CN108461588A - 一种led封装及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED封装及其制造方法，所述LED封装的制造方法，包括以下步骤：形成复合树脂板，在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，在每个通孔中均嵌入一个金属柱，所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，接着在所述复合树脂板的上表面沉积多层导热结构层，然后形成电路布线层，在所述电路布线层上装配多个LED芯片，最后形成树脂封装胶层。本发明的LED封装具有优异的密封性能、抗震性能、导热性能以及稳定性能，增长了其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管封装技术领域，特别是涉及一种LED封装及其制造方法。
背景技术
发光二极管简称为LED，其通常在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。其中，砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。按发光二极管的制备材料的化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。现有的发光二极管封装结构散热性能较差，因此，如何设计一种散热性能优异的发光二极管封装结构，是业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种LED封装及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种LED封装的制造方法，包括以下步骤：
1）在聚偏氟乙烯层的上表面粘结聚乙烯层，在所述聚乙烯层的上表面粘结天然橡胶层，在所述天然橡胶层的上表面粘结聚甲基丙烯酸甲酯层，在所述聚甲基丙烯酸甲酯层的上表面粘结氯丁橡胶层，在所述氯丁橡胶层的上表面粘结聚萘二甲酸乙二醇酯层，在所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的上表面粘结硅橡胶层，在所述硅橡胶层的上表面粘结聚碳酸酯层，以形成复合树脂板；
2）在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，所述通孔贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔中均嵌入一个金属柱，每个所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，所述凹槽的顶面与所述复合树脂板的下表面处于同一水平面；
3）接着在所述复合树脂板的上表面沉积导热金属铝层，接着在所述导热金属铝层的上表面沉积碳化硅绝缘层，接着在所述碳化硅绝缘层的上表面沉积导热金属铜层，接着在所述导热金属铜层的上表面沉积氧化铝绝缘层，接着在所述氧化铝层的上表面沉积氮化硅绝缘层，所述导热金属铝层的厚度为200-300纳米，所述碳化硅绝缘层的厚度为100-300纳米，所述导热金属铜层的厚度为300-500纳米，所述氧化铝绝缘层的厚度为100-300纳米，所述氮化硅绝缘层的厚度为80-160纳米，以形成复合导热基板；
4）在所述氮化硅绝缘层上沉积一导电金属铜层，并对所述导电金属铜层进行图案化处理以形成一电路布线层，所述导电金属层的厚度为300-600纳米；
5）在所述电路布线层上安装多个LED芯片；
6）形成树脂封装胶层，所述树脂封装胶层完全包裹所述发光二极管芯片、所述电路布线层、所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述复合导热基板的下表面以及所述金属柱暴露于所述树脂封装胶层，所述树脂密封层的材料包括聚偏氟乙烯20-30份；聚乙烯10-20份；聚甲基丙烯酸甲酯20-50份；聚萘二甲酸乙二醇酯20-40份；聚碳酸酯10-20份；天然橡胶10-15份；氯丁橡胶10-20份；硅橡胶5-15份；2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑0.5-1份；N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺0.5-1份；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3-0.6份；乙烯基乙氧基硅烷0.5-1.5份；1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷2-5份；过氧化二异丙苯0.2-0.8份；乙烯基三（β -甲氧基乙氧基）硅烷0.3-0.6份；碳纤维3-6份；碳化硅粉末 2-4份，氧化铝粉末3-5份，氮化硅粉末3-6粉末。
