專利名稱:一種高熱導ltcc陶瓷基板的制作方法
技術領域:
本發明涉及電子陶瓷領域,更具體地說,涉及LED陶瓷封裝技術特別適合于表面安裝(SMD)LED管殼、多芯片安裝(MCM)LED管殼。
背景技術:
現有的SMD陶瓷LED管殼主要采用以下兩種方案方案一.在陶瓷基板上表面制作LED貼裝金屬電極,LED的正負極分別與上面各貼裝電極連接,陶瓷基板下表面制作安裝電極,陶瓷基板上面的貼裝電極分別通過導電過孔與下面的安裝電極連接。方案一的缺點是LTCC材料的熱導率低,僅為2 3W/mK,封裝后的LED器件熱阻高,熱量不易散發,導致LED發光效率下降。方案二 .在陶瓷基板上表面制作貼裝金屬電極,LED正極直接貼裝在金屬電極上,LED負極通過導線與另一貼裝金屬電極連接;陶瓷基板下面制作安裝電極,通過導電過孔和金屬導熱柱分別與上面的貼裝電極連接,金屬導熱柱可降低LED散熱通道的熱阻,提高管殼的熱導率,但是由于導熱柱采用金屬材料,導電通道與導熱通道無法分離,上述問題使LED器件易損傷,降低了器件的可靠性。
發明內容
本發明是在LTCC陶瓷基板上預定安裝LED芯片的位置,植入一至數個絕緣、高導熱管狀物,并與LTCC陶瓷基板燒結為一體,形成絕緣的導熱柱,既減小了 LED器件的熱阻、又實現熱電通道分離。
附圖I :LED封裝采用傳統陶瓷基板的結構示意圖(方案一)。附圖2 =LED封裝采用改進的陶瓷基板的結構示意圖(方案二)。附圖3 :—種高熱導LTCC陶瓷基板的結構示意圖。附圖4 :安裝多芯片的LTCC陶瓷基板結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖,通過新舊方案對比的方式,詳細說明本發明的具體實施方式
。方案一如圖I所示在陶瓷基板(10)上面制作貼裝金屬電極⑷和(5),LED(I)的正極(2)和負極⑶分別與貼裝電極⑷和(5)連接;陶瓷基板下面制作安裝電極(6)和(7),分別通過導電過孔⑶和(9)與貼裝電極⑷和(5)連接。LED產生的熱量要通過在陶瓷基板
(10)傳導出去。構成陶瓷基板的LTCC材料的熱導率低,熱量不易散發,導致LED發光效率下降。方案二如圖2所示在陶瓷基板(10)上面制作貼裝金屬電極⑷和(5),LED(I)的正極(2)直接貼裝在電極(5)上,LED負極(3)通過導線與另一貼裝金屬電極(4)連接;陶瓷基板下面制作安裝電極(6)和(7),通過導電過孔⑶和金屬導熱柱(11)分別與貼裝電極⑷和(5)連接,由于導熱柱(11)既是導電通道又是導熱通道,使LED器件易損傷,降低了可靠性。本發明“一種高熱導LTCC陶瓷基板”,如圖3A所示在LTCC陶瓷基板上(10)上預定安裝LED芯片的位置植入數個絕緣、高導熱的管狀物(12),它由絕緣導熱的膏狀物注入LTCC陶瓷基板的通孔中形成,并與LTCC陶瓷基板燒結為一體;管狀物(12)的上面貼裝LED芯片(I),下面安裝金屬散熱體(13) ;LED的正極(2)和負極(3)分別連接到陶瓷基板上的貼裝電極⑷和(5);陶瓷基板下面制作安裝電極(6)和(7),通過導電過孔⑶和(9)分別與貼裝電極(4)和(5)連接。這樣導熱通道與導電通道實現完全分離,即降低了熱阻,又保證了 LED組件的可靠性。圖3B為“高熱導LTCC陶瓷基板”的底視圖,圖中所示絕緣、高導熱的管狀物(12)共有9個,與安裝金屬散熱體(13)緊密相連,陶瓷基板(10)底面上的安裝電極(6)和(7)與導電過孔⑶和(9)實現可靠的電連接。陶瓷基板(10)角上的定位孔(14)用于SMD工藝定位。 在一塊高熱導LTCC陶瓷基板上,可以貼裝多個LED芯片,如圖4所示每個LED芯片⑴的下面都植入一簇絕緣的導熱柱(12),LED芯片的正極⑵和負極(3)分別連接到相應的貼裝電極(4)和(5),實現多芯片安裝(MCM) LED。下面具體說明高熱導LTCC陶瓷基板的制作方法首先用模具在流延的LTCC生瓷基板上壓制通孔簇,通孔尺寸直徑為100 3000 μ m,數量為I 20個,最佳通孔直徑為300 μ m,最佳數量12個,簇的最佳排布圖形為正方形、尺寸為LED芯片尺寸的120%;燒結生瓷為熟瓷基板;配制絕緣導熱膏狀物,主料為金剛石粉,輔料為玻璃相粉末與有機載體,且所述膏狀物中金剛石粉占20 50wt%,所述玻璃相粉末占70 30wt%,其余為所述有機載體;最佳配比為33 57 10。