專利名稱：：一種功率型led燈及其封裝工藝和回流焊工藝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電子制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及具有全金屬連接特征的一種功率型LED燈及其封裝工藝和回流焊工藝設(shè)備。
背景技術(shù)：
：隨著第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵的突破和藍、綠、白光發(fā)光二極管的問世，繼半導(dǎo)體技術(shù)引發(fā)微電子革命之后，又在孕育一場新的產(chǎn)業(yè)革命——照明革命，其標(biāo)志是半導(dǎo)體燈將逐步替代白熾燈和熒光燈。半導(dǎo)體燈采用發(fā)光二極管(LED)作為新光源，同樣亮度下，耗電僅為普通白熾燈的1/10，而壽命卻可以延長100倍，因此半導(dǎo)體照明(亦稱固態(tài)照明)具有節(jié)能、長壽命、免維護、環(huán)保等優(yōu)點。目前單一功率型LED芯片的功率已經(jīng)做到了5W，從器件角度來講功率型LED在普通照明燈具特別是路燈應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)成為可能。然而，要廣泛地將LED應(yīng)用到通用照明領(lǐng)域，僅有大功率的LED芯片還是遠遠不夠的，還必須要解決其封裝問題。由于市場需求的多樣性，功率型LED的封裝結(jié)構(gòu)正朝著多樣性方向迅速發(fā)展，但是不論哪一種封裝結(jié)構(gòu)，都存在著芯片、熱沉以及散熱器等零部件的互聯(lián)問題。這些部件之間的互聯(lián)界面既起著結(jié)構(gòu)支撐和電氣通路的作用，同時更是芯片熱量的主要散發(fā)通道(也稱熱界面)。典型的功率型LED封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。LED芯片1與熱沉2之間有一個界面層，即芯片-熱沉互聯(lián)界面；在熱沉2與散熱器座3之間也有一個界面層，即熱沉-散熱器座互聯(lián)界面。LED芯片在發(fā)光時會產(chǎn)生大量的熱量，這個熱量必須及時散發(fā)出去以保證芯片溫度在許可的溫度范圍內(nèi)，否則將導(dǎo)致發(fā)光效率的降低甚至燒損芯片。熱量主要通過芯片-熱沉界面層、熱沉2、熱沉-散熱器界面層、散熱器座3等部分所構(gòu)成的散熱通道散發(fā)出去。因此，如何降該低散熱通道的熱阻，確切地說如何降低兩個互連界面層(也稱熱界面)的熱阻是功率型LED封裝的關(guān)鍵，也是難點所在。目前芯片-熱沉-散熱器座之間通常采用導(dǎo)電/熱膠粘接工藝來實現(xiàn)。導(dǎo)電/熱膠(也稱銀料漿)粘接具有成本低廉、工藝簡單成熟等特點。從連接機理上講，它是在被連接材料之間靠有機膠體形成的一種粘接結(jié)構(gòu)，沒有形成真正的冶金連接，導(dǎo)電導(dǎo)熱功能靠的是彌散在膠中的金屬粉末的接觸傳導(dǎo)實現(xiàn)的，其連接界面的微觀結(jié)構(gòu)如圖2(a)所示。由于銀料槳中的環(huán)氧樹脂的低分解溫度和低的導(dǎo)熱導(dǎo)電系數(shù)，這種界面互聯(lián)工藝有一個致命的弱點，就是耐高溫性能和導(dǎo)熱性能差，尤其是對于需要長時間工作在高溫狀態(tài)下的大功率LED燈具特別是路燈來講，這種封裝工藝是難以滿足使用要求的。無鉛回流焊工藝是另一種有效的連接LED芯片和熱沉的工藝。它是將Sn-3.5Ag等釬料合金粉末與助焊劑等有機成分混合配成焊膏，利用點膠機或絲網(wǎng)印刷機將焊膏涂敷到被連接的工件之間，然后放到可以程序設(shè)定溫度的回流焊爐中進行焊接的一種連接工藝。