[发明专利]用于大功率LED的固晶焊锡膏及其制备方法

说明书

本申请是申请日为2010年11月26日、申请号为201010562247.4发明名称为《用于大功率LED的固晶焊锡膏及其制备方法》的分案申请。

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，特别是一种固晶焊锡膏，尤其是一种用于大功率LED的固晶及对大功率LED芯片表面金属层有很好的润湿性与低气孔率要求的固晶焊锡膏的研究及其制备方法。

背景技术

目前大功率LED特别是白光LED已产业化并推向市场，这使得超高亮度LED 的应用面不断扩大，并向普通照明市场迈进。由于LED 芯片输入功率的不断提高，对这些功率型LED 的封装技术提出了更高的要求。功率型LED 封装技术主要应满足以下二点要求：一是封装结构要有高的取光效率，其二是热阻要尽可能低，这样才能保证功率LED 的光电性能和可靠性。另外，如果LED器件的热系统设计不完善，会导致pn结结温过高，使得LED芯片快速劣化、器件寿命缩短。所以，在功率型LED器件的封装中，芯片键合材料在芯片到热沉热量传导过程中起着非常重要的作用，但目前芯片键合材料已经成为大功率LED散热通道的一个瓶颈，因此低热阻、散热性好的芯片键合材料是封装技术关键。

LED芯片封装一般可以通过四种方式：导热胶粘贴、导电型银浆粘贴，锡膏粘贴和锡金合金共晶焊接。

导热胶的硬化温度一般低于150℃，甚至可以在室温下固化，但导热胶的热导率较小，导热特性较差，且只能用于V型电极的封装。导电型银浆粘贴的固化温度一般低于 200℃，既有良好的热导特性，又有较好的粘贴强度。但是银浆对光的吸收比较大 , 导致光效下降，而且银浆中环氧树脂热阻远大于合金焊料，且使用寿命比合金短得多。小功率LED生产过程中普遍使用银浆作键合材料，但是对于大功率LED芯片来说，导电银胶已不能满足其散热需求。锡金合金（Au80Sn20）导热导电性好，但成本太高，且易脆。而锡膏内含锡、银、铜、锑等金属，均具有良好的导热性能。锡膏用金属合金的热导特系数为40W/M·K左右（其合金的导热系数根据金属的不同稍有变化），是四种方式中最优的，一般用于金属之间焊接，实现金属之间的融合，导电性和连接强度也非常优越。根据理论分析以及有关实验结果表明，使用银浆作键合材料的LED器件热阻比锡膏作为键合材料的热阻大10～30K/W，因此，在大功率LED封装等领域超细锡膏可代替现有的导电银胶和导热胶等封装材料，从而实现更好的导热效果，大大降低界面热阻，且大幅度降低封装成本。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种热导率更高、固晶时间更短、效率高、性能稳定，既能使LED芯片有更好的散热通道，缓解LED散热瓶颈，延长LED灯的使用寿命，又能满足现有成熟的回流焊接工艺的大功率LED的固晶焊锡膏及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供一种用于大功率LED的固晶焊锡膏，由无铅金属合金粉末与固晶助焊膏混合制成，所述无铅金属合金粉末与所述助焊膏的重量配比范围分别为80%~90%与10%~20%。

所述无铅金属合金粉末为SnAgCu金属合金粉末、SnSb金属合金粉末、SnSbAg金属合金粉末或SnSbCu球形金属合金粉末中的一种，所述SnAgCu金属合金粉末中Sn、Ag、Cu之间的重量比例为95~96.5：0.3~5：0.5~1；所述SnSb金属合金粉末中Sn、Sb之间的重量比例为85~95:5~15；所述SnSbAg球形金属合金粉末中Sn、Sb、Ag之间的重量比例为89~90：9.5~10.5：0.5~1.0；所述SnSbCu球形金属合金粉末中Sn、Sb、Cu之间的重量比例为89.5：10：0.5，所述球形合金粉末粒径大小为5μm-25μm。

所述固晶助焊膏由以下重量百分比的成分组成：树脂20%～40%、溶剂40%～50%、有机酸5%～8%、表面活性剂4%～5%、触变剂3%～5%、抗氧剂1%～3%，合成活性剂1%～3%。

所述树脂为原位聚合松香、氢化松香树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂中的一种或几种的组合。

 所述溶剂为二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚、丙二醇苯醚中的一种或几种的组合。

所述有机酸为丁二酸、植酸、酒石酸、苹果酸、甲酸、水杨酸中的一种或几种的组合。

所述触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、聚酰胺树脂、脂肪酸酰胺蜡中的一种或几种的组合。

所述表面活性剂及合成活性剂有机胺中的甲胺、三甲胺、苯胺、二乙丙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、芳香胺中的一种或几种组合。