CN203950803U - 发光器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发光器件，包括：至少含有绝缘部分和一个金属块的基板；发光二极管芯片，安装于所述基板之上；水溶性锡膏，位于发光二极管芯片和基板的金属块之间，用于固定芯片和传导热量；覆盖发光二极管芯片的封装胶；该结构的发光二极管芯片的底面、水溶性锡膏、基板的金属块形成一条全金属的导热通路，使芯片达到低热阻的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发光器件。
背景技术
发光二极管（英文为Light Emitting Diode，简称LED）是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有环保、亮度高、功耗低、寿命长、工作电压低、易集成化等优点，是继白炽灯、荧光灯和高强度放电（英文缩写为HID）灯（如高压钠灯和金卤灯）之后的第四代新光源。
由于LED无法100%的电能转化为光，其他能量转化成热的形式。热聚集将使LED的温度升高，导致光通量急剧下降，色点漂移，寿命大大缩短。因此散热问题一直是LED面临的关键问题，尤其是对于大功率LED，由于输入功率大，有大量的热产生，散热更成为至关重要的问题。
LED散热途径主要为热传导，其散热能力由热阻决定，因此减小热阻是解决散热问题的主要手段。目前阻碍LED元件热阻降低的因素主要有两个：一是蓝宝石衬底，二是固晶胶。蓝宝石衬底的热导率较低，当前主流垂直结构芯片(使用Si衬底或者合金衬底)或者倒装芯片可以较好地解决这个问题，但是这两种芯片工艺复杂，价格昂贵。再考虑固晶胶，目前普遍采用M2胶水，热导率仅为0.2W/mK，严重影响了散热性能，而银胶虽然热导率较高，但是由于是环氧树脂基体，可靠性较差。
发明内容
针对上述问题，本实用新型提出一种发光器件结构，其对热传导路径的结构进行了一系列设计：首先，采用水溶性锡膏作为固晶材料，具很高的热导率，并且助焊剂等残留物可以用水方便去除，同时使LED元件的散热能力和可靠性大大提高；其次，对芯片进行设计，ODR和背金之间加入了金属阻挡层，防止锡膏对ODR的破坏；第三，基板固晶部分为金属块，并且厚度较薄，可以提供良好的导热。
一种发光器件，包括：基板，至少含有绝缘部分和一个金属块；发光二极管芯片，安装于所述基板之上；水溶性锡膏，位于发光二极管芯片和基板的金属块之间，用于固定芯片和传导热量；封装胶，覆盖发光二极管芯片；所述发光二极管芯片的底面、水溶性锡膏和基板的金属块构成一全金属的导热通路。
优选的，所述发光二极管芯片为正装结构芯片，邻近基板的一侧表面具有反射结构。
优选的，所述反射结构为一全方位反射镜，包含金属反射层和金属阻挡层。
优选的，所述水溶性锡膏的厚度不大于20μm，且水溶性锡膏不溢出到正装芯片的侧面，避免造成挡光。
优选的，所述导热通路的热阻小于7K/W。
优选的，基板中金属块的上表面或者下表面面积分别不小于基板上下表面面积的40%，并且金属块的下表面面积大于其上表面面积。
优选的，基板的厚度为0.1mm~0.5mm之间；最优的，基板的厚度为0.1mm~0.3mm，以利于更好地导热。
本实用新型至少具有如下的有益效果：1）全金属导热通路使热阻大大降低，同时又利于可靠性；2）采用正装结构的芯片相比于倒装芯片可以大大地节约成本；3）适合在大功率情况下使用。
前述发光器件可应用于各种显示系统、照明系统、汽车尾灯等领域。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为本实用新型之实施例1所述发光器件的立体图。
图2为本实用新型之实施例1所述发光器件的剖面图。
图3为图2中LED芯片的结构剖面图。
图4为图2中发光器件的俯视图。
图5为图2中发光器件的仰视图。
图中各标号表示如下：
100：发光器件；110：基板；110a：基板的上表面；110b：基板的下表面；111、112：金属块；113：基板绝缘部分；120：水溶性锡膏层；130：LED芯片；131：第一类型半导体层；132：有源层；133：第二类型半导体层；134：衬底；135：金属反射层；136：金属阻挡层；137：Pt/Au金属层；138：第一电极；139：第二电极；140：封装胶；150：导电引线。
具体实施方式
下面结合示意图对本实用新型进行详细的描述，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
请参看图1和图2，一种发光器件包括：基板110、LED芯片130和封装胶140。其中，该发光器件底部为基板110，包含两个金属块111、112和隔绝金属块的基板绝缘部分113。LED芯片130被固于金属块111、112之上，固晶层为水溶性锡膏120，连接焊线（图上未标示）后，在芯片以及基板表面覆盖上封装胶140。
请参看图3，LED芯片130采用传统正装芯片，其自上而下包括：第一类型半导体层131、有源层132、第二类型半导体层133、衬底134、金属反射层135、金属阻挡层36、Pt/Au金属层137、第一电极138和第二电极139。
请参看图4和5，基板的两金属块111、112的上表面（111a、112a）和下表面（111b、112b）的面积分别不小于基板上下表面面积的40%，并且金属块的下表面111b、112b的面积大于其上表面111a、112a的面积。在本这实施例中，金属块上表面（111a、112a）所占面积要大于基板上表面110a面积的40%，金属块下表面（111b、112b）要大于基板下表面110b面积的50%。
在本实施例中，基板110的厚度为0.1mm到0.5mm之间，较佳值为0.1mm~0.3mm，以利于更好地导热。水溶性锡膏层120的厚度不大于20μm，且不溢出到LED芯片130的侧面，避免造成挡光。
请再参看图4，基板上的两金属块111和112分别作为器件的正、负极，用于连接外部电源，其中金属块111作为正极、金属块112作为负极，LED芯片130的第一、第二电极通过导电引线150连接至基板的金属块形成串联电路。
发光二极管散热主要依靠热传导，具体路径为从芯片开始一直到器件的底部。在本实施例中，从发光二极管金属反射层开始到基板底面形成一条全金属的导热通路，由于金属的热导率相对于其他材料较高，其热阻小于7K/W，因此可以有效的散热。在芯片中，热从外延层以及衬底传导到金属反射层135，然后再经过金属阻挡层136传导至Pt/Au金属层134，热量再经由水溶性锡膏层120传递到基板的金属块111、112，最后散播到发光器件之外。
Claims (10)
1.一种发光器件，包括：
基板，至少含有绝缘部分和一个金属块；
发光二极管芯片，安装于所述基板之上；
水溶性锡膏，位于所述发光二极管芯片和基板的金属块之间，用于固定所述发光二极管芯片和传导热量；
封装胶，覆盖所述发光二极管芯片；
所述发光二极管芯片的底面、水溶性锡膏和基板的金属块构成一全金属的导热通路。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述发光二极管芯片为正装结构芯片，邻近基板的一侧表面具有反射结构。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于：所述反射结构包含金属反射层和金属阻挡层。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述水溶性锡膏的厚度不大于20μm。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述水溶性锡膏不溢出到所述芯片的侧面，避免造成挡光。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述导热通路的热阻小于7 K/W。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述基板中金属块的上表面或者下表面面积分别不小于基板表面面积的40%。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述基板中金属块的下表面面积大于上表面面积。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述基板的厚度为0.1mm~0.5mm。
10.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述基板具有两个金属块，分别作为基板的正、负极，各个金属块上方各安装有一所述发光二极管芯片。
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