其焊接溫度一般在240-26(TC之間。與導(dǎo)電膠粘接結(jié)構(gòu)相比，無鉛回流焊工藝所形成的接頭是完整的冶金連接，具有界面熱阻低、導(dǎo)熱能力強禾tr耐富溫性能高等特點，其連接界面的顯微結(jié)構(gòu)如圖2(b)所示。目前國外的主要LED燈具生產(chǎn)商，如Osram和Cree公司都己經(jīng)有基于無鉛回流悍工藝的SMT封裝的LED燈具產(chǎn)品銷售。但是，由于功率型LED結(jié)構(gòu)上的限制，芯片-熱沉之間和熱沉-散熱器之間的兩級互聯(lián)很難在一次焊接過程中同時完成，通常采用兩級封裝的工藝。即首先采用無鉛回流焊工藝進行芯片-熱沉的互聯(lián)(一級封裝)，然后將封裝好的芯片-熱沉體利用導(dǎo)電/熱膠粘接到散熱器座上(二級封裝)。即采用的是"無鉛回流焊+導(dǎo)電膠粘接"的組合工藝來制造的。無論是直接的導(dǎo)電膠粘接工藝還是"無鉛回流焊+導(dǎo)電膠粘接"工藝，在從LED芯片到散熱器的散熱通道上都至少有一層導(dǎo)熱性能和耐高溫性能較差的膠層存在。膠層的存在大大降低了LED芯片所產(chǎn)生熱量的傳導(dǎo)速度，限制了LED發(fā)光功率的提高；同時由于膠層耐熱性差，高溫老化速度快，也限制了功率型LED的高溫可靠性和使用壽命。納米金屬粉末低溫?zé)Y(jié)技術(shù)是一種新型的連接芯片和熱沉的工藝。以納米銀膏低溫?zé)Y(jié)為例，就是在遠低于銀的熔點的溫度下，納米銀粒子之間依靠快速擴散從而形成可靠的金屬連接的現(xiàn)象。該技術(shù)的最大特點是可以在低溫下(280°C)進行燒結(jié)互聯(lián)，而燒結(jié)完成后的接頭可以承受高溫(65CTC)而不發(fā)生熔化。納米銀膏燒結(jié)后形成的接頭具有高熔點、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱性能以及低的彈性模量等特征，同時還具有高導(dǎo)熱、導(dǎo)電性及優(yōu)良的機械性能，其連接界面的微觀結(jié)構(gòu)如圖2(c)所示。天津大學(xué)材料學(xué)院的長江講座教授陸國權(quán)(G-QLu)等首先提出了納米銀膏的低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，并將其用于功率電子器件的一級封裝工藝并申請了美國發(fā)明專利(No:12/019,450)。天津大學(xué)的陳旭教授等提出了采用納米金屬低溫?zé)Y(jié)工藝進行大功率LED芯片與熱沉的連接工藝(即一級封裝)并申請了發(fā)明專利(ZL200610014157.5)。上述兩項專利都只是解決了芯片-熱沉之間的互聯(lián)問題，尚沒有解決熱沉與散熱器的互聯(lián)問題，即功率型LED燈的二級封裝問題在上述專利中都沒有涉及和解決。綜上所述，雖然現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)較好的解決了功率型LED封裝中的芯片-熱沉之間的互聯(lián)問題，不論是無鉛回流焊工藝還是最新的納米銀膏低溫?zé)Y(jié)工藝，都可以在芯片和熱沉之間形成一個導(dǎo)熱性能良好的具有冶金連接特征的界面層，但是芯片-熱沉體與散熱器座之間的互仍然采用導(dǎo)熱膠粘接工藝來實現(xiàn)。因此，如何在芯片-熱沉體與散熱器座之間形成一種具有金屬冶金特征的結(jié)合界面成為制約功率型LED燈具散熱性能和高溫可靠性的一個瓶頸問題。現(xiàn)有技術(shù)水平條件下，主要制約因素來自于以下幾方面其一，用于一級封裝的高溫?zé)o鉛釬料合金尚未開發(fā)出來。