CN201435407Y - 一种新型led封装用基板 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及新型LED封装用基板，可有效提高大功率封装基座散热性能，改善因温升导致LED芯片光衰大及寿命下降的问题，其解决的技术方案是，包括焊接膜、导电膜、芯片粘结层及石墨基板，焊接膜下部为导电膜，导电膜的下部有连为一体的基底膜，基底膜置于绝缘氧化层上，绝缘氧化层下部置于石墨基板上，焊接膜、导电膜、基底膜的中部同绝缘氧化层上层面间构成凹槽，凹槽内在绝缘氧化层面上置有芯片粘结层，本实用新型结构新颖简单、独特，使用方便，散热效果好，使用寿命长，并能增强LED产品耐高温冲击性能，提高产品可靠性及稳定性，是对现有LED封装用基板的改进与创新。

Description

一种新型LED封装用基板
一、技术领域
本实用新型涉及LED芯片生产设备，特别是一种新型LED封装用基板。
二、背景技术
随着电子技术的迅猛发展，电子元器件日益小型化，导致芯片产生的热量就越来越集中。尤其是LED大功率的发展，使得元器件的单位体积内的发热量步步攀升。如果这些热量不能及时排出外界，造成芯片的温升效应，LED的寿命和光都会大打折扣，传统使用的PCB板封装基板的热传导率仅约0.36W/MK，已远远不能满足大功率LED的理想散热基板材料。
现有技术的LED封装所用基板一般为PCB、陶瓷或金属基板如：铜铝基板。它们共有以下缺点：1)PCB板导热效率低，导致基板散热性比较差，2)PCB板及金属基板膨胀系数与LED芯片相差太大，当温度变化时容易引发芯片瑕疵及发光率低下，导致发光效率和寿命大打折扣，没能达到高功率、长寿命的技术要求。3)陶瓷基板与金属基板有着散热不均匀，造成局部温度高，也不能很好得将热量散发掉，影响使用效果，使用寿命短，因此，其改进和创新势在必行。
三、实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之不足，本实用新型之目的就是提供一种新型LED封装用基板，可有效提高大功率封装基座散热性能，改善因温升导致LED芯片光衰大及寿命下降的问题，其解决的技术方案是，包括焊接膜、导电膜、芯片粘结层及石墨基板，焊接膜下部为导电膜，导电膜的下部有连为一体的基底膜，基底膜置于绝缘氧化层上，绝缘氧化层下部置于石墨基板上，焊接膜、导电膜、基底膜的中部同绝缘氧化层上层面间构成凹槽，凹槽内在绝缘氧化层面上置有芯片粘结层，本实用新型结构新颖简单、独特，使用方便，散热效果好，使用寿命长，并能增强LED产品耐高温冲击性能，提高产品可靠性及稳定性，是对现有LED封装用基板的改进与创新。
四、附图说明
图1为本实用新型的结构主视图。
图2为本实用新型的使用状态图。
图3为本实用新的另一实施例使用状态图。
图4为本实用新型的多部分组合在一起的使用状态图
五、具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
由图1-4所示，本实用新型包括焊接膜、导电膜、芯片粘结层及石墨基板，焊接膜1下部为导电膜2，导电膜2的下部有连为一体的基底膜3，基底膜置于绝缘氧化层4上，绝缘氧化层下部置于石墨基板5上，焊接膜1、导电膜2、基底膜3的中部同绝缘氧化层4上层面间构成凹槽7，凹槽7内在绝缘氧化层面上置有芯片粘结层6。
为了保证使用效果，所说的石墨基板5下部装有散热翅8；所说的凹槽7为长方形的通槽；所说的焊接膜1、导电膜2、基底膜3、绝缘氧化层4、石墨基板5为方形或圆形；焊接膜1、导电膜2、基底膜3复合组成金属化层一体结构。
在图1-4中，其中：
焊接膜1：主要焊接电子元器件。一般由银或金等导电性和焊接性良好的金属，采用磁控溅射的方法沉积到导电膜上；
导电膜2：主要起到导电的作用，承载一定的电流密度，并过度膨胀系数差异较大的焊接膜和基底膜。一般是采用磁控溅射的方法将铜或镍或镍合金沉积到基底膜上；
基底膜3：主要是起到与绝缘层有较强的附着力，并覆镀整个金属化导电层。采用磁控溅射的方法将铬或钛金属沉积到绝缘氧化层上；
绝缘氧化层4：通过对石墨的特殊阳极氧化处理，形成的具有微孔的结构层，该层具有电气绝缘性能.
石墨基板5：是LED引线电路的基板；
芯片粘接层6：是将LED芯片附着在基板的绝缘氧化层上，是具有良好的导热性的胶或共晶镀层；
凹槽7：用于经芯片粘结层放置芯片；
散热翅8：用于帮助石墨基板散热；
透明塑封树脂9：用于封装芯片，固定和保护LED芯片11引线的塑封料；
电极引线10：用于连接LED芯片11和焊接膜1，是将芯片电极引出来，通常是金线或铝线等。
基底膜3采用磁控溅射金属铬和钛的方法将铬或钛沉积到绝缘氧化层上，基底膜3的厚度为0.2-0.3μm范围内；导电膜2采用磁控溅射把金属铜或镍或镍合金沉积到基底膜3上，厚度为2-3μm范围内；焊接膜1采用磁控溅射把银或金等导电性和焊接性良好的金属沉积到导电膜2上，厚度为0.5-1μm范围内；绝缘氧化层4的面上采用掩膜或光刻的方法形成电路图形且采用磁控溅射的方法使电路图形形成金属化层1-3，把大功率LED芯片贴装到金属化层上进行打引线线封装。
在具体实施中，本实用新型是对石墨基板进行绝缘氧化处理，生成具有电气绝缘性能的氧化层。在绝缘氧化层上用掩膜或光刻等形成所设计的LED走线电路图形，用磁控溅射的方法，交替地沉积基底膜、导电膜和焊接膜，从而在石墨基板上形成具有导电性和可焊性的金属化电路层，并在上面封装LED芯片。该基板在结构上，绝缘层与石墨板是无缝隙结合，最大限度地减少了热阻，改善散热性，热导率129W/(m·K)提高LED芯片的稳定性。还有石墨的透气性，能更好把热量与外界的空气对流，并且还具有足够的强度和良好的机械加工性能。
采用本实用新型电路基座的大功率LED照明器件由于LED芯片直接接合在石墨绝缘氧化层上，利用这样的封装结构不仅减少了热阻数，还减少了LED芯片的热阻，从而凸显出了它优良的散热性能。并可在其上大面积、多芯片封装，使热量均匀分布，提高散热效率，从而实现大功率LED照明应用。
LED封装基板其特征在于：
A：在石墨板上作绝缘氧化处理且形成绝缘氧化层，绝缘氧化层的面上采用掩膜或光刻的方法形成LED封装走线图且采用磁控溅射的方法使走线图形形成金属化导电层。磁控溅射技术是指：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片上。本实用新型就是基于此原理，将活性金属磁控溅射到石墨板的绝缘氧化层所形成的线路图案上，使其形成金属化导电层电路图案，该金属化导电层电路图案有着优异的热传导，能够在瞬间将LED芯片产生的热能传导散热出去，确保LED芯片的正常工作。
B：金属化层由基底膜、导电膜、焊接膜复合组成。采用磁控溅射金属所形成的金属化层，不紧能满足其电气导通的功能，而且确保金属化层与绝缘氧化层的可靠结合力，由于金属化层中的基底膜采用磁控溅射的方法将铬或钛沉积到绝缘氧化层上因此具有良好的耐高温特性，完全可适合无铅焊接工艺。
C：在石墨板的安装面设置LED走线图形，并且采用磁控溅射的方法使电路图形，形成金属化层电路且LED芯片封装在金属化层电路上。
D：在经过绝缘氧化处理的石墨基板绝缘氧化层是采用磁控溅射的方法使掩膜或光刻形成LED芯片封装电路图形并形成金属化层电路，且将LED芯片封装在金属化电路上，另一方面采用磁控溅射的方法形成金属化层与其他器件或材料结合。
E：在石墨基板的绝缘氧化层上采用掩膜或光刻的方法形成LED电气连接电路图且采用磁控溅射的方法使电路图形形成金属化导电层，封装一片或多片LED芯片在绝缘氧化层上且LED芯片电极和外围电路与金属化层连接。
这种方案开创了LED器件成型的崭新的结构，特别适用于大功率LED器件的成型，以及制造矩阵排列的LED器件的制造。它最大的特点在于：将器件的热阻减少至极限，降低了器件的稳升，满足了大功率、特大功率LED照明器件的散热要求。
本实用新型与现有技术相比，一是采用石墨材料制作的电路基板，具有良好的热导性和散热性及机械加工性能和透气性能，取材方便，价格低廉对环境无任何污染。二是电路板和散热器合二为一，中间没有机械连接间隙，整体散热效果优于高导热系数的陶瓷板和铜铝材等组合的散热器。

