TWI491082B

TWI491082B - Ｌｅｄ晶片接合體之製造方法

Info

Publication number: TWI491082B
Application number: TW099123601A
Authority: TW
Inventors: Hideki Hirotsuru; Satoshi Higuma; Shinya Narita
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo Kk
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2015-07-01
Also published as: TW201115800A; WO2011007872A1; JPWO2011007872A1; JP5759376B2

Description

LED晶片接合體之製造方法

本發明係有關於LED晶片接合體之製造方法。

LED係將順向電流流入半導體的pn接合便會發光的元件，使用GaAs、GaN等III-V族半導體結晶來製造。近年來，藉由半導體磊晶成長技術及發光元件製程技術的進步，開發轉換效率優良的LED元件，廣泛用於各式各樣的領域。

LED晶片係由使III-V族半導體結晶磊晶成長在成長基板上的p型層和n型層、及被兩者包夾的光活性層所構成。一般而言，使III-V族半導體結晶磊晶成長在例如單結晶藍寶石等成長基板上後，形成電極等而形成LED發光元件。

但是，成長基板，例如單結晶藍寶石的熱傳導率為40W/mK左右，所以在III-V族半導體元件發生的熱不能充分地散熱。尤其是，流入大電流的高輸出LED，元件溫度會上升，會引起發光效率降低或元件壽命降低。為了解決這個問題，已提出：使III-V族半導體結晶磊晶成長在成長基板上後，透過金屬層接合封裝基板(支持基板)，之後，除去成長基板的方法(專利文獻1)，但是尚不能充分滿足。即，封裝基板(支持基板)亦為導電性，所以當安裝時便不得不作成非絕緣構造。例如，當在電路基板等的安裝基板進行焊料接合時，必須在接合部正下方配置樹脂等之熱傳導率低的絕緣層，妨礙此絕緣層充分地散熱。

另一方面，對於可至少使由LED晶片散熱所產生的妨礙減輕的高輸出LED發光裝置，已提出有透過散熱板，例如銅(Cu)板，將LED晶片安裝在電路基板等方法(專利文獻2)。但是，Cu的線膨脹係數為約17×10^-6 /K，與LED晶片的約5×10^-6 /K差異大，所以使用中會在接合部發生龜裂(crack)等而散熱特性降低。

[專利文獻1]特開2006-128710號公報

[專利文獻2]特表2008-544488號手冊

本發明的目的，係有鑑於上述問題，提供一種已顯著改善散熱性的LED晶片接合體之製造方法。

本發明之LED晶片接合體之製造方法，其特徵為將一個或二個以上的LED晶片裝配在板厚為0.1~2mm、表面粗糙度(Ra)為0.5μ m以下的金屬含浸陶瓷基板或金屬基板後，將上述金屬含浸陶瓷基板或金屬基板切斷為包含LED晶片、LED晶片底面積(即LED晶片與金屬含浸陶瓷基板或金屬基板的接著面積)的2倍以上的大小。

在本發明中，較佳為，具有選自(1)~(5)之至少1個實施態樣：(1)金屬含浸陶瓷基板，係以熔湯鍛造法使鋁或鋁合金，或是以熔融含浸法使矽或矽合金，含浸於由選自碳化矽、氮化鋁、氮化矽、鑽石及石墨之至少1種所構成、氣孔率為10~50體積%之多孔體或粉末成形體者；(2)金屬基板，係選自銅(Cu)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)、鈷(Co)及鐵(Fe)的金屬板、包含上述金屬成分之至少1種的合金板、或以選自上述金屬板及上述合金板之2種以上所構成的積層板；(3)金屬含浸陶瓷基板或金屬基板，係在表面具有0.5~20μ m厚度之選自Co、Pd、Cu、Ag、Au、Pt及Sn之至少1種的金屬層；(4)LED晶片，係輸出0.5W以上的非絕緣構造；(5)切斷，係利用選自切割(dicing)、雷射加工、噴水(water jet)加工、及放電加工之至少1個方法來進行；(6)具有LED晶片之金屬含浸陶瓷基板面或金屬基板面的LED晶片裝配面的面積，係與LED晶片的接著面積的2倍~100倍。

