[发明专利]LED芯片接合体、LED封装体、及LED封装体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED芯片接合体、LED封装体及LED封装体的制造方法。

背景技术

LED发光元件是半导体的PN结流过顺向电流时发光的元件，可使用GaAs、GaN等III-V族半导体晶体来制造。近年来，由于半导体的外延生长技术和发光元件工艺技术的进步，转换效率优异的LED发光元件被开发出来，广泛应用于各种领域。

LED芯片由在生长基板上使III-V族半导体晶体外延生长而得到的p型层、N型层及被两者所夹持的光活性层构成。通常来讲，在单晶蓝宝石等生长基板上使III-V族半导体晶体外延生长后，形成电极等，从而制成LED芯片。

由于单晶蓝宝石的热导率为40W/(m·K)左右，所以无法将III-V族半导体元件产生的热充分地散去。特别是对于流过大电流的高输出的LED，会导致元件的温度上升，发光效率的降低，元件寿命的降低。为了解决这个问题，有人提出有以下方案(专利文献1)：即，了在生长基板上使III-V族半导体晶体外延生长后，隔着金属层接合封装体基板(保持基板)，之后，去除生长基板，但该方法也未能完全解决上述问题。即，金属类封装体基板(保持基板)具有导电性，所以在安装时，必须制成非绝缘结构。例如，在电路基板等安装基板上进行焊接接合时，需要在接合部正下方配置树脂等热导率低的绝缘层，但该绝缘层会阻碍充分的散热。

另一方面，为尽可能地减少高输出LED发光装置中因LED芯片的发热所引起的损害，提出有隔着散热板例如铜(Cu)板来将LED芯片安装在电路基板等上的方法(专利文献2)。然而，Cu的线膨胀系数为17×10^-6/K左右，LED芯片的线膨胀系数为5×10^-6/K左右，两者差别很大，所以使用中会在接合部产生裂纹等，导致散热特性降低。

专利文献1：日本专利特开2006-128710号公报

专利文献2：日本专利特表2008-544488号刊物

发明内容

鉴于上述内容，本发明的目的在于提供散热性得到显著改善的可靠性高的LED封装体，LED封装体的制造方法，以及在该LED封装体中使用的LED芯片接合体。

本发明的LED芯片接合体是利用接合材料直接在复合基板上安装一个或两个以上的LED芯片而构成的LED芯片接合体，其特征在于，上述复合基板是使无机成形体浸渗铝、硅或包含铝、硅为成分的合金而制成的，板厚为0.1-2mm、表面粗糙度(Ra)为0.5μm以下、温度25℃的热导率为100-600W/(m·K)、温度25℃-150℃的线膨胀系数为3-12×10^-6/K、三点弯曲强度为50-500MPa，而且复合基板的LED芯片安装面的面积是与LED芯片接触的面积的2-100倍。

此外，本发明的LED芯片接合体是利用接合材料直接在复合基板上安装一个或两个以上的LED芯片而构成的LED芯片接合体，其特征在于，上述复合基板是使气孔率为10-40体积％的无机成形体浸渗铝含有率为80-97质量％的铝-硅合金而制成的，板厚为0.1-1mm、表面粗糙度(Ra)为0.5μm以下、温度25℃的热导率为100-300W/(m·K)、温度25℃-150℃的线膨胀系数为4-9×10^-6/K、三点弯曲强度为50-400MPa，而且复合基板的LED芯片安装面的面积是与LED芯片接触的面积的2-25倍。

本发明的LED芯片接合体，优选(a)-(d)中的至少一个实施方式，(a)复合基板的表面具有由选自Ni、Co、Pd、Cu、Ag、Au、Pt及SN中的至少一种金属形成的厚度0.5-20μm的金属层，(b)接合所用的材料是软钎焊、硬钎焊或高导热性粘接剂，(c)无机成形体的材质是选自碳化硅、氮化铝、氮化硅、金刚石及石墨中的至少一种，(d)LED芯片是输出为0.5W以上的非绝缘结构。

此外，本发明的LED封装体的特征在于，本发明的LED芯片接合体与在金属基板上隔着绝缘层形成有金属电路而构成的电路基板接合，另一方面，上述LED芯片接合体的LED芯片与上述电路基板的金属电路由电连接构件连接，至少将上述LED芯片接合体和上述电连接构件由含有荧光物质的树脂密封材料密封。