要制造出兩個全金屬的連接界面，必須采用兩級封裝工藝。前級封裝(即一級封裝)所形成的界面層在下一級封裝(即二級封裝)過程中要保持不發(fā)生重新熔化而失效。即需要兩種熔點差別較大的釬料，一級封裝采用高熔點釬料而二級封裝采用低熔點釬料，二者的熔點差要在IOO'C左右。傳統(tǒng)電子封裝領(lǐng)域里，一級封裝一般采用高鉛含量的錫鉛釬料進行焊接(熔點在280'C左右)，而二級封裝采用錫鉛共晶釬料進行連接(熔點在183X:左右)，可以保證在第二次回流焊時前一級的高鉛釬料的焊接界面不回發(fā)生重新熔化。由于含鉛釬料的禁用，同時目前高溫?zé)o鉛釬料合金(固相線要求在270'C以上)尚未開發(fā)出來，因此當(dāng)用無鉛回流焊工藝封裝LED燈時，芯片-熱沉體的連接只能采用熔點在220'C左右的Sn-Ag或Sn-Ag-Ox等無^^ff料進行焊接，隨后的熱沉與散熱器座的連接就沒有熔點合適的釬料可供使用(低熔點的無鉛釬料如Sn-Bi系和Sn-In系無鉛釬料雖然熔點滿足要求，但是Sn-Bi合金很脆，力學(xué)性能難以滿足要求而Sn-In釬料由于熔點過低同時價格過高也不能滿足散熱器座大批量生產(chǎn)的焊接需要)。其二，現(xiàn)有的無鉛回流焊接設(shè)備和工藝尚難以實現(xiàn)對體積和熱容量都差別巨大的"芯片-熱沉體"(體積小，熱容量小，回流焊加熱時升溫快易過熱)與散熱器座(體積大，熱容量大，加熱時升溫慢，難以達到焊接所需的溫度)之間的焊接。目前的回流焊工藝一般采用紅外和熱風(fēng)加熱工件，工件以一定的速度依次通過各個預(yù)先設(shè)定好爐溫的各個溫區(qū)來實現(xiàn)焊接。該工藝焊接時間短，自動化程度高，但只適合于體積和熱容量都較小的PCB板及尺寸較小的元器件的焊接。而功率型LED燈的散熱器座是由銅或鋁合金材料制成，體積與熱容量都比熱沉體大很多，在上述的回流焊工藝下，它們的溫度很難均勻化。如果保證芯片部分不因過熱而損壞，那么散熱器座部分就難以達到焊接所需要的溫度而致焊料不熔化。如果加熱時間太長或者加熱溫度太高，雖然散熱器座的溫度可以達到焊接所需的溫度，但芯片就會因為過熱而損壞。其三，納米金屬粉末燒結(jié)的工藝和成本限制。雖然納米金屬粉末燒結(jié)工藝可以形成耐高溫的結(jié)合界面，但是目前還只能用在諸如芯片-熱沉間的小面積界面的互聯(lián)上，當(dāng)被連接的面積超過5隱2時，燒結(jié)過程中膏體中的有機物溢出困難，容易出現(xiàn)大的孔洞缺陷，而且殘余應(yīng)力也顯著增大，在熱循環(huán)條件下容易造成開裂。因此從工藝上講，該工藝還只適合于封裝芯片-熱沉體，而不適合于連接面積更大的熱沉體與散熱器座之間的互聯(lián)。另外，較高的成本也是限制因素之一?？傊谀壳凹夹g(shù)條件下，還不能實現(xiàn)從芯片到熱沉再到散熱器三者之間完全的冶金連接，特別是在熱沉與散熱器座之間目前還只能采用導(dǎo)電/熱膠粘接的工藝進行連接。
發(fā)明內(nèi)容.本發(fā)明提出了一種功率型LED燈及其封裝工藝和回流焊工藝設(shè)備，一種在芯片-熱沉以及熱沉-散熱器兩個互連界面上均實現(xiàn)冶金連接的封裝技術(shù)，即"納米金屬粉末低溫?zé)Y(jié)+單面加熱的無鉛回流焊"兩級封裝技術(shù)。該封裝技術(shù)充分利用了納米金屬粉末低溫?zé)Y(jié)后形成的接頭能夠承受高溫(65(TC)而不發(fā)生重新熔化而失效的特點，將其用于芯片-熱沉體的一級封裝過程，二級封裝采用無鉛回流焊工藝實現(xiàn)熱沉與散熱器座之間的連接，取代目前的導(dǎo)熱膠粘接工藝。采用該封裝工藝，在芯片-熱沉之間以及熱沉-散熱器座之間的都實現(xiàn)了冶金連接。