CN107170878A - 一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板及制备方法，包括以下步骤：在陶瓷基板上进行精密线路刻蚀形成LED光源金属导电层、LED光源N极和LED光源P极，该LED光源N极和LED光源P极均与LED光源金属导电层电连接；通过化学和电火花放电合成制备纳米Ag复合焊膏层，将该纳米Ag复合焊膏层印刷或涂覆于LED光源金属导电层上，以加压加热的方式使纳米Ag复合焊膏层与陶瓷基板烧结连接；将LED倒装芯片覆合在Ag纳米复合焊膏层上，进行LED光源封装，制作得到具有LED光源的陶瓷基板。本发明的导电和导热率较高，能够在300℃以上的高温环境下使用，耐高温性较佳。
Description
技术领域
本发明属于LED光源封装技术的应用领域，具体涉及一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板及制备方法。
背景技术
随着基于第三代半导体材料电子器件，包括大功率LED 、电子器件和微波射频器件等，向着高速化、多功能、小型化的方向发展，电子系统中的功率密度随之增加，因此散热问题越来越严重。散热不良将导致LED光源的性能恶化、结构损坏、分层或烧毁。据计算，在基准温度（100℃）以上，工作温度每升高25℃，电路的失效率就会增加5-6倍。良好的高集成、高导热LED光源散热依赖于优化的散热结构设计、封装材料选择及封装制造工艺等。因此具有高导热率的器件封装结构，衬底材料，热界面材料以及封装技术的研究开发对未来大功率功率、高性能器件与电路的发展尤为重要。
LED高功率器件芯片（如倒装焊Flip Chip）工艺是将芯片有源区面对基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯片和填充的材料与基板线路的互连。但是通过芯片上的凸点和使用填充的材料与基板线路的互连封装工艺，存在着极大的缺陷：由于晶片、焊料和基底热胀系数的不同，在高温度变化时焊点可能承受很大应力；同时使用填充的材料与基板线路的互连存在空洞，产生LED光源的导电性和导热性不良。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板及制备方法，导电和导热率较高，能够在300℃以上的高温环境下使用，耐高温性较佳。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板，包括陶瓷基板，所述陶瓷基板上设有光源N极、光源P极和LED光源金属导电层，该LED光源金属导电层一端通过线路与光源N极连接、另一端通过线路与光源P极连接，LED光源金属导电层上设有纳米Ag复合焊膏层，该纳米Ag复合焊膏上贴装有与LED光源金属导电层电连接的LED倒装芯片。
所述陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板。
所述纳米Ag复合焊膏层以印刷或者涂覆方式设在LED光源导电金属层上，并且以加压加热的方式使米Ag复合焊膏层与陶瓷基板烧结连接。
所述陶瓷基板包括但不限于正方形、长方形、圆形、椭圆形或者多边形。
一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
在陶瓷基板上进行精密线路刻蚀形成LED光源金属导电层、LED光源N极和LED光源P极，该LED光源N极和LED光源P极均与LED光源金属导电层电连接；
通过化学和电火花放电合成制备纳米Ag复合焊膏层，将该纳米Ag复合焊膏层印刷或涂覆于LED光源金属导电层上，以加压加热的方式使纳米Ag复合焊膏层与陶瓷基板烧结连接；
将LED倒装芯片覆合在Ag纳米复合焊膏层上，进行LED光源封装，制作得到具有LED光源的陶瓷基板。
所述纳米Ag复合焊膏层及陶瓷基板经加压加热烧结后熔点为930℃～960℃。
本发明导电和导热率较高，能够在300℃以上的高温环境下服役使用，耐高温性较佳，集成度高，便于使用。
附图说明
附图1为本发明中制备后的陶瓷基板主视示意图；
附图2为附图1中的A处侧视示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如附图1和2所示，本发明揭示了一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板，包括陶瓷基板1，所述陶瓷基板1上设有光源N极2、光源P极3和LED光源金属导电层4，该LED光源金属导电层4一端通过线路与光源N极2连接、另一端通过线路与光源P极3连接，LED光源金属导电层4上设有纳米Ag复合焊膏层6，该纳米Ag复合焊膏层上贴装有与LED光源金属导电层电连接的LED倒装芯片5。LED光源N极和LED光源P极分别设置在陶瓷基板对角线上的两个边角区域，保证整个结构的简洁性。
所述陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板。纳米Ag复合焊膏层以印刷或者涂覆方式设在LED光源导电金属层上，并且以加压加热的方式使米Ag复合焊膏层与陶瓷基板烧结连接，同时使得纳米Ag复合焊膏层自身致密化。
所述陶瓷基板可为正方形、长方形、圆形、椭圆形或者多边形，或者其他形状，在此不再一一列举，同时LED倒装芯片也可以设计为各种形状。如本实施例中，陶瓷基板设置为矩形。
另外，本发明还揭示了一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
S1,在陶瓷基板上进行精密线路刻蚀形成LED光源金属导电层、LED光源N极和LED光源P极，该LED光源N极和LED光源P极均与LED光源金属导电层电连接。LED光源N极和LED光源P极分别设置在陶瓷基板对角线上的两个边角区域，保证整个结构的简洁性。在陶瓷基板上进行微导电孔的加工与填充技术和精密线路刻蚀技术形成所需要的LED光源金属导电层，将初始的陶瓷基板加工成LED封装光源基板。
S2,通过化学和电火花放电合成制备纳米Ag复合焊膏层，将该纳米Ag复合焊膏层印刷或涂覆于LED光源金属导电层上，以加压加热的方式使纳米Ag复合焊膏层与陶瓷基板烧结连接。此为基于纳米效应进行合成制备纳米Ag复合焊膏层。经过烧结后，纳米Ag复合焊膏层和陶瓷基板熔点升高到930℃～960℃，能够在300℃以上服役，并且Ag纳米复合材料的导电和导热率较高，满足器件高温服役的要求。
S3,将LED倒装芯片覆合在Ag纳米复合焊膏层上，进行LED光源封装，制作得到具有LED光源的陶瓷基板。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板，包括陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷基板上设有光源N极、光源P极和LED光源金属导电层，该LED光源金属导电层一端通过线路与光源N极连接、另一端通过线路与光源P极连接，LED光源金属导电层上设有纳米Ag复合焊膏层，该纳米Ag复合焊膏上贴装有与LED光源金属导电层电连接的LED倒装芯片。
2.根据权利要求1所述的纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板。
3.根据权利要求2所述的纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板，其特征在于，所述纳米Ag复合焊膏层以印刷或者涂覆方式设在LED光源导电金属层上，并且以加压加热的方式使米Ag复合焊膏层与陶瓷基板烧结连接。
4.根据权利要求3所述的纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷基板包括但不限于正方形、长方形、圆形、椭圆形或者多边形。
5.一种纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
在陶瓷基板上进行精密线路刻蚀形成LED光源金属导电层、LED光源N极和LED光源P极，该LED光源N极和LED光源P极均与LED光源金属导电层电连接；
通过化学和电火花放电合成制备纳米Ag复合焊膏层，将该纳米Ag复合焊膏层印刷或涂覆于LED光源金属导电层上，以加压加热的方式使纳米Ag复合焊膏层与陶瓷基板烧结连接；
将LED倒装芯片覆合在Ag纳米复合焊膏层上，进行LED光源封装，制作得到具有LED光源的陶瓷基板。
6.根据权利要求4所述的纳米Ag复合焊膏LED光源的陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述纳米Ag复合焊膏层及陶瓷基板经加压加热烧结后熔点为930℃～960℃。
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