CN104037280A - 一种全无机贴片led封装方法及封装结构 - Google Patents
一种全无机贴片led封装方法及封装结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104037280A CN104037280A CN201410311600.XA CN201410311600A CN104037280A CN 104037280 A CN104037280 A CN 104037280A CN 201410311600 A CN201410311600 A CN 201410311600A CN 104037280 A CN104037280 A CN 104037280A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ceramic substrate
- metal
- glass cover
- support
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title abstract 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 116
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 116
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 102
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 79
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 63
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 27
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 20
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 13
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 claims description 9
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 claims description 8
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 8
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 3
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 16
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 7
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 6
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000218202 Coptis Species 0.000 description 3
- 235000002991 Coptis groenlandica Nutrition 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000010946 fine silver Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 2
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000012536 packaging technology Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/483—Containers
- H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/641—Heat extraction or cooling elements characterized by the materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0075—Processes relating to semiconductor body packages relating to heat extraction or cooling elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本发明公开一种全无机贴片LED封装方法，其包括如下过程：过程1：制作支架，其具体包括以下过程：制备陶瓷基板；制作具有线路的陶瓷基板；制作玻璃盖板；分别将过程12获得的陶瓷基板和步骤13获得的玻璃盖板的边缘打磨；沿着陶瓷基板的四周设置第一金属层，玻璃盖板盖合陶瓷基板的一侧的四周同样设置第二金属层，形成具有高导热性能的金属化陶瓷基板边框和玻璃盖板边框；将陶瓷基板的凹槽内镀银；设置金属热沉以及金属焊盘；过程2：对陶瓷整版支架进行除湿、烘烤、电浆清洗；过程3：将倒装芯片扩晶；过程4：将陶瓷基板烘烤；过程5：盖玻璃盖板，将第二金属层与LED支架无缝焊接，实现LED器件非直接高温加热快速无机材料气密封装；过程6：切割。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装方法，具体涉及一种贴片LED封装的方法和结构，该贴片LED封装的所有材料均采用无机材料制成，也即一种全无机贴片LED封装结构。
