[发明专利]一种SMD高功率LED陶瓷封装基座

说明书

技术领域

本发明涉及到一种陶瓷封装基座，尤其涉及到一种SMD高功率LED陶瓷封装基座。

背景技术

LED作为一种新型光源，由于具有节能、环保、寿命长、启动速度快、能控制发光光谱和禁止带幅的大小使彩度更高等传统光源无可比拟的优势而得到了空前发展。伴随着LED电流强度和发光量的增加，LED芯片的发热量也随之上升，对于高功率LED，输入能源的80％都以热的形态消耗掉。如果这些热量不能及时排出外界，造成芯片的温升效应，LED的寿命和光输出都会大打折扣；传统使用的环氧树脂封装基座的热传导率仅为0.47W/mK，已经远远不能满足高功率的LED的散热要求。近年逐步被高导热率的铝金属基板替代，铝基板受绝缘有机材料的影响，热传导率为1～2.2W/mK，能够满足部分较高功率LED的封装要求，但铝基板的热膨胀系数与LED芯片差异很大，当温度变化很大或封装作业不当时极易产生热歪斜，引发芯片瑕疵及发光效率降低。由于LED亮度随驱动电流的增大而增大，对更高亮度的LED，铝基板已经无法满足其散热要求，陶瓷封装基座因具有热导率高、热膨胀系数与高亮度LED晶体匹配、电绝缘强度高、可设计反射杯及导热通孔等可以有效的解决这些问题而成为高功率LED的理想散热基座材料。

现有陶瓷封装技术的产品结构如图1所示，其由两层陶瓷构成，上层提供反射杯，下层安装芯片，并实现与底层电极电导通。其中贴片区1用于安装芯片；打线区2通过焊接导线连接芯片的电极；底部焊盘3通过基座金属化布线，实现与芯片两个电极的连接；电导通孔4连接上下两层金属化布线，实现上下电导通；反射杯5起到聚光及反射增加亮度的作用。

上述封装的缺点及导致原因包括：1)、环氧树脂封装基座及铝基板热导率低，且热膨胀系数与高功率LED芯片相差太大，导致发光效率和寿命大打折扣，没能达到高功率、长寿命的技术要求。2)、现有的陶瓷封装基座缺点：未使用高导热材料或设高导热柱，封装散热性差；杯壁未金属化或使用高反射率材料，封装聚光及反射效果差。

基于现有陶瓷封装基座的不足之处，本发明人设计了“一种SMD高功率LED陶瓷封装基座”。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是：提供一种提高SMD高功率LED封装基座散热性能；增强LED产品耐高低温度冲击性能，提高产品的可靠性、稳定性；降低生产成本，促进SMD高功率LED陶瓷封装基座推广应用的SMD高功率LED陶瓷封装基座。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种SMD高功率LED陶瓷封装基座，该基座由上陶瓷层和下陶瓷层构成，上陶瓷层提供反射杯，下陶瓷层用于安装芯片并实现与底层电极电导通，下陶瓷层上侧设有用于安装芯片的贴片区和通过焊接导线连接芯片电极的打线区，下陶瓷层下侧设有通过基座金属化布线实现与芯片两个电极连接的底部焊盘，基座还设有用于连接上下两层金属化布线以实现上下电导通的电导通孔，该电导通孔可设在基座的内部或边缘，上陶瓷层中的反射杯起到聚光及反射增加亮度的作用，所述的上陶瓷层和下陶瓷层由高温氧化铝或氮化铝陶瓷材料制成，氧化铝陶瓷和氮化铝陶瓷的热导率分别约为18～20W/mK和170～230W/mK。

所述的上陶瓷层和下陶瓷层由高温氧化铝材料制成，散热焊盘连接设有高导热柱，高导热柱设于下陶瓷层内部，高导热柱的上侧与贴片区相连接，高导热柱用于将芯片产生的热导出，散热焊盘设于下陶瓷层的下侧，用于将高导热柱导出的热散逸出来，高导热柱的下侧与散热焊盘相连接。

所述上陶瓷层的反射杯角度可任意变化，反射杯的杯壁金属化并电镀有高反射材料。

所述的高导热柱由钨金属填充而成，其热导率约为200W/mK。

所述的基座由高温氧化铝或氮化铝陶瓷材料制成，其热导率分别约为18～20W/mK和170～230W/mK，高导热柱由钨金属填充而成，其热导率约为200W/mK，很好的解决了基座散热的关键问题。

本发明的生产工艺流程是：

原材料分散→流延→切片→冲孔(腔)→灌封(印孔)→平面印刷→叠层/加压→刻槽→排胶/烧结→电镀。

原材料分散：按一定的配比将陶瓷粉末、有机粘合剂、溶剂及其它助剂通过球磨等工艺加工而形成陶瓷浆料。

流延：将加工好的陶瓷浆料均匀地涂布在薄膜上，烘干得到陶瓷生带。

切片：将流延制成的陶瓷生带切割成一定尺寸的陶瓷生片。

冲孔(腔)：根据产品设计需要，在切割好的陶瓷生片上冲制通孔或腔体。