CN210040255U - 一种散热基板及led封装件 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种散热基板及LED封装件，该散热基板包括陶瓷基板、第一覆铝层和第二覆铝层，第一覆铝层和第二覆铝层分别贴合在陶瓷基板的相对的两个主表面上，陶瓷基板上设置有通孔，通孔中设置有填充通孔的铝填充体，第一覆铝层、第二覆铝层与铝填充体为一体成型。本公开的散热基板的温度循环可靠性高、耐恶劣环境的能力且导热性能优良。
Description
技术领域
本公开涉及半导体领域，具体地，涉及一种散热基板及LED封装件。
背景技术
目前针对大功率LED封装用新型散热基板多采用直接镀铜陶瓷基板(DirectPlated Ceramic，DPC)，其制作工艺路线复杂、镀层较多，产生缺陷的概率较大、成本高、生产周期长。产品塑性差，高温循环可靠性差，导热性能不佳。
实用新型内容
本公开的目的是为了克服现有散热基板高温循环可靠性和导热性能差的问题，提供一种散热基板及LED封装件。
为了实现上述目的，本公开提供一种散热基板，该散热基板包括陶瓷基板、第一覆铝层和第二覆铝层，所述第一覆铝层和所述第二覆铝层分别贴合在所述陶瓷基板的相对的两个主表面上，所述陶瓷基板上设置有通孔，所述通孔中设置有填充所述通孔的铝填充体，所述第一覆铝层、所述第二覆铝层与所述铝填充体为一体成型。
可选地，所述第一覆铝层和/或所述第二覆铝层刻蚀有线路。
可选地，所述第一覆铝层的厚度为0.1-10mm。
可选地，所述第二覆铝层的厚度为0.1-10mm。
可选地，所述第一覆铝层的厚度为0.2-0.5mm，所述第二覆铝层的厚度为0.2-0.5mm。
可选地，所述陶瓷基板的厚度为0.1-2mm。
可选地，所述陶瓷基板的厚度为0.5-1.5mm。
可选地，所述陶瓷基板选自氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板和氮化硅陶瓷基板中的至少一种。
可选地，所述通孔的孔径为0.1-0.3mm。
本公开第二方面提供一种LED封装件，该LED封装件包括本公开第一方面提供的散热基板。
通过上述技术方案，本公开的散热基板具有较高的温度循环可靠性和导热性能，且结构稳定。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开散热基板的一种具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明
1陶瓷基板 2通孔 3第一覆铝层
4第二覆铝层 5铝填充体
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
如图1所示，本公开第一方面提供一种散热基板，该散热基板包括陶瓷基板1、第一覆铝层3和第二覆铝层4，第一覆铝层3和第二覆铝层4分别贴合在陶瓷基板1的相对的两个主表面上，陶瓷基板1上设置有通孔2，通孔2中设置有填充通孔的铝填充体5，第一覆铝层3、第二覆铝层4与铝填充体5为一体成型。
填充通孔是指，通孔内被铝填充体填满。可以采用压力渗铝一体成型的方法制备得到第一覆铝层、第二覆铝层与铝填充体的一体成型结构。其中，压力渗铝一体成型是指利用压力铸渗工艺在陶瓷基板表面形成连续的、具有一定厚度的覆铝层，且在通孔内形成与两侧覆铝层连接的一体连续的铝填充体。本公开的散热基板的通孔内设置有铝填充体，第一覆铝层、铝填充体与第二覆铝层形成连续体，使得本公开的散热基板具有良好的结构稳定性，温度循环可靠性高、耐恶劣环境的能力且导热性能优良。
本公开的散热基板可以通过在陶瓷基板上形成通孔，并将得到的带孔陶瓷基板进行压力渗铝，以在陶瓷基板的两个主表面上分别形成第一覆铝层和第二覆铝层，并在通孔中填充有连接第一覆铝层和第二覆铝层的铝填充体。例如，一种实施方式中，可以采用以下方法制备散热基板：对陶瓷基板进行钻孔，钻孔可以采用本领域的技术人员所常规采用的方式，例如可以为激光钻孔；依次采用溶剂对钻孔后的陶瓷基板进行超声清洗并烘干，得到表面处理后的陶瓷基板。溶剂可以为本领域的技术人员所常规采用的，例如采用乙醇、去离子水对钻孔后的陶瓷基板进行超声清洗；将块状铝或铝合金放入坩埚中，置于箱式电阻炉内进行熔铝处理，熔铝温度可以为700-780℃；将表面处理后的陶瓷基板装入带有凹槽的渗铝模具中，再与模具一起放入石墨坩埚内，放入渗铝舱内，并可以预热至500-700℃；将熔融铝液浇入石墨坩埚内，抽真空并充入惰性气体或氮气加压，抽真空压力可以为200-600Pa，加压的压力可以为4-10MPa，待自然冷却、脱模后再根据需要蚀刻线路。
