[发明专利]具有微通道散热器的LED模块及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED模块及制备方法，尤其是一种具有微通道散热器的LED模块及制备方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。散热问题是制约大功率LED普及的瓶颈问题之一，如果热量不能迅速耗散，将使LED结温过高，从而影响LED的使用寿命和可靠性。

当前主流的LED封装的热流通道为：由LED芯片至固晶层，再传导至基板、导热胶以及散热器，这种封装形式产生了多个接触热阻：芯片与基板之间的接触热阻，基板绝缘层产生的接触热阻，基板与散热器之间的接触热阻，这些接触热阻导致整个LED热流通道的热阻较大，不利于PN结发出的热量迅速传至散热介质。

小功率LED模块由于发热量不大，散热问题不严重，因此只要运用一般的铜箔印刷电路板即可。但随着高功率LED的盛行，铜箔印刷电路板已不足以应付散热需求。目前应用较广泛的LED散热器主要以铝基板散热器为主，但是由于其散热介质主要以空气为主，而空气为热的不良导体，因此对其散热效果有很大的限制，再者，传统封装LED方式中存在的各种接触热阻，不利于实现小面积、小体积下超大功率LED的集成，而且以铝基板散热器为主的LED散热器也不利于延长了LED的寿命和提高LED使用的可靠性。

因此，如何提供一种LED模块及其制造技术，以克服现有技术中的种种问题，实已成为本领域的从业者亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有微通道散热器的LED模块及其制备方法，以解决现有技术中的LED模块热流通道的热阻较大，不利于实现小面积、小体积下超大功率LED的集成，以及LED的寿命不高和可靠性不强等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有微通道散热器的LED模块的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：步骤一，提供一半导体衬底，并依次在所述半导体衬底上生长缓冲层，N型GaN层、量子阱层、及P型GaN层，然后在所述P型GaN层上形成P型欧姆接触以制备出P电极，接着剥离所述半导体衬底并去除所述缓冲层，最后在所述N型GaN层上形成N型欧姆接触以制备出N电极，以制备出一LED芯片；步骤二，提供一具有上、下表面及四周侧面的硅衬底，刻蚀所述硅衬底的下表面，以在所述硅衬底的底部形成多个朝向该下表面开口并贯穿相对两侧面的沟道，然后将一密封层键合于所述硅衬底的下表面，以使各该沟道形成在所述的相对两侧面上分别具有进口及出口的用以流通冷却液的多个微通道，并于所述硅衬底的上表面形成一绝缘层，以制备出一微通道散热器；步骤三，于所述绝缘层上制作正、负电极板，将所述LED芯片通过合金工艺倒装在所述正上，然后使用金丝球焊机将一金丝键合于所述N电极与所述负电极板之间以完成电性连接，同时于所述正、负电极板上分别制备出对应电性连接于一外部电源的正、负电极连接端；以及步骤四，在所述LED芯片上涂覆荧光粉，然后藉由硅胶进行灌封，以密封所述正、负电极板，LED芯片，金线以及荧光粉于所述微通道散热器的绝缘层上，最后进行烘烤固化，以完成所述LED模块的制备。

在本发明制备方法的步骤一中，还包括对所述P电极与N电极的表面进行镀金的步骤。其中，所述缓冲层、N型GaN层、量子阱层及P型GaN层的生长方法为金属有机化合物化学气相淀积法。

在本发明制备方法的步骤二中，刻蚀所述硅衬底的下表面的刻蚀方法为反应离子刻蚀法。所述沟道的宽度为10μm至1000μm。所述冷却液为纯水、乙醇，添加有纳米颗粒的水、或添加有纳米颗粒的乙醇。

在本发明制备方法的步骤二中，所述密封层的材质为硅或者铜，藉由导热密封材料键合于所述硅衬底的下表面。具体地，将所述密封层键合于所述硅衬底下表面的键合方法为阳极键合法。

在本发明制备方法的步骤二中，所述绝缘层为氮化铝材质，并该氮化铝材质的绝缘层表面镀有一层金或银，用以制作所述正、负电极板，以将所述LED芯片通过合金工艺倒装在所述正电极板上。

在本发明制备方法的步骤三中，将所述LED芯片通过合金工艺倒装在所述正电极板上的合金为金锡合金，具体地，是将所述LED芯片的P电极通过合金工艺键合在所述正电极板上。

在本发明制备方法的步骤四中，所述荧光粉为YAG荧光粉，所述硅胶为进行了一次光学设计的有机硅。