可以有效解決在功率型LED燈具封裝中連接界面處的熱阻高及抗高溫老化性能差的問題。本發(fā)明的一種功率型LED燈，是在LED芯片、熱沉和散熱器之間形成的是兩個具有冶金連接的結(jié)合界面，為LED芯片發(fā)光過程中產(chǎn)生的熱量建立了一個低熱阻的完整金屬散熱通道。本發(fā)明的功率型LED燈的封裝技術(shù)，芯片與熱沉采用納米金屬粉末低溫?zé)Y(jié)技術(shù)進行連接；熱沉與散熱器座采用無鉛回流焊工藝進行連接。本發(fā)明所述的無鉛回流焊采用從散熱器座怖底面一側(cè)加熱，從上'方的芯片-熱沉體一側(cè)吹冷卻氣體的底面單面加熱頂部通氣體冷卻的回流焊工藝。本發(fā)明用于二級封裝的無鉛回流焊采用本發(fā)明的底面加熱頂部冷卻的回流焊工藝來實現(xiàn)，它不同于目前廣泛應(yīng)用于電子封裝行業(yè)的回流焊工藝。為了解決由于熱沉與散熱器座之間熱容量差別巨大而導(dǎo)致的加熱溫度不均勻問題，設(shè)計了專用的底面加熱頂部冷卻的專用回流焊工藝和相應(yīng)的實現(xiàn)設(shè)備。設(shè)備特征和使用方法具體說明如下如圖3所示為該回流焊設(shè)備的示意圖，它主要由爐體外套9、熱板IO、電阻加熱器ll、冷卻器罩12、溫度控制器13以及熱電偶14等部分構(gòu)成。在散熱器座3與芯片-熱沉體2之間預(yù)先涂敷有無鉛焊膏6后放置在熱板10上；將熱電偶14固定在散熱器座的上表面，實時監(jiān)測工件表面的溫度。溫度控制器13連接熱電偶14和控制電阻加熱器11，通過溫度控制器13控制電阻加熱器11的加熱功率保證散熱器座上表面的溫度符合規(guī)定的回流焊溫度曲線。在加熱過程中為防止芯片因過熱而損壞，在芯片頂部設(shè)置有冷卻器罩12，需要從頂部通過冷卻器罩12將冷氣吹入冷卻芯片1。通過反復(fù)調(diào)解加熱控制器的PID參數(shù)使其與冷卻氣體的流量相匹配，就可以保證無鉛焊膏6的熔化和鋪展的同時LED芯片部分不會因為過熱而損壞。本發(fā)明的LED芯片與熱沉之間互聯(lián)的一級封裝采用現(xiàn)有的納米銀膏低溫?zé)Y(jié)技術(shù)來實現(xiàn)。圖2和表1的內(nèi)容可以說明本發(fā)明的有益效果圖2分別給出了導(dǎo)電銀膠粘接界面、納米銀膏低溫?zé)Y(jié)界面、和無鉛回流焊接界面層的微觀組織特征照片。圖2(b)是導(dǎo)電膠粘接接頭，其中(2-a)是導(dǎo)電膠中起導(dǎo)電/熱作用的銀顆粒，周圍則充滿了樹脂膠。這種界面主要靠這些銀顆粒之間的接觸來實現(xiàn)熱量傳導(dǎo)的功能，顆粒之間以及銀顆粒與被連接界面之間沒有形成冶金連接，因此導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能差，耐高溫性能也差。圖2(b)是納米銀膏燒結(jié)接頭的顯微組織，可以看出納米銀粒子(2-b)之間由于燒結(jié)左右形成了冶金連接橋，這樣就形成了一種冶金連接的接合界面，導(dǎo)熱性能大大提高。圖2(c)是無鉛回流焊的接頭，它形成的是典型的焊接接頭，釬料層(2-c)發(fā)生熔化并與被連接材料發(fā)生冶金反應(yīng)形成冶金接合。表1給出了上述幾種不同的連接界面的主要性能指標(biāo)的比較。可以看出，納米銀膏燒結(jié)工藝和無鉛回流焊工藝的連接界面層不論是其最高使用溫度還是導(dǎo)熱性能都要明顯優(yōu)于目前應(yīng)用的導(dǎo)電膠粘接工藝，也優(yōu)于錫鉛回流焊工藝。將這兩種工藝有機組合應(yīng)用于功率型LED的制造，大大提升了LED的散熱性能和耐高溫性能。