作为优选，所述聚偏氟乙烯层的厚度为1-2毫米，所述聚乙烯层的厚度为0.5-1毫米，所述天然橡胶层的厚度为1.5-3毫米，所述聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度为1-2毫米，所述氯丁橡胶层的厚度为1-2毫米，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的厚度为0.5-1毫米，所述硅橡胶层的厚度为0.5-1.5毫米，所述聚碳酸酯层的厚度为1-2毫米。
作为优选，所述通孔的直径为3-6毫米，相邻所述通孔之间的间距为4-8毫米，所述金属柱的直径为3-6毫米。
作为优选，所述每个所述金属柱的所述凹槽的直径为2-4毫米，所述凹槽的深度为3-6毫米。
作为优选，所述金属柱的材质为铝、铜、不锈钢中的一种。
本发明还提出了一种LED封装，所述LED封装采用上述方法制备形成的。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的LED封装采用复合树脂板作为承载基板，并通过在复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，并在通孔中嵌入金属柱，所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，有效提高的复合树脂板的散热性能，且凹槽结构的设置有效提高了金属柱与空气的接触面积，进一步提高了其散热性能。通过优化复合树脂板中各层的材质以及厚度，使得其具有优异机械强度和减震性能，本发明的LED封装在发生碰撞时可以减少损坏的几率。本发明中树脂封装胶层含有的树脂基体与复合树脂板中的树脂基体相一致，进而使得本发明的LED封装具有优异的密封性能，可以有效避免树脂封装胶层和复合树脂板剥离。通过优化本发明的LED封装的具体结构，并优化各部件的具体工艺参数，使得本发明的LED封装具有优异的密封性能、抗震性能、导热性能以及稳定性能，增长了其使用寿命。此外，本发明的制备方法过程简单，降低了生产能耗，易于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的LED封装的示意图。
图2为图1中沿A-B的截面示意图。
具体实施方式
本发明具体实施例提出的一种LED封装的制造方法，包括以下步骤：
1）在聚偏氟乙烯层的上表面粘结聚乙烯层，在所述聚乙烯层的上表面粘结天然橡胶层，在所述天然橡胶层的上表面粘结聚甲基丙烯酸甲酯层，在所述聚甲基丙烯酸甲酯层的上表面粘结氯丁橡胶层，在所述氯丁橡胶层的上表面粘结聚萘二甲酸乙二醇酯层，在所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的上表面粘结硅橡胶层，在所述硅橡胶层的上表面粘结聚碳酸酯层，以形成复合树脂板；
2）在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，所述通孔贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔中均嵌入一个金属柱，每个所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，所述凹槽的顶面与所述复合树脂板的下表面处于同一水平面；
3）接着在所述复合树脂板的上表面沉积导热金属铝层，接着在所述导热金属铝层的上表面沉积碳化硅绝缘层，接着在所述碳化硅绝缘层的上表面沉积导热金属铜层，接着在所述导热金属铜层的上表面沉积氧化铝绝缘层，接着在所述氧化铝层的上表面沉积氮化硅绝缘层，所述导热金属铝层的厚度为200-300纳米，所述碳化硅绝缘层的厚度为100-300纳米，所述导热金属铜层的厚度为300-500纳米，所述氧化铝绝缘层的厚度为100-300纳米，所述氮化硅绝缘层的厚度为80-160纳米，以形成复合导热基板；
4）在所述氮化硅绝缘层上沉积一导电金属铜层，并对所述导电金属铜层进行图案化处理以形成一电路布线层，所述导电金属层的厚度为300-600纳米；
5）在所述电路布线层上安装多个LED芯片；
6）形成树脂封装胶层，所述树脂封装胶层完全包裹所述发光二极管芯片、所述电路布线层、所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述复合导热基板的下表面以及所述金属柱暴露于所述树脂封装胶层，所述树脂密封层的材料包括聚偏氟乙烯20-30份；聚乙烯10-20份；聚甲基丙烯酸甲酯20-50份；聚萘二甲酸乙二醇酯20-40份；聚碳酸酯10-20份；天然橡胶10-15份；氯丁橡胶10-20份；硅橡胶5-15份；2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑0.5-1份；N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺0.5-1份；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3-0.6份；乙烯基乙氧基硅烷0.5-1.5份；1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷2-5份；过氧化二异丙苯0.2-0.8份；乙烯基三（β -甲氧基乙氧基）硅烷0.3-0.6份；碳纤维3-6份；碳化硅粉末 2-4份，氧化铝粉末3-5份，氮化硅粉末3-6粉末。
