CN101276869A - 一种片式led封装用陶瓷散热基板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种LED封装用陶瓷散热基板，尤其涉及到一种片式LED封装用陶瓷散热基板。基板的上侧设有贴片区和打线区，基板的下侧设有通过基座金属化布线图形实现与芯片两个电极连接的底部焊盘，基板还设有用于连接上下两层金属化布线图形以实现上下电导通的电导通孔，所述的基板由氧化铝或氮化铝或LTCC等陶瓷材料制成，用于提高基板整体的机械强度，金属化布线图形和电导通孔的金属化材料为钨或钼或银或铜等金属，电导通孔位于基板边缘或内部。本发明有益效果是：提高了SMD片式LED封装基板的散热性能，改善因温升导致LED芯片光衰大及寿命下降的问题；增强LED产品耐高低温度冲击性能，提高产品的可靠性、稳定性。

Description

一种片式LED封装用陶瓷散热基板
技术领域
本发明涉及到一种LED封装用陶瓷散热基板，尤其涉及到一种片式LED封装用陶瓷散热基板。
背景技术
LED作为一种新型光源，由于具有节能、环保、寿命长、启动速度快、能控制发光光谱和禁止带幅的大小使彩度更高等传统光源无可比拟的优势而得到了空前发展。伴随着LED电流强度和发光量的增加，LED芯片的发热量也随之上升，对于高功率LED，输入能源的80％都以热的形态消耗掉。如果这些热量不能及时排出外界，造成芯片的温升效应，LED的寿命和光输出都会大打折扣；传统使用的PCB板封装基座的热传导率仅约为0.36W/mK，已经远远不能满足高功率的LED的散热要求。并且热膨胀系数与LED芯片差异很大，当温度变化很大或封装作业不当时极易产生热歪斜，能引发芯片瑕疵及发光效率降低。陶瓷封装基板因具有热导率高、热膨胀系数与LED晶体匹配、电绝缘强度高等可以有效的解决这些问题而成为LED特别是高功率LED的理想散热基板材料。
现有技术的LED封装用基板结构如图1至图3所示，基体材料为PCB板，以铜作为金属化材料。其中贴片区1用于安装芯片；打线区2通过焊接导线连接芯片的一个电极；底部焊盘3通过基座金属化布线，实现与芯片两个电极的连接；电导通孔4连接上下两层金属化布线，实现上下电导通。
上述封装基座结构的缺点及原因如下：1)、PCB板导热率低，导致基板散热性比较差。2)、PCB板热膨胀系数与LED芯片相差太大，当温度变化大时，容易引发芯片瑕疵及发光效率降低，导致发光效率和寿命大打折扣，没能达到高功率、长寿命的技术要求。
基于现有LED封装用基板的不足之处，本发明人设计了“一种片式LED封装用陶瓷散热基板”。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是：提供一种提高SMD高功率LED封装基座散热性能、改善因温升导致LED芯片光衰大及寿命下降的问题、增强LED产品耐高低温度冲击性能，并且提高产品可靠性及稳定性的片式LED封装用陶瓷散热基板。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种片式LED封装用陶瓷散热基板，该基板的上侧设有用于安装芯片的贴片区和通过焊接导线连接芯片电极的打线区，基板的下侧设有通过基座金属化布线图形实现与芯片两个电极连接的底部焊盘，基板还设有用于连接上下两层金属化布线图形以实现上下电导通的电导通孔，所述的基板由氧化铝或氮化铝或LTCC陶瓷(低温共烧陶瓷)材料制成，用于提高基板整体的机械强度及散热性能，金属化布线图形和电导通孔的金属化材料为钨或银或铜等金属，电导通孔位于基板边缘或内部，电导通孔可以是单个，也可以是多个，可以是圆形或其它形状，可以是一个或多个。
所述的基板设有相连的高导热柱和散热焊盘，高导热柱设于基板内部，高导热柱的上侧与贴片区相连接，高导热柱用于将芯片产生的热导出，散热焊盘设于基板的下侧，用于将高导热柱导出的热散逸出来，高导热柱的下侧与散热焊盘相连接。
所述的高导热柱由银、钨、钼或铜等金属填充而成，用于增强基板的传热效果。
单个陶瓷散热基板可以安装单芯片或多芯片，底层内部布线图形及设计层数可根据安装芯片数量及种类而相应变化。
本发明的具体生产工艺流程如下：①或②
①原材料分散→流延→切片→冲孔(腔)→灌封(印孔)→平面印刷→(刻槽)→排胶/烧结→电镀。
②原材料分散→流延→切片→冲孔(腔)→刻槽→排胶/烧结→灌封(印孔)→平面印刷→金属化烧结→电镀。
本发明一种片式LED封装用陶瓷散热基板的有益效果是：提高了SMD片式LED封装基板的散热性能，改善因温升导致LED芯片光衰大及寿命下降的问题；增强LED产品耐高低温度冲击性能，提高产品的可靠性、稳定性。与现有技术相比，本发明具备有以下几个特点：
(1)散热性好，本发明的基板材料为氧化铝或氮化铝或LTCC(低温共烧陶瓷)等陶瓷材料，导热率高，还可以在基座贴片区设置用高导热率金属填充的导热柱。很好的解决了基座散热的关键问题。
(2)陶瓷材料热膨胀系数与LED芯片接近，耐高低温度冲击性能强，提高LED产品的可靠性、稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例一的整体结构俯视图；
图2是本发明实施例一的整体结构仰视图；
图3是本发明实施例一的整体结构剖视图；
图4是本发明实施例二的整体结构俯视图；
图5是本发明实施例二的整体结构仰视图；
图6是本发明实施例二的整体结构剖视图；
图7是本发明实施例三的整体结构俯视图；
图8是本发明实施例三的整体结构仰视图；
图9是本发明实施例三的整体结构剖视图；
图10是本发明实施例四的整体结构俯视图；
图11是本发明实施例四的整体结构仰视图；
图12是本发明实施例四的整体结构剖视图。
具体实施方式
参照图1和图12，本发明是这样实施的：
一种片式LED封装用陶瓷散热基板，该基板(10)的上侧设有用于安装芯片的贴片区(1)和通过焊接导线连接芯片电极的打线区(2)，基板的下侧设有通过基座金属化布线图形实现与芯片两个电极连接的底部焊盘(3)，基板还设有用于连接上下两层金属化布线图形以实现上下电导通的电导通孔(4)，基板(10)由氧化铝或氮化铝或LTCC等陶瓷材料制成，用于提高基板整体的机械强度及散热性能，金属化布线图形和电导通孔(4)的金属化材料为钨或钼或银或铜等金属，电导通孔(4)位于基板(10)边缘或内部。可以是圆形或其它形状，可以是单个或多个。
在本实施例中，基板(10)设有相连的高导热柱(5)和散热焊盘(6)，高导热柱(5)设于基板(10)内部，高导热柱(5)的上侧与贴片区(1)相连接，高导热柱(5)用于将芯片产生的热导出，散热焊盘(6)设于基板(10)的下侧，用于将高导热柱(5)导出的热散逸出来，高导热柱(5)的下侧与散热焊盘(6)相连接。高导热柱(5)由银、钨、钼或铜金属填充而成，用于增强基板(10)传热效果。
以上所述，仅是本发明一种片式LED封装用陶瓷散热基板的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对上面实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术内容的范围内。

