CN112510141B - 一种高热可靠性led封装支架及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED封装技术领域，提供了一种高热可靠性LED封装支架及其制作方法。其中LED封装支架包括基板和围坝；基板包括第一表面及相对设置的第二表面，第一表面上设有第一焊盘对，第二表面的与第一焊盘对相对位置上设有第二焊盘对；围坝设于第一表面且围设在第一焊盘对周围；基板与围坝内部形成有连通的收容腔，收容腔中形成有金属毛细结构，第一焊盘对和第二焊盘对通过金属毛细结构实现电连通；收容腔内形成预设真空度，金属毛细结构中填充有制冷液。本发明提供的LED封装支架利用制冷液的气相/液相变化机制将热量传导至围坝及基板边缘区域，增加了散热面积，因此具有高热可靠性，适用于大功率LED封装。

Description

一种高热可靠性LED封装支架及其制作方法

技术领域

本发明涉及LED封装技术领域，更具体而言，涉及一种高热可靠性LED封装支架及其制作方法。

背景技术

UV LED电光转换效率低，大部分能量转化为热量发出。UV LED结温要求较高，热衰较快，因而目前行业内多采用导热率较高的覆铜氮化铝陶瓷支架（铜的导热系数为377W/m·K，氮化铝陶瓷单晶理论导热系数为170W/m·K以上）来提升器件散热性能。随着UV LED行业发展及其产品越来越高的要求，更高功率、更低热阻、更高可靠性的UV LED器件应用将会是未来趋势。目前UV LED器件散热依靠氮化铝和铜这两种材料，但是利用单一的材料导热性能始终有极限，对于集成度高、功率大的UV LED器件，即使是铜的导热系数仍然无法满足散热要求，导致器件热量升高，UV LED芯片结温上升而出现光衰。

发明内容

为了解决现有技术中通过使用具有高导热性能的材料来提升LED器件的散热性能的方法无法满足集成度高、功率大的UV LED器件的散热要求问题，本发明提供了一种高热可靠性LED封装支架及其制作方法，通过在基板和围坝上形成连通的收容腔，并在收容腔中形成金属毛细结构以及填充制冷液，利用制冷液的蒸发/冷凝过程将LED芯片工作时产生的热量传导至围坝，实现除了通过基板下表面散热外，还能通过围坝进行散热，使得器件整体散热面积显著增加，整体散热性能得到有效提升。

本发明一方面提供了一种高热可靠性LED封装支架，包括基板和围坝，所述基板包括第一表面及相对设置的第二表面，所述第一表面上设有第一焊盘对，所述围坝设于所述第一表面且围设在所述第一焊盘对周围；

所述基板的与所述围坝相对位置上设有自所述第一表面朝向所述第二表面方向凹陷形成的第一凹槽对，所述围坝的与所述基板相对位置上设有自所述围坝的靠近所述第一表面侧朝向远离所述第一表面方向凹陷形成的第二凹槽对，所述第一凹槽对与所述第二凹槽对相连通；

所述第二表面的与所述第一焊盘对相对位置上设有第二焊盘对，所述基板的介于所述第一焊盘对和所述第二焊盘对之间位置上贯穿开设通孔对；所述基板上还形成有连通所述通孔对和所述第一凹槽对的连通槽对；

所述通孔对、所述连通槽对、所述第一凹槽对和所述第二凹槽对共同形成收容腔，所述收容腔中形成有金属毛细结构，所述第一焊盘对和所述第二焊盘对通过所述金属毛细结构实现电连通；所述收容腔内形成预设真空度，所述金属毛细结构中填充有制冷液。

优选的，所述金属毛细结构是通过将金属浆料均匀灌入所述收容腔再加热后形成；所述金属浆料中金属固形物的质量占比为83~90%。

优选的，所述金属浆料中金属固形物包括第一金属粉末和第二金属粉末，所述第一金属粉末呈球状，所述第二金属粉末呈球状或者正四面体状，所述第一金属粉末的颗粒平均粒径与所述第二金属粉末的颗粒平均粒径或颗粒平均边长比例为2.5:1~4:1。