表l不同封裝方法的界面互聯(lián)層的性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>96,5Sn3.5Ag(無鉛回流焊工藝)260<225,~7"粉中等不耐高溫，使用受限制，技術(shù)較成熟Sinterednano-Ag(納米銀膏燒結(jié)工藝)<300<6503.824020-40稍高耐高溫，使用壽命長，技術(shù)先進圖l:現(xiàn)有的功率型LED封裝結(jié)構(gòu)；圖2(a):導(dǎo)電銀膠粘接；圖2(b):納米銀膏低溫?zé)Y(jié)；圖2(C):無鉛回流焊接的界面組織顯微結(jié)構(gòu)圖3:本發(fā)明的回流焊爐示意圖4:LED芯片-熱沉的一級封裝示意圖5:芯片-熱沉體與散熱器座的二級封裝示意圖6:反光罩杯的裝配和電極的絲線鍵合；圖7:實施例2帶有預(yù)制凸臺的散熱器座時的二級封裝過程示意圖8:實施例3在高散熱性能的陶瓷基板上直接焊接芯片-熱沉體的示意其中1—芯片、2_熱沉、3—散熱器座、4一反光罩杯、5—納米銀膏、6—無鉛焊膏、7—外電極引線、8—金線、9_爐體、IO—熱板、ll一電阻加熱器、12冷卻器罩、13—溫度控制器、14—熱電偶、15—鏤空的PCB板、16—高導(dǎo)熱性電路基板。具體實施例方式本發(fā)明所述的制作具有兩個冶金連接界面的功率型LED燈的實施包括以下步驟實施例1:1)如圖5所示，利用定量點膠機或絲網(wǎng)印刷機將無鉛焊膏6涂敷在散熱器座3上需要安裝熱沉的位置，然后將經(jīng)低溫?zé)Y(jié)封裝好的芯片-熱沉體放置到焊膏上并施加一定的壓力以使熱沉和散熱器之間的焊膏均勻分布。2)將試樣整體放入圖3所示的專用回流焊爐中進行回流焊接。設(shè)備由爐體外套9、熱板10、電阻加熱器ll、冷卻器罩12、溫度控制器13以及熱電偶14等部分構(gòu)成。在散熱器座3與芯片-熱沉體2之間預(yù)先涂敷有無鉛焊膏6后放置在熱板10上；將熱電偶14固定在散熱器座的上表面，實時監(jiān)測工件表面的溫度。溫度控制器13連接熱電偶14和控制電阻加熱器11,通過溫度控制器13控制電阻加熱器11的加熱功率保證散熱器座上表面的溫度符合規(guī)定的回流焊溫度曲線。在加熱過程中為防止芯片因過熱而損壞，在芯片頂部設(shè)置有冷卻器罩12，需要從頂部通過冷卻器罩12將冷氣吹入冷卻芯片1。通過反復(fù)調(diào)解加熱控制器的PID參數(shù)使其與冷卻氣體的流量相匹配，就可以保證釬料熔化和鋪展的同時LED芯片部分不會因為過熱而損壞。具體的工藝參數(shù)為以5-20度/分的速度加熱到120-150度，保溫使整體溫度均勻；然后以20-60度/分的速度迅速加熱到240-260度進行回流焊接，240度以上溫度時間應(yīng)控制在30-240秒，最高溫度應(yīng)控制在265度以下；焊接完后自然冷卻至室溫即完成二級封裝過程。3)如圖6所示，回流焊接完成后，將'反光罩杯4安裝到熱沉2土，然后用金線8通過絲線鍵合工藝將芯片電極與外電極引線7進行互聯(lián)，再用手工焊將外外電極引線7與鏤空的PCB板15上的電路進行互聯(lián)，完成電氣連接。最后在LED芯片上灌注透明樹脂或安裝透鏡組形成一個完整的LED燈。經(jīng)過上述步驟，制備了一種功率型LED燈。在LED芯片、熱沉和散熱器之間形成的是兩個具有冶金連接結(jié)合界面，為LED產(chǎn)生的熱量提供了一個完整的金屬散熱通道。下面再結(jié)合實例具體介紹幾個本發(fā)明的典型實施例。實施例2:如圖4-6所示。一級封裝過程1)如圖4所示，將配制好的納米銀膏5利用點膠機定量點注到熱沉2的上表面，然后利用真空鑷子將LED芯片1放置到金屬膏上并壓緊，使納米金屬膏在芯片與熱沉之間均勻鋪展，并控制膏層的厚度在10-40um范圍內(nèi)。2)將巳經(jīng)預(yù)置好納米金屬膏的芯片-熱沉體放入到真空干燥器中放置24小時，使金屬膏內(nèi)的有機溶劑能緩慢而徹底地揮發(fā)出來，同時又不會在膠層內(nèi)形成氣孔而影響隨后的燒結(jié)質(zhì)量。3)將充分干燥后的芯片-熱沉體2放入燒結(jié)爐中進行低溫?zé)Y(jié)。具體的燒結(jié)參數(shù)為以20度/分的升溫速度加熱到150度并保溫5分鐘；然后繼續(xù)以10度/分的速度加熱到280度，然后保溫30分鐘，然后隨爐冷卻至室溫。在加熱過程中對芯片施加0.5-2.0MPa的壓力，保證燒結(jié)層的致密性。二級封裝過程4)如圖4所示，利用定量點膠機或絲網(wǎng)印刷機將Sn-3.5Ag的無鉛焊膏6涂敷在散熱器座3上需要安裝熱沉的位置，然后將經(jīng)低溫?zé)Y(jié)封裝好的芯片-熱沉體放置到焊膏上并施加一定的壓力以使熱沉和散熱器之間的焊膏均勻分布。5)將試樣整體放入圖3所示的專用回流焊爐中進行回流焊接。具體的工藝參數(shù)為以5-20度/分的速度加熱到120度，保溫使整體溫度均勻；然后以40度/分的速度加熱到250度進行回流焊接，散熱器座上表面的最高溫度應(yīng)控制在255度以下；焊接完后自然冷卻至室溫即完成二級封裝過程。6)如圖6所示，回流焊接完成后，將反光罩杯4安裝到熱沉2上，然后用金線8通過絲線鍵合工藝將芯片電極與外電極引線7進行互聯(lián)，再用手工焊將外電極引線7與鏤空的PCB板15上的電路進行互聯(lián)，完成電氣連接。最后在反光罩杯內(nèi)灌注透明樹脂形成聚焦鏡頭，即完成了最后的封裝工藝。通過以上步驟，在LED芯片、熱沉和散熱器之間形成了兩個具有冶金連接特征的結(jié)合界面，制備出了一個具有完整的金屬散熱通道的功率型LED燈。實施例3:如圖7所示。1)芯片-熱沉的低溫?zé)Y(jié)工藝同實施例l，所不同之處在于二級封裝。如圖7所示，散熱器座上預(yù)先制作出焊接熱沉需要的凸臺3-1,凸臺的高度與隨后粘貼的鏤空PCB板厚度一致。粘貼鏤空的PCB線路板后，凸臺的上表面與PCB板上的焊盤處在同一平面上，用絲網(wǎng)印刷8機在凸臺和相應(yīng)的PCB板焊盤上印刷上無鉛焊膏層6。2)在經(jīng)一級封裝完成后的芯片-熱沉體2上先安裝帶有外電極引線7的反光罩杯4，然后用金線8通過絲線鍵合工藝與芯片電極互聯(lián)。3)將安裝好反光罩杯的芯片-熱沉體貼裝到預(yù)涂敷無鉛焊膏的散熱器座3和鏤空的PCB板上，保證外引線電極與PCB板上的對應(yīng)焊盤接觸良好，然后放入圖3所示的爐子中進行回流焊接，焊接工藝參數(shù)同實施例l。最后灌注透明樹脂，密封LED芯片。由于采用了預(yù)制凸臺的散熱器座，簡化了無鉛焊膏的涂敷工藝和焊接工藝，在一次回流焊中即可以同時實現(xiàn)熱沉-散熱器的連接以及外電極引線與PCB線路板焊盤的電氣連接。通過以上步驟，在LED芯片、熱沉和散熱器之間形成了兩個具有冶金連接特征的結(jié)合界面，同時外電極引線與PCB板上的焊盤的連接也在二級封裝的回流焊過程中同時完成，省略了實施例1的手工焊接步驟，制備出了一個具有完整的金屬散熱通道的功率型LED燈。實施例4:如圖8所示。如果采用高散熱性能的基板，如金屬芯基板或陶瓷基板的情況下，芯片-熱沉體2也可以直接焊接到基板之上，如圖8所示。這種情況下，芯片-熱沉體2的低溫?zé)Y(jié)工藝同實施例l。二級封裝時，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將無鉛焊膏直接印刷到預(yù)先設(shè)計好電路布線的高導(dǎo)熱性電路基板16上，然后將芯片-熱沉體貼裝到基板上。放入圖3所示的回流焊爐中進行回流焊接，完成二級封裝。該實施例可以進一步簡化二次封裝工藝并縮小芯片-熱沉體的體積，在同樣面積的基板上可以封裝更多個LED發(fā)光單元，提高發(fā)光密度。制備完成了一種基于高散熱性能基板的LED燈。在LED芯片、熱沉和基板三者之間形成的是兩個具有冶金連接的結(jié)合界面，為LED產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)至基板側(cè)提供了一個完整的金屬散熱通道。同時，提高了封裝密度，在同樣大的面積上可以封裝更多個LED發(fā)光單元。本發(fā)明公開和揭示的一種功率型LED燈及其封裝工藝和回流焊工藝設(shè)備。盡管本發(fā)明的技術(shù)已通過較佳實施例進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯能在不脫離本
發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的技術(shù)改動，更具體地說，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。權(quán)利要求1.一種功率型LED燈，其特征是在LED芯片、熱沉和散熱器之間形成的是兩個具有冶金連接的結(jié)合界面，為LED芯片發(fā)光過程中產(chǎn)生的熱量建立了一個低熱阻的完整金屬散熱通道。2.權(quán)利要求1的功率型LED燈的封裝技術(shù)，芯片與熱沉采用納米金屬粉末低溫?zé)Y(jié)技術(shù)進行連接；其特征是熱沉與散熱器座采用無鉛回流焊工藝進行連接。3.如權(quán)利要求2所述的功率型LED燈的封裝技術(shù)，其特征是所述的無鉛回流焊采用從散熱器座的底面一側(cè)加熱，從上方的芯片-熱沉體一側(cè)吹冷卻氣體的底面單面加熱頂部通氣體冷卻的回流焊工藝。4.實現(xiàn)權(quán)利要求2或3的封裝技術(shù)的回流焊工藝設(shè)備包括爐體外套(9)、熱板(10)、電阻加熱器(11)、冷卻器罩(12)、溫度控制器(13)以及熱電偶(14)部件；其工藝特征是在散熱器座(3)與芯片-熱沉體(2)之間預(yù)先涂敷無鉛焊膏(6)后放置在熱板(10)上，將熱電偶(14)固定在散熱器座的上表面，溫度控制器(13)連接熱電偶(14)和控制電阻加熱器(11)，保證散熱器座上表面的溫度符合規(guī)定的回流焊溫度曲線；在芯片頂部設(shè)置有冷卻器罩(12)，吹入冷卻氣冷卻芯片。全文摘要本發(fā)明涉及一種功率型LED燈及其封裝工藝和回流焊工藝設(shè)備。功率型LED燈是在LED芯片、熱沉和散熱器之間形成的是兩個具有冶金連接的結(jié)合界面，為LED芯片發(fā)光過程中產(chǎn)生的熱量建立了一個低熱阻的完整金屬散熱通道。芯片與熱沉采用納米金屬粉末低溫?zé)Y(jié)技術(shù)進行連接；熱沉與散熱器座采用無鉛回流焊工藝進行連接。無鉛回流焊采用從散熱器座的底面一側(cè)加熱，從上方的芯片-熱沉體一側(cè)吹冷卻氣體的底面單面加熱的回流焊工藝。納米銀膏燒結(jié)工藝和無鉛回流焊工藝的連接界面層不論是其最高使用溫度還是導(dǎo)熱性能都要明顯優(yōu)于目前應(yīng)用的導(dǎo)電膠粘接工藝，也優(yōu)于錫鉛回流焊工藝。將這兩種工藝有機組合應(yīng)用于功率型LED的制造，大大提升了LED的散熱性能和耐高溫性能。文檔編號F21V29/00GK101592327SQ200910069629公開日2009年12月2日申請日期2009年7月7日優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日發(fā)明者程方杰,陸國權(quán),旭陳申請人:天津大學(xué)