根據本發明，LED晶片正下方的金屬含浸陶瓷基板或金屬基板(以下稱它們為「散熱器」)係導電性且高熱傳導性，而且與LED晶片的線熱膨脹係數差小，所以能製造飛躍式地改善散熱性的LED晶片接合體。其結果，能提供散熱性、可靠性優良，亦能期待更高輝度化、高輸出的LED封裝。

[用於實施發明的形態]

根據本發明所製造的LED接合體，係將LED晶片直接裝配在板厚為0.1~2mm(較佳為0.1~0.5mm)、表面粗糙度(Ra)為0.5μ m以下(較佳為0.01~0.2μ m)，而且面積為LED晶片底面積的2倍以上(較佳為2~100倍，特佳為2~25倍)的散熱器的構造，所以能有效率地將在LED晶片發生的熱擴散至面方向，即使透過絕緣層安裝至電路基板，也能確保充分的散熱特性。其結果，能減低LED晶片的點亮溫度，能實現LED更高輝度化。

若散熱器的面積低於LED晶片底面積的2倍，或散熱器的板厚低於0.1mm，則不能將來自LED晶片的熱充分地擴散至散熱器，LED晶片的點亮溫度變高。另一方面，若超過底面積的100倍，則LED晶片接合體的構造本身變大而不佳。又，若板厚超過2mm，則散熱器的熱阻抗變大。若散熱器的表面粗糙度(Ra)超過0.5μ m，則會有與LED晶片的接著率降低等不良狀況產生之虞。雖然表面粗糙度越小越好，但是加工費增大所以下限值較佳為0.01μ m。

本說明書中之「接著率」，係指接著層面積對LED晶片底面積之比。接著率最好為1，從散熱特性方面較佳為0.5以上，特佳為0.8以上。接著率低於0.5，不能將在LED晶片發生的熱充分地傳達至散熱器，LED晶片的點亮溫度變高。

由金屬含浸陶瓷基板所構成之散熱器，較佳為以熔湯鍛造法使鋁或鋁合金，較佳為含鋁率為80~97質量%的鋁-矽合金，以例如日本專利3468358號的方法含浸於氣孔率為10~50體積%之無機多孔體或無機粉末成形體者。又，較佳地，金屬含浸陶瓷基板，係溫度25℃的熱傳導率為100~600W/mK，較佳為100~300W/mK，又溫度25℃~150 ℃的線膨脹係數為3~12×10^-6 /K，較佳為4~9×10^-6 /K。熱傳導率與線膨脹係數，能藉由含浸金屬種、含浸率、無機多孔體或無機粉末成形體的材質來使其增減。

又，能使用取代上述熔湯鍛造法而藉由熔融含浸法，來使矽或矽合金，利用例如日本專利特開平5-32458號公報的方法含浸至氣孔率為10~50體積%的無機多孔體或無機粉末成形體所製造者。

無機多孔體或無機粉末成形體的材質較佳為選自碳化矽、氮化鋁、氮化矽、鑽石及石墨之無機成分的至少1種。無機多孔體或無機粉末成形體中之無機成分的比例較佳為50~90體積%，特佳為65~80體積%，空隙的比例(氣孔率)較佳為10~50體積%，特佳為20~35體積%。若無機成分的比例低於50體積%，則金屬含浸陶瓷基板的線熱膨脹係數會變得過大。另一方面，若超過90體積%，則不能使金屬充分地含浸，而有熱傳導率變得過小之虞。氣孔率的調整，能藉由無機成分的粒度調整、成形壓力、燒結條件等來進行。

無機粉末成形體，亦能只成形無機成分的粉末，或亦能與例如氧化矽溶膠、氧化鋁溶膠等之無機結合劑一起使用而製造。就成形而言，可採用壓製成形、鑄入成形等之一般的陶瓷粉末的成形方法。又，無機多孔體，例如能藉由將上述無機粉末成形體燒結處理來製造。對於無機多孔體及無機粉末成形體的形狀並無限制，可使用平板狀、圓柱狀等。

