[发明专利]发光二极管封装的基板结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管封装的基板结构及其制造方法，以有效散热并提高光转换效率和发光二极管寿命。

背景技术

越来越多的应用领域需要发光二极管，例如，照明、显示器、指示灯等。发光二极管是一种半导体装置，它的电能直接转换成在很窄波长范围之内的光能。发光二极管的光输出正比于正向电流，而正向电流是所施加的正向电压的函数。

在操作中，只有约20％施加于发光二极管的电能转换为可见光，其余的能量，约80％转换为热能。由于热量无法立即消散，半导体装置的接合点温度(junction temperature)将增加，较高的接合温度会导致较低的发光效率和较短的发光二极管寿命。理论上，当接合点温度降低10摄氏度时，发光二极管的寿命会增加1.9倍。此外，温度上升也会改变发光二极管的发射光波长，而这也是发光二极管应用中所不希望发生的问题。

因此，发光二极管的封装设计是产生更好的个别元件设计的关键，可以有效地施行各种操作和施行于各种环境条件下，而具有更佳的性能和更高的亮度。关键是要将发光二极管产生的热量转移到高导热性路径。大多数传统封装已不能满足现有和未来的发光二极管应用。传统发光二极管封装结构包括：发光二极管芯片、芯片粘接材料、基板、散热片、安装材料和金属芯板。而在热传导路径上的全部元件都会增加总热阻。

发光二极管的工业发展确定了封装技术改进的三个领域。这三个领域是：(1)材料，其提高从发光二极管芯片获得光的效率；(2)光学，其改善从最终封装所获得的光；(3)发光二极管芯片和照明系统的热管理。

大多数目前的发光二极管封装使用陶瓷基板，如，Al₂O₃、AlN，而由于陶瓷的导热性差，需要消耗功率较高的散热器。为了提高发光二极管封装的发光效率，业界开始普遍采用金属反射镜。反射镜的主要目的是收集光线到引导到光学系统的另一个位置。因此，需要一种具有改进设计的金属镜面的发光二极管封装，不仅可提高发光效率，同时可降低所产生的热量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发光二极管封装的基板结构。

为达到上述目的，本发明提供一种发光二极管封装的基板结构，所述发光二极管封装的基板结构包括：

一第一基板，其具有一芯片金属垫，所述第一基板的顶面上设有一第一接线电路，第一基板的底面上有一第二接线电路；

一第二基板，其具有一芯片容纳开口，所述第二基板的顶面上设有一第三接线电路，第二基板的底面上有一第四接线电路；

一粘着剂层，其位于第一基板的顶面和第二基板的底面之间，除了芯片容纳开口之外的位置；以及

一填孔金属层，其覆盖于第二基板的芯片容纳开口的墙壁上，及覆盖于芯片容纳开口之中的第一基板的芯片金属垫的顶面上。

作为上述一种发光二极管封装的基板结构的优选方案，其中所述发光二极管封装的基板结构还包括设于芯片金属垫之下的多数个通孔，其中多数个通孔填设有铜。

作为上述一种发光二极管封装的基板结构的优选方案，其中所述发光二极管封装的基板结构还包括：多数个穿孔，其设于第一基板和第二基板的接线电路间；及一导电金属层，其形成于穿孔的内壁。

作为上述一种发光二极管封装的基板结构的优选方案，其中所述导电金属层选自由下列所组成的群组构成：铜/镍/金、铜/镍/银、铜/镍/铝及其组合。

作为上述一种发光二极管封装的基板结构的优选方案，其中所述发光二极管封装的基板结构还包括一光学芯片，其容置于芯片容纳开口中，并粘接填孔金属层和第一基板的芯片金属垫。

作为上述一种发光二极管封装的基板结构的优选方案，其中所述发光二极管封装的基板结构还包括：一芯片粘接材料，其填充于芯片容纳开口中，并介于光学芯片的底部和第一基板的芯片金属垫和填孔金属层的顶部之间，及介于光学芯片的侧壁和芯片容纳开口的墙壁之间。

作为上述一种发光二极管封装的基板结构的优选方案，其中所述芯片粘接材料的厚度为10微米～30微米。

作为上述一种发光二极管封装的基板结构的优选方案，其中所述发光二极管封装的基板结构还包括：一焊线或一重分布层，其连接于芯片及第二基板的第三接线电路之间。

作为上述一种发光二极管封装的基板结构的优选方案，其中所述发光二极管封装的基板结构还包括一镜片，其位于芯片容纳开口之上。

作为上述一种发光二极管封装的基板结构的优选方案，其中所述第一基板和第二基板上的接线电路的材料包括铜、铝或其组合。