背景技术
贴片LED光源在照明领域具有广泛的应用，目前，LED 的封装多采用硅胶、环氧树脂等有机材料对芯片进行密封保护，这些材料透明性好、易于操作、能提高出光效率，但耐紫外性能差，抗老化性能差，在紫外环境下极易老化变质，采用传统的有机硅胶材的封装，有机硅材料在长时间服役条件下，由于水、光、热等因素的影响容易失效，导致器件的光通量、辐射通量等的急剧衰减，甚至导致器件失效。因此有机材料不适于封装紫外LED 器件以及在高温、高紫外灯恶劣环境下使用的器件，因此选择一种高耐老化型封装非常有必要，采用无机方式封装是途径之一，但目前实现无机密封封装技术困难较大，其主要原因是温度的限制，以及材料各方面综合性能的制约。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种全无机贴片LED封装方法，其从LED封装结构的改进入手，并结合相应的封装工艺，从而在一定程度上能够解决以上背景技术中提及的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种全无机贴片LED封装方法，其包括如下过程：
过程1：制作支架，其具体包括以下过程：
过程11：制备陶瓷基板，该陶瓷基板上设有用于放置LED芯片的凹槽，陶瓷基板总厚度控制在4-6mm之间；
过程12：对陶瓷基板的凹槽进行钻孔，该孔用来将陶瓷基板内部的电极引到支架底部,该孔的直径选择0.08-0.2mm之间；然后对陶瓷基板做前处理清洁，并在陶瓷基板的局部区域上溅镀铜金属复合层，然后在铜金属复合层上覆上光阻，将铜金属复合层完全附着在陶瓷支架表面，接着再进行曝光、显影、蚀刻、去膜等工艺完成线路制作，最后再以电镀化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作，从而形成具有线路的陶瓷基板；
过程13：制作玻璃盖板，该玻璃盖板与陶瓷基板的结构相配合，以将玻璃盖板恰放置于陶瓷基板之上从而将陶瓷基板盖合，其可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃制成；其中，玻璃盖板的厚度控制在1-2mm之间，并且大小和陶瓷基板一样；
过程14：分别将过程12获得的陶瓷基板和步骤13获得的玻璃盖板的边缘打磨，采用5-25# 金钢砂对陶瓷基板以及玻璃盖板的表面进行抛磨30 分钟，使其达到如下条件：整面度小于0.076/25.4mm、细化粗糙度Ra<3μm，Rz<30μm，然后进入下一道印刷支架边缘金属圈的工艺；
过程15：沿着陶瓷基板的四周设置第一金属层，玻璃盖板盖合陶瓷基板的一侧的四周同样设置第二金属层，形成具有高导热性能的金属化陶瓷基板边框和玻璃盖板边框，具体过程如下：将电浆料（含有银浆料、铂浆料和钇浆料，锡膏、纯银浆料、铂浆料和钇浆料）混合均匀形成混合浆料；采用乳胶丝印板，把混合浆料刮印在过程13处理后的陶瓷支架的印刷平面上，该混合浆料的厚度范围为10-20μm，再经烘干房烘烤到150℃，然后进入特定梯度烧制炉烧制，在780℃的温度时恒温10 分钟后，强制降温时间20 分钟到25℃，即制得具有高导热性能的金属化陶瓷边框和玻璃边框；陶瓷基板的第一金属层配合玻璃盖板的第二金属层，第一金属层与第二金属层材料具有相近熔点并能很好熔接，第二金属层与第一金属层可通过电阻焊方式连接在一起；其中，陶瓷基板和玻璃盖板的边框分开制作，其制作条件相同；
过程16：将陶瓷基板的凹槽内镀银（例如使用化学电镀法电镀），镀银层厚度为（120-150）㏕；
过程17：在镀银层之下设有金属热沉，金属热沉内部设有金属通孔贯穿整个支架，与在支架的底部设有金属焊盘相连接；所述的支架底部金属焊盘设有方向区别，正极为T型，负极为I型；此过程中，将金属焊盘的正负极设为不一样的形状，是为了正确区分LED光源的电极极性，方面后续贴片；
过程2：对过程1制成的陶瓷整版支架进行除湿、烘烤、电浆清洗；陶瓷整版烘烤条件为100°-250°，烘烤时间为30-120min，电浆清洗功率为200-300W，清洗时间为5-8min；
过程3：将倒装芯片扩晶，在清洁好的陶瓷基板进行点助焊剂、固晶，所述助焊剂的参数要求：粘度≥100KCPS，沸点在150℃-220℃之间；其中的固晶，其固晶芯片优选为倒装芯片，提高芯片的初始出光效率，倒装芯片通过共晶焊的方式将芯片焊接在陶瓷基板的凹槽内；
过程4：将固晶好的陶瓷整版经过共晶炉烘烤；所述的共晶烘烤分为五段进行，第一段烘烤条件：温度25±5℃，时间60-120S,第二段烘烤条件：温度100±10℃，时间60-120S,第三段烘烤条件：温度220±10℃，时间60-120S,第四段烘烤条件：温度310±20℃，时间60-120S，第五段烘烤条件：温度220±10℃，时间60-120S，第六段烘烤条件：温度100±10℃，时间60-120S，第七段烘烤条件：温度25±5℃，时间60-120S；各温区通入的N2 气流量控制为≥50SCFH，以排去空气防止共晶时合金被二次氧化；
过程5：盖玻璃盖板，并通过电阻焊工艺的压力电阻焊原理实现第二金属层LED 支架无缝焊接，实现LED 器件非直接高温加热快速无机材料气密封装；