优选的，所述收容腔内的预设真空度为所述制冷液的临界真空度。

优选的，所述第一凹槽对贯穿所述基板，所述连通槽对自所述第二表面朝向所述第一表面方向凹陷形成。

本发明另一方面还提供了一种高热可靠性LED封装支架的制作方法，所述制作方法包括：

制作基板和围坝；其中，制作所述基板包括：提供第一陶瓷柸片，所述第一陶瓷柸片包括第一表面及相对设置的第二表面；在所述第一陶瓷柸片上制作通孔对、第一凹槽对和连通槽对；然后在所述第一表面上制作第一焊盘对及在所述第二表面上制作第二焊盘对，并在所述第二焊盘对上制作圆孔对；制作所述围坝包括：提供第二陶瓷柸片，在所述第二陶瓷柸片上制作第二凹槽对；

将所述围坝叠在所述基板上，使所述第二凹槽对与所述第一凹槽对相连通；然后使用高温共烧陶工艺对所述基板和所述围坝进行烧结；

通过所述圆孔对将金属浆料均匀灌入所述通孔对、所述第一凹槽对、所述第二凹槽对以及所述连通槽对中，然后加热所述金属浆料形成金属毛细结构；

将所述金属毛细结构中的真空度抽成预设真空度后，向其中注入制冷液，然后再进行密封。

优选的，所述方法还包括制备所述金属浆料，包括：

配置金属固形物和有机物，然后进行混合得到所述金属浆料；其中，所述金属固形物的质量占所述金属浆料总质量的83~90%。

优选的，所述金属固形物包括第一金属粉末和第二金属粉末，所述第一金属粉末呈球状，所述第二金属粉末呈球状或者正四面体状，所述第一金属粉末的颗粒平均粒径与所述第二金属粉末的颗粒平均粒径或颗粒平均边长比例为2.5:1~4:1。

优选的，所述加热所述金属浆料形成金属毛细结构，包括：

先在220-230℃下烘烤80-100min以挥发有机物，然后按照预设阶梯温度进行烧结以形成所述金属毛细结构。

优选的，所述预设真空度为所述制冷液的临界真空度；和/或

所述制冷液的液态体积占所述金属毛细结构的毛细孔总体积的15~18%。

与现有技术相比，本发明提供的高热可靠性LED封装支架，制冷液在金属毛细结构的毛细作用下被吸至第一焊盘对或者靠近第一焊盘对位置，当LED芯片工作时，产生热量，因为收容腔内形成预设真空度，所以靠近第一焊盘对（即热源周围）的制冷液可以很容易地吸收热量而蒸发为气态，气态下的制冷液分子间相互挤压，流动性增强，流动到其它温度相对低的毛细孔内，如形成于围坝内的金属毛细结构中时，冷却变为液态，然后又通过毛细作用被吸至第一焊盘对或者靠近第一焊盘对位置，进行下一轮的吸热蒸发，循环往复，由此利用收容腔中的金属毛细结构以及制冷液的气相/液相变化机制将LED芯片工作时产生的热量传导至围坝，实现除了通过基板第二表面散热外，还能通过围坝进行散热。而现有技术中的实心围坝主要用于支撑盖板实现全无机封装，几乎不起散热功能，因此，本发明提供的高热可靠性LED封装支架相比较于现有技术，整体散热面积显著增加，因此散热性能能够得到显著提升，具备高热可靠性，尤其适用于大功率LED封装。