其中，所述聚偏氟乙烯层的厚度为1-2毫米，所述聚乙烯层的厚度为0.5-1毫米，所述天然橡胶层的厚度为1.5-3毫米，所述聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度为1-2毫米，所述氯丁橡胶层的厚度为1-2毫米，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的厚度为0.5-1毫米，所述硅橡胶层的厚度为0.5-1.5毫米，所述聚碳酸酯层的厚度为1-2毫米。所述通孔的直径为3-6毫米，相邻所述通孔之间的间距为4-8毫米，所述金属柱的直径为3-6毫米。所述每个所述金属柱的所述凹槽的直径为2-4毫米，所述凹槽的深度为3-6毫米。所述金属柱的材质为铝、铜、不锈钢中的一种。
如图1所示，所述LED封装包括复合树脂板，所述复合树脂板包括依次层叠的聚偏氟乙烯层11、聚乙烯层12、天然橡胶层13、聚甲基丙烯酸甲酯层14、氯丁橡胶层15、聚萘二甲酸乙二醇酯层16、硅橡胶层17以及聚碳酸酯层18， 所述复合树脂板1中形成多个呈矩阵排列的通孔19，所述通孔19贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔19中均嵌入一个金属柱2，每个所述金属柱2的顶表面与所述复合树脂板1的上表面齐平，每个所述金属柱2的一部分从所述复合树脂板1的下表面露出，每个所述金属柱2的下表面均具有一凹槽21，所述凹槽21的顶面与所述复合树脂板1的下表面处于同一水平面，所述复合树脂板1的上表面依次层叠的导热金属铝层31、碳化硅绝缘层32、导热金属铜层33、氧化铝绝缘层34以及氮化硅绝缘层35，以形成复合导热基板；在所述氮化硅绝缘层35上设置有电路布线层4，在所述电路布线层4上安装多个LED芯片5，所述树脂封装胶层6完全包裹所述发光二极管芯片5、所述电路布线层4、所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述复合导热基板的下表面以及所述金属柱2暴露于所述树脂封装胶层6。
实施例1：
一种LED封装的制造方法，包括以下步骤：
1）在聚偏氟乙烯层的上表面粘结聚乙烯层，在所述聚乙烯层的上表面粘结天然橡胶层，在所述天然橡胶层的上表面粘结聚甲基丙烯酸甲酯层，在所述聚甲基丙烯酸甲酯层的上表面粘结氯丁橡胶层，在所述氯丁橡胶层的上表面粘结聚萘二甲酸乙二醇酯层，在所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的上表面粘结硅橡胶层，在所述硅橡胶层的上表面粘结聚碳酸酯层，以形成复合树脂板；
2）在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，所述通孔贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔中均嵌入一个金属柱，每个所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，所述凹槽的顶面与所述复合树脂板的下表面处于同一水平面；
3）接着在所述复合树脂板的上表面沉积导热金属铝层，接着在所述导热金属铝层的上表面沉积碳化硅绝缘层，接着在所述碳化硅绝缘层的上表面沉积导热金属铜层，接着在所述导热金属铜层的上表面沉积氧化铝绝缘层，接着在所述氧化铝层的上表面沉积氮化硅绝缘层，所述导热金属铝层的厚度为250纳米，所述碳化硅绝缘层的厚度为200纳米，所述导热金属铜层的厚度为400纳米，所述氧化铝绝缘层的厚度为200纳米，所述氮化硅绝缘层的厚度为120纳米，以形成复合导热基板；
4）在所述氮化硅绝缘层上沉积一导电金属铜层，并对所述导电金属铜层进行图案化处理以形成一电路布线层，所述导电金属层的厚度为500纳米；
5）在所述电路布线层上安装多个LED芯片；
