[发明专利]LED封装用高导热焊锡浆

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED封装用高导热焊锡浆，该焊锡浆可显著提高LED的热传导和散热性能，提高LED出光率及寿命，尤其对于中高功率LED效果更为突出。

背景技术

LED因其工作时产生的热量较少，发光率较高，被视为冷光源，与传统的白炽灯、荧光灯相比，其节电效率可达90％以上。在当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。

LED虽被视为冷光源，但一般在工作时也只有15％～25％的电能转换成光能，目前代表芯片制作最高水平的CREE公司，其芯片的光电转换效率也才达到40％左右。也就是说，对于现有的LED光效水平而言，输入电能的75-85％左右会转变成为热量，而使芯片的结温(Junction Temperature，简称TJ，指LED中P-N结的温度)升高，导致LED因过热而损坏。TJ越高会使LED的出光率越低，寿命越短。所以目前从技术方面左右功率性LED技术走向产业化的瓶颈在如何散热，尤其对于中高功率LED此问题更为突出，成为当前研究的一个重点。

如何提高LED的散热性能，人们从不同角度进行了大量的研究，200510050585.9、200610122604.9、200710164533.3、200710073118.7、200710102789.1、200710029589.8、200710019048.7、200810050391.2、200810026077.0、200810119393.2、200810141865.4、200810027959.9、200910111204.1等众多中国专利分别从热沉材料、灯具散热结构等方面对提高LED散热效果提供了很好的思路。

图1为典型LED的结构示意图，其中1为透镜，2为LED芯片，3为热沉，4为PCB板，5为主要散热方向。热量传递的主要方向为芯片-热沉-PCB-空气。芯片、热沉和PCB板通过一定材料粘接在一起，显然芯片与热沉间的粘接材料以及热沉与PCB间的粘接材料构成的热阻也会影响热量的传递。由于LED的热量主要由芯片产生，然后通过粘接材料传递给热沉，完成第一次热量扩散，因此芯片与热沉间的粘接材料的导热性能在LED散热中起到至关重要的作用。导电银胶由于使用简单、易于固化粘接等优点，当前芯片与热沉间的粘接通常采用的是导电银胶固化粘接。但导电银胶热传导系数较低(目前报道的银胶最高的热传导系数仅为25.8W/m·K)，并且其中的树脂部分高温性质不稳、易劣化，对散热的影响尤为严重。

专利200610014157.5发明了一种纳米银(小于100nm)焊膏来实现对芯片和热沉的焊接，但需要在290℃高温下滞留35～40min才能实现焊接，如此长时间的高温无疑会对LED芯片和其他部件产生损伤。专利200710124275.6、200810026214.0、200910180899.9、200910201265.7、200810141812.2采用锡膏焊接将芯片和热沉焊接，专利200610097250.7、200810216078.1直接用金属焊料将芯片和热沉焊接起来，取代了导电胶固化粘接，均在一定程度上提高了芯片与热沉间的热传导，但粘接层的导热性能受焊料导热性能的限制，只能达到50～60W/m·K，对于大功率LED的发展来说还需进一步提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种LED封装用高导热焊锡浆，它是由锡基合金焊粉为主要焊接材料，配合一定组分的高导热填充物，与一定量的助焊剂配制而成。用本发明中的焊锡浆焊接，可显著提高芯片和热沉之间的导热率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种LED封装用高导热焊锡浆，其特征在于：它由锡基合金焊粉、高导热填充物和助焊剂构成。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的锡基合金焊粉包括SnBi、SnBiCu、SnBiAg、SnCu、SnAg、SnAgCu、SnZn或SnAu等合金系焊粉，粒径为2μm～45μm。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的高导热填充物为高导热率(导热率＞100W/m·K)的金属粉末和非金属粉末中的一种或几种的复合粉末，高导热填充物占焊锡浆重量的1％～30％。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的金属粉末包括Ag、Cu、Al、Ni和/或Zn等，所述的非金属粉末包括金刚石、BeO和/或AlN等，粒径为0.5μm～45μm。