电阻焊接时，第二金属层与第一金属层之间施加一定的压力，施加电压，并通过电流，使焊接温度保持在700-1200℃之间，焊接时间为0.1-2s；
过程6：切割。可以采用二氧化碳激光切割机进行切割。
其中，在支架制作过程中加入氮化硼分体，可以增加陶瓷支架的白度，在氮化硼粉体的加入量和a-氧化铝粉体的摩尔比为（1:1）-（1:3），在不影响陶瓷可塑性的基础上提高了陶瓷的强度。目前市场上的陶瓷总厚度都控制在2-3mm,陶瓷基板总厚度控制在4-6mm之间，并且增加了凹槽结构，与现有技术相比，材料的安全性能提高很多，通过使用全无机材料，提高产品的耐候性能，在陶瓷基板上增设凹槽，可以方便的放置倒装芯片，提高产品的良率。
上述工艺过程中，本发明采用倒装芯片，无需焊接金线，从而节省了金线成本，并通过共晶焊，提高产品的可靠性。无金线封装可以减少了光源的封装尺寸，提高了灯具设计的灵活性。同时，使用陶瓷基板封装可以提高了光源的导热性能，进而提高了LED封装的功率。
一种全无机贴片LED封装结构，包括由陶瓷基板制成的支架，该支架上设有与其结构相配合的玻璃盖板；其中，支架上具有放置LED 芯片的凹槽，所述凹槽内部设有高反射率的镀银层，镀银层厚度为（120-150）㏕，在镀银层之下设有金属热沉，金属热沉内部设有贯穿整个支架的金属通孔，金属热沉通过金属通孔与设置在支架的底部的金属焊盘相连接；所述支架的底部的金属焊盘设有方向区别，正极为T型，负极为I型。
支架上位于凹槽的外围设有一圈第一金属层（沿着支架的周沿设置），使用该结构的目的是去掉传统的有机硅胶封装模式，使用电阻焊的方法解决，能够有效提高封装结构的耐温性；所述玻璃盖板边缘设有一圈第二金属层（沿着玻璃盖板的周沿设置，且位置与第一金属层的位置相对应），第一金属层和第二金属层相向设置，同时，第二金属层材料的膨胀系数与玻璃相近，第一金属层与第二金属层材料具有相近熔点并能很好熔接，所述第二金属层与第一金属层通过电阻焊方式连接在一起。其中，相近熔点是指，两种金属的熔化点相近，熔点相差不超过10摄氏度。上述设计，避免了两种金属在电阻焊的时候由于熔点不相近导致其中一金属层熔化流失。
为了实现以上的牢固性，在玻璃盖板的边缘使用磨砂然后同样设置金属层，这个金属层与凹槽外围的第一金属层最好是外形相同，材料相同，这样该玻璃盖板的第二金属层与支架的第一金属层完全重合，并通过共晶焊形成一个整体。本发明避免有机材料如硅胶的应用，可用于紫外LED 和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。
本发明通过上述工艺和支架结构，与现有技术相比，通过结构的改进、温度的管控，以及材料的选择，提高了产品的良率，避免了现有技术中无机密封封装技术的温度的限制或者材料各方面限制，从而实现无机封装。另外，本发明有效的提高了LED在特殊环境下的应用范围，且能够使用深紫外线LED光源；同时，本发明使用的是最新的倒装LED芯片，提高整个光源的亮度。采用陶瓷作为基板将有效的提高了LED光源的散热性能；本发明使用全无机封装，抗老化能力强。
附图说明
图1为本发明的LED封装结构的立体图；
图2为本发明的LED封装结构的剖视图；
图3为本发明的LED封装结构的示意图（不含玻璃盖板）；
图4为本发明的LED封装结构的玻璃盖板的示意图；
图5为本发明的LED封装结构的金属焊盘的示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明的一种全无机贴片LED封装结构，参见图1-图4，包括由陶瓷基板制成的支架7，该支架7上设有与支架7的结构配合的玻璃盖板1，以恰将支架7盖合；其中，所述支架7上具有放置LED 芯片4的凹槽，支架7上沿着四周、且位于凹槽的外围位置处设有第一金属层3，所述玻璃盖板1边缘设有一圈第二金属层2，第二金属层2材料的膨胀系数与玻璃盖板相近，第一金属层3与第二金属层2材料具有相近熔点并能很好熔接，所述第二金属层2与第一金属层3通过电阻焊方式连接在一起。使用上述金属层结构的目的是去掉传统的有机硅胶封装模式，使用电阻焊的方法解决，能够有效提高封装结构的耐温性。
支架7内的凹槽内部设有高反射率的镀银层5，镀银层5厚度为（120-150）㏕，在镀银层5之下设有金属热沉6，金属热沉6内部设有贯穿整个支架7的金属通孔，金属热沉6通过金属通孔与设置在支架7的底部的金属焊盘（标号8为负极金属焊盘，标号9为正极金属焊盘）相连接；参见图5，所述支架7的底部的金属焊盘设有方向区别，正极金属焊盘9为T型，负极金属焊盘8为I型。
其中的玻璃盖板1可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃。另外，为了实现以上结构的牢固性，在玻璃盖板1的边缘使用磨砂然后设置金属层。本发明避免有机材料如硅胶的应用，可用于紫外LED 和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。
制作上述全无机贴片LED封装结构的全无机贴片LED封装方法，其包括如下过程：
过程1：制作支架7，其具体包括以下过程：