通常，對從已含浸金屬之無機多孔體或無機粉末成形體作成金屬含浸陶瓷基板，施加切斷加工及面加工。在已含浸金屬的無機多孔體或無機粉末成形體的形狀為圓柱狀的情況，較佳為藉由圓筒研削盤等使用鑽石砥石來外形加工為既定尺寸後，利用多線鋸(multi-wire saw)、內周圓切斷機等切斷加工為比最終形狀厚上0.1~0.5mm程度的板厚。雖然不限定切斷方法，但是切斷費少、適合量產性的多線鋸是合適的。在多線鋸切斷方面，可使用已附著游離砥粒型及鑽石等研削材的線(wire)。在面加工方面，使用兩面研削盤、旋轉研削盤、平面研削盤、研磨盤(lap disk)等之加工機，予以加工成板厚為0.1~2mm，表面粗糙度(Ra)為0.5μ m以下。

已含浸金屬的無機多孔體或無機粉末成形體的形狀為板狀的情況，使用兩面研削盤、旋轉研削盤、平面研削盤、研磨盤等之加工機，進行面加工而成為板厚為0.1~2mm，表面粗糙度(Ra)為0.5μ m以下，接著，利用噴水加工機、放電加工機、雷射加工機、切割機(dicing machine)、圓筒研削盤等來進行外周加工而成為既定形狀。在此情況，亦可先進行外周加工再進行面加工。

另一方面，由金屬基板所構成之散熱器，較佳為由以下所構成：選自銅(Cu)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)、鈷(Co)及鐵(Fe)的金屬板、包含上述金屬成分之至少1種的合金板、或以選自上述金屬板及上述合金板之至少2種所構成的積層板。其形狀，可使用平板狀、圓柱狀等。

在金屬含浸陶瓷基板或金屬基板之任一種散熱器中，較佳為均在其表面，具有由選自Ni、Co、Pd、Cu、Ag、Au、Pt及Sn之至少1種金屬所構成，特佳為由Ni或Au所構成之厚度為0.5~20μ m的金屬層。特佳為金屬層的厚度為2~10μ m。藉此，LED晶片的接著率提高。若金屬層的厚度低於0.5μ m，則接著率的提高效果小，若超過20μ m，則有發生因金屬層與散熱器的熱膨脹差所造成的剝離之虞。金屬層，能在將散熱器洗淨之後，藉由施加利用上述金屬種的無電解電鍍或電解電鍍來使其形成。又，亦能利用金屬蒸鍍法或金屬披覆法使來其形成。

在本說明書中「LED晶片」係指由LED元件(由III-V族半導體結晶所構成)及支持基板所構成之構造體。作為LED元件，係使用發出紫外~藍色波長區域的光之III-V族半導體結晶，具體而言為InGaN、AlGaAs、AlGaInP等。支持基板係指(A)當磊晶成長III-V族半導體結晶時所使用的成長基板，或(B)在使III-V族半導體結晶磊晶成長在單結晶成長基板上後，透過金屬層而接合高熱傳導性基板，之後，除去單結晶成長基板之高熱傳導性基板。例示它們的話，則為藍寶石、碳化矽、矽、Cu/W、Cu/Mo等。它們之中，在要求0.5W以上的輸出的LED晶片方面，考量熱傳導率，可使用屬於上述(B)的支持基板，使LED晶片成為非絕緣構造。非絕緣構造LED晶片的優點為可以狹小的面積獲得高輝度。

LED晶片及散熱器的裝配，可使用硬焊(brazing)、軟焊(soldering)、或高熱傳導接著劑來進行。較佳為軟焊或硬焊。作為焊料，可使用乳油焊料(cream solder)、共晶焊料、無鉛焊料等。硬焊，較佳為利用LED晶片背面的共晶金屬層的硬焊法，藉此能將接合層的厚度減薄為1~5μ m。又，「高熱傳導性接著劑」係指熱傳導率為10W/mK以上的接著劑，能舉出例如Ag膏、高熱傳導矽酮接著劑、Ag系導電性接著劑等。接著層(裝配層)的厚度較佳為0.1mm以下，特佳為0.05mm以下。若接著層的厚度超過0.1mm，則熱阻抗變大。又，在本說明書中，「裝配」係指將LED晶片與散熱器接著的意思，在與接合等同等概念下使用。

在本發明，裝配在散熱器的LED晶片的個數，在散熱器的面積為LED晶片底面積的2倍以上的範圍，只要是不會對各個LED晶片的安裝、散熱造成妨礙的配置的話，對於個數便無限制。因此，也能作成將二個以上LED晶片裝配在1個散熱器的LED晶片接合體。搭載二個以上LED晶片的優點為能減少在安裝製程的工作量。

