CN110265537A - 基板、基板生产方法以及封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基板、基板生产方法以及封装结构，其中，基板包括布线层以及散热层，布线层与散热层之间设置有导热绝缘层，散热层包括载体以及导热纤维，导热纤维纵向排列于载体。导热纤维具有较强的导热性能，且导热纤维纵向排列于载体，能够提高散热层在纵向的散热性能，进而提升整个基板在纵向的散热性能。

Description

基板、基板生产方法以及封装结构
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别涉及基板、基板生产方法以及封装结构。
背景技术
随着LED产业的发展，LED芯片及其封装体迅速发展，LED芯片的封装体积越来越小。与此同时，封装体内部芯片的功率却越来越大，从而导致封装体内的温升越来越高。随着温度的升高，若LED芯片自身的热量不能快速的散发出去，很容易导致LED芯片由于温度过高而失效或光衰严重，从而使LED芯片及其封装体的寿命大大下降。发热问题已经被认为是LED芯片封装设计所面临的重要技术问题之一。因此，LED的散热问题是重中之重。
目前，LED芯片主要依靠于基板来进行散热，LED芯片为了更好的散热，已经普遍使用金属材质的基板作为散热衬底。也有一些半导体封装用基板，其包括石墨层和金属布线层，金属布线层通过绝缘粘结剂固定在于石墨层。通过石墨层吸收芯片产生的热量，达到散热效果。石墨层的横向散热性能较好，但是纵向散热性能较差，在LED芯片要求纵向散热能力较高的应用领域，该石墨层的散热应用受到很大的限制。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供基板、基板生产方法以及封装结构，能够提高基板的纵向散热性能。
根据本发明的第一方面，提供基板，其包括布线层以及散热层，布线层与散热层之间设置有导热绝缘层，所述散热层包括载体以及导热纤维，所述导热纤维纵向排列于载体。
上述方案具有的有益效果：导热纤维具有较强的导热性能，且导热纤维纵向排列于载体，能够提高散热层在纵向的散热性能，进而提升整个基板在纵向的散热性能。
根据本发明第一方面所述的基板，所述导热纤维包括金属纤维和/或碳纤维。
根据本发明第一方面所述的基板，所述导热绝缘层包括基体以及添加于基体中的导热填料。
根据本发明第一方面所述的基板，所述基体的材料包括环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂以及脲醛树脂中的至少一种。
根据本发明第一方面所述的基板，所述导热填料包括二氧化硅、氧化铝、氮化硼、碳化硅以及氮化铝中的至少一种。
根据本发明的第二方面，提供基板生产方法，其包括以下步骤：
步骤s1：在金属箔表面覆设导热绝缘胶，将导热绝缘胶烘干固化，以在金属箔表面形成导热绝缘层；将导热纤维分散于呈流体状态的载体，加热载体，以将载体固化成块状；
步骤s2：将固化成块状的载体沿着垂直于导热纤维的方向切片，以形成散热层；
步骤s3：将步骤s1中制成的带有导热绝缘层的金属箔与步骤s2中制成的散热层进行加热粘合，以形成板材；
步骤s4：将板材上的金属箔进行蚀刻以形成布线层。
通过上述方法生产的基板，其散热层中的导热纤维纵向排列于载体，能够提高散热层在纵向的散热性能，解决了传统散热层纵向散热能力差的问题，还可提升整个基板在纵向的散热性能。
根据本发明第二方面所述的基板生产方法，步骤s1中，将金属箔上覆设的导热绝缘胶烘干固化，首先在60-80℃的环境中烘烤10-15min，接着在120-140℃的环境中烘烤10-15min，最后在140-160℃的环境中烘烤5-10min。
根据本发明第二方面所述的基板生产方法，步骤s2中，将块状的载体在零度以下的环境中进行切片。
根据本发明第二方面所述的基板生产方法，步骤s3中，加热粘合时的环境温度为80-100℃，加热时间15-30min。
根据本发明的第三方面，提供封装结构，其包括芯片、引线端子以及如上所述的基板，所述芯片和引线端子均设置于基板，芯片与引线端子电连接。
对于上述的封装结构，其在基板上设置了散热层，散热层内填充有导热纤维，导热纤维纵向排列，使得散热层在纵向的导热能力大大提升，解决了传统散热层纵向散热能力差的问题，还提升了整个基板在纵向的散热性能，芯片的温度降低，提升了封装结构和芯片的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1为本发明基板实施例的剖视图；
图2为本发明基板生产方法实施例的流程图；
图3为本发明封装结构实施例的剖视图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，本发明实施例基板，其包括布线层11以及散热层12，布线层11与散热层12之间设置有导热绝缘层13，散热层12包括载体121以及导热纤维122，导热纤维122纵向排列于载体121。导热纤维122的导热系数大于载体121的导热系数。
导热绝缘层13能够将布线层11与散热层12之间进行绝缘，避免布线层11上的电流传输至散热层12。导热纤维122具有较强的导热性能，且导热纤维122纵向排列于载体121，能够提高散热层12在纵向的散热性能，进而提升整个基板在纵向的散热性能。
具体的，构成载体121的材料包括环氧树脂、有机硅树脂以及橡胶中的至少一种。
导热纤维122包括金属纤维和碳纤维。其中，金属纤维可以是铜纤维、铝纤维、银纤维以及铁纤维中的一种，也可以是上述铜纤维、铝纤维、银纤维以及铁纤维中至少两种的组合。
在某些实施例中，导热纤维122可仅采用金属纤维，或者仅采用碳纤维。
导热绝缘层13包括基体以及添加于基体中的导热填料。
其中，构成基体的材料包括环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂以及脲醛树脂中的至少一种。导热填料可以是二氧化硅、氧化铝、氮化硼、碳化硅以及氮化铝中的一种，也可以是二氧化硅、氧化铝、氮化硼、碳化硅以及氮化铝中至少两种的组合。
参照图2，本发明实施例基板生产方法，其包括以下步骤：
步骤s1：在金属箔表面覆设导热绝缘胶，将导热绝缘胶烘干固化，以在金属箔表面形成导热绝缘层13；将导热纤维122分散于呈流体状态的载体121，然后进行加热，以将载体121固化成块状，从而可将导热纤维122定型于载体121中；
步骤s2：将固化成块状的载体121沿着垂直于导热纤维122的方向进行切片，以形成散热层12；
步骤s3：将步骤s1中制成的带有导热绝缘层13的金属箔与步骤s2中制成的散热片进行加热粘合，以形成板材；
步骤s4：将板材上的金属箔进行蚀刻以形成布线层11。
经过步骤s4后的成品即为基板。
其中，在步骤s1中，并不限定导热绝缘层13的形成以及载体121固化成块状这两个工艺流程的先后顺序，两个工艺流程可以同时实施，也可以先实施其中一个工艺流程，再实施另一个工艺流程。另外，金属箔的材料可以是铜，也可以采用铜合金。
在步骤s1中，对于将金属箔上覆设的导热绝缘胶烘干固化这一工艺流程，具有三个烘烤阶段：第一烘烤阶段，将覆设有导热绝缘胶的金属箔置于60-80℃的环境烘烤10-15min；第二烘烤阶段，在120-140℃的环境烘烤10-15min；第三烘烤阶段，在140-160℃的环境烘烤5-10min。通过该工艺流程，初始的烘烤温度较低，最后的烘烤温度较高，能够使导热绝缘胶逐渐受热升温，固化均匀，避免出现导热绝缘胶表面已经在高温下固化，而导热绝缘胶的内部仍然处于未凝固状态的情况。导热绝缘胶的烘干固化可在烘箱或烘干房内进行。
在每一个烘烤阶段，若烘烤温度较高，则烘烤时间可适当缩短，若烘烤温度较低，则烘烤时间可适当加长。例如，在第一烘烤阶段，当温度为60-65℃时，烘烤时间为14-15min，而当温度为75-80℃时，烘烤时间为10-12min；在第二烘烤阶段，当温度为120-125℃时，烘烤时间为14-15min，而当温度为135-140℃时，烘烤时间为10-12min；在第三烘烤阶段，当温度为140-145℃时，烘烤时间为9-10min，而当温度为155-160℃时，烘烤时间为5-7min。
此外，在步骤s1中，可通过涂布法在金属箔表面覆设导热绝缘胶。在某些实施例中，亦可将导热绝缘胶置于胶池，将金属箔向胶池移动，金属箔接触胶池中的导热绝缘胶，以将导热绝缘胶覆设于金属箔。
在步骤s2中，将固化成块状的载体121在零度以下的环境中进行切片，切成的片状物即为散热层12。载体121含有高分子材料，将块状载体121在低温环境下切片，能够避免发生黏刀，且导热纤维122在低温下更容易被切断，由此可降低将块状载体121切片的难度，且散热层12的表面更加光洁、平整。
优选的，可将块状的载体121在液氮环境下进行切片。液氮环境不仅利于切片，而且可以隔绝氧气，避免导热纤维22氧化。或者将块状载体121在零下40℃以下的环境中进行切片，且将切片环境中的空气排空，并填充氮气等气体，以隔绝氧气。
在步骤s3中，加热粘合时的环境温度为80-100℃，加热时间15-30min，环境温度即气温。若环境温度较高，则加热时间可适当缩短，若环境温度较低，则加热时间可适当加长。例如，当环境温度为80-85℃时，加热时间为25-30min，而当环境温度为95-100℃时，加热时间为80-85min。加热粘合可在烘箱或烘干房内进行。此外，在加热粘合的过程中可对金属箔和散热层12施加压力，以使两者在压力作用下贴合。
通过上述方法生产的基板，其散热层12中的导热纤维122纵向排列于载体121，能够提高散热层12在纵向的散热性能，解决了传统散热层12纵向散热能力差的问题，还可提升整个基板在纵向的散热性能。
参照图3，本发明实施例封装结构，其包括芯片21、引线端子22、绑定线23、封装体24以及上述的基板，芯片21和引线端子22均设置于基板，绑定线23可供电流通过。基板通过上述的生产方法加工而来。
芯片21与布线层11之间通过绑定线23连接，布线层11与引线端子22之间也通过绑定线23连接，从而实现芯片21与引线端子22之间的电连接。引线端子22的一部分、芯片21以及绑定线23封装于该封装体24内，即引线端子22的一部分伸出封装体24。
绑定线23的材质可以是铜、铝和金等，也可以是铜、铝和金中至少两种的混合。封装体24的材料可以是环氧树脂。
芯片21通过焊料焊接在布线层11上，引线端子22也通过焊料焊接在布线层11上。在某些实施例中，芯片21和引线端子22还可通过导电粘接材料粘接于布线层11。
在某些实施例中，可将芯片21与引线端子22直接通过绑定线23连接。
在上述实施例中，芯片21可以是LED芯片，也可以是其他的芯片，例如LED灯具中的控制芯片等。
对于上述的封装结构，在基板上设置了散热层12，散热层12内填充有导热纤维122，导热纤维122纵向排列，使得散热层12在纵向的导热能力大大提升，解决了传统散热层12纵向散热能力差的问题，芯片21的温度降低，提升了封装结构和芯片21的使用寿命。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.基板，其特征在于，包括布线层以及散热层，布线层与散热层之间设置有导热绝缘层，所述散热层包括载体以及导热纤维，所述导热纤维纵向排列于载体。
2.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述导热纤维包括金属纤维和/或碳纤维。
3.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述导热绝缘层包括基体以及添加于基体中的导热填料。
4.根据权利要求3所述的基板，其特征在于，所述基体的材料包括环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂以及脲醛树脂中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的基板，其特征在于，所述导热填料包括二氧化硅、氧化铝、氮化硼、碳化硅以及氮化铝中的至少一种。
6.基板生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤s1：在金属箔表面覆设导热绝缘胶，将导热绝缘胶烘干固化，以在金属箔表面形成导热绝缘层；将导热纤维分散于呈流体状态的载体，加热载体，以将载体固化成块状；
步骤s2：将固化成块状的载体沿着垂直于导热纤维的方向切片，以形成散热层；
步骤s3：将步骤s1中制成的带有导热绝缘层的金属箔与步骤s2中制成的散热层进行加热粘合，以形成板材；
步骤s4：将板材上的金属箔进行蚀刻以形成布线层。
7.根据权利要求6所述的基板生产方法，其特征在于，步骤s1中，将金属箔上覆设的导热绝缘胶烘干固化，首先在60-80℃的环境中烘烤10-15min，接着在120-140℃的环境中烘烤10-15min，最后在140-160℃的环境中烘烤5-10min。
8.根据权利要求6所述的基板生产方法，其特征在于，步骤s2中，将块状的载体在零度以下的环境中进行切片。
9.根据权利要求6所述的基板生产方法，其特征在于，步骤s3中，加热粘合时的环境温度为80-100℃，加热时间15-30min。
10.封装结构，其特征在于，包括芯片、引线端子以及如权利要求1至5中任一项所述的基板，所述芯片和引线端子均设置于基板，芯片与引线端子电连接。
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