过程11：制备陶瓷基板：选用基本晶体尺寸小于8μm 的a-氧化铝粉体颗粒，加入氮化硼粉体，氮化硼粉体的加入量与a-氧化铝粉体的摩尔比为（1:1）-（1:3），然后加入石蜡制成具有可塑性的浆料，其中，该石蜡中具有普通氧化铝粉体，该普通氧化铝粉体占石蜡的总重量的10%-30%，所述普通氧化铝粉体包括氧化铝AL2O3、碳酸钙CaCO3、氧化硅SiO2、高领土等，其中氧化铝占90%以上，采用高效全自动热注成型机或高效干压成型机成型，然后一起在1700℃-1850℃的温度条件下锻烧，形成具有凹槽结构的陶瓷基板，凹槽结构用于放置LED芯片；陶瓷基板总厚度控制在4-6mm之间；在支架制作过程中加入氮化硼分体，可以增加陶瓷支架的白度，在氮化硼粉体的加入量和a-氧化铝粉体的摩尔比为（1:1）-（1:3），在不影响陶瓷可塑性的基础上提高了陶瓷的强度；另外，本发明的陶瓷基板总厚度控制在4-6mm之间，并且增加了凹槽结构，而目前市场上的陶瓷总厚度都控制在2-3mm，与现有技术相比，材料的安全性能提高很多，通过使用全无机材料，提高产品的耐候性能，在陶瓷基板上增设凹槽，可以方便的放置倒装芯片，提高产品的良率；
过程12：对陶瓷基板进行钻孔，使用激光切割机对陶瓷基板的凹槽结构进行钻孔，该孔的直径选择0.08-0.2mm之间；然后对陶瓷基板做前处理清洁，利用薄膜专业制造技术－真空镀膜方式于陶瓷基板的局部区域上溅镀结合以铜金属复合层，接着将铜金属复合层通过光阻反应将其完全附着在陶瓷基板的表面，然后再经过曝光、显影、蚀刻、去膜等工艺完成线路制作，最后再以电镀化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作，从而形成具有线路的陶瓷基板；
过程13：制作玻璃盖板1，该玻璃盖板1可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃制成；其中，玻璃盖板厚度控制在1-2mm之间，其大小与陶瓷基板相同，以恰将陶瓷基板盖合；
过程14：分别将过程12获得的陶瓷基板和玻璃盖板边缘打磨，采用5-25# 金钢砂对陶瓷表面进行抛磨30 分钟，使其达到如下条件：整面度小于0.076/25.4mm、细化粗糙度Ra<3μm，Rz<30μm；同样的，采用5-25# 金钢砂对玻璃盖板的表面进行抛磨30 分钟，使其达到如下条件：整面度小于0.076/25.4mm、细化粗糙度Ra<3μm，Rz<30μm；然后进入下一道印刷支架7边缘金属圈的工艺；
过程15：制备具有高导热性能的金属化陶瓷基板边框和玻璃边框，具体过程如下：将电浆料（含有银浆料、铂浆料和钇浆料，锡膏、纯银浆料、铂浆料和钇浆料）混合均匀形成混合浆料；采用乳胶丝印板，把混合浆料刮印在过程13处理后的陶瓷支架7的印刷平面上，该混合浆料的厚度范围为10-20μm，再经烘干房烘烤到150℃，然后进入特定梯度烧制炉烧制，在780℃的温度时恒温10 分钟后，强制降温时间20 分钟到25℃，即制得具有高导热性能的金属化陶瓷边框和玻璃边框；其中，陶瓷基板和玻璃盖板的制作条件一样，其可以分开制作也可以一起制作，最好是分开制作；
过程16：将已经将陶瓷边框化的支架7镀银（使用化学电镀法电镀），镀银层5厚度为（120-150）㏕；最终实现支架7。
通过以上过程制作的支架7，其包括陶瓷基板，陶瓷基板上设有放置LED 芯片4的凹槽，所述凹槽内部设有高反射率的镀银层5，镀银层5厚度为（120-150）㏕，在镀银层5之下设有金属热沉6，金属热沉6内部设有金属通孔贯穿整个支架7，与在支架7的底部设有金属焊盘相连接；所述的支架7底部金属焊盘设有方向区别，正极为T型，负极为I型；所述的固晶芯片为倒装芯片，提高芯片的初始出光效率，倒装芯片通过共晶焊的方式将芯片焊接在陶瓷基板的凹槽内；所述陶瓷基板上于所述凹槽的外围设有一圈金属层；所述玻璃盖板1边缘设有一圈第二金属层2，第二金属层2材料的膨胀系数与玻璃相近，金属层与第二金属层2材料具有相近熔点并能很好熔接，所述第二金属层2与金属层通过电阻焊方式连接在一起。为了实现以上的牢固性，在玻璃盖板1的边缘使用磨砂然后设有金属层。所述的玻璃盖板1可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃。本发明避免有机材料如硅胶的应用，可用于紫外LED 和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。
过程2：对过程1制成的陶瓷整版支架7进行除湿、烘烤、电浆清洗；陶瓷整版烘烤条件为100°-250°，烘烤时间为30-120min，电浆清洗功率为200-300W，清洗时间为5-8min。
过程3：将倒装芯片扩晶，在清洁好的陶瓷基板进行点助焊剂、固晶，所述助焊剂的参数要求：粘度≥100KCPS，沸点在150℃-220℃之间；其中的固晶，其固晶芯片优选为倒装芯片，提高芯片的初始出光效率，倒装芯片通过共晶焊的方式将芯片焊接在陶瓷基板的凹槽内。
过程4：将固晶好的陶瓷整版经过共晶炉烘烤；所述的共晶烘烤分为五段进行，第一段25±5℃（60-120S）,第二段100±10℃（60-120S）,第三段220±10℃（60-120S）,第四段310±20℃（60-120S），第五段220±10℃（60-120S），第六段100±10℃（60-120S），第七段25±5℃（60-120S）；各温区通入的N2 气流量控制为≥50SCFH，以排去空气防止共晶时合金被二次氧化。
过程5：盖玻璃盖板1，并通过电阻焊工艺的压力电阻焊原理实现第二金属层2与高光透过率窗口构成的组合体与LED 支架7无缝焊接，实现LED 器件非直接高温加热快速无机材料气密封装；
电阻焊接时，第二金属层2与金属层之间施加一定的压力，施加电压，并通过电流，使焊接温度保持在700-1200℃之间，焊接时间为0.1-2s。
过程6：切割。可以采用二氧化碳激光切割机进行切割。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种全无机贴片LED封装方法，其包括如下过程：
过程1：制作支架，其具体包括以下过程：