根据本公开，如图1所示，第一覆铝层3和/或第二覆铝层4可以刻蚀有线路。刻蚀的方法可以为本领域常规的，例如为激光打标线路化法或湿法蚀刻。
根据本公开，第一覆铝层3与第二覆铝层4的厚度可以在较大范围内变化，第一覆铝层3的厚度可以与第二覆铝层4的厚度相同或者不同。优选地，第一覆铝层3的厚度可以为0.1-10mm，第二覆铝层4的厚度可以为0.1-10mm。进一步优选地，第一覆铝层3的厚度可以为0.2-0.5mm，第二覆铝层4的厚度可以为0.2-0.5mm。在上述范围内，第一覆铝层的厚度与第二覆铝层的厚度适宜，覆铝层与陶瓷基板具有良好的结合力，且具有更好的导热性能。
根据本公开，陶瓷基板1的厚度可以为0.1-2mm。优选地，陶瓷基板1的厚度为0.5-1.5mm。在上述厚度范围内，散热基板较为轻薄，且具有良好的机械强度和导热性能。
根据本公开，陶瓷基板1可以为本领域的技术人员所常规采用的，例如可以包括氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板和氮化硅陶瓷基板中的至少一种，其中，氧化铝陶瓷基板可以为增韧氧化铝陶瓷基板。上述陶瓷基板具有更优的力学强度，使得本公开的散热基板不但具有良好的散热性，同时具有较优的温度循环可靠性和耐恶劣环境的能力。
根据本公开，通孔2的孔径可以在较大的范围内变化，优选地，通孔2的孔径可以为0.1-0.3mm，更优选为0.15-0.25mm。在上述范围内，通孔的孔径大小适宜，可以为铝填充体提供充分的容纳空间，避免因铝膨胀而造成陶瓷基板的热应力增大而造成散热基板的结构发生变化。并且，可以使得第一覆铝层、铝填充体和第二覆铝层具有良好的连接性，结构完整。
本公开第二方面提供一种LED封装件，该LED封装件包括本公开第一方面提供的散热基板。本公开的LED封装件具有良好的导热性能、温度循环可靠性和耐恶劣环境的能力。
下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
实施例1
采用激光对厚度为0.32mm的陶瓷基板进行钻孔，孔径为0.1mm；依次采用乙醇、去离子水对陶瓷基板各超声清洗10min，并在150℃的条件下进行烘干；将块状铝放入氧化铝坩埚中，置于箱式电阻炉内在750℃的条件下熔化；将表面处理后的陶瓷基板装入带有凹槽(槽深0.4mm)的渗铝模具中，再与模具一起放入石墨坩埚内，放入渗铝舱内预热至580℃；将熔融铝液浇入石墨坩埚内，抽真空并加压，抽真空压力为340Pa，加压的压力为5.4MPa，自然冷却，脱模，得到陶瓷基板表面贴合有第一覆铝层、第二覆铝层，通孔内设置有铝填充体的散热基板，其中第一覆铝层与第二覆铝层的厚度分别为0.4mm，再蚀刻线路。
实施例2
采用激光对厚度为0.63mm的陶瓷基板进行钻孔，孔径为0.1mm；依次采用乙醇、去离子水对陶瓷基板各超声清洗10min，并在150℃的条件下进行烘干；将块状铝放入氧化铝坩埚中，置于箱式电阻炉内在750℃的条件下熔化；将表面处理后的陶瓷基板装入带有凹槽(槽深0.1mm)的渗铝模具中，再与模具一起放入石墨坩埚内，放入渗铝舱内预热至600℃；将熔融铝液浇入石墨坩埚内，抽真空并加压，抽真空压力为300Pa，加压的压力为5.7MPa，自然冷却，脱模，得到陶瓷基板表面贴合有第一覆铝层、第二覆铝层，通孔内设置有铝填充体的散热基板，其中第一覆铝层与第二覆铝层的厚度分别为0.1mm，再蚀刻线路。
对比例
采用激光对厚度为05mm的陶瓷基板进行钻孔，孔径为0.2mm；先用稀硫酸，再依次采用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗陶瓷基板表面10min，并在150℃的条件下进行烘干；在陶瓷表面沉积200nm的Ti粘附层；用物理沉积方式在陶瓷表层形成80μm厚的铜薄层；采用化学镀的凡是在通孔内填充金属铜；在电路沟槽结构内贴光刻胶，在电路部分镀铜增加铜层厚度；保护住电路部分，对底层的种子层金属进行湿法蚀刻，得到散热基板。