附图说明

图1是本发明实施例高热可靠性LED封装支架的一种剖视结构示意图；

图2是图1所示高热可靠性LED封装支架中基板、围坝以及焊盘组装后的剖视结构示意图；

图3是图1所示高热可靠性LED封装支架中陶瓷基板的俯视结构示意图；

图4是图3中沿A-A方向的剖视示意图；

图5是图1所示高热可靠性LED封装支架中围坝的俯视分解结构示意图；

图6是由本发明实施例高热可靠性LED封装支架制作的全无机LED器件与现有技术中全无机封装LED器件的热力分布模拟示意对比图；

图7是由本发明实施例高热可靠性LED封装支架制作的全无机LED器件与现有技术中全无机封装LED器件的LED芯片的结温随驱动电流的变化趋势图；

图8是本发明实施例高热可靠性LED封装支架的制作方法的一种流程示意图；

图9是图8所示制作方法中焊盘的制作过程示意图；

图10是图9中图（c）的正视结构示意图；

图11是图9中图（c）的俯视结构示意图；

附图标记：高热可靠性LED封装支架100；基板1；第一表面11；第二表面12；第一凹槽对13；通孔对14；通孔141；连通槽对15；第一隔板16；围坝3；第二凹槽对31；支撑壁32；第二隔板321；顶盖33；第一焊盘对5；第一正极焊盘51；第一负极焊盘52；第一钨片53；第二焊盘对6；第二正极焊盘61；第二负极焊盘62；第二钨片63；圆孔对64；标记65；收容腔7；金属毛细结构8；焊接层9。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了解决现有技术中通过使用具有高导热性能的材料来提升LED器件的散热性能的方法无法满足集成度高、功率大的UV LED器件的散热要求问题，本发明一实施例提供了一种高热可靠性LED封装支架100，请参阅图1-5所示，该高热可靠性LED封装支架100包括基板1、和围坝3；其中，基板1包括第一表面11及相对设置的第二表面12，第一表面11上设有第一焊盘对5，围坝3设于第一表面11且围设在第一焊盘对5周围。

具体的，如图1-2中所示，第一焊盘对5包括对称间隔分布的第一正极焊盘51和第一负极焊盘52，其中，第一正极焊盘51用于电性连接LED芯片的正极，第一负极焊盘52用于电性连接LED芯片的负极。

进一步的，如图2中所示，基板1的与围坝3相对位置上设有自第一表面11朝向第二表面12方向凹陷形成的第一凹槽对13，围坝3的与基板1相对位置上设有自围坝3的靠近第一表面11侧朝向远离第一表面11方向凹陷形成的第二凹槽对31，第一凹槽对13与第二凹槽对31相连通。

具体的，如图3-4中所示，第一凹槽对13包括对称间隔分布的两个第一凹槽；如图2和图5中所示，第二凹槽对31包括对称间隔分布的两个第二凹槽，且位于LED封装支架100同侧的第一凹槽和第二凹槽相连通。

进一步的，如图2中所示，第二表面12的与第一焊盘对5相对位置上设有第二焊盘对6，基板1的介于第一焊盘对5和第二焊盘对6之间位置上贯穿开设通孔对14，基板1上还形成有连通通孔对14和第一凹槽对13的连通槽对15。

具体的，如图2中所示，第二焊盘对6包括对称间隔分布的第二正极焊盘61和第二负极焊盘62，其中，第一正极焊盘51和第二正极焊盘61位于LED封装支架100同一侧，第一负极焊盘52和第二负极焊盘62位于LED封装支架100同另一侧。通孔对14包括对称间隔分布的两个通孔组，每个通孔组中包括至少一个通孔141，相邻通孔141之间相连通，如本实施例中，每个通孔组由2个通孔141组成，相邻通孔141之间连通。

需要说明的是，如图1-4中所示，基板1的中间位置上形成有第一隔板16，以将LED器件的正极电通道和负极电通道隔开。优选的，在本实施例中，第一焊盘对5、第二焊盘对6、第一凹槽对13、第二凹槽对31、通孔对14、连通槽对15均沿该第一隔板16所在平面对称。

进一步的，如图2中所示，通孔对14、连通槽对15、第一凹槽对13和第二凹槽对31共同形成收容腔7。结合图1中所示，收容腔7中形成有金属毛细结构8，第一焊盘对5和第二焊盘对6通过该金属毛细结构8实现电连通。收容腔7内形成预设真空度，该金属毛细结构8中填充有制冷液（图中未示出）。在收容腔7内形成预设真空度，有利于制冷液吸收热量汽化。

需要说明的是，金属毛细结构8呈致密金属网状结构，包含很多交错设置的毛细孔，制冷液在毛细孔的毛细作用力下，可以从第二焊盘对6的位置被吸至第一焊盘对5位置或者靠近第一焊盘对5位置。

