CN103887396A - 一种led芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件及其制备方法 - Google Patents
一种led芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103887396A CN103887396A CN201210559347.0A CN201210559347A CN103887396A CN 103887396 A CN103887396 A CN 103887396A CN 201210559347 A CN201210559347 A CN 201210559347A CN 103887396 A CN103887396 A CN 103887396A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat sink
- copper
- led chip
- ceramic substrate
- positive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 69
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 21
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 10
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 9
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 8
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 7
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003353 gold alloy Substances 0.000 description 3
- MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N gold nickel Chemical compound [Ni].[Au] MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/8506—Containers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/858—Means for heat extraction or cooling
- H10H20/8582—Means for heat extraction or cooling characterised by their shape
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/858—Means for heat extraction or cooling
- H10H20/8581—Means for heat extraction or cooling characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
- H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
- H01L23/13—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/036—Manufacture or treatment of packages
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/036—Manufacture or treatment of packages
- H10H20/0365—Manufacture or treatment of packages of means for heat extraction or cooling
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本发明提供了一种LED芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件，所述发光组件包括铜热沉、设置在铜热沉上方的中间有LED芯片安装孔的陶瓷基板，设置在陶瓷基板的边缘的正负电极，设置在芯片安装孔内的LED芯片，涂覆在LED芯片上的荧光粉层；所述铜热沉和陶瓷基板之间设置有铜氧共晶焊接层；所述LED芯片和正负电极之间电连接，所述正负电极与电源连接。本发明的发光组件明显提高了可靠性及延长了使用寿命，提高了光效。
Description
技术领域
本发明属于LED领域，尤其涉及一种LED芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件及其制备方法。
背景技术
LED芯片仅有15-25%的电能转化为光能，其余则转化为热能。随着LED芯片制造技术的提高，单颗芯片的功率不断提高，产生的热量也随着提高，热量的提高如果不能及时散失到周围环境，就会提高芯片温度，使光效降低，芯片寿命衰减，显色性等性能改变，为了解决散热问题，先后经历了FR-4印制板，MCPCB(金属复合基板)，陶瓷线路板。
