[发明专利]陶瓷基板型发光二极管的封装结构及其制程

说明书

技术领域

本发明是关于一种发光二极管的封装结构及其制造方法，特别是关于一种陶瓷基板型发光二极管的封装结构及其制程。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)自发明以来，便逐渐的被应用至各个领域，至今已在日常生活中扮演相当重要的角色。在过去因为发光二极管的亮度不足，所以大多用在指示信号灯上。随着发光二极管技术的进步与芯片制造技术的进步，发光二极管的用途也更加的多样化。而随着发光二极管亮度的增加，其热度也跟着增加，因此为了让高功率发光二极管的芯片完全发挥其发光效能，发光二极管封装技术的散热功能与发光效率便变得相当的重要。尤其对于24mil以上的芯片来说，发光二极管封装技术的散热能力便成为封装是否能成功的重要因素。而发光二极管的封装方式分成许多种类，陶瓷基板型为其中相当普遍的一种。

一般的陶瓷基板型发光二极管是将发光二极管设置于陶瓷基板上以加强发光二极管的散热作用。此例中，陶瓷基板具有凹陷，而发光二极管设置于此凹陷中。此外，传统陶瓷基板型发光二极管的封装方式，大多是利用还氧树脂(Epoxy Resin)与金属粉末(银)的混和物(大约2∶3)，作为芯片与电极层间的接着剂，这类的接着剂是利用还氧树脂高温硬化的特性来固定芯片，并借由所加入的银粉，以达到导电与导热的目的。但这类型的发光二极管封装方式并不适用于高流明(High luminance)的传统陶瓷基板型的发光二极管封装。因为这类的接着剂并非是良好的热及电的导体，无法有效的将芯片所产生的热导出。

传统陶瓷基板型发光二极管的结构封装方式之一如下：将芯片利用还氧树脂(Epoxy Resin)与金属粉末(一般来说是银)的混和物(其比例通常为2∶3)所形成的接着剂粘附在电极层上，这类接着剂是利用还氧树脂高温硬化的特性来固定芯片，并借由所加入的银粉达到导电与导热的目的。然而这类型的发光二极管封装方式并不适用于高亮度发光二极管，主要是因为此类接着剂并非是良好的热导体，无法有效的将芯片所产生的热导出。而且，接着剂因材质属性的问题，会使芯片与电极层有较大的距离，且接着剂的分子间空隙较大，不仅固着力较差，无法忍受较大的推力与拉力，且会造成导电率不佳，而造成发光效能的降低。而且，因为接着剂通常为非透明，也造成发光率的降低。

为了克服散热的问题，也有业界人士采用覆晶(Flip-Chip)封装方式或是高温合金共熔(Flux Eutetic)方式，但覆晶封装方式投资的设备金额相当高昂且散热效果也不佳，而高温合金共熔封装方式，为了让芯片上的焊垫层与金属镀层达到合金共熔，必须将芯片暴露在280度以上的高温，会对芯片造成直接的伤害，或者造成良品率不佳以及使用寿命的降低。因此，如何形成厚膜基板则为目前产业亟欲解决的问题。

发明内容

有鉴于上述的背景技术中的缺点，本发明的主要目的在于提供一种借由真空扩散融合程序以形成具有高厚度厚膜的陶瓷复合基板，以达到最好的散热效果的陶瓷基板型发光二极管的封装结构及其制程。

为达到上述目的，本发明提供一种陶瓷基板型发光二极管的封装结构及其形成方法，此封装结构包含有陶瓷基板，其上下表面上各自具有金属层；至少一个穿透陶瓷基板的孔洞，该孔洞形成于陶瓷基板的至少一个特定位置上，并充填金属材料于此孔洞内；电路导电区，该电路导电区是位于陶瓷基板的上表面，其中，电路导电区在孔洞位置上显露陶瓷基板的表层；发光二极管，该发光二极管是形成于电路导电区于孔洞位置处，并与电路导电区相互电耦合，且发光二极管的热源是与孔洞的金属材相互结合；及作为散热区的金属表层，该金属表层形成于陶瓷基板的下表面，且金属表层与孔洞的金属材相互融合并传导发光二极管所产生的热能。