專利名稱：一種新型液體金屬固晶工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED芯片固晶工藝，確切地講是一種利用液體金屬傳熱導熱的固
晶工藝。
背景技術：
隨著能源及環境問題的日益顯現，節能產業及其產品越來越受到重視，半導體二 極管(LED)照明的節能效果已被公認，但LED諸如散熱、配光等應用瓶頸還沒有完全很好的 得以解決，特別是散熱問題尤為突出，眾所周知，LED芯片光效和壽命與其結溫呈現一定得 相關關系，即結溫越低光效越高，相應的壽命也就越長，控制LED結溫的關鍵技術是散熱導 熱技術，其技術核心是先將LED發出的熱量有效的快速的傳導至外部散熱器，熱量經外部 散熱器散發到周邊環境中。固晶技術是LED封裝和散熱效果的關鍵技術，固晶質量的好壞 將影響LED的穩定性、散熱效率以及出光效率等，根據LED功率的大小以及封裝工藝的不同 所選擇的固晶方式有所不同，一般來說，小功率LED晶粒通過絕緣膠固定電極引腳傳熱即 可；功率稍大的LED可通過導熱銀膠或硅膠粘連散熱；對于瓦級LED通常采用高導熱銀膠 或共晶焊接的方式固定散熱，現有固晶方法的弊端在于固晶膠的導熱系數不能和金屬相比 擬，固晶膠與LED芯片以及金屬熱沉間也存在很大的熱阻，而且目前常用的導熱膠粘接的 固晶方式由于用膠量、涂抹均勻性以及固著力等問題往往將LED晶粒的一部分包裹于固晶 膠內而影響出光效率。
發明內容
為了克服上述缺陷，本發明提供了一種利用液體金屬傳熱導熱的固晶工藝，通過 液體金屬與LED襯底層無縫接觸進行傳熱導熱。本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是一種新型液體金屬固晶工藝，包含如下步驟首先由金屬或金屬合金制備帶有凹 坑的封裝基座，加溫液體金屬使其熔化，取適量液體金屬注入封裝基座上凹坑內，同時加溫 封裝基座使液體金屬保持液態，然后將LED芯片置于凹坑使芯片襯底層與液體金屬直接接 觸，緩慢降低封裝基座溫度使液體金屬固化，如此并將LED芯片固定于液體金屬內。所述的LED封裝基座由高導熱金屬或合金材料制成，一般選用銅、鎂、鋁或其合 金，金屬基座上設置凹坑，凹坑內涂布液態液體金屬用以固定LED芯片。所述的液體金屬是一種指熔點不超過鋁熔融溫度的金屬或合金，一般包括銫、鎵、 銣、鉀、鈉、銦、鋰、錫、鉍、鉈、鋅、銻、鎂、鋁或其合金，其中優選熔點60°C _200°C范圍內的液 體金屬。LED芯片正常工作時溫度通常控制在60-85°C之間，液體金屬熔點應高于LED芯片 正常工作時溫度，即LED正常工作時液體金屬保持固態，為了操作方便和電子器件的安全， 液體金屬的熔點也不宜太高，一般控制在200°C以內。所述的LED芯片為大功率發光二極管。本發明的有益效果是傳統LED封裝工藝中通常采用固晶膠進行固晶，此法最大的弊端在于LED芯片和金屬熱沉間貼合不緊，兩者間存在間隙，通常加設固晶膠以填補間 隙和固定芯片，現有固晶膠的導熱系數不能和金屬相比擬，且固晶膠與LED芯片以及金屬 熱沉間也存在很大的熱阻，本固晶工藝中采用適當熔點的液體金屬取代傳統固晶材料填充 于芯片和封裝基座之間，不但具有良好的熱導性，而且固化的液體金屬起到很好的固晶作 用，從而有效改善傳統封裝工藝中LED芯片和金屬熱沉間貼合不緊，固晶膠導熱性能不佳 等缺陷，讓LED發出的熱量迅速傳導出去，有效控制LED結溫，增加LED使用壽命和發光效 率，液體金屬較低的熔點使整個工藝過程處于可控的安全環境中進行；本發明減少固晶時 對芯片的覆蓋面積，最大限度的減少因固晶時的覆蓋而阻礙LED光的出射，同時表面光滑 的液體金屬可起到一定得反光作用，增加取光效率。