Claims (6)

1、一种新型LED封装用基板，包括焊接膜、导电膜、芯片粘结层及石墨基板，其特征在于，焊接膜(1)下部为导电膜(2)，导电膜(2)的下部有连为一体的基底膜(3)，基底膜置于绝缘氧化层(4)上，绝缘氧化层下部置于石墨基板(5)上，焊接膜(1)、导电膜(2)、基底膜(3)的中部同绝缘氧化层(4)上层面间构成凹槽(7)，凹槽(7)内在绝缘氧化层面上置有芯片粘结层(6)。
2、根据权利要求1所述的新型LED封装用基板，其特征在于，所说的石墨基板(5)下部装有散热翅(8)。
3、根据权利要求1所述的新型LED封装用基板，其特征在于，所说的凹槽(7)为长方形的通槽。
4、根据权利要求1所述的新型LED封装用基板，其特征在于，所说的焊接膜(1)、导电膜(2)、基底膜(3)、绝缘氧化层(4)、石墨基板(5)为方形或圆形。
5、根据权利要求1所述的新型LED封装用基板，其特征在于，所说的焊接膜(1)、导电膜(2)、基底膜(3)复合组成金属化层一体结构。
6、根据权利要求1所述的新型LED封装用基板，其特征在于，所说的基底膜(3)的厚度为0.2-0.3μm，导电膜(2)厚度为2-3μm，焊接膜(1)厚度为0.5-1μm。
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