6）形成树脂封装胶层，所述树脂封装胶层完全包裹所述发光二极管芯片、所述电路布线层、所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述复合导热基板的下表面以及所述金属柱暴露于所述树脂封装胶层，所述树脂密封层的材料包括聚偏氟乙烯25份；聚乙烯15份；聚甲基丙烯酸甲酯30份；聚萘二甲酸乙二醇酯30份；聚碳酸酯15份；天然橡胶12份；氯丁橡胶15份；硅橡胶10份；2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑0.8份；N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺0.6份；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.4份；乙烯基乙氧基硅烷1份；1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷3份；过氧化二异丙苯0.5份；乙烯基三（β -甲氧基乙氧基）硅烷0.4份；碳纤维4份；碳化硅粉末 3份，氧化铝粉末4份，氮化硅粉末5粉末。
其中，所述聚偏氟乙烯层的厚度为1.5毫米，所述聚乙烯层的厚度为0.8毫米，所述天然橡胶层的厚度为2毫米，所述聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度为1.5毫米，所述氯丁橡胶层的厚度为1.5毫米，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的厚度为0.7毫米，所述硅橡胶层的厚度为1毫米，所述聚碳酸酯层的厚度为1.5毫米。所述通孔的直径为4毫米，相邻所述通孔之间的间距为6毫米，所述金属柱的直径为4毫米。所述每个所述金属柱的所述凹槽的直径为2毫米，所述凹槽的深度为5毫米。所述金属柱的材质为铝。
实施例2
一种LED封装的制造方法，包括以下步骤：
1）在聚偏氟乙烯层的上表面粘结聚乙烯层，在所述聚乙烯层的上表面粘结天然橡胶层，在所述天然橡胶层的上表面粘结聚甲基丙烯酸甲酯层，在所述聚甲基丙烯酸甲酯层的上表面粘结氯丁橡胶层，在所述氯丁橡胶层的上表面粘结聚萘二甲酸乙二醇酯层，在所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的上表面粘结硅橡胶层，在所述硅橡胶层的上表面粘结聚碳酸酯层，以形成复合树脂板；
2）在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，所述通孔贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔中均嵌入一个金属柱，每个所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，所述凹槽的顶面与所述复合树脂板的下表面处于同一水平面；
3）接着在所述复合树脂板的上表面沉积导热金属铝层，接着在所述导热金属铝层的上表面沉积碳化硅绝缘层，接着在所述碳化硅绝缘层的上表面沉积导热金属铜层，接着在所述导热金属铜层的上表面沉积氧化铝绝缘层，接着在所述氧化铝层的上表面沉积氮化硅绝缘层，所述导热金属铝层的厚度为300纳米，所述碳化硅绝缘层的厚度为100纳米，所述导热金属铜层的厚度为500纳米，所述氧化铝绝缘层的厚度为300纳米，所述氮化硅绝缘层的厚度为80纳米，以形成复合导热基板；
4）在所述氮化硅绝缘层上沉积一导电金属铜层，并对所述导电金属铜层进行图案化处理以形成一电路布线层，所述导电金属层的厚度为300纳米；
5）在所述电路布线层上安装多个LED芯片；
6）形成树脂封装胶层，所述树脂封装胶层完全包裹所述发光二极管芯片、所述电路布线层、所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述复合导热基板的下表面以及所述金属柱暴露于所述树脂封装胶层，所述树脂密封层的材料包括聚偏氟乙烯20份；聚乙烯20份；聚甲基丙烯酸甲酯50份；聚萘二甲酸乙二醇酯20份；聚碳酸酯15份；天然橡胶10份；氯丁橡胶20份；硅橡胶5份；2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑0.5份；N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺1份；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.6份；乙烯基乙氧基硅烷1.5份；1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷2份；过氧化二异丙苯0.4份；乙烯基三（β -甲氧基乙氧基）硅烷0.3份；碳纤维3份；碳化硅粉末 2份，氧化铝粉末3份，氮化硅粉末3粉末。
其中，所述聚偏氟乙烯层的厚度为1毫米，所述聚乙烯层的厚度为0.5毫米，所述天然橡胶层的厚度为1.5毫米，所述聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度为1毫米，所述氯丁橡胶层的厚度为2毫米，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的厚度为1毫米，所述硅橡胶层的厚度为0.5毫米，所述聚碳酸酯层的厚度为1毫米。所述通孔的直径为6毫米，相邻所述通孔之间的间距为8毫米，所述金属柱的直径为6毫米。所述每个所述金属柱的所述凹槽的直径为4毫米，所述凹槽的深度为6毫米。所述金属柱的材质为铜。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种LED封装的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）在聚偏氟乙烯层的上表面粘结聚乙烯层，在所述聚乙烯层的上表面粘结天然橡胶层，在所述天然橡胶层的上表面粘结聚甲基丙烯酸甲酯层，在所述聚甲基丙烯酸甲酯层的上表面粘结氯丁橡胶层，在所述氯丁橡胶层的上表面粘结聚萘二甲酸乙二醇酯层，在所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的上表面粘结硅橡胶层，在所述硅橡胶层的上表面粘结聚碳酸酯层，以形成复合树脂板；
2）在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，所述通孔贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔中均嵌入一个金属柱，每个所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，所述凹槽的顶面与所述复合树脂板的下表面处于同一水平面；
3）接着在所述复合树脂板的上表面沉积导热金属铝层，接着在所述导热金属铝层的上表面沉积碳化硅绝缘层，接着在所述碳化硅绝缘层的上表面沉积导热金属铜层，接着在所述导热金属铜层的上表面沉积氧化铝绝缘层，接着在所述氧化铝层的上表面沉积氮化硅绝缘层，所述导热金属铝层的厚度为200-300纳米，所述碳化硅绝缘层的厚度为100-300纳米，所述导热金属铜层的厚度为300-500纳米，所述氧化铝绝缘层的厚度为100-300纳米，所述氮化硅绝缘层的厚度为80-160纳米，以形成复合导热基板；
4）在所述氮化硅绝缘层上沉积一导电金属铜层，并对所述导电金属铜层进行图案化处理以形成一电路布线层，所述导电金属层的厚度为300-600纳米；
5）在所述电路布线层上安装多个LED芯片；
6）形成树脂封装胶层，所述树脂封装胶层完全包裹所述发光二极管芯片、所述电路布线层、
所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述复合导热基板的下表面以及所述金属柱暴露于所述树脂封装胶层，所述树脂密封层的材料包括聚偏氟乙烯20-30份；聚乙烯10-20份；聚甲基丙烯酸甲酯20-50份；聚萘二甲酸乙二醇酯20-40份；聚碳酸酯10-20份；天然橡胶10-15份；氯丁橡胶10-20份；硅橡胶5-15份；2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑0.5-1份；N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺0.5-1份；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3-0.6份；乙烯基乙氧基硅烷0.5-1.5份；1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷2-5份；过氧化二异丙苯0.2-0.8份；乙烯基三（β -甲氧基乙氧基）硅烷0.3-0.6份；碳纤维3-6份；碳化硅粉末 2-4份，氧化铝粉末3-5份，氮化硅粉末3-6粉末。
2.根据权利要求1所述的LED封装的制造方法，其特征在于：所述聚偏氟乙烯层的厚度为1-2毫米，所述聚乙烯层的厚度为0.5-1毫米，所述天然橡胶层的厚度为1.5-3毫米，所述聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度为1-2毫米，所述氯丁橡胶层的厚度为1-2毫米，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的厚度为0.5-1毫米，所述硅橡胶层的厚度为0.5-1.5毫米，所述聚碳酸酯层的厚度为1-2毫米。
3.根据权利要求3所述的LED封装的制造方法，其特征在于：所述通孔的直径为3-6毫米，相邻所述通孔之间的间距为4-8毫米，所述金属柱的直径为3-6毫米。
4.根据权利要求3所述的LED封装的制造方法，其特征在于：所述每个所述金属柱的所述凹槽的直径为2-4毫米，所述凹槽的深度为3-6毫米。
5.根据权利要求1所述的LED封装的制造方法，其特征在于：所述金属柱的材质为铝、铜、不锈钢中的一种。
6.一种LED封装，其特征在于，所述LED封装采用权利要求1-5任一项所述的方法制备形成的。
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