專利名稱：一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝組件，尤其是一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
公知的發(fā)光二極管具有省電節(jié)能、集成度高的特性，現(xiàn)在已普遍使用在各種照明 領(lǐng)域。發(fā)光二極管在使用時，散發(fā)的熱量也較大，并且隨著科技的發(fā)展，為了因應(yīng)高亮度照 明的需求，發(fā)光二極管芯片的功率與配置密度也越來越高，這樣伴隨著也產(chǎn)生了發(fā)光二極 管芯片熱量積蓄高的問題，如果發(fā)光二極管芯片在工作時產(chǎn)生的熱量無法有效排出，那么 這些熱量就會嚴(yán)重影響發(fā)光二極管芯片的發(fā)光性能，因此行業(yè)對發(fā)光二極管封裝的散熱要 求都很高。目前公知的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，通常是安裝于印刷電路板上，采用通過印刷電 路板將熱量傳遞到散熱器上的方式進(jìn)行散熱，如此的結(jié)構(gòu)，其散熱的效果欠佳，最終將有導(dǎo) 致發(fā)光二極管芯片損壞縮短使用壽命之虞。 由于發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光線具有點(diǎn)光源、亮度不均勻的特點(diǎn)，因此就有必 要在光線的聚焦以及提高發(fā)光效率著手改進(jìn)其缺失。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其可將發(fā)光 二極管芯片所產(chǎn)生的熱快速且有效地排出，并且有效的提高發(fā)光效率，保證使用壽命。
本發(fā)明針對其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 —種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，包括有一具有內(nèi)腔，并設(shè)有兩開口端的金屬殼體以 及一具有安裝平面的兩相流導(dǎo)熱裝置(two-phase-flow heat transfer device)，金屬殼 體的第一開口端設(shè)置有透鏡，至少一個發(fā)光二極管芯片位于金屬殼體的內(nèi)腔內(nèi)，并設(shè)置于 兩相流導(dǎo)熱裝置的安裝平面上；發(fā)光二極管芯片電氣連接有對外電性連接裝置，其中兩相 流導(dǎo)熱裝置、對外電性連接裝置以及發(fā)光二極管芯片通過固定座固定在一起。
作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述透鏡為菲涅爾透鏡。 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述兩相流導(dǎo)熱裝置為熱柱(heat column)，該熱柱 的上平面為設(shè)置發(fā)光二極管芯片的安裝平面。 其中，所述兩相流導(dǎo)熱裝置離開安裝平面的方向上設(shè)有至少一個散熱片。 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述兩相流導(dǎo)熱裝置為經(jīng)折彎及/或壓扁的熱管
(heat pipe)，其安裝平面位于熱管中部。 其中，所述兩相流導(dǎo)熱裝置兩側(cè)分別設(shè)有至少一個散熱片。 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述兩相流導(dǎo)熱裝置為具有至少一凸平面的均
溫板(v即or chamber)，所述凸平面為設(shè)置發(fā)光二極管芯片的安裝平面。 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述所述兩相流導(dǎo)熱裝置為熱管，其上方的平
整端面為設(shè)置發(fā)光二極管芯片的安裝平面，在熱管上設(shè)有用于安裝額外熱管的螺旋狀凹痕。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用包含兩相流導(dǎo)熱裝置的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)， 通過兩相流導(dǎo)熱裝置優(yōu)異的熱交換性能，發(fā)光二極管芯片工作時產(chǎn)生的熱量，可以快速有 效的地從兩相流導(dǎo)熱裝置散發(fā)到封裝結(jié)構(gòu)外，因此達(dá)到良好的工作效果與使用壽命；本發(fā) 明可采用菲涅爾透鏡作為照射窗口 ，將金屬殼體內(nèi)部發(fā)光二極管芯片發(fā)出的點(diǎn)光源折射照 出，達(dá)到聚光及提高發(fā)光效率的效果，而由于菲涅爾透鏡整體為一扁平形狀，在與金屬殼體 裝配時，占用空間小，裝配更為容易，并使得金屬殼體內(nèi)部的發(fā)光二極管芯片位置能夠設(shè)置 得更為接近開口 ，充分采用了光源，且芯片產(chǎn)生的熱量不會影響透鏡，保證了更長時間工作 的使用性能；本發(fā)明所采用的兩相流導(dǎo)熱裝置可為熱管、熱柱或均熱板，它們都是采用真空 環(huán)境下冷介質(zhì)的快速傳熱原理進(jìn)行散熱，并且可以采用不同的形狀，以及增設(shè)散熱片或額 外的熱管來增加散熱面積，達(dá)到更好的散熱效果；采用本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其 工作時熱量能夠得以及時排出，能夠應(yīng)對長時間連續(xù)的工作，并且具有著很長的使用壽命。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明 圖1為本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)實施例四的整體裝配結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明優(yōu)選實施方式中采用的菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明優(yōu)選實施方式中菲涅爾透鏡的側(cè)面剖視圖； 圖8為菲涅爾透鏡的光線行進(jìn)路徑示意圖； 圖9為本發(fā)明的使用效果示意圖。
具體實施例方式
參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5及圖9為本發(fā)明的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其 主要由以下結(jié)構(gòu)組成 —具有內(nèi)腔21，并設(shè)有兩開口的金屬殼體2，內(nèi)腔21用于容納內(nèi)部的元件例如發(fā) 光二極管芯片l，這些元件從金屬殼體2的底部安裝于內(nèi)腔21內(nèi)； —設(shè)置于金屬殼體2的第一開口端的透鏡3，透鏡3用于聚集發(fā)光二極管芯片1發(fā) 出的光線，使得光線發(fā)揮更好的效果； —具有安裝平面41的兩相流導(dǎo)熱裝置4，其連接于金屬殼體2的第二開口端，本 發(fā)明所采用的兩相流導(dǎo)熱裝置4，即為兩相物質(zhì)所組成的流動系統(tǒng)，通常使用的相態(tài)可分為 氣液系、液液系、液固系、氣固系，例如本發(fā)明所采用裝置，其典型的結(jié)構(gòu)包括有一個高度真 空的密閉空間，該密閉空間有利于介質(zhì)相態(tài)的轉(zhuǎn)換，常為液態(tài)，例如可在密閉空間填充少量 的工作流體，例如水、乙醇、氨水或其混合物作為兩相流導(dǎo)的介質(zhì)，而且在該密閉空間內(nèi)壁 上形成一系列毛細(xì)結(jié)構(gòu)，從而可用于傳輸液態(tài)介質(zhì)；在工作時，利用工作流體兩相變化的潛 熱，將該兩相流導(dǎo)熱裝置在一端位置接受的熱迅速且大量地傳導(dǎo)至另一端位置，達(dá)到熱交 換的效果。在本發(fā)明下述的實施例中，兩相流導(dǎo)熱裝置可采用典型的熱管、熱柱或均溫板的
4結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)； 至少一個發(fā)光二極管芯片1位于金屬殼體2的內(nèi)腔21內(nèi)，并設(shè)置于兩相流導(dǎo)熱裝 置4的安裝平面上，通常可采用焊接方式固定； 連接發(fā)光二極管芯片1及外部電路的對外電性連接裝置5，該外電性連接裝置5 — 般至少設(shè)有一個，與至少一個的發(fā)光二極管芯片1電氣連接，例如常見的結(jié)構(gòu)可采用金屬 導(dǎo)線或金屬接電片； —用于將兩相流導(dǎo)熱裝置4、對外電性連接裝置5以及發(fā)光二極管芯片1固定在一 起的固定座6。 本發(fā)明所述的透鏡3及金屬殼體2可采用業(yè)內(nèi)常規(guī)的結(jié)構(gòu)，然而作為本發(fā)明的優(yōu) 選實施方式，所述透鏡3為菲涅爾透鏡，其結(jié)構(gòu)可參照圖6及圖7，菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)一面為平 面，另一面設(shè)有大小不等的同心圓紋路，它的紋路是利用光的干涉及擾射和根據(jù)相對靈敏 度和接收角度要求來設(shè)計的，可以產(chǎn)生聚焦作用，其特性是聚光效果佳，并且可以提升發(fā)光 效率，同時兼具結(jié)構(gòu)簡單體積小，節(jié)省空間材料等特點(diǎn)；如圖8給出的為一點(diǎn)光源7的光線 經(jīng)過菲涅爾透鏡折射后的效果，可見對于發(fā)光二極管芯片發(fā)出的點(diǎn)光源，經(jīng)菲涅爾透鏡折 射后，可以照射出較為平均并且聚集的光線，相反的如果是平行的光源其光線在行經(jīng)菲涅 爾透鏡時，光線經(jīng)折射后會聚焦在一起，因此菲涅爾透鏡應(yīng)用于本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)上，可以 得到較佳的使用效果，而由于菲涅爾透鏡整體為一扁平形狀，在與金屬殼體2裝配時，占用 空間小，將使得裝配更為容易，并使得金屬殼體2內(nèi)部的發(fā)光二極管芯片1位置能夠設(shè)置得 更為接近于開口 ，從而充分利用了光源，而發(fā)光二極管芯片1產(chǎn)生的熱量又不會因距離近 而影響透鏡3，從而保證了更長時間工作的使用性能，其實際使用效果如圖9。在實際的應(yīng) 用于本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)時，須在該透鏡3背面涂布熒光粉(圖中未顯示)，并且面對著發(fā)光 二極管芯片進(jìn)行封裝。 并且作為優(yōu)選方式，所述金屬殼體2的內(nèi)腔21具有光滑表面，且其形狀呈碗狀或 圓錐狀，可折射由發(fā)光二極管芯片1的點(diǎn)光源所發(fā)出的光線，折射到透鏡3可使其聚焦并提 高發(fā)光效率，如此可以使整體設(shè)計達(dá)到最佳的效果。 如前所述，本發(fā)明的兩相流導(dǎo)熱裝置4典型的包含高度真空的密閉空間，且在其 內(nèi)壁上形成有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，在此密閉空間內(nèi)填充必要的工作流體，下面列舉了幾種不同的實 施例以供參考 如圖l所示為本發(fā)明的實施例一，其中所述兩相流導(dǎo)熱裝置4為熱柱，固定座6設(shè) 置于金屬殼體2下方，兩相流導(dǎo)熱裝置4便位于固定座6中部并從下方延及出去形成散熱 部，該熱柱內(nèi)部即為真空，并設(shè)有工作液及毛細(xì)結(jié)構(gòu)用于導(dǎo)熱，在其上平面為設(shè)置發(fā)光二極 管芯片1的安裝平面41，而在離開安裝平面41的方向上設(shè)有散熱片42，散熱片42可設(shè)置 多個，用于增加散熱面積，從而輔助增加散熱效果。 如圖2所示為本發(fā)明的實施例二，其中所述兩相流導(dǎo)熱裝置4為經(jīng)折彎及/或壓 扁制成的熱管，熱管內(nèi)部及為兩相流導(dǎo)的結(jié)構(gòu)，并且其安裝平面41位于熱管中部，這樣兩 端便都成為了散熱部，固定座6設(shè)置于金屬殼體2下方，兩相流導(dǎo)熱裝置4位于其上，并從 兩方延及出去形成兩側(cè)的散熱部，安裝于其中部的發(fā)光二極管芯片1在工作時產(chǎn)生的熱量 可同時從兩側(cè)傳遞出去，增加了熱交換效率。并且，該兩相流導(dǎo)熱裝置4兩側(cè)分別設(shè)有散熱 片42，散熱片42可設(shè)置多個，用于增加散熱面積，從而輔助增加導(dǎo)熱效果。
如圖3所示為本發(fā)明的實施例三，其中所述兩相流導(dǎo)熱裝置4為具有至少一凸平 面的均溫板，均熱板也是內(nèi)部真空，并注有工作液，其中的凸平面即為設(shè)置發(fā)光二極管芯片 1的安裝平面41，固定座6設(shè)置于兩相流導(dǎo)熱裝置4上方，安裝平面41便位于固定座6之 間；均熱板的散熱面積較大，因此可以不增加額外的散熱片。 如圖4所示為本發(fā)明的實施例四，其中兩相流導(dǎo)熱裝置4為熱管，熱管內(nèi)部為典型 的兩相流導(dǎo)結(jié)構(gòu)，固定座6上方固定各種元件，中部則供兩相流導(dǎo)熱裝置4向外延及出去， 兩相流導(dǎo)熱裝置4上方的平整端面為設(shè)置發(fā)光二極管芯片1的安裝平面41 ，此外，為了增加 散熱效果，在熱管上設(shè)有螺旋狀凹痕43，該凹痕43可以固定住形狀相適配的額外熱管44， 其最終裝配在一起的結(jié)構(gòu)如圖5所示。 此外，在實際運(yùn)用中為了方便接電，對外電性連接裝置5尾端穿過所述固定座6而 形成外部電極，這樣可直接連接外電路。 當(dāng)然，上述只是本發(fā)明參照較佳實施例而進(jìn)行的說明示范，惟應(yīng)了解的是在不脫 離本發(fā)明之精神及范疇內(nèi)，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者而言，仍得有許多 變化及修改。因此，本發(fā)明并不限制于所揭露的實施例，而是以后附申請專利范圍之文字記 載為準(zhǔn)，即不偏離本發(fā)明申請專利范圍所為之均等變化與修飾，應(yīng)仍屬本發(fā)明之涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，包括發(fā)光二極管芯片(1)，其特征在于還包括有一具有內(nèi)腔(21)，并設(shè)有兩開口端的金屬殼體(2)；一設(shè)置于金屬殼體(2)的第一開口端的透鏡(3)；一具有安裝平面(41)的兩相流導(dǎo)熱裝置(4)，連接于金屬殼體(2)的第二開口端；至少一個發(fā)光二極管芯片(1)位于金屬殼體(2)的內(nèi)腔(21)內(nèi)，并設(shè)置于兩相流導(dǎo)熱裝置(4)的安裝平面(41)上；連接發(fā)光二極管芯片(1)及外部電路的對外電性連接裝置(5)；一用于將兩相流導(dǎo)熱裝置(4)、對外電性連接裝置(5)以及發(fā)光二極管芯片(1)固定在一起的固定座(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述透鏡(3)為菲涅爾透鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬殼體(2)的內(nèi)腔(21)具有光滑表面，且其形狀呈碗狀或圓錐狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項權(quán)利要求所述的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述兩相流導(dǎo)熱裝置(4)為熱柱，該熱柱的上平面為設(shè)置發(fā)光二極管芯片(1)的安裝平面(41)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述兩相流導(dǎo)熱裝置(4)離開安裝平面(41)的方向上設(shè)有至少一個散熱片(42)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項權(quán)利要求所述的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特 征在于所述兩相流導(dǎo)熱裝置(4)為經(jīng)折彎及/或壓扁的熱管，其安裝平面(41)位于熱管 中部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述兩相流導(dǎo)熱裝置(4)兩側(cè)分別設(shè)有至少一個散熱片(42)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項權(quán)利要求所述的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特 征在于所述兩相流導(dǎo)熱裝置(4)為具有至少一凸平面的均溫板，所述凸平面為設(shè)置發(fā)光 二極管芯片(1)的安裝平面(41)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項權(quán)利要求所述的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特 征在于所述兩相流導(dǎo)熱裝置(4)為熱管，其上方的平整端面為設(shè)置發(fā)光二極管芯片(1)的 安裝平面(41)，在熱管上設(shè)有用于安裝額外熱管(44)的螺旋狀凹痕(43)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述對外電性連 接裝置(5)尾端穿過所述固定座(6)而形成外部電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，包括有一具有內(nèi)腔，并設(shè)有兩開口端的金屬殼體以及一具有安裝平面的兩相流導(dǎo)熱裝置，金屬殼體的第一開口端設(shè)置有透鏡，至少一個發(fā)光二極管芯片位于金屬殼體的內(nèi)腔內(nèi)，并設(shè)置于兩相流導(dǎo)熱裝置的安裝平面上；發(fā)光二極管芯片電氣連接有對外電性連接裝置，其中兩相流導(dǎo)熱裝置、對外電性連接裝置以及發(fā)光二極管芯片通過固定座固定在一起；由于采用兩相流導(dǎo)熱裝置進(jìn)行散熱，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)工作時熱量能夠得以及時排出，能夠應(yīng)對長時間連續(xù)的工作，并且具有著很長的使用壽命；此外，本發(fā)明的透鏡還可使用菲涅爾透鏡，以提高發(fā)光效率。
文檔編號H01L33/48GK101764190SQ20101001924
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月1日
發(fā)明者李克勤 申請人:中山偉強(qiáng)科技有限公司