接下來，已裝配LED晶片的散熱器，係將散熱器的面積切斷成LED晶片底面積的2倍以上的範圍。以這樣的面積比進行切斷的理由已上述。

如本發明般，將一個或二個以上LED晶片裝配在散熱器再進行切斷的方法的優點，係當裝配LED晶片時之裝配面的清淨度不會被氧化層等污染，因此不須酸處理等之洗淨處理，又能夠位置精度良好地將LED晶片配置在散熱器，所以能大量減少切斷及安裝時的不良情形等。即，一般而言，切斷或安裝係以自動機來進行，但若位置精度差，則難以自動機對應，而必須另外以手動進行對位，不過只要依照本發明便不須如此。但是，在本發明中，為了進一步提高位置精度，並不排除除了自動機以外，還利用治具來確保LED晶片的位置精度、將焊料阻劑塗布至散熱器基板等之處置。

散熱器的切斷，能利用切割、雷射加工、噴水加工及放電加工來進行。從加工精度及加工速度來看，切割及雷射加工最適合。

[實施例]

以下，引用適宜圖式，藉由實施例詳細說明本發明，但本發明並不受它們限制。

實施例1 <使用無機多孔體的散熱器A、B>

秤取1800g碳化矽粉末A(市售品：平均粒徑200μ m)、900g碳化矽粉末B(市售品：平均粒徑20μ m)、300g碳化矽粉末C(市售品：平均粒徑2μ m)、及150g成形結合劑(甲基纖維素，信越化學工業社製商品名「METOLOSE」)，以攪拌混合機混合30分鐘。以面壓10MPa將它壓製成形，然後以壓力100MPa進行CIP成形而製造圓柱狀成形體(直徑55mm×高度110mm)後，在大氣環境中，以溫度600℃進行2小時脫脂處理後，在氬氣環境下，以溫度2100℃進行2小時燒成。利用加工中心(machining center)、使用鑽石製的砥石，來將所製得之燒結體加工成外形尺寸為直徑52mm×高度100mm而製造無機多孔體(氣孔率20%)。將氮化硼的脫模劑塗布至所製得之無機多孔體，再插入筒狀石墨治具(外尺寸：70mm×70mm×100mm，內尺寸：直徑52.5mm×高度100mm)而作成構造體。

包夾由已塗布石墨脫模材的不鏽鋼板所構成之脫模板(70mm×100mm×0.8mm)組裝4個上述構造體(140.8mm×140.8mm×100mm)，將鐵板(厚度12mm)配置在兩側，以8根螺絲連結而作成一個積層體。在以電氣爐將此積層體預備加熱至溫度700℃後，收在已預先加熱的壓製模型(內徑400mm×高度300mm)內，注入含有12質量%矽及1質量%鎂的鋁合金熔湯(溫度800℃)，以100MPa的壓力加壓25分鐘而使鋁合金含浸。冷卻至室溫後，利用濕式帶鋸(band saw)沿著脫模板的形狀切斷而剝離脫模板，以轉盤除去石墨治具部分而製造4個金屬含浸陶瓷材料(直徑52mm×高度100mm)。將它以530℃的溫度進行3小時退火處理而除去含浸時的應變。

利用研削加工，從所製得的金屬含浸陶瓷材料切出線膨脹係數測定用試驗體(直徑3mm長度10mm)及熱傳導率測定用試驗體(25mm×25mm×1mm)，以熱膨脹計(Seiko電子工業社製；TMA300)測定溫度25℃~150℃之線膨脹係數，以雷射閃光法(Ulvac社製；TC3000)測定在溫度25℃之熱傳導率。其結果，線膨脹係數為5.0×10^-6 /K，熱傳導率為250W/mK。

接下來，將金屬含浸陶瓷材料，以圓筒研削盤、使用鑽石砥石，進行外周加工而成為直徑50.8mm×高度100mm的圓柱形狀，再以多線鋸、使用鑽石砥粒，以切入速度0.2mm/min，切斷加工成圓板狀(板厚0.3mm)，進一步以兩面研削盤、使用#600的鑽石砥石，研削加工成板厚0.22mm。之後，以研磨盤、使用鑽石砥粒，研磨加工至板厚0.2mm為止，再於純水中、接下來於異丙醇中進行超音波洗淨，乾燥，製造由金屬含浸陶瓷基板所構成之散熱器A。其表面粗糙度(Ra)為0.05μ m。