本实施例提供的高热可靠性LED封装支架100，制冷液在金属毛细结构8的毛细作用力下被吸至第一焊盘对5或者靠近第一焊盘对5位置，当LED芯片工作时，产生热量，因为收容腔7内形成预设真空度，所以靠近第一焊盘对5（即热源周围）的制冷液可以很容易地吸收热量而蒸发为气态，气态下的制冷液分子间相互挤压，流动性增强，流动到其它温度相对低的毛细孔内，如形成于围坝3内的金属毛细结构8的毛细孔中时或者基板1的边缘区域时，冷却变为液态，然后又通过毛细作用力被吸至第一焊盘对5或者靠近第一焊盘对5位置，进行下一轮的吸热蒸发，循环往复。通过在基板1和围坝3上形成连通的收容腔7，并在其中形成金属毛细结构8以及填充制冷液，再利用制冷液的气相/液相变化机制将LED芯片工作时产生的热量传导至围坝3，实现除了通过基板1第二表面12散热外，还能通过围坝3进行散热。而现有技术中的实心围坝主要用于支撑盖板实现全无机封装，几乎不起散热功能，并且基板边缘区域起到的散热效果不显著，因此，本发明提供的高热可靠性LED封装支架100相比较于现有技术，在传统直接热传递模型上增加制冷液热传递模型，使LED芯片工作时产生的热量迅速传递至围坝以及基板边缘散热区域，使得整体散热面积显著增加，因此散热性能能够得到显著提升，具备高热可靠性。

在一优选实施例中，该金属毛细结构8是通过将金属浆料均匀灌入收容腔7再加热后形成，并且，为了使金属毛细结构8在第一焊盘对5和第二焊盘对6之间起到稳定的导电作用，控制金属浆料中金属固形物的质量占比为83~90%。更优选的，控制金属浆料中金属固形物的质量占比为85~88%。可以理解的是，当金属固形物含量过高时，如超过本发明中限定的90%时，金属浆料的流动性显著降低，会大大增加将其均匀填充到收容腔7中的操作难度。而当金属固形物含量过低时，如低于本发明中限定的83%时，试验发现会降低第一焊盘对5与第一焊盘对6之间的电连接稳定性，当LED芯片长期在不稳定的电连接下工作时，会严重缩短LED芯片的使用寿命。

可选的，金属浆料包括金属固形物和有机物，金属固形物又包括第一金属粉末和第二金属粉末，有机物在加热过程中挥发，金属固形物烧结形成金属毛细结构8。金属毛细结构8是整体通气的连接状态，整体的疏松致密程度是由金属固形物与有机物的质量比决定，也受第一金属粉末和第二金属粉末的质量比和尺寸比例影响。在一优选实施例中，第一金属粉末呈球状，第二金属粉末呈球状或者正四面体状，且第一金属粉末的颗粒平均粒径与第二金属粉末的颗粒平均粒径或颗粒平均边长比例为2.5:1~4:1。

可选的，第一金属粉末由铜粉组成，第二金属粉末由铜粉或者银粉组成。

在该优选实施例中，有机物包括扩散剂、稳定剂和有机溶剂。其中，扩散剂选自丙烯酸、丙烯酰胺中的任意一种或两种的组合，其用于对第一金属粉末及第二金属粉末（主要是对第二金属粉末）的表面进行润湿，降低颗粒间的表面能，从而使得第一金属粉末和第二金属粉末均匀分散在有机溶剂中。稳定剂由醋酸乙酯等热稳定性相对较强的有机物组成，其作用是保持金属浆料的整体物理形态稳定性。有机溶剂选自乙醇、甲苯异丁基甲酮中的任意一种或两种的组合，其用于包裹以上材料，并保持金属浆料的流动性。

具体的，加热金属浆料形成金属毛细结构8的过程包括：先在220-230℃下烘烤80-100min，以挥发质量占比约99.5%的有机物，然后在阶梯温度下进行烧结，如按照如下阶梯温度150-270-380-550-300℃进行烧结，烧结结束后得到金属毛细结构8。优选的，先在225℃下烘烤90min。优选的，在 550℃烧结时，保持烧结时间大于45min。

在一些可选实施例中，制冷液选自去离子水、酒精、甲醇、丙酮或其它低沸点且不导电液体中的任意一种。优选的，为了使制冷液较容易吸热蒸发为气态，将收容腔7内的预设真空度设置为制冷液的临界真空度。比如，当制冷液为去离子水时，将收容腔7内的预设真空度设置为5.031-5.6235kPa。

可以理解的是，制冷液的注入含量，与金属毛细结构8中毛细孔的总体积呈正相关，且不完全充满金属毛细结构8的毛细孔。经过多次试验，优选控制制冷液的液态体积（即呈液态时的体积）占毛细孔总体积的15~18%即可。

