CN203192861U - 铝基板及使用该铝基板的led光源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种铝基板，包括铝底板，所述铝底板表面自上而下依次设有导电金属层、金属氧化物绝缘层、金属薄膜层；该导电金属层上设有导电线路及LED芯片的固晶功能区。本实用新型中金属氧化物绝缘层散热性能好，能够延长LED芯片的使用寿命；而且，LED芯片与基板间通过一次封装就能够实现LED芯片之间的串并联组合关系，直接接于驱动电路就可以发光工作，简化了封装的工艺步骤，节省了半导体材料，节约了成本，使得生产效率大幅提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED技术领域，具体的说是一种铝基板及使用该铝基板的LED光源。
背景技术
将多个LED芯片集成在一个线路板上称为集成芯片，LED集成芯片正越来越广泛地应用到LED照明光源中。LED集成芯片中常用到铝基板，现有的LED照明铝基板一般以铝底板作为衬底，在衬底上面涂覆树脂类材料作为绝缘层，再在绝缘层上覆盖铜箔作为导电层。由于其绝缘层能耐高压(＞1500V/min)及衬底散热性较佳，所以被广泛应用在LED光源领域。
其应用方式为在铝底板上按照传统单层印刷线路板的制造方式将铜箔用丝网印刷及蚀刻方式形成电路，再将防焊层覆盖在铝底板上，仅裸露出需要焊接部位的铜箔即成。这种采用传统方式制造的铝基板，由于该电路上所形成的电极工艺精度较低，难以采用倒装和垂直结构等芯片进行集成芯片封装，并且由于导热绝缘层反射率较低，不利于提高芯片出光效率。
同时，由于难以精确控制导热绝缘层的厚度，为了保证其耐压性能，必须对绝缘层的厚度留有较大余量，一般绝缘层的厚度在80～100μm，因此绝缘层的厚度较大，而树脂的导热系数较小，通常为1-2.0W/(m·K)，因此其导热及散热效果大大降低。
实用新型内容
本实用新型的其中一目的在于提供了一种铝基板。
本实用新型的另一目的在提供一种使用上述铝基板的LED光源。
为了达到上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种铝基板，包括铝底板，所述铝底板表面自上而下依次设有导电金属层、金属氧化物绝缘层、金属薄膜层；该导电金属层上设有导电线路及LED芯片的固晶功能区。
作为本实用新型的优选技术方案，所述金属氧化物绝缘层上设有一金属缓冲层，该导电金属层设置在该金属缓冲层上。
作为本实用新型的优选技术方案，所述金属缓冲层为钨、钼、钛、铜或其中两种金属所组成的合金材料，其厚度为30-100nm。
作为本实用新型的优选技术方案，所述导电金属层上设有焊线功能区，该焊线功能区上设置有金或银材料的焊接层。
作为本实用新型的优选技术方案，所述导电金属层包括第一导电金属层及覆盖在该第一导电金属层上的第二导电金属层。
作为本实用新型的优选技术方案，所述第一导电金属层的厚度为30-80nm，该第二导电金属层的厚度0.01-0.5mm。
作为本实用新型的优选技术方案，所述金属氧化物绝缘层为透明的金属氧化物绝缘层，该金属氧化物绝缘层的厚度为0.1-100um。
作为本实用新型的优选技术方案，所述固晶功能区上设置有金、银或金锡合金材料的固晶层。
使用上述铝基板的LED光源，包括铝底板、LED芯片，所述铝底板表面自上而下依次设有导电金属层、金属氧化物绝缘层、金属薄膜层；该导电金属层上设有导电线路及LED芯片的固晶功能区；
所述LED芯片为正装、倒装或垂直结构的LED芯片，其固定在该导电金属层上的固晶功能区，该LED芯片的电极与该导电金属层上的导电线路电连接，该导电金属层上还设有一保护层，该保护层将该LED芯片覆盖。
与现有技术相比，本实用新型在铝底板的表面设置金属氧化物绝缘层及导电金属层，使得金属氧化物绝缘层的厚度可以精确控制，适合正装、倒装或垂直结构芯片封装工艺要求，在满足耐高压的情况下，可尽量减少导热绝缘层的厚度，有利于LED光源的小型化。
同时，所述金属氧化物绝缘层的导热系数高，使得基板具有优异的导热性能，本实用新型所述的铝基板的整体热阻是传统铝基板的热阻的1/80～1/200，基板的导热、散热性能好，能够延长LED芯片的使用寿命。