在散熱器A，進行無電解鍍Ni-P及電鍍Au，形成(Ni-P：4μ m+Au：1μ m)的鍍覆層(5μ m厚)。其表面粗糙度(Ra)為0.1μ m。接下來，在已施加此鍍覆層之散熱器的單面，以網版印刷機塗布市售之紫外線硬化型的防焊阻劑後，使其紫外線硬化而以4mm間隔形成阻劑層(15μ m厚)作為散熱器B。

<使用無機粉末成形體之散熱器a、b>

秤取352g碳化矽粉末A、176g碳化矽粉末B、59g碳化矽粉末C，以攪拌混合機混合30分鐘。將它填充至筒狀石墨治具(外尺寸：70mm×70mm×110mm，內尺寸：直徑55mm×高度110mm)，以面壓10MPa進行壓製成形而製造無機粉末成形體(直徑55mm×高度110mm的圓柱體，氣孔率30%)。接下來，除了取代在上述散熱器A之製造中組裝4個構造體，而組裝4個在此所製造之連著筒狀石墨治具的無機粉末成形體以外，同樣地進行而製造金屬含浸陶瓷材料(溫度25℃~150℃的線膨脹係數：6.0×10^-6 /K，在25℃的熱傳導率：220W/mK)，將其加工而製造散熱器a、及在散熱器a施加鍍覆層及阻劑層而製造散熱器b。

<利用散熱器A、B、a或b的LED晶片接合體>

如第1圖所示，對各個上述所製造之4種(A、B、a、b)散熱器1，使用定位治具將120個輸出3W的LED晶片(Cree社製：EZ1000/1mm×1mm×0.1mm)4以4.0mm間隔接著至散熱器1上。接著，在A、a之散熱器方面係使用高熱傳導接著劑(Kyocera Chemical社製：CT284R Ag膏系)來進行，在B、b之散熱器方面係在阻劑層3之間利用乳油焊料的接著層5來進行(參照第1圖的製程2)。之後，利用切割裝置(Disco社製：DAD3350)，利用刃寬0.1mm之樹脂結合型(resin bond type)的鑽石刀(R07-SD400)，以輸送速度8mm/s，切斷加工成3.9mm×3.9mm的形狀，在純水中進行超音波洗淨，乾燥而製造120個LED晶片接合體6(參照第1圖的製程3)。製得之LED晶片接合體的LED晶片的裝配面面積，皆為LED晶片底面積的15.2倍。

<LED晶片接合體的散熱特性>

藉由利用乳油焊料及金線之打線(wire bonding)來將LED晶片接合體安裝至金屬鋁基底之電路基板(20mm×20mm×1.5mm)，將它夾著矽酮橡膠製兩面黏著的市售散熱片(熱傳導率2W/mK)而接著至鋁製的散熱扇(熱阻抗：5.2℃/W，尺寸：50mm×50mm×17mm)。對LED晶片施加使輸出成為3W的電壓，利用紅外線溫度記錄器(infrared thermograph)測定LED晶片的上面溫度。其結果，使用散熱器A、散熱器B、散熱器a、散熱器b所製造之LED晶片接合體之LED晶片的上面溫度，以5個平均值計，分別為69℃、60℃、70℃、61℃。

比較例1

在使用散熱器B的實施例1的LED晶片接合體中，不製作LED晶片接合體而將LED晶片直接使用乳油焊料安裝至電路基板，LED晶片的上面溫度為105℃。

實施例2~4比較例2、3

除了改變多線鋸加工時的切斷寬度，製造板厚不同的散熱器，及將乳油焊料的接著層5變更為硬焊材(Au/Sn=80/20(質量比))的接著層5以外，與實施例1之散熱器B的情況同樣地進行而製造LED晶片接合體，測定LED晶片的上面溫度。將它們的結果顯示於表1。