过程11：制备陶瓷基板，该陶瓷基板上设有用于放置LED芯片的凹槽，陶瓷基板总厚度控制在4-6mm之间；
过程12：对陶瓷基板的凹槽进行钻孔，该孔的直径选择0.08-0.2mm之间；然后在陶瓷基板的局部区域上溅镀铜金属复合层，然后在铜金属复合层上铜金属复合层通过光阻反应将其完全附着在陶瓷基板的表面并完成线路制作，最后再以电镀化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作，从而形成具有线路的陶瓷基板；
过程13：制作玻璃盖板，该玻璃盖板与陶瓷基板的结构相配合，以将玻璃盖板恰放置于陶瓷基板之上从而将陶瓷基板盖合，玻璃盖板的厚度控制在1-2mm之间；
过程14：分别将过程12获得的陶瓷基板和步骤13获得的玻璃盖板的边缘打磨，然后进入下一道印刷支架边缘金属圈的工艺；
过程15：沿着陶瓷基板的四周设置第一金属层，玻璃盖板盖合陶瓷基板的一侧的四周同样设置第二金属层，形成具有高导热性能的金属化陶瓷基板边框和玻璃盖板边框；陶瓷基板的第一金属层配合玻璃盖板的第二金属层，第一金属层与第二金属层的熔点相近以实现很好熔接；
过程16：将陶瓷基板的凹槽内镀银，镀银层厚度为120-150㏕；
过程17：在镀银层之下设有金属热沉，金属热沉内部设有金属通孔贯穿整个支架，与在支架的底部设有金属焊盘相连接；所述的支架底部金属焊盘设有方向区别，正极为T型，负极为I型；
过程2：对过程1制成的陶瓷整版支架进行除湿、烘烤、电浆清洗；陶瓷整版烘烤条件为100°-250°，烘烤时间为30-120min，电浆清洗功率为200-300W，清洗时间为5-8min；
过程3：将倒装芯片扩晶，在清洁好的陶瓷基板进行点助焊剂、固晶，所述助焊剂的参数要求：粘度≥100KCPS，沸点在150℃-220℃之间；
过程4：将固晶好的陶瓷基板进行烘烤；所述的共晶烘烤分为五段进行，第一段烘烤条件：温度25±5℃，时间60-120S,第二段烘烤条件：温度100±10℃，时间60-120S,第三段烘烤条件：温度220±10℃，时间60-120S,第四段烘烤条件：温度310±20℃，时间60-120S，第五段烘烤条件：温度220±10℃，时间60-120S，第六段烘烤条件：温度100±10℃，时间60-120S，第七段烘烤条件：温度25±5℃，时间60-120S；各温区通入的N2 气流量控制为≥50SCFH，以排去空气防止共晶时合金被二次氧化；
过程5：盖玻璃盖板，将第二金属层与LED 支架无缝焊接，实现LED 器件非直接高温加热快速无机材料气密封装；
电阻焊接时，第二金属层与第一金属层之间施加一定的压力，施加电压，并通过电流，使焊接温度保持在700-1200℃之间，焊接时间为0.1-2s；
过程6：切割。
2.根据权利要求1所述的全无机贴片LED封装方法，其特征在于：所述步骤14中，分别将陶瓷基板和玻璃盖板的边缘打磨，是采用5-25# 金钢砂对陶瓷基板以及玻璃盖板的表面进行抛磨30 分钟，使其达到如下条件：整面度小于0.076/25.4mm、细化粗糙度Ra<3μm，Rz<30μm。
3.根据权利要求1所述的全无机贴片LED封装方法，其特征在于：所述步骤15中，形成具有高导热性能的金属化陶瓷基板边框和玻璃盖板边框，具体过程如下：将电浆料混合均匀形成混合浆料；采用乳胶丝印板，把混合浆料刮印在过程13处理后的陶瓷支架的印刷平面上，该混合浆料的厚度范围为10-20μm，再经烘干房烘烤到150℃，然后进入特定梯度烧制炉烧制，在780℃的温度时恒温10 分钟后，强制降温时间20 分钟到25℃，即制得具有高导热性能的金属化陶瓷边框和玻璃边框。
4.一种全无机贴片LED封装结构，包括由陶瓷基板制成的支架，该支架上设有与其结构相配合的玻璃盖板；其中，支架上具有放置LED 芯片的凹槽，所述凹槽内部设有高反射率的镀银层，镀银层厚度为120-150㏕，在镀银层之下设有金属热沉，金属热沉内部设有贯穿整个支架的金属通孔，金属热沉通过金属通孔与设置在支架的底部的金属焊盘相连接；所述支架的底部的金属焊盘设有方向区别，正极为T型，负极为I型。
5.根据权利要求4所述的全无机贴片LED封装结构，其特征在于：支架上位于凹槽的外围设有一圈第一金属层，对应的，所述玻璃盖板边缘设有一圈第二金属层，第一金属层和第二金属层相向设置，且第一金属层与第二金属层具有相近熔点，从而实现很好熔接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410311600.XA CN104037280B (zh) | 2014-07-02 | 一种全无机贴片led封装方法及封装结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410311600.XA CN104037280B (zh) | 2014-07-02 | 一种全无机贴片led封装方法及封装结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104037280A true CN104037280A (zh) | 2014-09-10 |
| CN104037280B CN104037280B (zh) | 2016-11-30 |
Family
ID=
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105280783A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-01-27 | 佛山市南海区联合广东新光源产业创新中心 | 一种紫外led器件 |
