專利名稱：Led硅封裝單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用涉及一種LED硅封裝單元。
背景技術(shù)：
近來，以LED作為光源的器件已經(jīng)越來越多。LED光源作為固體光源受到歡迎的原 因是其體積小，節(jié)能，環(huán)保，壽命長(zhǎng)等卓越的性能所導(dǎo)致的。 為提高LED光源的亮度，充分發(fā)揮其發(fā)光效率，目前主要通過以下四個(gè)途徑達(dá)成 1、提高LED芯片取光率； 2、加大LED芯片的工作電流，從而提高發(fā)光功率； 3、采用新型LED封裝結(jié)構(gòu)來提高光電功率的轉(zhuǎn)換效率； 4、選用優(yōu)良散熱材料，在大電流下降低芯片結(jié)溫。 綜合上述四點(diǎn)，其中后三種途徑中都需要解決LED芯片散熱的問題。換句話說， LED芯片散熱是LED封裝結(jié)構(gòu)必須解決的關(guān)鍵問題。對(duì)LED芯片散熱的考慮主要包括芯片 布置、封裝材料(基板材料、熱界面材料等)的選擇與處理工藝、熱沉設(shè)計(jì)等。 然而，現(xiàn)有技術(shù)中的LED封裝結(jié)構(gòu)存在散熱效率差的問題。 實(shí)用內(nèi)容 本實(shí)用的目的是提供一種散熱效果良好的LED硅封裝單元。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用提供一種LED硅封裝單元，其包括其上形成硅基板
凹陷面及與該硅基板凹陷面相對(duì)的硅基板底面的硅基板，硅基板凹陷面內(nèi)設(shè)置一對(duì)基板電 路，每個(gè)基板電路上開設(shè)導(dǎo)電孔，硅基板底面上設(shè)置有與基板電路對(duì)應(yīng)的一對(duì)外電路電極，
導(dǎo)電孔穿過外電路電極，通過將導(dǎo)電材料灌注在導(dǎo)電孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)基板電路與外電路電極的電 性連接，硅基板凹陷面內(nèi)安裝電性地連接到基板電路的LED芯片；及與硅基板連接以便對(duì) 其散熱的外延散熱體，外延散熱體表面上設(shè)置有一對(duì)分別與硅基板上的一對(duì)基板電路電性 連接的外延散熱體電路。 本實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)在于1、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，首先克服了現(xiàn)有基板支架散熱不足的問 題，實(shí)現(xiàn)了基板支架整體高效導(dǎo)熱散熱的封裝結(jié)構(gòu)；2、突破了現(xiàn)有技術(shù)散熱路徑中存在多 層熱阻阻隔的不良散熱途徑，LED芯片與硅基板只有一層熱阻，可以高效直接把熱散到外 面。3、硅封裝LED可以實(shí)現(xiàn)多晶粒子大功率封裝，同時(shí)可以通過SMD和回流焊高效的與外 延散熱體或電路建立連接。 下面將結(jié)合附圖，通過優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用。
圖1為本實(shí)用LED硅封裝單元中的硅基板的俯視圖。 圖2為圖1所示硅基板的仰視圖。 圖3為圖1和圖2所展示硅基板的立體圖。 圖4為圖3所示硅基板上安裝LED芯片之后的立體狀態(tài)圖。
3[0019] 圖5為本實(shí)用LED硅封裝單元中的外延散熱體的立體圖。 圖6為圖4所示安裝有LED芯片硅基板與圖5所展示的外延散熱體組裝之后的立 體狀態(tài)圖。 圖7A為圖6所示LED硅封裝單元的俯視圖。 圖7B為圖7A所示LED硅封裝單元沿著A_A方向的剖視圖。 圖7C為圖7B所示LED硅封裝單元B部分的局部放大圖。 圖8為展示了本實(shí)用LED硅封裝單元散熱狀態(tài)的視圖。
具體實(shí)施方式現(xiàn)在參考附圖對(duì)本實(shí)用進(jìn)行描述。 如圖1到圖7C所示，根據(jù)本實(shí)用一個(gè)實(shí)施例的LED硅封裝單元包括硅基板1和設(shè) 置在硅基板1的底部以便對(duì)硅基板1上的LED芯片進(jìn)行散熱的外延散熱體120。 首先將詳細(xì)描述硅基板1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。 參考圖1-圖4，根據(jù)本實(shí)用一個(gè)實(shí)施例的LED硅封裝單元中的硅基板1大體上為 長(zhǎng)方體形狀，并且該硅基板1優(yōu)選地由有利于散熱的適當(dāng)材料比如硅制造而成。 硅基板1具有硅基板凹陷面21和與該硅基板凹陷面21相對(duì)的硅基板底面205。 所述硅基板凹陷面21內(nèi)互相面對(duì)地設(shè)置有一對(duì)基板電路201、202，其中每個(gè)基板電路上開 設(shè)有導(dǎo)電孔2024。此外，參考圖2，硅基板1的硅基板底面205上設(shè)置有與基板電路201、 202對(duì)應(yīng)的一對(duì)外電路電極206、204。并且導(dǎo)電孔2024穿過外電路電極206、204。并且通 過將適當(dāng)導(dǎo)電材料灌注在所述導(dǎo)電孔2024內(nèi)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的基板電路與外電路電極之間的 電性連接。 參考圖4和圖8， 一定數(shù)量的LED芯片3，比如三個(gè)LED芯片3通過導(dǎo)熱膠302連 接到硅基板1的硅基板凹陷面21上，并且通過導(dǎo)線306，比如用金或銀制成的導(dǎo)線306將相 應(yīng)的LED芯片3電性地連接到基板電路201、202上。 在這里，所述導(dǎo)熱膠可以為任何適當(dāng)類型的導(dǎo)熱膠，比如銀槳膠或鋁槳膠或其它 高效導(dǎo)熱膠。并且，LED芯片3與硅基板凹陷面21之間的連接可以這樣實(shí)現(xiàn)先將兩者用 適當(dāng)導(dǎo)熱膠粘結(jié)，然后在LED專用高溫烤箱內(nèi)以ll(TC的溫度烘烤0. 5小時(shí)，從而導(dǎo)致導(dǎo)熱 膠固化，進(jìn)而將LED芯片3與硅基板凹陷面21穩(wěn)定地連接起來。進(jìn)一步的步驟可以包括對(duì) LED芯片3的電氣特性進(jìn)行測(cè)試，然后在硅基板凹陷面21內(nèi)灌封環(huán)氧樹脂，然后在LED專用 高溫烤箱以15(TC的溫度再次烘烤2小時(shí)而固化，最后分光分色。 參考圖5，該圖展示了根據(jù)本實(shí)用一個(gè)實(shí)施例的LED硅封裝單元的外延散熱體的 詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如圖所示，外延散熱體120基本上為類似于硅基板1的立體形狀，外延散熱體 120的一個(gè)表面105上相對(duì)地設(shè)置有一對(duì)外延散熱體電路102、 101。所述一對(duì)外延散熱體 電路102， 101用于分別與硅基板1上的一對(duì)基板電路201、02電性連接，以便將硅基板凹陷 面21上的LED芯片3電性地連接到其他電路板(圖未示)，以通過該其它電路板控制LED 芯片3。在這里，外延散熱體120由適當(dāng)?shù)纳岵牧媳热玟X制成，以便提高LED芯片3的散
熱效率。 參考2及圖6-8，通過將硅基板1的硅基板底面205借助適當(dāng)導(dǎo)熱膠比如導(dǎo)熱硅膠 1002粘結(jié)到外延散熱體120的表面105而實(shí)現(xiàn)了硅基板1與外延散熱體120之間的連接，從而形成了根據(jù)本實(shí)用一個(gè)實(shí)施例的LED芯片封裝單元。 下面參考圖8解釋LED芯片封裝單元的散熱過程。LED芯片3在使用過程中會(huì)散 發(fā)出大量的熱量，這種熱量可以透過高效導(dǎo)熱膠302經(jīng)由硅基板1直接散發(fā)到外部，因?yàn)楣?基板1是由適當(dāng)散熱材料比如硅等材料制成的。此外LED芯片3產(chǎn)生的熱量也可以通過導(dǎo) 熱硅脂1002和外延散熱體120散發(fā)到外部，從而降低了 LED芯片3在工作時(shí)的溫度。 本實(shí)用的主要概念是以硅晶體為材料，以半導(dǎo)體制程和微機(jī)電精密構(gòu)裝技術(shù)為基 礎(chǔ)，在硅晶圓上完成包括在黃光室所進(jìn)行的顯影、蝕刻、表面氧化絕緣處理，然后蒸鍍及電 鍍等的制程，并完成電路制作于一體的硅封狀基板。 LED芯片通過導(dǎo)熱膠直接與硅基板接合中間只有一層熱沉，突破靠電極導(dǎo)熱或外 加導(dǎo)熱柱或中間有絕緣層，導(dǎo)熱散熱性能更直接高有效。 該實(shí)用選材為熱的良導(dǎo)體硅晶體為基板材料，以硅晶體為基板材料其優(yōu)越性表現(xiàn) 在l.熱膨脹系數(shù)與LED芯片非常的接近，熱穩(wěn)定性好，2.導(dǎo)熱性能好，僅次于銅鋁等金屬 與陶瓷相當(dāng)，3.成本低，以硅整體為基板，整體導(dǎo)熱散熱，4.可以進(jìn)行微細(xì)結(jié)構(gòu)加工目前最 薄封裝LED可以做到0. 5mm，以上四點(diǎn)綜合性能比較無論是金屬合金基板，金屬塑膠基板還 是陶瓷基板都是無法超越的。 為突破散熱瓶頸該實(shí)用以半導(dǎo)體制程和微機(jī)電精密構(gòu)裝技術(shù)為基礎(chǔ)，在硅晶圓上
完成包括在黃光室所進(jìn)行的顯影、蝕刻、表面氧化絕緣處理，蒸鍍及電鍍等制程，并完成電
路制作于一體的硅封狀基板，LED芯片通過導(dǎo)熱膠直接與硅基板接合中間只有一層熱沉，突
破靠電極導(dǎo)熱或外加導(dǎo)熱柱或中間有絕緣層，導(dǎo)熱散熱性能更直接高有效。 以上所揭露的僅為本實(shí)用的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用之權(quán)利
范圍，因此依本實(shí)用申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬本實(shí)用所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求一種LED硅封裝單元，其特征在于包括以硅晶體為基礎(chǔ)材料制成的硅基板，其上形成硅基板凹陷面及與該硅基板凹陷面相對(duì)的硅基板底面，所述硅基板凹陷面內(nèi)互相面對(duì)地設(shè)置一對(duì)基板電路，每個(gè)基板電路上開設(shè)有導(dǎo)電孔，所述硅基板底面上設(shè)置有與所述基板電路對(duì)應(yīng)的一對(duì)外電路電極，并且導(dǎo)電孔穿過外電路電極，并且通過將導(dǎo)電材料灌注在所述導(dǎo)電孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)基板電路與外電路電極之間的電性連接，所述硅基板凹陷面內(nèi)安裝有LED芯片，所述LED芯片電性地連接到所述基板電路；及與所述硅基板連接以便對(duì)其散熱的外延散熱體，所述外延散熱體的一個(gè)表面上相對(duì)地設(shè)置有一對(duì)分別與硅基板上的一對(duì)基板電路電性連接的外延散熱體電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述LED芯片通過導(dǎo)熱膠安 裝到所述硅基板凹陷面內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述導(dǎo)熱膠為銀漿膠或鋁漿膠。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述LED芯片通過導(dǎo)線電性 地連接到所述基板電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述外延散熱體由鋁，銅，陶 瓷，合金制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述LED芯片的數(shù)量是1-200個(gè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED硅封裝單元，其特征在于所述硅基板底面電極電性地 與所述外延散熱體連接，所述硅基板底面與所述外延散熱體表面之間填充導(dǎo)熱硅脂。
專利摘要一種LED硅封裝單元包括其上形成硅基板凹陷面及與該硅基板凹陷面相對(duì)的硅基板底面的硅基板，硅基板凹陷面內(nèi)設(shè)置一對(duì)基板電路，每個(gè)基板電路上開設(shè)導(dǎo)電孔，硅基板底面上設(shè)置有與基板電路對(duì)應(yīng)的一對(duì)外電路電極，導(dǎo)電孔穿過外電路電極，通過將導(dǎo)電材料灌注在導(dǎo)電孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)基板電路與外電路電極的電性連接，硅基板凹陷面內(nèi)安裝電性地連接到基板電路的LED芯片；及與硅基板連接以便對(duì)其散熱的外延散熱體，外延散熱體表面上設(shè)置有一對(duì)分別與硅基板上的一對(duì)基板電路電性連接的外延散熱體電路。所提供的LED封裝單元散熱效果良好。
文檔編號(hào)H01L33/00GK201450019SQ20092004991
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者侯玉璽, 岑家雄 申請(qǐng)人:深圳市深華龍科技實(shí)業(yè)有限公司