圖1 為本發明工藝流程圖；圖2 4 為本發明固晶步驟示意圖；附圖中所指圖例1、封裝基座2、液體金屬 3、LED芯片 4、凹坑
具體實施例方式如圖1所示為本發明工藝流程圖，其步驟為①、首先由金屬或金屬合金制備帶有凹坑的封裝基座；②、加溫液體金屬使其熔化，同時加溫封裝基座；③、取適量液體金屬注入封裝基座上凹坑內并使液體金屬保持液態；④、然后將LED芯片置于凹坑使芯片襯底層與液體金屬直接接觸；⑤、緩慢降低封裝基座溫度使液體金屬固化，如此并將LED芯片固定于液體金屬 內。如圖2所示LED封裝基座1由高導熱金屬或合金材料制成，一般選用銅、鎂、鋁或 其合金模壓或二次機加工而成，金屬基座上設置凹坑4，凹坑內涂布液態液體金屬2用以固 定LED芯片3。如圖3所示取適量液體金屬注入封裝基座上凹坑內并使液體金屬保持液態，在 此之前必須加溫液體金屬和封裝基座，使液體金屬呈液態便于取樣和涂布。液體金屬是一種指熔點不超過鋁熔融溫度的金屬或合金，一般包括銫、鎵、銣、鉀、 鈉、銦、鋰、錫、鉍、鉈、鋅、銻、鎂、鋁或其合金，其中優選熔點60°C -200°C范圍內的液體金 屬。LED芯片正常工作時溫度通常控制在60-85°C之間，液體金屬熔點應高于LED芯片正常 工作時溫度，即LED正常工作時液體金屬保持固態，為了操作方便和電子器件的安全，液體 金屬的熔點也不宜太高，一般控制在200°C以內。如圖4所示將LED芯片置于凹坑使芯片襯底層與液體金屬直接接觸，LED芯片為 大功率發光二極管，緩慢降低封裝基座溫度使液體金屬固化，如此并將LED芯片固定于液 體金屬內。
權利要求
一種新型液體金屬固晶工藝，其特征在于包含如下步驟首先由金屬或金屬合金制備帶有凹坑的封裝基座，加溫液體金屬使其熔化，取適量液體金屬注入封裝基座上凹坑內，同時加溫封裝基座使液體金屬保持液態，然后將LED芯片置于凹坑使芯片襯底層與液體金屬直接接觸，緩慢降低封裝基座溫度使液體金屬固化，如此并將LED芯片固定于液體金屬內。
2.根據權利要求1所述的一種新型液體金屬固晶工藝，其特征在于所述的LED封裝 基座由高導熱金屬或合金材料制成，金屬基座上設置凹坑。
3.根據權利要求1所述的一種新型液體金屬固晶工藝，其特征在于所述的液體金屬 是一種指熔點不超過鋁熔融溫度的金屬或合金，其中優選熔點60°C -200°C范圍內金屬或I=I 巫 O
4.根據權利要求1所述的一種新型液體金屬固晶工藝，其特征在于所述的液體金屬 熔點應高于LED芯片正常工作時溫度，即LED正常工作時液體金屬保持固態。
全文摘要
一種新型液體金屬固晶工藝包含如下步驟首先由金屬或金屬合金制備帶有凹坑的封裝基座，加溫液體金屬使其熔化，取適量液體金屬注入封裝基座上凹坑內，同時加溫封裝基座使液體金屬保持液態，然后將LED芯片置于凹坑使芯片襯底層與液體金屬直接接觸，緩慢降低封裝基座溫度使液體金屬固化，如此并將LED芯片固定于液體金屬內。本固晶工藝中采用適當熔點的液體金屬取代傳統固晶材料填充于芯片和封裝基座之間，不但具有良好的熱導性，而且固化的液體金屬起到很好的固晶作用，液體金屬較低的熔點使整個工藝過程處于可控的安全環境中進行。
文檔編號H01L33/00GK101969090SQ20101027734
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者繆應明, 黃金鹿 申請人:蘇州中澤光電科技有限公司