| CN105428472A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-03-23 | 佛山市南海区联合广东新光源产业创新中心 | 一种紫外led器件的制造方法 |
| EP3026717A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-01 | LG Innotek Co., Ltd. | Light emitting device package |
| CN105845813A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-10 | 陈海英 | 一种led发光器件及led光源 |
| CN105845814A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-08-10 | 华中科技大学 | 一种紫外led封装结构及其制作方法 |
| CN105938790A (zh) * | 2015-03-05 | 2016-09-14 | 瑞萨电子株式会社 | 制造半导体器件的方法 |
| CN106449942A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-02-22 | 贵州万泰弘发科技股份有限公司 | Led倒装晶片陶瓷基板模组及其制备方法 |
| CN106601889A (zh) * | 2016-05-17 | 2017-04-26 | 陈秋胜 | 一种窗口气密无硅胶的半导体发光芯片封装结构 |
| CN107785470A (zh) * | 2016-08-24 | 2018-03-09 | 浙江德汇电子陶瓷有限公司 | Uv‑led附框陶瓷基板及其制造方法 |
| CN107919426A (zh) * | 2016-08-24 | 2018-04-17 | 浙江德汇电子陶瓷有限公司 | Uv led无机封装用陶瓷基座及其制作方法 |
| CN108662452A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-16 | 木林森股份有限公司 | 一种led灯具 |
| WO2018201837A1 (zh) * | 2017-05-04 | 2018-11-08 | 深圳市瑞丰光电子股份有限公司 | 一种半导体封装结构 |
| CN109244224A (zh) * | 2017-07-11 | 2019-01-18 | Lg 伊诺特有限公司 | 发光器件封装 |
| CN109742221A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-05-10 | 湖北深紫科技有限公司 | 一种全无机led封装方法与封装结构 |
| CN110828630A (zh) * | 2018-08-10 | 2020-02-21 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管灯珠的封装方法 |
| CN111584702A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-25 | 北京大学东莞光电研究院 | Led光源的封装结构及封装方法 |
| CN111769057A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-13 | 杭州很美网络科技有限公司 | 一种用于电子元件贴片的装置及其使用方法 |
| CN111916435A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-10 | 盐城东山精密制造有限公司 | 一种倒装led封装器件及其制备方法和应用 |
| CN112838077A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-25 | 厦门市信达光电科技有限公司 | 一种led封装结构、制备工艺及显示模块 |
| CN113130730A (zh) * | 2020-01-16 | 2021-07-16 | 深圳市聚飞光电股份有限公司 | 发光器件封装方法及发光器件 |
| CN113299814A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-24 | 中国科学院半导体研究所 | Led陶瓷封装基板及其制备方法 |
| CN113646908A (zh) * | 2019-07-25 | 2021-11-12 | 株式会社大真空 | 发光装置的盖构件、盖构件的制造方法及发光装置 |
| CN113675316A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-11-19 | 深圳大道半导体有限公司 | Uv-led器件及其制造方法 |
| JP7009950B2 (ja) | 2017-11-21 | 2022-01-26 | 日本電気硝子株式会社 | 光素子用窓部品 |
Cited By (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9673357B2 (en) | 2014-11-28 | 2017-06-06 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device package |
