[发明专利]一种LED封装用固晶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种LED封装用固晶材料及其制备方法，该固晶材料包括锡基焊粉、高导热率颗粒和固晶助焊膏，其中高导热率颗粒选自金刚石颗粒、纳米碳管和SiC中的一种或两种以上；高导热率颗粒的体积分数占锡基焊粉和高导热率颗粒总体积的0.1%‑70%。本发明的固晶材料含有高导热率颗粒，能够在满足LED芯片与热沉的粘结强度以及不影响电性能的前提下，获得高导热率，其导热率是现有LED固晶焊料导热率的几倍甚至几十倍。采用本发明的固晶材料，可以有效降低功率LED器件热阻，提高LED芯片散热能力，降低LED芯片结温，提高LED器件及应用产品的寿命。

技术领域

本发明涉及LED封装技术领域，尤其涉及一种LED封装用固晶材料及其制备方法。

背景技术

功率LED器件的散热能力差，导致LED芯片的结温高，已经严重地阻碍了功率LED的进一步推广应用。选择散热性能好的键合材料，提高固晶界面的质量，将会大大提高LED的散热能力以及可靠性。传统的导热胶和导电银浆已经不能满足功率LED的散热要求，现在业界开始采用锡金合金和SnAgCu焊料作为固晶材料，但是在钎焊过程中由于钎剂挥发等因素界面处会产生空洞和间隙，而且钎料与金属焊盘之间往往存在着较大的界面热阻，使得焊料合金作为热界面材料，它的导热性能并不能满足目前大功率LED芯片封装以及多芯片集成封装的散热要求。而且，在我们的研究中发现，在器件服役过程中，固晶界面会快速退化，导致固晶热阻快速升高。

因此，LED封装技术领域亟需一种高导热率的固晶材料，以满足目前大功率LED芯片封装以及多芯片集成封装的散热要求。

发明内容

本发明提供一种LED封装用固晶材料及其制备方法，该固晶材料能够在满足LED芯片与热沉的粘结强度以及不影响电性能的前提下，获得高导热率。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种LED封装用固晶材料，包括锡基焊粉、高导热率颗粒和固晶助焊膏，其中上述高导热率颗粒选自金刚石颗粒、纳米碳管和SiC中的一种或两种以上；上述高导热率颗粒的体积分数占上述锡基焊粉和高导热率颗粒总体积的0.1％-70％。

作为本发明的进一步改进的方案，上述固晶助焊膏占上述固晶材料总重量的10％-30％。

作为本发明的优选的方案，上述锡基焊粉选自AuSn、SnAgCu、SnSb、SnBi、SnSbCu、SnSbAg、SnSbNi和SnCu合金粉末中的一种。

作为本发明的进一步改进的方案，上述锡基焊粉的粒径为30微米以下，优选10微米以下。

作为本发明的进一步改进的方案，上述高导热率颗粒的粒径为30微米以下。

作为本发明的进一步改进的方案，上述固晶助焊膏包括溶剂、树脂、有机酸、触变剂、抗氧剂和合成活性剂。

作为本发明的更进一步改进的方案，按重量百分比计，上述固晶助焊膏包括溶剂40％～60％，树脂20％～40％，有机酸5％～8％，触变剂2％～4％，抗氧剂1％～3％，合成活性剂6％～9％。

作为本发明的更进一步改进的方案，上述溶剂选自二乙二醇己醚、乙二醇苯醚、二乙二醇丁醚、丙二醇苯醚和三乙二醇丙醚中的一种或几种的组合。

作为本发明的更进一步改进的方案，上述树脂选自原位氢化松香树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂和聚合松香中的一种或几种的组合。

作为本发明的更进一步改进的方案，上述有机酸选自植酸、酒石酸、苹果酸、甲酸、水杨酸和丁二酸中的一种或几种的组合。

作为本发明的更进一步改进的方案，上述触变剂选自聚酞胺树脂、脂肪酸酞胺蜡、氢化蓖麻油和聚酰胺蜡中的一种或几种的组合。