實施例5~7比較例4

除了改變研磨盤加工時之鑽石砥粒的粒度，製造表面粗糙度不同的散熱器，及將乳油焊料的接著層5變更為硬焊材(Au/Sn=80/20(質量比))的接著層5以外，與實施例1之散熱器B的情況同樣地進行而製造LED晶片接合體，測定LED晶片的上面溫度。將它們的結果顯示於表1。

實施例8~10比較例5

除了將乳油焊料的接著層5變更為硬焊材(Au/Sn=80/20(質量比))的接著層5，及如表1般改變利用切割裝置之切斷加工時的間隔，製造散熱器之面積對LED晶片之底面積的比率不同的散熱器以外，與實施例1之散熱器B的情況同樣地進行而製造LED晶片接合體，測定LED晶片的上面溫度。將它們的結果顯示於表1。

實施例11~15

除了取代(Ni-P：4μ m+Au：1μ m)之鍍覆層(5μ m厚)，而使表2所示之金屬種及金屬層厚度的鍍覆層形成以外，與實施例1之散熱器B的情況同樣地進行而製造LED晶片接合體，測定LED晶片的上面溫度。將它們的結果顯示於表2。

實施例16~22比較例6~8 <利用由金屬基板所構成之散熱器C、D之LED晶片接合體>

準備各種由如下之金屬基板所構成的散熱器C，該金屬基板係形狀為直徑50.8mm×10mm、溫度25℃~150℃之線膨脹係數為6.5×10^-6 /K、在溫度25℃之熱傳導率為160W/mK之如表3般變更由銅-鎢(Cu/W)所構成之金屬板之板厚及表面粗糙度。除了使用這些散熱器C以外，與實施例1之散熱器B的情況同樣地進行而製造LED晶片接合體。將LED晶片的上面溫度的測定結果顯示在表3。

實施例23~25

除了如表3般改變散熱器C之LED晶片接合後之利用切割裝置之切斷加工時的間隔，製造散熱器之面積對LED晶片之底面積的比率不同的散熱器以外，與實施例16同樣地進行而製造LED晶片接合體，測定LED晶片的上面溫度。將它們的結果顯示於表3。

實施例26

除了取代由銅-鎢(Cu/W)所構成之金屬基板，而使用直徑為50.8mm、板厚為0.3mm、表面粗糙度(Ra)為0.08μ m、溫度25℃~150℃之線膨脹係數為7.5×10^-6 /K、在溫度25℃之熱傳導率為200W/mK、由銅-鉬-銅(Cu/Mo/Cu)之3層積層板(各層厚度為0.1mm)所構成之金屬基板作為散熱器D以外，與實施例16同樣地進行而製造LED晶片接合體。此LED晶片的上面溫度為64℃。

實施例27 <利用由金屬基板所構成之散熱器c的LED晶片接合體>

在板厚為0.2mm、Ra為0.1μ m之銅/鎢(Cu/W)合金板，與散熱器A同樣地進行，使用高熱傳導接著劑將LED晶片進行接著，而製造LED晶片接合體。此LED晶片的上面溫度為71℃。

實施例28 <利用使用無機多孔體之散熱器E、F之LED晶片接合體>

秤取1300g碳化矽粉末D(市售品：平均粒徑150μ m)、700g碳化矽粉末E(市售品：平均粒徑10μ m)、300g氧化矽溶膠(日產化學社製：Snowtex)，以攪拌混合機混合30分鐘後，以面壓30MPa壓製成形為160mm×160mm×5mm尺寸的板狀而製造成形體。所製得之成形體，以溫度120℃乾燥1小時後，在氮氣環境下，以溫度1400℃進行燒成2小時，製造氣孔率35%的燒結體，利用加工中心、使用鑽石砥石，加工成外形尺寸為155mm×155mm×3mm的形狀而製造無機多孔體。

將10片無機多孔體每一片地夾住塗布有石墨脫模劑之脫模板(160mm×160mm×0.8mm)而形成構造體(170mm×170mm×40mm)，在兩側配置鐵板(板厚12mm)以8根螺絲連結而作成一個積層體。以下，與實施例1的散熱器A同樣地進行而製造金屬含浸陶瓷材料(155mm×155mm×3mm)，測定溫度25℃~150℃之線膨脹係數及在溫度25℃之熱傳導率，分別為7.5×10^-6 /K、200W/mK。