| EP3026717A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-01 | LG Innotek Co., Ltd. | Light emitting device package |
| CN105938790A (zh) * | 2015-03-05 | 2016-09-14 | 瑞萨电子株式会社 | 制造半导体器件的方法 |
| CN105938790B (zh) * | 2015-03-05 | 2021-01-01 | 瑞萨电子株式会社 | 制造半导体器件的方法 |
| CN105428472A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-03-23 | 佛山市南海区联合广东新光源产业创新中心 | 一种紫外led器件的制造方法 |
| CN105280783A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-01-27 | 佛山市南海区联合广东新光源产业创新中心 | 一种紫外led器件 |
| CN105845813A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-10 | 陈海英 | 一种led发光器件及led光源 |
| CN105845813B (zh) * | 2016-04-25 | 2018-10-26 | 陈海英 | 一种led发光器件及led光源 |
| CN105845814B (zh) * | 2016-05-04 | 2019-03-05 | 华中科技大学 | 一种紫外led封装结构及其制作方法 |
| CN105845814A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-08-10 | 华中科技大学 | 一种紫外led封装结构及其制作方法 |
| CN106601889A (zh) * | 2016-05-17 | 2017-04-26 | 陈秋胜 | 一种窗口气密无硅胶的半导体发光芯片封装结构 |
| CN107785470B (zh) * | 2016-08-24 | 2020-06-05 | 浙江德汇电子陶瓷有限公司 | Uv-led附框陶瓷基板及其制造方法 |
| CN107919426A (zh) * | 2016-08-24 | 2018-04-17 | 浙江德汇电子陶瓷有限公司 | Uv led无机封装用陶瓷基座及其制作方法 |
| CN107785470A (zh) * | 2016-08-24 | 2018-03-09 | 浙江德汇电子陶瓷有限公司 | Uv‑led附框陶瓷基板及其制造方法 |
| CN106449942A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-02-22 | 贵州万泰弘发科技股份有限公司 | Led倒装晶片陶瓷基板模组及其制备方法 |
| WO2018201837A1 (zh) * | 2017-05-04 | 2018-11-08 | 深圳市瑞丰光电子股份有限公司 | 一种半导体封装结构 |
| US10998201B2 (en) | 2017-05-04 | 2021-05-04 | Shenzhen Refond Optoelectronics Co., Ltd. | Semiconductor encapsulation structure |
| CN109244224A (zh) * | 2017-07-11 | 2019-01-18 | Lg 伊诺特有限公司 | 发光器件封装 |
| CN109244224B (zh) * | 2017-07-11 | 2023-02-21 | 苏州立琻半导体有限公司 | 发光器件封装 |
| JP7009950B2 (ja) | 2017-11-21 | 2022-01-26 | 日本電気硝子株式会社 | 光素子用窓部品 |
| CN108662452A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-16 | 木林森股份有限公司 | 一种led灯具 |
| CN110828630A (zh) * | 2018-08-10 | 2020-02-21 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管灯珠的封装方法 |
| CN109742221A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-05-10 | 湖北深紫科技有限公司 | 一种全无机led封装方法与封装结构 |
| CN113646908A (zh) * | 2019-07-25 | 2021-11-12 | 株式会社大真空 | 发光装置的盖构件、盖构件的制造方法及发光装置 |
| CN113130730A (zh) * | 2020-01-16 | 2021-07-16 | 深圳市聚飞光电股份有限公司 | 发光器件封装方法及发光器件 |
| CN111584702A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-25 | 北京大学东莞光电研究院 | Led光源的封装结构及封装方法 |
| CN111769057B (zh) * | 2020-07-13 | 2021-12-24 | 惠州大亚湾鸿通工业有限公司 | 一种用于电子元件贴片的装置及其使用方法 |
