴于上述的
技术介绍
中的缺点，本专利技术的主要目的在于提供一种借由真空扩散融合程序以形成具有高厚度厚膜的陶瓷复合基板，以达到最好的散热效果的陶瓷基板型发 光二极管的封装结构及其制程。为达到上述目的，本专利技术提供一种陶瓷基板型发光二极管的封装结构及其形成方 法，此封装结构包含有陶瓷基板，其上下表面上各自具有金属层；至少一个穿透陶瓷基板的 孔洞，该孔洞形成于陶瓷基板的至少一个特定位置上，并充填金属材料于此孔洞内；电路导 电区，该电路导电区是位于陶瓷基板的上表面，其中，电路导电区在孔洞位置上显露陶瓷基 板的表层；发光二极管，该发光二极管是形成于电路导电区于孔洞位置处，并与电路导电区 相互电耦合，且发光二极管的热源是与孔洞的金属材相互结合；及作为散热区的金属表层， 该金属表层形成于陶瓷基板的下表面，且金属表层与孔洞的金属材相互融合并传导发光二 极管所产生的热能。上述的陶瓷基板型发光二极管的封装结构的形成方法是先进行钻孔程序以便在 陶瓷基板的特定位置上穿透形成孔洞，然后进行充填程序以在孔洞内形成金属填充材，之 后进行金属镀膜程序以在陶瓷基板的表面上形成金属镀层，然后进行组装程序以便于将上 金属板与下金属板分别置于陶瓷基板的相对两表面的金属镀层上，并形成组装陶瓷基板。 其后，借由内置真空系统、加温系统、冷却系统的密闭腔体进行真空扩散融合程序，并借由 加压系统将金属素材(铜、铝与镀层陶瓷)上下挟持以叠合固定，然后将设备腔体抽真空， 并升温于一定温度及真空度时，在加压系统的石墨治具上方施以压力，以便于这些金属素 材进行真空扩散融合程序，最后冷却至常温，即形成陶瓷复合基板，并使得孔洞内的金属填 充材与上金属板及下金属板融合成一体。接着，进行蚀刻程序以在陶瓷复合基板的表面上 的上金属板上形成电路区，且于孔洞位置上蚀刻至陶瓷基板的表层为止。最后进行封装程 序以在陶瓷复合基板的孔洞位置的表层上封装发光二极管芯片，并将发光二极管芯片热源 区直接封装于基板孔内的铜板上，以原陶瓷材料做绝缘将陶瓷复合基板分为两个区域，使 基板上方为电路导电区，下方为位于下金属板的散热区。借由本专利技术中的真空扩散融合程序，可形成具有高厚度厚膜的陶瓷复合基板，然 后借由此陶瓷复合基板封装发光二极管于其中，可以达到最好的散热效果。附图说明图IA至图IE为本专利技术的陶瓷基板型发光二极管的封装制程示意图；图2为本专利技术的陶瓷基板型发光二极管的封装制程流程示意图；图3为本专利技术的陶瓷基板型发光二极管的封装结构示意图。附图标记说明100陶瓷基板105特定位置110孔洞120金属填充材130金属镀层140a上金属板140b下金属板150组装陶瓷基板160密闭腔体165加压系统170陶瓷复合基板170a电路导电区170b散热区180发光二极管芯片210钻孔程序220充填程序230金属镀膜程序240组装程序250真空扩散融合程序260蚀刻程序270封装程序300陶瓷基板型发光二310陶瓷基板320孔洞330a电路导电区330b金属表层340发光二极管具体实施例方式本专利技术在此所探讨的方向为一种陶瓷基板型发光二极管的封装制程。为了能彻底 地了解本专利技术，将在下列的描述中提出详尽的结构及其元件。显然地，本专利技术的施行并未限 定于发光二极管的技术工作者所熟知的特殊细节。另一方面，众所周知的结构及其元件并 未描述于细节中，以避免造成本专利技术不必要的限制。本专利技术的较佳实施例会详细描述如下， 然而除了这些详细描述之外，本专利技术还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本专利技术的保 护范围不受限定，其保护范围以前述的权利要求书为准。现列举本专利技术的一个较佳实施例，参考图IA与图2所示，本专利技术提供一种陶瓷基 板型发光二极管的封装制程，其制程如下首先提供陶瓷基板100以进行钻孔程序210，以 便在陶瓷基板100的特定位置105上穿透形成孔洞110，然后进行充填程序220，以在孔洞 110内形成金属填充材120。然后，进行金属镀膜程序230，以在陶瓷基板100的表面上形成 金属镀层130，此金属镀膜程序230更包含有电镀步骤或溅镀步骤，且金属镀层130的材料 更包含铜或铝，如图IB所示。参考图IC与图2所示，进行组装程序240以便于将上金属板140a与下金属板140b 分别置于陶瓷基板100的上下表面的金属镀层130上，并形成组装陶瓷基板150。接着，将 组装陶瓷基板150置于内置真空系统、加温系统、冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷基板型发光二极管的封装制程，其特征在于，该陶瓷基板型发光二极管的封装制程包含：进行钻孔程序以便在陶瓷基板上穿透形成孔洞；进行充填程序以在所述孔洞内形成金属填充材；进行金属镀膜程序以在所述陶瓷基板的表面上形成金属镀层；进行组装程序以便于将上金属板与下金属板分别置于所述陶瓷基板的上下表面的所述金属镀层上，并形成组装陶瓷基板；进行真空扩散融合程序以形成陶瓷复合基板，且所述孔洞内的金属填充材与所述上金属板以及所述下金属板融合成一体；进行蚀刻程序以在所述陶瓷复合基板的上金属板上形成电路导电区，且于所述孔洞位置上蚀刻至所述陶瓷基板的表层为止；与进行封装程序以在所述陶瓷复合基板的所述孔洞位置的表层上封装发光二极管芯片，并借由原陶瓷材料做绝缘将所述陶瓷复合基板分为所述电路导电区与位于所述下金属板的散热区。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基板型发光二极管的封装制程，其特征在于，该陶瓷基板型发光二极管的 封装制程包含进行钻孔程序以便在陶瓷基板上穿透形成孔洞； 进行充填程序以在所述孔洞内形成金属填充材； 进行金属镀膜程序以在所述陶瓷基板的表面上形成金属镀层； 进行组装程序以便于将上金属板与下金属板分别置于所述陶瓷基板的上下表面的所 述金属镀层上，并形成组装陶瓷基板；进行真空扩散融合程序以形成陶瓷复合基板，且所述孔洞内的金属填充材与所述上金 属板以及所述下金属板融合成一体；进行蚀刻程序以在所述陶瓷复合基板的上金属板上形成电路导电区，且于所述孔洞位 置上蚀刻至所述陶瓷基板的表层为止；与进行封装程序以在所述陶瓷复合基板的所述孔洞位置的表层上封装发光二极管芯片， 并借由原陶瓷材料做绝缘将所述陶瓷复合基板分为所述电路导电区与位于所述下金属板 的散热区。2.根据权利要求1所述的陶瓷基板型发光二极管的封装制程，其特征在于，所述金属 镀膜程序更包含电镀步骤。3.根据权利要求1所述的陶瓷基板型发光二极管的封装制程，其特征在于，所述金属 镀膜程序更包含溅镀步骤。4.根据权利要求1所述的陶瓷基板型发光二极管的封装...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡东宝，
申请(专利权)人：皓亮企业有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]