Claims (3)

1、一种片式LED封装用陶瓷散热基板，该基板(10)的上侧设有用于安装芯片的贴片区(1)和通过焊接导线连接芯片电极的打线区(2)，基板的下侧设有通过基座金属化布线图形实现与芯片两个电极连接的底部焊盘(3)，基板还设有用于连接上下两层金属化布线图形以实现上下电导通的电导通孔(4)，本发明的特征在于：所述的基板(10)由氧化铝或氮化铝或LTCC陶瓷材料制成，用于提高基板整体的机械强度及散热性能，金属化布线图形和电导通孔(4)的金属化材料为钨或银或铜金属，电导通孔(4)位于基板(10)边缘或内部，可以是图形或其它形状，可以是单个或多个。
2、根据权利要求1所述的一种片式LED封装用陶瓷散热基板，其特征在于所述的基板(10)设有相连的高导热柱(5)和散热焊盘(6)，高导热柱(5)设于基板(10)内部，高导热柱(5)的上侧与贴片区(1)相连接，高导热柱(5)用于将芯片产生的热导出，散热焊盘(6)设于基板(10)的下侧，用于将高导热柱(5)导出的热散逸出来，高导热柱(5)的下侧与散热焊盘(6)相连接。
3、根据权利要求2所述的一种片式LED封装用陶瓷散热基板，其特征在于所述的高导热柱(5)由银、钨、钼或铜等金属材料填充而成，用于增强基板(10)的传热效果。
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