| CN111769057A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-13 | 杭州很美网络科技有限公司 | 一种用于电子元件贴片的装置及其使用方法 |
| CN111916435A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-10 | 盐城东山精密制造有限公司 | 一种倒装led封装器件及其制备方法和应用 |
| CN112838077A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-25 | 厦门市信达光电科技有限公司 | 一种led封装结构、制备工艺及显示模块 |
| CN113299814A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-24 | 中国科学院半导体研究所 | Led陶瓷封装基板及其制备方法 |
| CN113675316A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-11-19 | 深圳大道半导体有限公司 | Uv-led器件及其制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203910858U (zh) | 一种全无机贴片led封装结构 | |
| US10002855B2 (en) | LED module with hermetic seal of wavelength conversion material | |
| CN106784243B (zh) | 一种深紫外led封装器件及其制备方法 | |
| CN104037316B (zh) | 一种led无机封装支架及其封装方法 | |
| CN204375790U (zh) | 一种全无机白光贴片led封装结构 | |
| CN103325923B (zh) | 一种led及其封装方法 | |
| CN202094175U (zh) | 一种远荧光粉的led封装结构 | |
| CN105161599B (zh) | 一种led灯丝灯灯丝基板材料的制备方法 | |
| CN101696786A (zh) | 大功率led散热封装结构 | |
| CN103500787A (zh) | 一种底部可直接焊接于散热器的陶瓷cob封装led光源 | |
| CN108922869A (zh) | 一种带tec-氮化铝-金属三元结构的smd封装基座 | |
| CN202405323U (zh) | 一种将led芯片直接封装在均温板的结构及其灯具 | |
| CN104183686B (zh) | 发光二极管器件及其制作方法 | |
| CN101414655A (zh) | 大功率发光二极管及封装方法 | |
| CN107845722A (zh) | 一种led车灯导热封装结构、led车灯及制造方法 | |
| CN106252338A (zh) | 一种高导热mcob的封装方法 | |
| CN106764560B (zh) | 一种led灯的制造方法 | |
| CN101794857B (zh) | 一种高效散热led封装及其制备方法 | |
| CN104037306A (zh) | 一种全无机集成led封装方法和结构 | |
| CN104037280A (zh) | 一种全无机贴片led封装方法及封装结构 | |
| CN203910859U (zh) | 一种全无机集成led封装结构 | |
| CN104037280B (zh) | 一种全无机贴片led封装方法及封装结构 | |
| CN105202393A (zh) | 一种led球泡灯及其制备方法 | |
| CN203932103U (zh) | 一种led无机封装支架 | |
| CN103107264A (zh) | 集成led光源封装支架 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: All-inorganic SMD LED packaging method and structure Effective date of registration: 20190918 Granted publication date: 20161130 Pledgee: Xiamen finance Company limited by guarantee Pledgor: Xiamen Colorful Optoelectronics Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2019990000252 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220221 Granted publication date: 20161130 Pledgee: Xiamen finance Company limited by guarantee Pledgor: XIAMEN DACOL PHOTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2019990000252 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |