[发明专利]一种新型液体金属固晶工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED芯片固晶工艺，确切地讲是一种利用液体金属传热导热的固晶工艺。

背景技术

随着能源及环境问题的日益显现，节能产业及其产品越来越受到重视，半导体二极管(LED)照明的节能效果已被公认，但LED诸如散热、配光等应用瓶颈还没有完全很好的得以解决，特别是散热问题尤为突出，众所周知，LED芯片光效和寿命与其结温呈现一定得相关关系，即结温越低光效越高，相应的寿命也就越长，控制LED结温的关键技术是散热导热技术，其技术核心是先将LED发出的热量有效的快速的传导至外部散热器，热量经外部散热器散发到周边环境中。固晶技术是LED封装和散热效果的关键技术，固晶质量的好坏将影响LED的稳定性、散热效率以及出光效率等，根据LED功率的大小以及封装工艺的不同所选择的固晶方式有所不同，一般来说，小功率LED晶粒通过绝缘胶固定电极引脚传热即可；功率稍大的LED可通过导热银胶或硅胶粘连散热；对于瓦级LED通常采用高导热银胶或共晶焊接的方式固定散热，现有固晶方法的弊端在于固晶胶的导热系数不能和金属相比拟，固晶胶与LED芯片以及金属热沉间也存在很大的热阻，而且目前常用的导热胶粘接的固晶方式由于用胶量、涂抹均匀性以及固着力等问题往往将LED晶粒的一部分包裹于固晶胶内而影响出光效率。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种利用液体金属传热导热的固晶工艺，通过液体金属与LED衬底层无缝接触进行传热导热。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型液体金属固晶工艺，包含如下步骤：首先由金属或金属合金制备带有凹坑的封装基座，加温液体金属使其熔化，取适量液体金属注入封装基座上凹坑内，同时加温封装基座使液体金属保持液态，然后将LED芯片置于凹坑使芯片衬底层与液体金属直接接触，缓慢降低封装基座温度使液体金属固化，如此并将LED芯片固定于液体金属内。

所述的LED封装基座由高导热金属或合金材料制成，一般选用铜、镁、铝或其合金，金属基座上设置凹坑，凹坑内涂布液态液体金属用以固定LED芯片。

所述的液体金属是一种指熔点不超过铝熔融温度的金属或合金，一般包括铯、镓、铷、钾、钠、铟、锂、锡、铋、铊、锌、锑、镁、铝或其合金，其中优选熔点60℃-200℃范围内的液体金属。LED芯片正常工作时温度通常控制在60-85℃之间，液体金属熔点应高于LED芯片正常工作时温度，即LED正常工作时液体金属保持固态，为了操作方便和电子器件的安全，液体金属的熔点也不宜太高，一般控制在200℃以内。

所述的LED芯片为大功率发光二极管。

本发明的有益效果是：传统LED封装工艺中通常采用固晶胶进行固晶，此法最大的弊端在于LED芯片和金属热沉间贴合不紧，两者间存在间隙，通常加设固晶胶以填补间隙和固定芯片，现有固晶胶的导热系数不能和金属相比拟，且固晶胶与LED芯片以及金属热沉间也存在很大的热阻，本固晶工艺中采用适当熔点的液体金属取代传统固晶材料填充于芯片和封装基座之间，不但具有良好的热导性，而且固化的液体金属起到很好的固晶作用，从而有效改善传统封装工艺中LED芯片和金属热沉间贴合不紧，固晶胶导热性能不佳等缺陷，让LED发出的热量迅速传导出去，有效控制LED结温，增加LED使用寿命和发光效率，液体金属较低的熔点使整个工艺过程处于可控的安全环境中进行；本发明减少固晶时对芯片的覆盖面积，最大限度的减少因固晶时的覆盖而阻碍LED光的出射，同时表面光滑的液体金属可起到一定得反光作用，增加取光效率。

附图说明：

图1：为本发明工艺流程图；

图2～4：为本发明固晶步骤示意图；

附图中所指图例

1、封装基座  2、液体金属  3、LED芯片  4、凹坑

具体实施方式

如图1所示为本发明工艺流程图，其步骤为：

①、首先由金属或金属合金制备带有凹坑的封装基座；

②、加温液体金属使其熔化，同时加温封装基座；

③、取适量液体金属注入封装基座上凹坑内并使液体金属保持液态；

④、然后将LED芯片置于凹坑使芯片衬底层与液体金属直接接触；

⑤、缓慢降低封装基座温度使液体金属固化，如此并将LED芯片固定于液体金属内。

如图2所示：LED封装基座1由高导热金属或合金材料制成，一般选用铜、镁、铝或其合金模压或二次机加工而成，金属基座上设置凹坑4，凹坑内涂布液态液体金属2用以固定LED芯片3。