專利名稱：一種led散熱基座封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大功率LED照明領(lǐng)域，具體是一種用于照明、交通燈和信號(hào)顯示等器件的借助熱輻射陶瓷層散熱的LED封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
LED芯片的結(jié)溫變化影響其出光效率、光衰、顏色、波長以及正向電壓等光度色度和電氣參數(shù)等，影響器件的壽命和可靠性。現(xiàn)有的大功率LED封裝結(jié)構(gòu)中，LED芯片一般都被固定于一金屬基座上，芯片產(chǎn)生的熱量先被傳遞至基座上。金屬材料的導(dǎo)熱性好，但是散熱性能不佳，如一般用以制作金屬基座的鋁，熱輻射率為0. 05，通過熱輻射散發(fā)的熱量很少，只能采用對(duì)流方式散發(fā)大部分熱量。為此，一般需要在金屬基座上連接熱沉(散熱器)以達(dá)到散熱目的，有時(shí)還需要加設(shè)風(fēng)扇等強(qiáng)制對(duì)流裝置加快空氣對(duì)流。在應(yīng)用產(chǎn)品整體熱阻中，熱沉與外部環(huán)境之間的熱阻是非常重要的組成部分，直接影響了 LED芯片結(jié)溫的變化。 此外，由于金屬基座導(dǎo)電，不能直接在基座上設(shè)置導(dǎo)電片以用來連接芯片和外電路，必須加設(shè)絕緣板、絕緣架等構(gòu)件，再在這些構(gòu)件上設(shè)置導(dǎo)電片，絕緣板、絕緣架的材料導(dǎo)熱和散熱性能都比較差，一定程度上影響了燈具的散熱。絕緣板、絕緣架的表面比較粗糙，光反射性能差，當(dāng)這些構(gòu)件位于芯片周圍區(qū)域時(shí)，會(huì)影響芯片的出光率。[0004] LED芯片有兩種基本結(jié)構(gòu)，橫向結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)。橫向結(jié)構(gòu)LED芯片的兩個(gè)電極在LED芯片的同一側(cè)。垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片的兩個(gè)電極分別在LED外延層的兩側(cè)。當(dāng)?shù)鬃习惭b一個(gè)以上LED芯片時(shí)，采用串聯(lián)的方法便于控制LED芯片通過電流的精確性，同時(shí)LED芯片使用的穩(wěn)定性也得到比較好的保證。但由于金屬基座導(dǎo)電，傳統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)多個(gè)垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的串聯(lián)。 本發(fā)明應(yīng)用高輻射率散熱陶瓷，利用其高輻射率、高導(dǎo)熱率和絕緣的特點(diǎn)，解決了上述難題。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，通過引入絕緣的熱輻射陶瓷層達(dá)到提高芯片出光率、改善導(dǎo)熱與散熱性能，從而提升芯片工作的穩(wěn)定性和可靠性，并延長芯片的使用壽命等目的。 為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)LED芯片和承載LED芯片的基座，其特征在于所述的基座表面設(shè)有熱輻射絕緣材料層，所述的LED芯片固定于熱輻射絕緣材料層上。熱輻射絕緣材料層具有良好的熱輻射能力，使LED芯片所產(chǎn)生熱量相當(dāng)一部分直接由基座通過輻射散發(fā)出去，再加上基座與周圍空氣之間的傳導(dǎo)、對(duì)流散熱方式，有助于減小散熱器的大小甚至去除散熱器，從而有效減小了燈具的體積和重量，降低了成本，便于裝卸和運(yùn)輸。此外，這種結(jié)構(gòu)的基座表面絕緣，垂直結(jié)構(gòu)芯片直接裝在基座上后，其下底面(電極)不會(huì)互相連通，便可實(shí)現(xiàn)將各芯片串聯(lián)的目的，有助于達(dá)到較高的出光效率。 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)措施或者這些措施的任意組合 所述的熱輻射材料層為熱輻射陶瓷層。熱輻射陶瓷的絕緣性能和熱輻射散熱性能都非常好。 所述的基座為導(dǎo)熱金屬基座，所述的熱輻射陶瓷層覆蓋于金屬基座上表面或包覆于金屬基座外表面。導(dǎo)熱金屬材料能快速將芯片所產(chǎn)生熱量傳輸?shù)交魈帲瑥亩没母鞅砻婕皶r(shí)散發(fā)熱量。熱輻射陶瓷層的覆蓋面積和位置可根據(jù)實(shí)際散熱要求來選擇。[0011] 所述的熱輻射陶瓷層上設(shè)有電極，電極為可焊區(qū)域，LED芯片固定于電極上，并通過引線與外部電極相連。電極可固定LED芯片，也可用于連接芯片和外電路，電極直接通過腐蝕或光刻等方式加載在基座上，不需加設(shè)現(xiàn)有技術(shù)中的絕緣板，不影響基座散熱和出光率。 所述的基座上開設(shè)有芯片安裝槽，該安裝槽的側(cè)壁面為一斜面，安裝槽的基座部分上也覆蓋熱輻射陶瓷層，熱輻射陶瓷層混合或噴涂有反光介質(zhì)，覆于安裝槽內(nèi)的熱輻射陶瓷層表面形成光反射面。光反射面起到反光、聚光的作用，能進(jìn)一步提高出光率。[0013] 所述的光反射面與LED芯片出光中心線間的夾角為10-70度，此角度范圍內(nèi)能起到較好的光處理目的。 所述的光反射面上設(shè)有若干凸點(diǎn)，用以增加光線全反射的幾率，提高出光率。[0015] 所述的熱輻射陶瓷層上設(shè)有若干散熱凸起，增加散熱層的表面積，能更好地散發(fā)熱量。 所述LED芯片的出光線路上設(shè)有透光介質(zhì)，透光介質(zhì)包括透鏡和設(shè)于透鏡與芯片之間的光學(xué)膠，所述的光學(xué)膠內(nèi)或光學(xué)膠與透鏡之間或光學(xué)膠與芯片之間設(shè)有光轉(zhuǎn)化材料。透光介質(zhì)對(duì)芯片發(fā)出光的方向進(jìn)行處理，以適合具體照明要求，并對(duì)芯片起保護(hù)作用。光轉(zhuǎn)化材料用以轉(zhuǎn)換光的顏色。 所述的熱輻射陶瓷層為氧化鋁陶瓷層或氮化鋁陶瓷層，這兩種材料的輻射率高，絕緣效果好。 本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型通過在基座表面設(shè)置高輻射率、絕緣的熱輻射材料(如氧化鋁、氧化鋅等)層，實(shí)現(xiàn)了通過基座自身熱輻射和對(duì)流方式解決了由于芯片結(jié)溫顯著變化帶來的LED穩(wěn)定性和可靠性問題，同時(shí)減輕了燈具重量和體積，降低了成本；電極直接制作在基座表面，不加設(shè)絕緣板，降低整體熱阻；熱輻射層混合或噴涂有反光介質(zhì)，提高LED的出光效率。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型的基座、芯片及電極部分的結(jié)構(gòu)示意圖；[0021] 圖3為圖2的另一視圖； 圖4為本實(shí)用新型的帶散熱凸起基座及芯片和電極部分的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023] 圖5為圖4基座部分的剖視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱金屬基座1的表面覆蓋有熱輻射陶瓷層2，熱輻射陶瓷層可采用氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷制成。基座1上開設(shè)有芯片安裝槽IO，該安裝槽10的側(cè)壁面為一斜面，覆于安裝槽內(nèi)的熱輻射陶瓷層表面形成光反射面8，熱輻射陶瓷層混合或噴涂有反光介質(zhì)。光反射面8上設(shè)有若干凸點(diǎn)，用以增加光線全反射的幾率。LED芯片4設(shè)于安裝槽10內(nèi)，可設(shè)置多個(gè)，互相通過串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)連接。熱輻射陶瓷層上通過光刻或腐蝕的方式設(shè)置有電極3(如圖2、圖3)，電極3可用銀漿或銅箔制成，電極3與芯片之間通過引線(金線)7相連。 LED芯片4的出光線路上設(shè)有透鏡9、光學(xué)膠6等透光介質(zhì)，光學(xué)膠6與芯片4之間填充有光轉(zhuǎn)化材料5，光轉(zhuǎn)化材料5也可填充于光學(xué)膠與透鏡之間或混合在光學(xué)膠內(nèi)。[0026] 熱輻射陶瓷層2上還可加設(shè)若干顆粒狀散熱凸起11 (如圖4、圖5)，兼顧到熱流通道暢通的同時(shí)，增加了有效散熱面積。
權(quán)利要求一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)LED芯片和承載LED芯片的基座，其特征在于所述的基座表面設(shè)有熱輻射絕緣材料層，所述的LED芯片固定于熱輻射絕緣材料層上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的熱輻射材料層為熱輻射陶瓷層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的基座為導(dǎo)熱金屬基座，所述的熱輻射陶瓷層覆蓋于金屬基座上表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的基座為導(dǎo)熱金屬基座，所述的熱輻射陶瓷層包覆于金屬基座外表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的熱輻射陶瓷層上設(shè)有電極，電極為可焊區(qū)域，LED芯片固定于電極上，并通過引線與外部電極相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的基座上開設(shè)有芯片安裝槽，該安裝槽的側(cè)壁面為一斜面，安裝槽的基座部分上也覆蓋熱輻射陶瓷層，熱輻射陶瓷層混合或噴涂有反光介質(zhì)，覆于安裝槽內(nèi)的熱輻射陶瓷層表面形成光反射面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的光反射面與LED芯片出光中心線間的夾角為10-70度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的光反射面上設(shè)有若干凸點(diǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的熱輻射陶瓷層上設(shè)有若干散熱凸起。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述LED芯片的出光線路上設(shè)有透光介質(zhì)，透光介質(zhì)包括透鏡和設(shè)于透鏡與芯片之間的光學(xué)膠，所述的光學(xué)膠內(nèi)或光學(xué)膠與透鏡之間或光學(xué)膠與芯片之間設(shè)有光轉(zhuǎn)化材料。
專利摘要一種LED散熱基座封裝結(jié)構(gòu)，涉及大功率LED照明領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)存在散熱性能不佳等缺陷，本實(shí)用新型的基座表面設(shè)有熱輻射絕緣材料層，所述的LED芯片固定于熱輻射絕緣材料層上。實(shí)現(xiàn)了通過基座自身熱輻射和對(duì)流方式解決了由于芯片結(jié)溫顯著變化帶來的LED穩(wěn)定性和可靠性問題，同時(shí)減輕了燈具重量和體積，降低了成本；電極直接制作在基座表面，不加設(shè)絕緣板，降低整體熱阻；熱輻射層混合或噴涂有反光介質(zhì)，提高LED的出光效率。
文檔編號(hào)F21V5/04GK201502974SQ20092007795
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者楊仲禹, 汪正林 申請(qǐng)人:杭州皓玥科技有限公司