例如专利CN102263195A提到将陶瓷环通过导热粘胶剂和热沉连接，在陶瓷表面粘接荧光粉散热片，软性PCB电极，然后将芯片直接焊接到热沉上，以期降低荧光粉的温度，防止黄化及显色性。该专利虽然在一定程度上改善了散热问题，但由于每种方法的不同，其局限性也不同。FR-4及MCPCB板由于中间绝缘层为有机粘结剂，热导较低，仅为0.2-3W/m·K，仅适用于功率较小的芯片。陶瓷基板热导率有很大提到，例如氧化铝陶瓷为25W/m·k，同时陶瓷材料除了导热率较高外，其热膨胀系数与硅芯片相近，这样就可以减少芯片和基板，以及连线之间由于热膨胀或收缩造成的失效。众所周知，金属材料由于自由电子的运动，热导最高，例如铜的为386W/m·K。所以为了进一步降低热阻，人们提出了COHS技术，直接将芯片焊接到金属热沉上。但金属热沉的热膨胀系数较大，例如最常作为热沉的铜的热膨胀系数为16ppm/k,而芯片的热膨胀系数仅为4ppm/k，所以如何降低金属热沉的膨胀系数成为此技术的关键。
专利CN102263195A仅提出了将芯片直接焊接到热沉上，该专利重点为在陶瓷表面粘结荧光粉散热片，导走荧光粉的温度，减少荧光粉黄化以及色温变化，但是其降低热阻的性能还是比较差。
发明内容
本发明为解决现有的发光组件存在降低热阻性能差的技术问题，提供一种降低热阻性能好的发光组件及其制备方法。
本发明公开了一种LED芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件，所述发光组件包括铜热沉、设置在铜热沉上方的中间有LED芯片安装孔的陶瓷基板，设置在陶瓷基板的边缘的正负电极，设置在芯片安装孔内的LED芯片，涂覆在LED芯片上的荧光粉层；所述铜热沉和陶瓷基板之间设置有铜氧共晶焊接层；所述LED芯片和正负电极之间电连接，所述正负电极与电源连接。
本发明还提供了一种LED芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、陶瓷和铜热沉共晶焊接：将陶瓷基板和铜热沉叠合在一起进行共晶焊接；
S2、在陶瓷的另一侧，制作正负电极；
S3、将LED芯片通过陶瓷上的安装孔焊接到铜热沉表面，之后将LED芯片焊点和电极连接；
S4、环氧树脂灌封，固化，焊接电源。
本发明通过将铜热沉和低热膨胀系数的陶瓷牢靠焊接，降低铜热沉的热膨胀系数，实现LED芯片和金属铜的可靠连接，降低热阻，从而降低LED芯片的结温，提高光效，延长使用寿命。
附图说明
图1是发光组件的剖面示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种LED芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件，所述发光组件包括铜热沉、设置在铜热沉上方的中间有LED芯片安装孔的陶瓷基板，设置在陶瓷基板的边缘的正负电极，设置在芯片安装孔内的LED芯片，涂覆在LED芯片上的荧光粉层；所述铜热沉和陶瓷基板之间设置有铜氧共晶焊接层；所述LED芯片和正负电极之间电连接，所述正负电极与电源连接。
本发明选用高导热的铜作为铜热沉，通过陶瓷和金属铜热沉铜的铜氧共晶焊接，可以将铜的热膨胀系数降低到略比陶瓷材料高些，这样就可以直接将LED芯片焊接到高热导的金属表面了。
根据本发明所提供的发光组件，优选地，所述LED芯片是蓝宝石衬底，电极同侧。
根据本发明所提供的发光组件，为了使铜热沉与陶瓷基板之间的结合更好，优选地，所述铜热沉的厚度为0.1-1mm，所述陶瓷基板的厚度为0.25-0.63mm，所述铜氧共晶焊接层的厚度为0.5-10μm。
根据本发明所提供的发光组件，优选地，所述陶瓷基板的厚度大于LED芯片的厚度。这种结构具有凹杯状结构，便于环氧树脂的灌封。
根据本发明所提供的发光组件，为了提高安全性，优选地，所述电源为隔离驱动电源。
优选地，所述安装孔及正负电极表面涂覆有镍金合金。
所述铜热沉为铜，所述陶瓷基板内的LED芯片安装孔可以是将陶瓷基板用打孔、切割形成。
本发明还提供了一种LED芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、陶瓷和铜热沉共晶焊接：将陶瓷基板和铜热沉叠合在一起进行共晶焊接；
S2、在陶瓷的另一侧，制作正负电极；
S3、将LED芯片通过陶瓷上的安装孔粘接到铜热沉表面，之后将LED芯片焊点和电极通过金线连接；
S4、环氧树脂灌封，固化，焊接电源。
根据本发明所提供的制备方法，优选地，在共晶焊接之前对铜热沉层进行表面预氧化。更优选地，所述预氧化为：将铜热沉需要和陶瓷共晶焊接的一面在500-1000℃，氧含量在50-1000ppm的气氛中氧化10-60min。
根据本发明所提供的制备方法，优选地，所述共晶焊接是在氮气保护气氛下于1065-1080℃下保温10-60min。
根据本发明所提供的制备方法，优选地，在步骤S2之后、S3之前在安装孔及正负电极表面沉积镍金合金。
所述LED芯片安装孔可以在陶瓷成型的时候形成也可以经过激光打孔、切割后形成。
对附图的描述：
如图1，所述发光组件包括铜热沉1、设置在铜热沉1上方的中间有LED芯片安装孔6的陶瓷基板2，设置在陶瓷基板2的边缘的正负电极3，设置在芯片安装孔6内的LED芯片4，涂覆在LED芯片4上的荧光粉层5；所述铜热沉1和陶瓷基板2之间通过铜氧共晶焊接层7连接；所述LED芯片4和正负电极3之间通过焊线焊接，所述正负电极与电源连接。所述安装孔及正负电极表面沉积有镍金合金8。
下面通过具体的实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1
1、对厚度为0.1mm的陶瓷利用激光打孔、切割，形成具有LED安装孔的陶瓷基板；
2、将厚度为0.1mm的铜片进行预氧化：在800℃，氧含量为100ppm的气氛中氧化60min；
3、将预氧化的铜片和切割好的陶瓷叠合，在氮气保护气氛中1072℃保温30min后冷却到室温；
4、再在陶瓷另一侧丝网印刷铜电极，在800℃，氮气保护气氛种烧结10min；5、最后在LED安装孔及电极表面沉积Ni-Au；
6、功率为2W的LED芯片通过固晶工艺焊接到铜热沉表面；
7、将芯片和陶瓷表面电极通过打金线连接；
8、灌封荧光粉和环氧树脂于安装孔中，将隔离驱动电源和电极互联，最后将其安装到散热系统中，得到产品A1。
实施例2