在上述实施例的基础上，在一优选实施例中，如图3-4中所示，为了降低在基板1上加工形成连通槽对15的工艺难度，设置第一凹槽对13贯穿基板1，连通槽对15自第二表面12朝向第一表面11方向凹陷形成，即可实现连通第一凹槽对13和通孔对14的作用。需要说明的是，为了保证收容腔7的密封性以及基板1对围坝3内周壁的支撑作用，设置连通槽对15不贯穿基板1的第一表面11。

在图1,2,5所示实施例中，围坝3包括支撑壁32和顶盖33，第二凹槽对31沿LED封装支架100的厚度方向（即图1中所示的Z方向）贯穿支撑壁32，顶盖33盖合在支撑壁32顶端以对第二凹槽对31进行密封。支撑壁32的与第一隔板16相对位置上形成有第二隔板321，第二隔板321连接围坝3的内周壁和外周壁。第二隔板321同样用于将LED器件的正极电通道和负极电通道隔开。需要说明的是，在本发明的其它实施例中，围坝3也可以为一体成型结构，即支撑壁32与顶盖33一体成型设计。

在上述实施例基础上，在一实施例中，基板1与围坝3为一体成型结构。

在上述实施例基础上，在一实施例中，围坝3的顶端设有焊接层9，该焊接层9用于焊接盖板。优选的，该焊接层9由金属Cr、Ti、Ni、Au依次层叠形成。

需要说明的是，第一凹槽和第二凹槽沿LED封装支架100的厚度方向的投影形状不仅限于图2-5中所示的半“口”字形结构，也可以为其它形状，如“1”字形。但是其形状会影响LED封装支架100的整体散热面积大小，比如，在本实施例中，第一凹槽和第二凹槽沿LED封装支架100的厚度方向的投影形状均呈半“口”字形结构，围坝3的四周壁均可以用于辅助散热，因此LED封装支架100的总散热面积有5面。当第一凹槽和第二凹槽沿LED封装支架100的厚度方向的投影形状均呈“1”字形时，围坝3只有2面参与散热，因此LED封装支架100的总散热面积有3面。

在上述优选实施例基础上，在一具体实施例中，基板1和围坝3的材料均为氮化铝；第一焊盘对5和第二焊盘对6的材料均为钨片，具体的，第一焊盘对5为50μm厚度的钨片，第二焊盘对6为100μm厚的钨片；第一凹槽和第二凹槽沿LED封装支架100的厚度方向的投影形状均呈半“口”字形结构。将其制成全无机封装LED器件，当LED芯片工作时，测量了该LED器件不同关键点的温度，并通过MATLAB软件模拟了LED芯片工作时，LED器件的热力分布图，如图6中图(a)所示。同时，按照同样的方法测量了具有实心围坝结构的LED器件不同关键点的温度，并通过MATLAB软件模拟了LED芯片工作时，LED器件的热力分布图，如图6中图(b)所示。对比发现，通过本发明提供的LED封装支架制成的全无机封装LED器件，当LED芯片工作，产生热量时，其热量从LED芯片所在中心位置向围坝四周及基板边缘区域呈扩散趋势；而现有技术中的具有实心围坝结构的LED器件，当LED芯片工作，产生热量时，其热量均集中在LED芯片周围，实心围坝及基板边缘区域看不到热量分布。可见，本发明提供的LED封装支架相比较于现有技术，由于增加了围坝作为散热面，因此整体散热面积显著增加，从而散热性能能够得到显著提升，具备高热可靠性。

另外，结合图7所示，图7为由本发明提供的LED封装支架制成的全无机封装LED器件的LED芯片的结温Tj（℃）与现有技术中具有实心围坝结构的LED器件的LED芯片的结温Tj（℃）随着驱动电流增大的变化趋势图。从图7中可以看到，由本发明提供的LED封装支架制成的全无机封装LED器件的LED芯片的结温（实施例）低于现有技术中的LED器件的LED芯片的结温（对照例），并且，随着驱动电流的逐渐增大，由本发明提供的LED封装支架制成的全无机封装LED器件的散热性能优势越显著，可见，本发明提供的LED封装支架结构相比较于现有技术具有更高的散热性能，尤其适用于大功率LED芯片。

进一步的，本发明还提供了一种制作上述高热可靠性LED封装支架100的方法，如图8中所示，需要说明的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图8所示的流程顺序为限。如图8所示，该制作方法包括：

步骤S101：制作基板和围坝；其中，制作基板包括：提供第一陶瓷柸片，该第一陶瓷柸片包括第一表面及相对设置的第二表面；在该第一陶瓷柸片上制作通孔对、第一凹槽对和连通槽对；然后在第一表面上制作第一焊盘对及在第二表面上制作第二焊盘对，并在第二焊盘对上形成圆孔对；制作围坝包括：提供第二陶瓷柸片，在该第二陶瓷柸片上制作第二凹槽对。

步骤S102：将围坝叠在基板上，使第二凹槽对与第一凹槽对相连通；然后使用高温共烧陶(HTCC)工艺对基板和围坝进行烧结。

步骤S103：通过圆孔对将金属浆料均匀灌入通孔对、第一凹槽对、第二凹槽对以及连通槽对中，然后加热金属浆料形成金属毛细结构。

步骤S104：将金属毛细结构中的真空度抽成预设真空度后，向其中注入制冷液，然后再进行密封。

具体的，在步骤S101中，第一陶瓷柸片和第二陶瓷柸片的材质优选为氮化铝材料，其导热系数高。可选的，制作氮化铝材质的陶瓷柸片方法可以包括：先制备氮化铝粉末，然后将氮化铝粉末与有机结合剂、增塑剂、悬浮剂、润湿剂等添加剂在溶剂中混合，形成均匀稳定的悬浮浆料。制作陶瓷柸片时，将浆料从料斗下部流至基带之上，通过基带与刮刀之间的相对运动而形成柸膜，柸膜的厚度由刮刀控制，然后将柸膜连同基带一起送至烘干室烘干，待溶剂蒸发后，有机结合剂在陶瓷颗粒之间形成网络结构，形成具有一定强度和韧性的陶瓷柸片。其中，可以采用碳热还原法制作氮化铝粉末。具体为，将氧化铝与碳粉在氮气环境下混合，在1400-1800℃下发生氧化还原反应，反应结束后得到氮化铝粉末。其中，有机结合剂可以为聚乙烯醇缩丁醛和氟碳树脂混合物；增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯中的任一种或多种；悬浮剂可以为聚烯烃蜡、聚乙烯蜡中的任一种或两种；润湿剂为无水乙醇；溶剂为无水乙醇、聚乙二醇、丙二醇乙醚和异丙醇中的两种以上溶剂混合构成。

具体的，在步骤S101中，使用机械加工方式，如冲压或CNC，制成如图3-4中所示的基板结构以及如图5中所示的围坝结构。

具体的，在步骤S101中，结合图9-11中所示，第一焊盘对和第二焊盘对通过如下方法制作：先分别在第一表面11上固定第一钨片53以及在第二表面12上固定第二钨片63。具体的，该第一钨片53覆盖第一表面11，第二钨片63覆盖第二表面12。更具体的，第一钨片53的厚度为40-60μm，如50μm厚；第二钨片63的厚度为90-110μm，如100μm厚。然后采用湿法刻蚀工艺分别刻蚀该第一钨片53和第二钨片63，以分别得到第一焊盘对5（如图9中图（c）和图10中所示）和第二焊盘对6（如图9中图（b）和图11中所示）。其中，第二焊盘对6上还刻蚀有圆孔对64，作为后续灌入金属浆料、抽真空以及注入制冷液的通道。另外，第二焊盘对上刻蚀有标记65，用于区分正负电极。

具体的，在步骤S102中，通过使用高温共烧陶(HTCC)工艺对基板和围坝进行烧结后得到如图2中所示的结构。为了后续描述方便，将依次连通的通孔对、连通槽对、第一凹槽对和第二凹槽对所形成的空腔命名为收容腔。从图2中可以看到，收容腔也包括对称间隔分布的两个空腔，具体以第一隔板16和第二隔板321所在平面对称。在如图9所示实施例中，圆孔对64设置在基板1的边缘区域，与贯穿基板1的第一凹槽对13连通。在本发明的其他实施例中，也可以将圆孔对64设置在通孔对14所在位置以与通孔对14连通，或者将圆孔对64设置在连通槽对15所在位置以与连通槽对15连通。无论哪种设置方式，位于LED器件同侧的圆孔与空腔相连通，以便后续进行灌入金属浆料、抽真空以及注入制冷液操作。