测试例
(1)温度循环实验
将实施例1-2和对比例中的样品放入温度循环试验箱内，实验过程是以常温→低温→低温停留→高温→高温停留→常温作为一个循环，低温为-40℃，高温为150℃，停留时间均为30min。记录循环次数，并观察样品是否有铝层剥离、陶瓷是否有裂纹等异常。
(2)无损检测
利用X-ray对实施例1-2和对比例中经温度循环实验的散热基板进行无损检测，检测结果表明，本公开的散热基板经温度循环实验后仍具有良好的结构，陶瓷基板内部无裂纹，具有良好的导热性能、温度循环可靠性和耐恶劣环境的能力。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种散热基板，其特征在于，该散热基板包括陶瓷基板(1)、第一覆铝层(3)和第二覆铝层(4)，所述第一覆铝层(3)和所述第二覆铝层(4)分别贴合在所述陶瓷基板(1)的相对的两个主表面上，所述陶瓷基板(1)上设置有通孔(2)，所述通孔(2)中设置有填充所述通孔(2)的铝填充体(5)，所述第一覆铝层(3)、所述第二覆铝层(4)与所述铝填充体(5)为一体成型。
2.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述第一覆铝层(3)和/或所述第二覆铝层(4)刻蚀有线路。
3.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述第一覆铝层(3)的厚度为0.1-10mm。
4.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述第二覆铝层(4)的厚度为0.1-10mm。
5.根据权利要求1或2所述的散热基板，其特征在于，所述第一覆铝层(3)的厚度为0.2-0.5mm；所述第二覆铝层(4)的厚度为0.2-0.5mm。
6.根据权利要求1或2所述的散热基板，其特征在于，所述陶瓷基板(1)的厚度为0.1-2mm。
7.根据权利要求1或2所述的散热基板，其特征在于，所述陶瓷基板(1)的厚度为0.5-1.5mm。
8.根据权利要求1或2所述的散热基板，其特征在于，所述陶瓷基板(1)选自氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板和氮化硅陶瓷基板中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的散热基板，其特征在于，所述通孔(2)的孔径为0.1-0.3mm。
10.一种LED封装件，其特征在于，该LED封装件包括权利要求1-9中任意一项所述的散热基板。
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| CN201920990205.7U CN210040255U (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 一种散热基板及led封装件 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115286397A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-04 | 广东工业大学 | 一种陶瓷基板及其制备方法 |
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2019
- 2019-06-27 CN CN201920990205.7U patent/CN210040255U/zh active Active
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| CN115286397A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-04 | 广东工业大学 | 一种陶瓷基板及其制备方法 |
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