1、对厚度为2mm陶瓷利用激光打孔、切割，形成具有LED安装孔的陶瓷基板；
2、将厚度为100mm铜片进行预氧化：在800℃，氧含量为100ppm的气氛中氧化60min；
3、将预氧化的铜片和切割好的陶瓷叠合，在氮气保护气氛中1072℃保温30min后冷却到室温；
4、在陶瓷另一侧物理气相沉积一层铜，覆感光油墨，曝光、显影，电镀加厚露出的线路到一定厚度，去除油墨，再将其放入蚀铜溶液中至未电镀加厚部分的铜消失；
5、最后在LED安装孔及电极表面沉积Ni-Au；
6、功率为2W的芯片通过固晶工艺到铜热沉表面；
7、将芯片和陶瓷表面电极通过打金线连接；
8、灌封荧光粉和环氧树脂于安装孔中，将隔离驱动电源和电极互联，最后将其安装到散热系统中，得到产品A2 。
对比例1
1、对陶瓷利用激光打孔、切割，形成具有LED安装孔的陶瓷基板；
2、在陶瓷的一侧印刷铜电极，然后在800℃氮气保护气氛中烧结10min，冷却到室温；
3、将其另一侧用导热胶粘结到铜热沉上；
4、再在陶瓷另一侧丝网印刷铜电极，在800℃，氮气保护气氛种烧结10min；5、最后在LED安装孔及电极表面沉积Ni-Au；
6、2W芯片通过固晶工艺到铜热沉表面；
7、将芯片和陶瓷表面电极通过打金线连接；
8、灌封荧光粉和环氧树脂于安装孔中，将隔离驱动电源和电极互联，最后将其安装到散热系统中，得到产品B1 。
对比例2
1、在双面陶瓷覆铜（DBC）板表面通过贴膜、曝光、显影、蚀刻等工艺形成线路；
2、最后在LED安装孔及电极表面沉积Ni-Au；
3、2W芯片通过固晶工艺安装到DBC覆铜板表面；
4、未安装芯片另一面铜面通过共晶钎焊到铜热沉表面；
5、将芯片和陶瓷表面电极通过打金线连接；
6、制作防止环氧树脂溢流挡墙，灌封荧光粉和环氧树脂于挡墙内，将隔离驱动电源和电极互联，最后将其安装到散热系统中，得到产品B2。
测试方法及结果
1、可靠性测试
将实施例和对比例中制作的产品A1、A2、B1和B2放入0℃冰水混合物中5min，然后快速拿出放入100℃的沸水中5min，这样往复进行冷热冲击实验，每经历一次冰水和沸水计一次循环。结果见表1。
2、LED结温Tj测试
将K型热电偶的测温点置于散热垫上，测出散热垫的温度为Tc，因为Tj=Rjc·P+Tc（Rjc为芯片的热阻参数，P为转化为热量的功率），所以可以得到结温Tj。结温越高光效越低、寿命越短。结果见表1。
表1
| A1 | A2 | B1 | B2 | |
| 冷热冲击（次） | ＞100 | ＞100 | 50 | ＞100 |
| Tj（℃） | 52 | 53 | 52 | 122 |
由表1可以看出，本发明的发光组件的耐热冲击性能高，可靠性好；同时本发明的发光组件的结温低于60℃，本发明的发光组件的光效高，使用寿命长。对比例1的发光组件虽然具有很好的光效及使用寿命，但是其可靠性低，对比例2的发光组件的可靠性好，但是其光效低，使用寿命短。综上，本发明的发光组件明显提高了可靠性及延长了使用寿命，提高了光效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种LED芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件，其特征在于，所述发光组件包括铜热沉、设置在铜热沉上方的中间有LED芯片安装孔的陶瓷基板，设置在陶瓷基板的边缘的正负电极，设置在芯片安装孔内的LED芯片，涂覆在LED芯片上的荧光粉层；所述铜热沉和陶瓷基板之间设置有铜氧共晶焊接层；所述LED芯片和正负电极之间电连接，所述正负电极与电源连接。
2.根据权利要求1所述的发光组件，其特征在于，所述LED芯片是蓝宝石衬底、电极同侧的LED芯片。
3.根据权利要求1所述的发光组件，其特征在于，所述铜热沉的厚度为0.1-100mm，所述陶瓷基板的厚度为0.1-2mm，所述铜氧共晶焊接层的厚度为0.01-100μm。
4.根据权利要求1所述的发光组件，其特征在于，所述陶瓷基板的厚度大于LED芯片的厚度。
5.根据权利要求1所述的发光组件，其特征在于，所述电源为隔离驱动电源。
6.根据权利要求1所述的发光组件，其特征在于，所述安装孔及正负电极表面沉积有镍金合金。
7.一种LED芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、陶瓷和铜热沉共晶焊接：将陶瓷基板和铜热沉叠合在一起进行共晶焊接；
S2、在陶瓷的另一侧，制作正负电极；
S3、将LED芯片通过陶瓷上的安装孔焊接到铜热沉表面，之后将LED芯片焊点和电极连接；
S4、环氧树脂灌封，固化，焊接电源。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在共晶焊接之前对铜热沉层进行表面预氧化。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述预氧化为：将铜热沉需要和陶瓷共晶焊接的一面在500-1000℃，氧含量在50-1000ppm的气氛中氧化10-60min。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述共晶焊接是在氮气保护气氛下于1065-1080℃下保温10-60min。
11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2之后、S3之前在安装孔及正负电极表面沉积镍金合金。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210559347.0A CN103887396A (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 一种led芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件及其制备方法 |