可选的，在本发明其他实施例中，步骤S102之后，采用电子束蒸发方式在烧结后的围坝顶部蒸镀金属膜作为焊接层，焊接层用于后续与镀膜盖板焊接。在一优选实施例中，在围坝顶部依次蒸镀金属Cr、Ti、Ni、Au。

具体的，在步骤S103中，先制备金属浆料；然后使用中空焊管通过圆孔对将该金属浆料灌入至收容腔中，再使用真空离心搅拌机，使金属浆料均匀灌满在收容腔中；最后加热收容腔中的金属浆料形成金属毛细结构8。其中，制备金属浆料过程包括：先按照金属固形物的质量占金属浆料总质量的83~90%的比例配置金属固形物和有机物，然后进行混合得到金属浆料。有机物在加热过程中挥发，金属固形物烧结后形成金属毛细结构8。其中，金属固形物又包括第一金属粉末和第二金属粉末。金属毛细结构8是整体通气的连接状态，整体的疏松致密程度是由金属固形物与有机物的质量比决定，也受第一金属粉末和第二金属粉末的质量比和尺寸比例影响。在一优选实施例中，第一金属粉末由铜粉组成，第二金属粉末由铜粉或者银粉组成，第一金属粉末呈球状，第二金属粉末呈球状或者正四面体状，且第一金属粉末的颗粒平均粒径与第二金属粉末的颗粒平均粒径或颗粒平均边长比例为2.5:1~4:1。在该优选实施例中，有机物包括扩散剂、稳定剂和有机溶剂。其中，扩散剂选自丙烯酸、丙烯酰胺中的任意一种或两种的组合，其用于对第一金属粉末及第二金属粉末（主要是对第二金属粉末）的表面进行润湿，降低颗粒间的表面能，从而使得第一金属粉末和第二金属粉末均匀分散在有机溶剂中。稳定剂由醋酸乙酯等热稳定性相对较强的有机物组成，其作用是保持金属浆料的整体物理形态稳定性。有机溶剂选自乙醇、甲苯异丁基甲酮中的任意一种或两种的组合，其用于包裹以上材料，并保持金属浆料的流动性。

具体的，在步骤S103中，加热收容腔中的金属浆料形成金属毛细结构8的过程包括：先在220-230℃下烘烤80-100min以挥发质量占比约99.5%的有机物，然后在阶梯温度下进行烧结，如按照如下阶梯温度150-270-380-550-300℃进行烧结，烧结结束后得到金属毛细结构8。优选的，先在225℃下烘烤90min。优选的，在 550℃烧结时，保持烧结时间大于45min。

具体的，在步骤S104中，当将金属毛细结构中的真空度抽成预设真空度后，使用中空焊管注入制冷液，然后将中空焊管通电与钨片形成电阻焊接至圆孔对，以对收容腔进行密封，密封后即可得到如图1中所示的高热可靠性LED封装支架

优选的，在步骤S104中，制冷液选自去离子水、酒精、甲醇、丙酮或其它低沸点且不导电液体中的任意一种。为了使制冷液较容易吸热蒸发为气态，将收容腔内的预设真空度设置为制冷液的临界真空度。比如，当制冷液为去离子水时，将收容腔内的预设真空度设置为5.031-5.6235kPa。

可以理解的是，制冷液的注入含量，与金属毛细结构8中毛细孔的总体积呈正相关，且不完全充满金属毛细结构8的毛细孔。经过多次试验，优选控制制冷液的液态体积（即呈液态时的体积）占毛细孔总体积的15~18%即可。

图8所示实施例提供的制作方法简单易实现，尤其适用于大功率LED芯片封装；连通的收容腔结构设计可以减少抽真空次数，简化工艺；连通槽对的位置设置（自第二表面凹陷）可以降低制作难度，节约制作成本。而通过该制作方法制得的高热可靠性LED封装支架整体散热面积显著增加，散热性能得到显著提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高热可靠性LED封装支架，其特征在于，包括基板和围坝，所述基板包括第一表面及相对设置的第二表面，所述第一表面上设有第一焊盘对，所述围坝设于所述第一表面且围设在所述第一焊盘对周围；

所述基板的与所述围坝相对位置上设有自所述第一表面朝向所述第二表面方向凹陷形成的第一凹槽对，所述围坝的与所述基板相对位置上设有自所述围坝的靠近所述第一表面侧朝向远离所述第一表面方向凹陷形成的第二凹槽对，所述第一凹槽对与所述第二凹槽对相连通；

所述第二表面的与所述第一焊盘对相对位置上设有第二焊盘对，所述基板的介于所述第一焊盘对和所述第二焊盘对之间位置上贯穿开设通孔对；所述基板上还形成有连通所述通孔对和所述第一凹槽对的连通槽对；

所述通孔对、所述连通槽对、所述第一凹槽对和所述第二凹槽对共同形成收容腔，所述收容腔中形成有金属毛细结构，所述第一焊盘对和所述第二焊盘对通过所述金属毛细结构实现电连通；所述收容腔内形成预设真空度，所述金属毛细结构中填充有制冷液。

2.如权利要求1所述的高热可靠性LED封装支架，其特征在于，所述金属毛细结构是通过将金属浆料均匀灌入所述收容腔再加热后形成；所述金属浆料中金属固形物的质量占比为83~90%。

3.如权利要求2所述的高热可靠性LED封装支架，其特征在于，所述金属浆料中金属固形物包括第一金属粉末和第二金属粉末，所述第一金属粉末呈球状，所述第二金属粉末呈球状或者正四面体状，所述第一金属粉末的颗粒平均粒径与所述第二金属粉末的颗粒平均粒径或颗粒平均边长比例为2.5:1~4:1。

4.如权利要求1所述的高热可靠性LED封装支架，其特征在于，所述收容腔内的预设真空度为所述制冷液的临界真空度。

5.如权利要求1所述的高热可靠性LED封装支架，其特征在于，所述第一凹槽对贯穿所述基板，所述连通槽对自所述第二表面朝向所述第一表面方向凹陷形成。

6.一种如权利要求1所述的高热可靠性LED封装支架的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

制作基板和围坝；其中，制作所述基板包括：提供第一陶瓷柸片，所述第一陶瓷柸片包括第一表面及相对设置的第二表面；在所述第一陶瓷柸片上制作通孔对、第一凹槽对和连通槽对；然后在所述第一表面上制作第一焊盘对及在所述第二表面上制作第二焊盘对，并在所述第二焊盘对上制作圆孔对；制作所述围坝包括：提供第二陶瓷柸片，在所述第二陶瓷柸片上制作第二凹槽对；

将所述围坝叠在所述基板上，使所述第二凹槽对与所述第一凹槽对相连通；然后使用高温共烧陶工艺对所述基板和所述围坝进行烧结；

通过所述圆孔对将金属浆料均匀灌入所述通孔对、所述第一凹槽对、所述第二凹槽对以及所述连通槽对中，然后加热所述金属浆料形成金属毛细结构；

将所述金属毛细结构中的真空度抽成预设真空度后，向其中注入制冷液，然后再进行密封。

7.如权利要求6所述的高热可靠性LED封装支架的制作方法，其特征在于，所述方法还包括制备所述金属浆料，包括：

配置金属固形物和有机物，然后进行混合得到所述金属浆料；其中，所述金属固形物的质量占所述金属浆料总质量的83~90%。

8.如权利要求7所述的高热可靠性LED封装支架的制作方法，其特征在于，所述金属固形物包括第一金属粉末和第二金属粉末，所述第一金属粉末呈球状，所述第二金属粉末呈球状或者正四面体状，所述第一金属粉末的颗粒平均粒径与所述第二金属粉末的颗粒平均粒径或颗粒平均边长比例为2.5:1~4:1。

9.如权利要求7所述的高热可靠性LED封装支架的制作方法，其特征在于，所述加热所述金属浆料形成金属毛细结构，包括：

先在220-230℃下烘烤80-100min以挥发有机物，然后按照预设阶梯温度进行烧结以形成所述金属毛细结构。

10.如权利要求6所述的高热可靠性LED封装支架的制作方法，其特征在于，所述预设真空度为所述制冷液的临界真空度；和/或

所述制冷液的液态体积占所述金属毛细结构的毛细孔总体积的15~18%。

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