而且，LED芯片与基板间通过一次封装就能够实现LED芯片之间的串并联组合关系，直接接于驱动电路就可以发光工作，简化了封装的工艺步骤，节省了半导体材料，节约了成本，使得生产效率大幅提高。
附图说明
图1为本实用新型中铝基板的结构示意图。
图2为本实用新型中正装结构的LED芯片安装于铝基板的结构示意图。
图3为本实用新型中倒装结构的LED芯片安装于铝基板的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图中所示的铝基板包括铝底板101，该铝底板101的表面自上而下依次设有导电金属层、透明的金属氧化物绝缘层103、金属薄膜层102；该导电金属层包括第一导电金属层105及覆盖在该第一导电金属层105上的第二导电金属层106，该第二导电金属层106上设有用于与LED芯片连接的导电线路（图未示）及固定LED芯片的固晶功能区107。
较优的，为防止第一导电金属层105从金属氧化物绝缘层103上剥落，所述金属氧化物绝缘层103上有一金属缓冲层104，该第一导电金属层105设置在该金属缓冲层104上。该金属缓冲层104采用钨、钼、钛、铜或其中两种金属所组成的合金材料（所组成的合金材料均为已知现有材料），其厚度为30-100nm。金属缓冲层104的热膨胀系数与金属氧化物绝缘层103的热膨胀系数匹配，有效缓解层间热应力，可以避免第一导电金属层105从金属氧化物绝缘层103上剥落的现象发生。
较优的，为使铝基板适用于正装结构的LED芯片，所述第二导电金属层106上设有焊线功能区（图未示），该焊线功能区上设置有金或银材料的焊接层（图未示），以便于LED芯片的电极焊接。
较优的，为避免固晶、打金线工序时对第二导电金属层106上的导电线路造成损害，该第二导电金属层106上可以涂覆有防焊层（固晶功能区107、焊线功能区的位置不需要涂覆），保护该第二导电金属层106上的导电线路。
较优的，为使LED芯片与第二导电金属层106的固晶功能区107间紧密结合，并降低两者间的电阻率，该第二导电金属层106上固晶功能区107上设置有金、银或金锡合金材料的固晶层109。
较优的，在保证铝基板耐压性能下，而使其导热及散热效果达到较佳效果，其各层间的厚度分别为：该铝底板101厚度为0.1-5mm，该金属氧化物绝缘层103的厚度为0.1-100um，该第一导电金属层105的厚度为30-80nm，该第二导电金属层106的厚度0.01-0.5mm。
制造上述铝基板的方法，包括以下步骤：
步骤一：提供一铝底板，并对该铝底板101进行清洁及抛光预处理。
铝底板101的清洁及抛光可以采用以下工艺进行：如将所述铝底板101在浓硫酸中清洗，去除所述铝底板101的表面的油污及杂质，然后用含有磷酸、醋酸、硝酸的腐蚀液进行表面化学抛光，再用去离子水清洗干净。还可以采用等离子工艺对铝底板101进行表面清洁和抛光处理。
步骤二：采用物理沉积法在该铝底板101上生长一高反射的金属薄膜层102。
步骤三：将表面生长有金属薄膜层102的铝底板101放入至真空反应腔内，采用原子层化学气相沉积法（ALCVD、Atomic LayerChemical Vapor Deposition）在该金属薄膜层102表面生长一金属氧化物绝缘层103。
为防止后续步骤生成的第一导电金属层105从金属氧化物绝缘层103上剥落；较优的，还包括一步骤，步骤四：采用物理沉积法在该金属氧化物绝缘层103的表面上生长一金属缓冲层104；该金属缓冲层104采用钨、钼、钛、铜或其中两种金属所组成的合金材料，其厚度为30-100nm。
步骤五：在金属缓冲层104上生成一导电金属层，该导电金属层包括第一导电金属层105及第二导电金属层106，该第一导电金属层105采用物理或电化学沉积法生成，该第二导电金属层106采用采用物理或电化学沉积法生成，该第二导电金属层106覆盖在该第一导电金属层105上。
步骤六：在该第二导电金属层106表面进行贴膜、蚀刻处理，得到LED芯片的导电线路（图未示）及LED芯片的固晶功能区107。较优的，为使铝基板适用于正装结构的LED芯片，在该步骤中该第二导电金属层106上可以预留有焊线功能区（图未示），该焊线功能区上设置有金或银材料的焊接层（图未示）。