| PCT/CN2013/088692 WO2014094547A1 (en) | 2012-12-21 | 2013-12-05 | Light emitting assembly and method for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210559347.0A CN103887396A (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 一种led芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103887396A true CN103887396A (zh) | 2014-06-25 |
Family
ID=50956211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210559347.0A Pending CN103887396A (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 一种led芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件及其制备方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103887396A (zh) |
| WO (1) | WO2014094547A1 (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104993035A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-10-21 | 厦门大学 | 一种暖白光led发光装置 |
| CN105914185A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-08-31 | 华中科技大学 | 一种碳化硅功率器件的封装结构及封装方法 |
| CN106992127A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-07-28 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 一种极少产生焊料表面悬浮氧化物颗粒的共晶贴片方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5473137A (en) * | 1992-06-29 | 1995-12-05 | Societe Anonyme Dite Alcatel Alsthom Compagnie Generale D'electricite | Method of bonding copper and a substrate for power electronics and made of a non-oxide ceramic |
| US20060076571A1 (en) * | 2004-09-24 | 2006-04-13 | Min-Hsun Hsieh | Semiconductor light-emitting element assembly |
| JP2007266172A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Kyocera Corp | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 |
| CN101764121A (zh) * | 2010-01-08 | 2010-06-30 | 湖南大学 | 层间绝缘叠层复合材料及其制备方法 |
| WO2011149065A1 (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | 京セラ株式会社 | 回路基板およびこれを用いた電子装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2890611Y (zh) * | 2006-04-19 | 2007-04-18 | 华宏光电子(深圳)有限公司 | 大功率单个晶片led与大功率多个晶片led组合的照明灯 |
| TW201041496A (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-16 | High Conduction Scient Co Ltd | A manufacturing method of circuit board module equipped with heat sink, and its product |
-
2012
- 2012-12-21 CN CN201210559347.0A patent/CN103887396A/zh active Pending
-
2013
- 2013-12-05 WO PCT/CN2013/088692 patent/WO2014094547A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5473137A (en) * | 1992-06-29 | 1995-12-05 | Societe Anonyme Dite Alcatel Alsthom Compagnie Generale D'electricite | Method of bonding copper and a substrate for power electronics and made of a non-oxide ceramic |