將此金屬含浸陶瓷材料，以平面研削盤、使用鑽石砥石，進行面加工成為板厚0.4mm的板狀後，利用噴水加工機(Sugino機械製研磨料-噴射切割NC(abrasive-jet cut NC))，以壓力250MPa、加工速度100mm/min的條件，使用粒度100μ m的石榴石(garnet)作為研磨砥粒，切斷加工成直徑50.8mm×0.4mm的形狀。之後，以兩面研削盤、使用#800的鑽石砥石，研削加工成板厚0.3mm，於純水中、接下來於異丙醇中進行超音波洗淨、乾燥，製造由金屬含浸陶瓷基板所構成之散熱器E。其表面粗糙度(Ra)為0.1μ m。又，在散熱器E，施加與上述散熱器B同樣的鍍覆層而作為散熱器F。

測定使用散熱器E所製造之LED晶片接合體的LED晶片的上面溫度、及使用散熱器F所製造之LED晶片接合體的LED晶片的上面溫度，分別為70℃、62℃。

實施例29 <利用使用無機多孔體之散熱器G、H之LED晶片接合體>

除了使用等向性石墨成形體(東海Carbon社製：G458，氣孔率：13體積%，尺寸：100mm×100mm×100mm)作為無機多孔體，又使用已塗布石墨脫模材之不鏽鋼板(100mm×100mm×0.8mm)作為脫模板以外，依據散熱器A的製造來製造金屬含浸陶瓷材料。

將此金屬含浸陶瓷材料，以鑽石鋸進行切斷加工後，以圓筒研削盤、使用鑽石砥石，進行外周加工而成為直徑50.8mm×100mm的圓柱形狀，進一步以多線鋸、使用鑽石砥粒，以切入速度0.5mm/min，切斷加工成板厚0.4mm的圓板。將所製得之圓板，以兩面研削盤、使用#600的鑽石砥石，研削加工成板厚0.3mm，於水中、接下來於異丙醇中進行超音波洗淨、乾燥，製造由金屬含浸陶瓷基板所構成之散熱器G。其表面粗糙度(Ra)為0.15μ m。又，在散熱器G，施加與上述散熱器B同樣的鍍覆層而作為散熱器H。

以4mm間隔、以乳油焊料來將輸出3W的LED晶片(Cree社製：EZ1000/1mm×1mm×0.1mm)接合至散熱器H後，利用放電加工機，以切斷速度0.5mm/s切斷加工成3.9mm×3.9mm的形狀，在純水中進行超音波洗淨、乾燥而製造LED晶片接合體，測定LED晶片的上面溫度為66℃。

實施例30 <利用使用無機多孔體之散熱器I、J的LED晶片接合體>

以面壓10MPa將2880g氮化鋁(平均粒徑2μ m)、120g氧化釔(平均粒徑1μ m)、150g成形結合劑(甲基纖維素)、及150g純水的混合粉末壓製成形後，進一步以成形壓力100MPa進行CIP成形而製造圓柱體(直徑55mm×110mm)。將它，在大氣環境中，以溫度600℃進行2小時脫脂處理後，在氮氣環境下，以溫度1780℃進行4小時燒成而製造燒結體後，利用加工中心、使用鑽石砥石，製造氣孔率為22%的無機多孔體(直徑52mm×100mm)。

除了使用此無機多孔體、及取代鋁合金而使用純鋁以外，與實施例1之散熱器A同樣地進行來製造散熱器I(直徑50.8mm×0.2mm)。其表面粗糙度(Ra)為0.06μ m。又，在散熱器I，施加與上述散熱器B同樣的鍍覆層而作為散熱器J。

如第2圖所示，對散熱器J，以2mm間隔、以乳油焊料的接著層5來將2個輸出1W的LED晶片(Cree社製：EZ700/0.7mm×0.7mm×0.1mm)4接合至散熱器1上(參照第2圖的製程2)。之後，利用雷射加工機，以切斷速度8mm/s切斷加工成3.9mm×3.9mm的形狀，在純水中進行超音波洗淨，乾燥而製造120個LED晶片接合體6(參照第2圖的製程3)。

所製得之LED晶片接合體，係成為在1個散熱器上面安裝4個LED晶片的構造，LED晶片接合體之LED晶片裝配面的面積皆是LED晶片底面積的7.8倍。又，以使輸出成為4W的方式將電壓施加至LED晶片，測定LED晶片的上面溫度，為70℃。

