專利名稱：Led光源及其基板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種LED (Light Emitting Diode,發(fā)光二極管)光源,尤其涉及一種LED光源及其基板。
背景技術：
LED光源具有低能耗、高光效、長壽命和高可靠性的優(yōu)點，因此LED光源在照明技術領域已經(jīng)得到廣泛的應用。由于LED芯片工藝的制約，芯片尺寸難以做大，也由此導致LED芯片功率做不大，因此，單顆芯片封裝的LED難以實現(xiàn)照明的需求。鑒于此，中國實用新型專利申請200810026214.0提供一種超大功率LED模組光源結構，其包括呈矩陣排列的多個芯片，雖然可以實現(xiàn)照明需求，但同時也產(chǎn)生了大量的熱量，其散熱結構已經(jīng)不能及時散熱，影響產(chǎn)品的使用壽命。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種大功率LED光源及其基板，用于解決現(xiàn)有技術存在的LED芯片產(chǎn)生的大量熱量難以及時向外散發(fā)的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種LED光源基板，其由鉆石金屬層和在所述鉆石金屬層上層疊設置的鉆石粉末涂鍍膜層構成，所述鉆石金屬層通過在片狀金屬片上蝕刻出方格，在該方格中沉積形成第一鉆石粉末而形成；所述鉆石粉末涂鍍膜層通過將納米級粒度的第二鉆石粉末在所述鉆石金屬層上進行鍍膜處理而形成；所述第一鉆石粉末和所述第二鉆石粉末為人造鉆石、天然鉆石、工業(yè)鉆石或碳化硅的粉末。根據(jù)上述LED光源基板的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述鉆石粉末涂鍍膜層的厚度為200 600nm。根據(jù)上述LED光源基板的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述鉆石粉末涂鍍膜層的厚度為300nm。根據(jù)上述LED光源基板的一種優(yōu)選實施方式,其中，所述第一鉆石粉末的粒徑小于或等于150 μ m，所述第二鉆石粉末的粒徑小于或等于lOOnm。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的LED光源，包括:基板、一個或多個的芯片、芯片粘接層和熒光粉層，所述芯片通過所述芯片粘接層固定于所述基板上，所述熒光粉層涂覆于所述芯片的上方和相鄰的所述芯片之間，其特征在于，所述基板為以上所述的任一LED光源基板。根據(jù)上述LED光源的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述芯片固定于所述基板的所述鉆石粉末涂鍍膜層上。通過將基板設置為兩層結構，并且在基板的基體材料中混入鉆石粉末和/或金屬粉末，本實用新型提供的基板的傳導熱阻和擴散熱阻大大降低，能夠?qū)⑵渖隙鄠€LED芯片產(chǎn)生的熱量及時轉(zhuǎn)移，從而延長產(chǎn)品使用壽命。此外，由于第二導熱層中混入有鉆石粉末，本實用新型的光效也得以提高。
圖1為本實用新型的光源優(yōu)選實施例的主視示意圖；圖2為本實用新型的光源優(yōu)選實施例的俯視示意圖；圖3為本實用新型的光源優(yōu)選實施例的左視示意圖；圖4為沿圖1中A-A線的剖視示意圖；圖5為本實用新型的光源優(yōu)選實施例的立體示意圖。附圖標記:1基板；2塑膠件；3電極層；4芯片；5熒光粉層；6金線；7芯片粘接層；10光源安裝位；11鉆石金屬層；12鉆石粉末涂鍍膜層；111第一鉆石粉末；112金屬粉末。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細說明。圖1 圖5示意性的示出了本實用新型的大功率LED光源優(yōu)選實施例的結構，如圖所示，該優(yōu)選實施例包括基板1、塑膠件2、電極層3、芯片4、熒光粉層5、金線6、芯片粘接層7。塑膠件2用于電熱區(qū)域隔離，與電極層3的氣密性良好。芯片4也即LED芯片，其以矩陣形式排列，通過芯片粘接層7固定于基板I的第二導熱層(下述的鉆石粉末涂鍍膜層12)上。金線6則將同一行相鄰的兩芯片4串聯(lián)連接，然后連接于電極層3。熒光粉層5涂覆于芯片4上方和相鄰芯片4之間。本優(yōu)選實施例的基板I包括層疊的鉆石金屬層11 (第一導熱層)和鉆石粉末涂鍍膜層12(第二導熱層)。盡管上述說明中將第一導熱層和第二導熱層看成是基板I的兩個構成部分，但也可以把第一導熱層看作為基板，第二導熱層看作為在基板上形成的涂鍍膜層。鉆石金屬層11包括第一鉆石粉末111、具有熱傳導性能的金屬片(也可以是金屬粉末)112,第一鉆石粉末111和金屬片112熔合為一體形成鉆石金屬層11。第一鉆石粉末111和金屬片112可以均勻地混合形成鉆石金屬層11,例如用燒結法:高壓下加熱，使金屬片燒結成連結并把鉆石粉末111包含其中。也可以用熔滲法，將金屬片112高溫熔化，再將液態(tài)金屬迫入鉆石粉末111的縫隙中。也可以先將金屬片112形成一片狀結構，再在其上蝕刻出一定的形狀，例如方格狀，然后以化學氣相沉積法等方法在方格中沉積形成第一鉆石粉末111，由此形成鉆石粉末結構與導熱金屬結構組合而成的鉆石金屬層。還可以采用將金屬粉末112與鉆石粉末111充分混合后、進行高溫加壓從而也能得到鉆石金屬層11。進一步優(yōu)選地，第一鉆石粉末111的顆粒直徑優(yōu)選小于150微米，更優(yōu)選為小于80微米，例如為50微米。鉆石粉末涂鍍膜層12包括第二鉆石粉末，利用第二鉆石粉末，在鉆石金屬層11表面進行納米級鉆石粉末的鍍膜處理，可形成鉆石粉末涂鍍膜層12。關于具體的鍍膜處理方法，可以借助于現(xiàn)有技術中的低壓氣相合成法、化學氣相蒸鍍法、物理氣相蒸鍍法，甚至也可以是脈沖激光沉積法、分子束外延法等。作為第二導熱層的鉆石粉末涂鍍膜層的形成方式也可以如下:比如鉆石粉末涂鍍膜層12包括第二鉆石粉末(未示出)和膠結劑(具有粘著固定能力并可固化的膠類，未示出)，第二鉆石粉末混合入膠結劑中并涂布在鉆石金屬層11上形成鉆石粉末涂鍍膜層12。無論是哪一種形成方式，作為第二導熱層的鉆石粉末涂鍍膜層12的厚度為200 600nm，優(yōu)選在為250 400nm，更優(yōu)選在為300nm。根據(jù)經(jīng)驗可知，鉆石粉末層12的厚度太高時，導熱能力并沒有進一步的提高，但是成本卻大大增加，故建議厚度在600nm以下。作為第二鉆石粉末的粒度，應該處于納米級別，以與納米級的鍍膜相適應，這一點與第一鉆石粉末要求更嚴格一些，比如是IOnm 200nm,優(yōu)選為20 IOOnm,更優(yōu)選為50nmo鉆石是一種非常優(yōu)秀的熱傳導材料，其自身的導熱率高達2300W/mK。經(jīng)測試，納米級的鉆石粉末涂鍍膜層12的散熱系數(shù)高達600W/mK (納米級鍍膜)以上，遠高于導熱銀膠(20ff/mK)和芯片4底部襯底(藍寶石(A1203)46W/mK)，使得芯片4到基板I的鉆石金屬層11之間的熱傳導形成無形的熱泵，可使芯片4發(fā)出來的熱量通過納米級的鉆石粉末涂鍍膜層12迅速傳導出來并通過外界散熱器快速散去。基板I的雙導熱層結構以及在雙導熱層中混合鉆石粉末的結構，可以提高本優(yōu)選實施例的導熱性能和光效。進一步優(yōu)選地，作為第一鉆石粉末111、第二鉆石粉末的鉆石原料，可以為人造鉆石仳如用高壓法制造的工業(yè)鉆石)、天然鉆石(天然鉆石中有80%以上都不能琢磨成寶石)、工業(yè)鉆石或碳化硅粉末，或者他們的組合，也可以是工業(yè)鉆石生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有鉆石成分的廢料。通過將上述這樣的鉆石原料碾碎并篩分出適合和金屬粉末混合的粒度或者適合涂布在基板I的第一導熱層上作為第二導熱層的粒度，再經(jīng)過上述制作方法而得到各自的結構。進一步優(yōu)選地，膠結劑為有機物膠結劑，例如油類、脂類或膠類有機物，具體為礦物油、植物性油脂、環(huán)氧樹脂或硅膠等。金屬粉末112為金、銀、銅、鋁及其氧化物或者其中至少兩種的混合物，優(yōu)選地，本優(yōu)選實施例的金屬粉末112為銅。第一鉆石粉末111、第二鉆石粉末可有效均溫芯片并消除其熱點的作用主要體現(xiàn)在兩個方面:第一、在鉆石金屬層11的表面進行納米級鉆石粉末涂鍍膜層12的鍍膜處理，控制其鍍層厚度在200-600nm之間，實現(xiàn)芯片4所發(fā)出的熱量在表面的瞬間橫向熱傳導。鍍膜處理后可使金屬表面具有良好的耐磨性、導電性能、耐腐蝕、耐高溫、防氧化及改變表面張力等特性，從而提升材料性能，可以全面的改善產(chǎn)品品質(zhì)。此外納米鍍膜可以在300°C以下使用，不變色不會氧化，導熱性非常高，達到銅的十倍以上，高達617W/mK，極大地提高了散熱能力以及耐腐蝕及抗硫化能力。第二、通過鉆石、金屬材料制作模組封裝用LED基板的鉆石金屬層11，可加速芯片4所發(fā)出熱量在基板I內(nèi)部的縱向熱傳導，例如鉆銅材料導熱率為500 700W/mK。進一步優(yōu)選地，芯片粘接層7為銀膠或錫膏，且芯片粘接層7中混合有第三鉆石粉末(未不出)。突光粉層5中混合有第四鉆石粉末(未不出)。第三鉆石粉末和第四鉆石粉末的加入可以提高本優(yōu)選實施例的光效(至于光效得以改善的原因，理由如下:熒光粉層中含有鉆石粉末時，其綜合折射率有所提高，更接近于其所相鄰的芯片4的折射率，但又小于LED芯片構成材料的折射率，這樣的折射率遞減結構有助于取光效率的提高，基板上的涂鍍月旲層的聞反射率也有助于提聞光效)。上述第三鉆石粉末、第四鉆石粉末的選材和碾碎粒度與上述第一鉆石粉末、第二鉆石粉末完全一樣。比如優(yōu)選為人造鉆石、天然鉆石、工業(yè)鉆石或碳化硅粉末，或者他們的組合；第三、第四鉆石粉末的顆粒直徑優(yōu)選小于150微米，例如為50微米。根據(jù)現(xiàn)有技術可知，鉆石的熱傳導系數(shù)是所有材料中的最高者，其常溫時的傳熱速率是常用金屬(比如銀或者銅等)的5倍，所以無論是在第一導熱層、第二導熱層、芯片粘結層中的那一層中含有鉆石這種材料，都會促進芯片所產(chǎn)生的熱量的散發(fā)，很好地解決了大功率芯片開發(fā)過程中遇到的散熱瓶頸。綜合上述，本實用新型將基板設計為雙導熱層結構，或者說在鉆銅(或者其他金屬)基板上涂布鍍膜層，并且在基板的基體物質(zhì)中混合如鉆石粉末等，借此，本實用新型可以降低基板的傳導熱阻和擴散熱阻，提高散熱效率，及時轉(zhuǎn)移LED芯片產(chǎn)生的熱量，延長基板及具有該基板的LED光源的使用壽命，此外還可以提高LED發(fā)光的光效。另外，本實用新型所涉及的散熱結構由于散熱能力大，可專門應用于大功率的LED光源及其基板。由技術常識可知，本實用新型可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本實用新型范圍內(nèi)或在等同于本實用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實用新型包含ο
權利要求1.一種LED光源基板，其特征在于，由鉆石金屬層和在所述鉆石金屬層上層疊設置的鉆石粉末涂鍍膜層構成，所述鉆石金屬層通過在片狀金屬片上蝕刻出方格，在該方格中沉積形成第一鉆石粉末而形成；所述鉆石粉末涂鍍膜層通過將納米級粒度的第二鉆石粉末在所述鉆石金屬層上進行鍍膜處理而形成； 所述第一鉆石粉末和所述第二鉆石粉末為人造鉆石、天然鉆石、工業(yè)鉆石或碳化硅的粉末。
2.根據(jù)權利要求1所述的LED光源基板，其特征在于， 所述鉆石粉末涂鍍膜層的厚度為200 600nm。
3.根據(jù)權利要求2所述的LED光源基板，其特征在于， 所述鉆石粉末涂鍍膜層的厚度為300nm。
4.根據(jù)權利要求1所述的LED光源基板，其特征在于， 所述第一鉆石粉末的粒徑小于或等于150 μ m，所述第二鉆石粉末的粒徑小于或等于IOOnm0
5.一種LED光源，包括:基板、一個或多個的芯片、芯片粘接層和熒光粉層，所述芯片通過所述芯片粘接層固定于所述基板上，所述熒光粉層涂覆于所述芯片的上方和相鄰的所述芯片之間，其特征在于，所述基板為權利要求1 4任一所述的LED光源基板。
6.根據(jù)權利要求5所述的LED光源，其特征在于， 所述芯片固定于所述基板的所述鉆石粉末涂鍍膜層上。
專利摘要本實用新型提供一種LED光源基板，其由鉆石金屬層和在所述鉆石金屬層上層疊設置的鉆石粉末涂鍍膜層構成，所述鉆石金屬層通過在片狀金屬片上蝕刻出方格，在該方格中沉積形成第一鉆石粉末而形成；所述鉆石粉末涂鍍膜層通過將納米級粒度的第二鉆石粉末在所述鉆石金屬層上進行鍍膜處理而形成；所述第一鉆石粉末和所述第二鉆石粉末為人造鉆石、天然鉆石、工業(yè)鉆石或碳化硅的粉末。本實用新型提供的基板的傳導熱阻和擴散熱阻大大降低，能夠?qū)⑵渖隙鄠€LED芯片產(chǎn)生的熱量及時轉(zhuǎn)移，從而延長使用壽命。本實用新型還提供了一種LED光源。
文檔編號F21Y101/02GK202957298SQ201220212808
公開日2013年5月29日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2012年5月11日
發(fā)明者陳德華, 歐文, 束紅運, 汪雄偉, 賀建穩(wěn) 申請人:東莞市科磊得數(shù)碼光電科技有限公司