| US20060076571A1 (en) * | 2004-09-24 | 2006-04-13 | Min-Hsun Hsieh | Semiconductor light-emitting element assembly |
| JP2007266172A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Kyocera Corp | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 |
| CN101764121A (zh) * | 2010-01-08 | 2010-06-30 | 湖南大学 | 层间绝缘叠层复合材料及其制备方法 |
| WO2011149065A1 (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | 京セラ株式会社 | 回路基板およびこれを用いた電子装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104993035A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-10-21 | 厦门大学 | 一种暖白光led发光装置 |
| CN104993035B (zh) * | 2015-07-30 | 2018-08-17 | 厦门大学 | 一种暖白光led发光装置 |
| CN105914185A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-08-31 | 华中科技大学 | 一种碳化硅功率器件的封装结构及封装方法 |
| CN105914185B (zh) * | 2016-06-21 | 2018-07-31 | 华中科技大学 | 一种碳化硅功率器件的封装结构及封装方法 |
| CN106992127A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-07-28 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 一种极少产生焊料表面悬浮氧化物颗粒的共晶贴片方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014094547A1 (en) | 2014-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101049698B1 (ko) | Ｌｅｄ 어레이 모듈 및 이의 제조방법 | |
| JP2007234846A (ja) | 発光素子用セラミックパッケージ | |
| CN108140705B (zh) | 发光模块用基板、发光模块、带制冷器的发光模块用基板及发光模块用基板的制造方法 | |
| TWI499100B (zh) | 發光二極體載體組合及其製造方法 | |
| JP2007227737A (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 | |
| JP2007227728A (ja) | Ｌｅｄ部品およびその製造方法 | |
| TW201019500A (en) | A ceramic packaging substrate for the high power LED | |
| CN103887396A (zh) | 一种led芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件及其制备方法 | |
| CN201796950U (zh) | 发光二极管光源结构 | |
| TW201037803A (en) | Multi-layer packaging substrate, method for making the packaging substrate, and package structure of light-emitting semiconductor | |
| JP2009071012A (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
| CN2927324Y (zh) | 发光二极管封装结构 | |
| JP2011192930A (ja) | 基板、基板の製造方法及び灯具 | |
| JP2012094679A (ja) | 基板の製造方法 | |
| CN105870113A (zh) | 一种led光源结构及其制备方法 | |
| CN103247742B (zh) | 一种led散热基板及其制造方法 | |
| KR101125752B1 (ko) | 인쇄 회로 기판 및 그 제조 방법 | |
| TW201429009A (zh) | 發光二極體裝置及散熱基板的製造方法 | |
| CN201225594Y (zh) | 基板的热导改良结构 | |
| KR20140122389A (ko) | 발광다이오드 패키지의 방열처리방법 | |
| JP2005236276A (ja) | 絶縁伝熱構造体及びパワーモジュール用基板 | |
| TWI422079B (zh) | 半導體發光元件之散熱座的製作方法 | |
| TWI352407B (en) | Composite substrate structure for high heat dissip | |
| JP2007142476A (ja) | 発光装置 | |
| JP2010287749A (ja) | 発光体および照明器具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140625 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |