用于led倒裝晶片封裝的浮動散熱銅片支架及l(fā)ed封裝件的制作方法
【專利摘要】本實用新型的題目是用于LED倒裝晶片封裝的浮動散熱銅片支架及LED封裝件。本實用新型提供一種用于LED倒裝晶片封裝的浮動散熱銅片支架，其包括至少兩個銅片和用于固定所述銅片的柔性聚合物，其中所述銅片彼此分隔開，并且每個銅片與一個LED倒裝晶片的正極或負極電連接。本實用新型還提供一種LED封裝件，其包括如前所述的浮動散熱銅片支架以及倒裝焊接在所述浮動散熱銅片支架上的一個或更多LED晶片。本實用新型利用浮動散熱銅片支架中的多個銅片獨立受熱且獨立膨脹的特性，避免了常規(guī)技術中整體銅片熱膨脹引起的晶片襯底崩裂，提高了LED封裝結(jié)構(gòu)的可靠性，延長了LED光源的使用壽命。
【專利說明】用于LED倒裝晶片封裝的浮動散熱銅片支架及LED封裝件
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及用于LED封裝的散熱支架，更具體地涉及用于LED倒裝晶片封裝的浮動散熱銅片支架及相應的LED封裝件。
【背景技術】
[0002]LED即發(fā)光二極管是一種直接將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導體器件，因其與傳統(tǒng)光源相比具有高光效、低功耗、低輻射等優(yōu)點而在照明領域占有越來越重要的地位。然而，LED光源在產(chǎn)生光的同時也會產(chǎn)生大量的熱，這些熱量的積聚會極大地影響LED光源的使用壽命。例如，當LED晶片通電發(fā)光時，僅有30%的電能轉(zhuǎn)化為光能輻射出去，大部分的電能都轉(zhuǎn)化為熱能形式殘留在發(fā)光晶片上。LED晶片最理想的工作溫度是80°C，其溫度每上升10度，工作壽命就減少約10%，而電光轉(zhuǎn)換效率也相對降低約7%?10%。這樣一來，更多的電能轉(zhuǎn)化為殘留熱能，形成導致電光轉(zhuǎn)換效率不斷降低的惡性循環(huán)。
[0003]當前，LED晶片通常是以C0B (即Chip-0n_Board，就是將裸晶片用導電或非導電膠粘附在互連基板上，然后進行引線鍵合實現(xiàn)其電連接)方式固晶在具有電路的各種材料的基板上，或者以一種優(yōu)良的導熱材料作為導熱媒介分散晶片產(chǎn)生的熱量。由于銅是金屬中傳熱性能僅次于銀的材料且價格便宜，因此目前銅是最普遍用于大功率LED晶片的熱傳遞材料。例如，實用新型專利CN201985093U公開了一種上部安裝多個LED晶片的LED銅支架，實用新型專利CN202839739U公開了一種包含用于對LED晶片進行固定、導熱和反射光的銅基板的大功率LED封裝結(jié)構(gòu)，實用新型專利CN203150615U公開了一種包含銅質(zhì)的柱狀LED熱沉銅柱的高效散熱LED光源模塊。
[0004]上述現(xiàn)有技術都涉及利用整塊的銅質(zhì)材料實現(xiàn)LED晶片的散熱，然而，銅的熱膨脹系數(shù)大約是19，LED晶片常用的藍寶石襯底的熱膨脹系數(shù)大約是5，二者之間相差很大，因此在對LED晶片施加高電流負載而引起溫度升高時，晶片的熱量轉(zhuǎn)移到銅片上致使銅片急速膨脹。由于晶片襯底與銅片這兩種材料的膨脹速度不同，因此晶片上的藍寶石襯底容易崩裂。
[0005]因此，需要設計一種新型的結(jié)構(gòu)來對LED晶片進行散熱以避免出現(xiàn)晶片襯底崩裂的現(xiàn)象。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對上述問題，本實用新型的目的是設計一種用于LED倒裝晶片封裝的浮動散熱銅片支架，避免銅片受熱膨脹時引起晶片襯底崩裂，提高LED封裝結(jié)構(gòu)的可靠性，延長LED光源的使用壽命。