该固晶功能区107及焊线功能区的设置需与LED芯片的结构相一致；如正装结构的LED芯片，每一LED芯片需要对应的设置一个固晶功能区107和两个分别连接LED芯片电极的焊线功能区；倒装结构的LED芯片，每一LED芯片需要对应的设置两个分别连接LED芯片电极的固晶功能区107，而不需要设置焊线功能区。
较优的，为使LED芯片与第二导电金属层106的固晶功能区107间紧密结合，并降低两者间的电阻率，所述固晶功能区107上设置一金、银或金锡合金材料的固晶层。
步骤七：将上述铝底板放入至含氮气或氢气的反应腔内，升温至300～450℃进行合金化处理。
为避免固晶、打金线工序时对第二导电金属层106上的导电线路造成损害；较优的，还包括一步骤，步骤八：于该第二导电金属层106上（固晶功能区107、焊线功能区的位置不需要涂覆）涂覆防焊材料，并固化形成一防焊层，保护该第二导电金属层106上的导电线路。
在上述的铝基板制造方法中，各层生成所采用的工艺，如物理沉积法、原子层气相化学沉积法、电化学沉积法、贴膜、蚀刻、合金化处理等，均为业界常用的加工工艺，因此在此就不再进行赘述。
请参阅图2，为正装结构的LED芯片安装于上述铝基板的结构示意图。LED芯片110的透明衬底111通过固晶层109固定在第二导电金属层106上的固晶功能区107，该LED芯片的电极通过打金线的方式连接于焊线功能区，并与该第二导电金属层106上的导电线路电连接；同时，该第二导电金属层106上还设有一保护层112，该保护层112将该LED芯片110覆盖。其中，该保护层为含有或不含有荧光粉的硅胶或树脂，通过高温熔化后，封装到第二导电金属层106上固化形成。
请参阅图3，为倒装结构的LED芯片安装于上述铝基板的结构示意图。LED芯片110的电极通过固晶层109直接固定在第二导电金属层106上的固晶功能区107上，并与第二导电金属层106上的导电线路电连接，而保护层112将该LED芯片110封装固定在第二导电金属层106上。此种结构，LED芯片的透明衬底111为出光面，加上铝底板101上包覆的高反射的金属薄膜102，因此相对于正装结构的LED芯片，该LED光源的出光效率会有较大的提高。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；凡是依本实用新型所作的等效变化与修改，都被本实用新型权利要求书的范围所覆盖。
Claims (9)
1.一种铝基板，包括铝底板，其特征在于：所述铝底板表面自上而下依次设有导电金属层、金属氧化物绝缘层、金属薄膜层；该导电金属层上设有导电线路及LED芯片的固晶功能区。
2.根据权利要求1所述的铝基板，其特征在于：所述金属氧化物绝缘层上设有一金属缓冲层，该导电金属层设置在该金属缓冲层上。
3.根据权利要求2所述的铝基板，其特征在于：所述金属缓冲层为钨、钼、钛、铜或其中两种金属所组成的合金材料，其厚度为30-100nm。
4.根据权利要求1所述的铝基板，其特征在于：所述导电金属层上设有焊线功能区，该焊线功能区上设置有金或银材料的焊接层。
5.根据权利要求1所述的铝基板，其特征在于：所述导电金属层包括第一导电金属层及覆盖在该第一导电金属层上的第二导电金属层。
6.根据权利要求5所述的铝基板，其特征在于：所述第一导电金属层的厚度为30-80nm，该第二导电金属层的厚度0.01-0.5mm。
7.根据权利要求1所述的铝基板，其特征在于：所述金属氧化物绝缘层为透明的金属氧化物绝缘层，该金属氧化物绝缘层的厚度为0.1-100um。
8.根据权利要求1所述的铝基板，其特征在于：所述固晶功能区上设置有金、银或金锡合金材料的固晶层。
9.一种使用如权利要求1-8中任一权利要求所述的铝基板的LED光源，包括铝底板、LED芯片，其特征在于：
所述铝底板表面自上而下依次设有导电金属层、金属氧化物绝缘层、金属薄膜层；该导电金属层上设有导电线路及LED芯片的固晶功能区；
所述LED芯片为正装、倒装或垂直结构的LED芯片，其固定在该导电金属层上的固晶功能区，该LED芯片的电极与该导电金属层上的导电线路电连接，该导电金属层上还设有一保护层，该保护层将该LED芯片覆盖。
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