實施例31 <利用使用無機多孔體之散熱器K、L之LED晶片接合體>

除了使用2790g氮化矽粉末(平均粒徑1μ m)、150g氧化釔(平均粒徑1μ m)、及60g氧化鎂粉末(平均粒徑1μ m)的混合物以外，與實施例30同樣地進行來製造圓柱體(直徑55mm×110mm)。將它，在0.9MPa的氮氣加壓環境下，以溫度1880℃進行4小時燒成而製造燒結體後，以加工中心、使用鑽石砥石，製造氣孔率為13%的無機多孔體(直徑52mm×100mm)。以下，進行與散熱器I同樣的處理來製造散熱器K，又進行與散熱器J同樣的處理來製造散熱器L。其結果，散熱器K的表面粗糙度(Ra)為0.05μ m。又，使用散熱器K所製造之LED晶片接合體之LED晶片的上面溫度為72℃，而使用散熱器L所製造者則為66℃。

實施例32 <利用使用無機粉末成形體之散熱器c、d的LED晶片接合體>

以氧化鋁製的乳鉢將7g鑽石粉末A(Diamond Innovations社製，MBG-600，平均粒徑：120μ m)、及3g 鑽石粉末B(Diamond Innovations社製，MBG-600，平均粒徑：15μ m)混合10分鐘後，將外形尺寸為直徑52.4mm×9mm的石墨治具Y插入外形尺寸70mm×70mm×20mm(內徑尺寸：直徑52.5mm×20mm)的筒狀石墨治具X後，填充10g鑽石的混合粉末，進一步將石墨治具Y插入鑽石的混合粉末上面，製造氣孔率為35%的無機粉末成形體。

依據散熱器a的製造來將此無機粉末成形體作成為積層體，施加含浸處理而製造以筒狀石墨治具包圍金屬含浸陶瓷材料的複合體。以平面研削盤、使用鑽石砥石，將它從兩主面側(70mm×70mm)開始進行研削加工直到金屬含浸陶瓷材料露出為止，加工成板狀體(70mm×70mm×1mm)。之後，以噴水加工機，進行外周加工而成圓板(直徑50.8mm×1mm)，製造散熱器c。其表面粗糙度(Ra)為0.4μ m。又，與散熱器b同樣地進行而施加鍍覆層及阻劑層來製造散熱器d。

其結果，散熱器c之溫度25℃的熱傳導率為500W/mK。又，使用散熱器c所製造之LED晶片接合體的LED晶片的上面溫度為66℃，使用散熱器d所製造者則為58℃。

<利用使矽含浸於無機多孔體之散熱器M、N的LED晶片接合體> (實施例33)

以加工中心、使用鑽石砥石，將以實施例1之散熱器A的製造過程所製造之無機多孔體(外形尺寸：直徑52mm ×高度100mm，氣孔率20%)加工成外形尺寸為直徑52mm×20mm的圓盤。將此圓盤及塊狀的矽，放入塗布BN粉的石墨坩鍋，放置在電氣爐內。將爐內抽真空，以1650℃保持8小時而使矽含浸至圓盤。冷卻直到室溫後，以圓筒研削盤除去多餘的矽而製造金屬含浸陶瓷材料，與實施例1同樣地進行，測定溫度25℃~150℃之線膨脹係數及在溫度25℃之熱傳導率，線膨脹係數為4.3×10^-6 /K，熱傳導率為210W/mK。

以下，進行與散熱器A同樣的處理而製造散熱器M，又進行與散熱器B同樣的處理而製造散熱器N。其結果，散熱器M的表面粗糙度(Ra)為0.08μ m。又，使用散熱器M所製造之LED晶片接合體的LED晶片的上面溫度為69℃，使用散熱器N所製造者則為61℃。

最後將實施例、比較例的條件要點整理、顯示在表4。

1‧‧‧散熱器

2‧‧‧金屬層

3‧‧‧阻劑層

4‧‧‧LED晶片

5‧‧‧接著層

6‧‧‧LED晶片接合體

第1圖係顯示本發明之製造方法之一例的說明圖。

第2圖係顯示本發明之製造方法之另一例的說明圖。