[0007]本實用新型提供一種用于LED倒裝晶片封裝的浮動散熱銅片支架，其包括至少兩個銅片和用于固定所述銅片的柔性聚合物，其中所述銅片彼此分隔開，并且每個銅片與一個LED倒裝晶片的正極或負極電連接。
[0008]在進一步的示例中，所述銅片由所述聚合物固定連接并分隔而形成一供電網(wǎng)絡。[0009]在進一步的示例中，所述聚合物被鑲嵌在所述銅片側(cè)面上的凹槽內(nèi)。
[0010]在進一步的示例中，所述銅片被設置在所述聚合物的凹陷區(qū)中。
[0011]在進一步的示例中，所述至少兩個銅片為2至11個銅片。
[0012]在進一步的示例中，所述銅片的厚度在0.1mm?50mm之間。
[0013]在進一步的示例中，所述聚合物是塑膠材料。
[0014]本實用新型還提供一種LED封裝件，其包括:如前面實施例所述的浮動散熱銅片支架，以及倒裝焊接在所述浮動散熱銅片支架上的一個或更多LED晶片。
[0015]在進一步的示例中，所述LED晶片的正極和負極分別焊接在不同的銅片上。
[0016]本實用新型針對0.5W到3W的LED晶片的散熱需求，采用倒裝晶片封裝技術，并且利用由聚合物連結(jié)在一起的多個銅片作為散熱媒介將熱能傳導至散熱器上，其中每個銅片只焊接晶片上的正極或負極。當晶片通電發(fā)熱時，每個銅片獨立受熱，獨立膨脹，并有聚合物連接體作緩沖，因此避免了晶片襯底崩裂的問題，提高了 LED封裝結(jié)構(gòu)的可靠性，延長了LED光源的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是根據(jù)本實用新型的第一實施例的散熱支架的立體示意圖。
[0018]圖2是圖1所示的散熱支架的剖面?zhèn)纫晥D。
[0019]圖3是根據(jù)本實用新型的第二實施例的散熱支架的分解示意圖。
[0020]圖4是利用圖3所示的散熱支架的LED封裝件的分解示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了更清楚地展示本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點，下面將結(jié)合附圖進一步詳細描述本實用新型的實施方式。
[0022]首先參見圖1，其示出根據(jù)本實用新型的第一實施例的散熱支架的立體示意圖。該散熱支架可以作為0.5W至3W的LED晶片的支架，其包括兩個銅片和將二者固定在一起的柔性聚合物(例如塑膠材料形成的塑膠件)，其中兩個銅片之間以該聚合物或其他絕緣的柔性材料隔開。LED晶片被設置在兩個銅片的分界面處，并以倒裝焊接方式鍵合到兩個銅片上，使得每個銅片分別連接到晶片上的正極或負極。當晶片通電時，產(chǎn)生的熱量被傳遞到銅片上，而每塊銅片獨立受熱，獨立膨脹，并且有柔性聚合物作為緩沖，因此不會引起晶片崩裂，極大地提高了 LED晶片封裝的可靠性。
[0023]圖2示出了圖1中的散熱支架的剖面?zhèn)纫晥D?？梢钥闯觯謩e在兩個銅片的左右側(cè)面上形成凹槽以便容納聚合物的兩個側(cè)邊，從而聚合物緊箍在銅片上，實現(xiàn)銅片的穩(wěn)固連接。本領域技術人員將認識到，也可以在銅片的前后面上形成類似的凹槽，使得聚合物整體鑲嵌在銅片內(nèi)。另外，雖然為了清晰起見僅圖示說明了兩個較厚的銅片，但容易理解的是，該散熱支架可以包含多于兩個銅片，并且銅片可以更厚或更薄。優(yōu)選地，銅片的數(shù)量可以在2?11之間，而銅片的厚度可以在0.1mm?50mm之間。另外，多個銅片也可以作為多個晶片的互連電路，以實現(xiàn)晶片的不同互連關系。