所述玻璃相粉末包括MgO-BaO-Al2O3-SiO2體系玻璃,及B203、TiO2、CaF2和/或ZrO2的添加劑;且其配比為Si02 20 50wt%,Al2O3 50 20wt%,BaO 10 20wt%,MgO 10 20wt%,含 B203、TiO2XaF2和/或ZrO2的添加劑,成分總和為5 IOwt %;所述有機載體為松油醇和/或檸檬酸三丁酯,以及含乙基纖維素、司班-85、1-4 丁內酯和/或氫化蓖麻油的添加劑。配方主要考慮玻璃相形成溫度與LTCC燒結溫度一致,同時配方將盡可能保證填充物具有最大導熱性。將該膏狀物填充到通孔中,與LTCC低溫燒結為一體,制作金屬電極及定位標志。上述表述僅為制作該LTCC高導熱陶瓷基板的方案之一,其主料還可選擇氮化鋁粉、碳化硅粉等,電極金屬化可以采用厚膜工藝,也可采用薄膜工藝實現。通孔簇的形狀不限于正方形,其它形狀的通孔簇也可達到本發明的目的。
權利要求
1.一種高熱導LTCC陶瓷基板,由陶瓷基板以及植入基板的導熱柱、與導熱柱連接的散熱體、貼裝于陶瓷基板上面的金屬電極、下面的安裝電極以及將上、下電極連接起來的金屬過孔所組成,其特征在于植入基板的導熱柱是絕緣的,它由絕緣導熱的膏狀物注入LTCC陶瓷基板的通孔中,與基板燒結為一體。
2.根據權利要求I所述的一種高熱導LTCC陶瓷基板,其特征在于所述的絕緣導熱膏狀物,主料為金剛石粉,輔料為玻璃相粉末與有機載體,且所述膏狀物中金剛石粉占20 50wt%,所述玻璃相粉末占70 30wt%,其余為所述有機載體;最佳配比為33 57 10 ;所述玻璃相粉末包括MgO-BaO-Al2O3-SiO2體系玻璃,及B203、TiO2, CaF2和/或ZrO2的添加劑;且其配比為=SiO2 20 50wt%, Al2O3 50 20wt%, BaO 10 20wt%, MgO 10 20wt%,含B2O3JiO2、CaF2和/或ZrO2的添加劑成分,總和為5 IOwt % ;所 述有機載體為松油醇和/或檸檬酸三丁酯,以及含乙基纖維素、司班-85、1-4 丁內酯和/或氫化蓖麻油的添加劑。
3.根據權利要求I所述的一種高熱導LTCC陶瓷基板,其特征在于所述LTCC生瓷基板的通孔直徑為100 3000 μ m,最佳通孔直徑為300 μ m,每簇通孔數量為I 20個,最佳數量12個,簇的最佳排布圖形為正方形、尺寸為LED芯片尺寸的120%。
4.根據權利要求I所述的一種高熱導LTCC陶瓷基板,其特征在于所述絕緣導熱膏狀物,主料選用氮化鋁粉、碳化硅粉。
5.根據權利要求I所述的一種高熱導LTCC陶瓷基板,其特征在于所述植入基板的絕緣導熱柱,上面貼裝LED芯片,下面安裝金屬散熱體;LED的正極和負極分別連接到陶瓷基板上對應的貼裝電極,導熱通道與導電通道完全分離。
6.根據權利要求I所述的一種高熱導LTCC陶瓷基板,其特征在于在一塊所述高熱導LTCC陶瓷基板上,貼裝多個LED芯片,每個LED芯片的下面都植入一簇絕緣導熱柱,LED芯片的正極、負極分別連接到對應的貼裝電極上,實現多芯片安裝(MCM) LED。
全文摘要
一種高熱導LTCC陶瓷基板,在預定安裝LED芯片的位置植入絕緣的導熱柱,其方法是采用絕緣導熱的膏狀物注入LTCC陶瓷基板的通孔中,與基板燒結為一體。高熱導LTCC陶瓷基板適合于表面安裝(SMD)LED管殼、多芯片安裝(MCM)LED管殼,降低了LTCC陶瓷基板的熱阻,并實現了導熱通道與導電通道完全分離,提高了組件的可靠性。
文檔編號H01L33/64GK102637815SQ20121012148
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月16日 優先權日2012年4月16日
發明者劉 文, 柴廣躍 申請人:深圳市安培盛科技有限公司