[0024]下面參考圖3，其示出根據(jù)本實用新型的第二實施例的散熱支架的分解示意圖。該散熱支架包括由聚合物例如塑膠材料模制成形的兩個塑膠件，其中第一塑膠件的上表面形成多個(圖中所示為4個)圓形凹槽，在其中可以相應地設置多個LED晶片，而第二塑膠件具有適于容納特定形狀的銅片(例如圖4所示的銅片)的凹陷區(qū)，該凹陷區(qū)中與銅片內(nèi)部空隙處相對應的位置突起形成凸棱。當銅片被放置在該凹陷區(qū)內(nèi)時，該凸棱與銅片中的空隙卡合，從而穩(wěn)固銅片。另外，該凸棱還起到電隔離銅片各部分的作用，將銅片分成圖中所示的五個獨立的小塊。
[0025]圖4示出了利用圖3所示的散熱支架的LED封裝件的分解示意圖，其中特別顯示了多個晶片和特殊形狀的大銅片(用于安放銅片的塑膠件可以參見圖3)。該大銅片被劃分成五個小銅片，每個小銅片彼此之間是電隔離開的?？梢钥闯觯趯ED晶片、塑膠件和銅片進行組裝形成LED封裝件之后，每個晶片位于相鄰的兩個小銅片的交界處上方，從而每個小銅片可以分別連接到晶片上的正極或負極，形成供電網(wǎng)絡。當晶片通電時，產(chǎn)生的熱量被傳遞到銅片上，而每個小銅片獨立受熱，獨立膨脹，并且有塑膠件作為緩沖，因此不會引起晶片崩裂，極大地提聞了 LED晶片封裝的可罪性。
[0026]應該認識到，雖然上述實施例以4個晶片和5個小銅片為例進行說明，但這并不是限制性的。事實上，根據(jù)需要，可以布置更多或更少的晶片，并且銅片可以劃分成更多或更少的子區(qū)域。另外，雖然圖3和圖4中所示的第一塑膠件上表面的凹槽是圓柱形的，但其他形狀的凹槽也是可以想到的，例如圓錐形的凹槽可以更好地會聚光以減少光發(fā)散。另外，可以在凹槽內(nèi)表面鍍覆反射層以進一步提高光線利用率。
[0027]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施例，并非是對本實用新型作任何其他形式的限制，而依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本實用新型所要求保護的范圍。
【權利要求】
1.一種用于LED倒裝晶片封裝的浮動散熱銅片支架，其特征在于，包括:至少兩個銅片，和用于固定所述銅片的柔性聚合物，其中所述銅片彼此分隔開，并且每個銅片與一個LED倒裝晶片的正極或負極電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的浮動散熱銅片支架，其特征在于，所述銅片由所述聚合物固定連接并分隔而形成一供電網(wǎng)絡。
3.根據(jù)權利要求1所述的浮動散熱銅片支架，其特征在于，所述聚合物被鑲嵌在所述銅片側(cè)面上的凹槽內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1所述的浮動散熱銅片支架，其特征在于，所述銅片被設置在所述聚合物的凹陷區(qū)中。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的浮動散熱銅片支架，其特征在于，所述至少兩個銅片為2至11個銅片。
6.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的浮動散熱銅片支架，其特征在于，所述銅片的厚度在0.1mm?50_之間。
7.—種LED封裝件，其特征在于，包括:如權利要求1-6中任一項所述的浮動散熱銅片支架，以及倒裝焊接在所述浮動散熱銅片支架上的一個或更多LED晶片。
8.根據(jù)權利要求7所述的LED封裝件，其特征在于，所述LED晶片的正極和負極分別焊接在不同的銅片上。
【文檔編號】H01L33/64GK203521475SQ201320552457
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)明者】鄭榕彬 申請人:鄭榕彬