專(zhuān)利名稱(chēng)：功率型led高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大功率LED照明技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
LED是一類(lèi)可直接將電能轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光和輻射能的發(fā)光器件，具有工作電壓低、 耗電量小、發(fā)光效率高、發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短、光色純、結(jié)構(gòu)牢固、抗沖擊、耐振動(dòng)、性能穩(wěn)定可靠、重量輕、體積小、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于照明和裝飾燈具等領(lǐng)域中。LED芯片的結(jié)溫變化影響其出光效率、光衰、顏色、波長(zhǎng)以及正向電壓等光電色度和電氣參數(shù)等，影響器件的壽命和可靠性。在努力增加其內(nèi)外出光效率的同時(shí)增大其輸入電流無(wú)疑是最有效的提高亮度的方法，但伴隨著電流的增加會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，LED芯片節(jié)溫升高其發(fā)光效率隨之下降，為解決亮度增加和節(jié)溫升高的矛盾，實(shí)現(xiàn)LED的高亮度、高穩(wěn)定性，大功率LED散熱問(wèn)題的解決成為當(dāng)務(wù)之急?，F(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(guò)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)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芯片節(jié)溫的變化。專(zhuān)利號(hào)為ZL201020165179. 3的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了“一種LED封裝結(jié)構(gòu)”，該封裝結(jié)構(gòu)提出了將陶瓷、銅高導(dǎo)熱材料作為L(zhǎng)ED芯片與基板貼合區(qū)處的替代材料來(lái)加速散熱，并提出了相關(guān)的結(jié)構(gòu)，但其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)并不明晰，所用的散熱材料熱導(dǎo)率并不高，LED封裝結(jié)構(gòu)所要考慮的因素也并未考慮完全，因此未能達(dá)到良好散熱的效果。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述存在問(wèn)題和不足，提供一種能快速有效地將LED 芯片產(chǎn)生的熱量從工作區(qū)導(dǎo)出并散發(fā)，使LED芯片的穩(wěn)定性和可靠性得到增強(qiáng)，可在大電流下連續(xù)工作的功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型所述的功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，包括基座、大功率LED芯片和封裝組件，其特點(diǎn)是所述基座上設(shè)置有穿孔，所述穿孔中設(shè)置有高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊， 所述大功率LED芯片貼合在高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊上。其中，上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊由具有高導(dǎo)熱散熱性能的CVD金剛石膜或類(lèi)金剛石膜或石墨膜或其它非金屬膜制成。上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊的厚度為0. Imm 1mm。[0011]上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊的導(dǎo)熱率為400 W/m · K 2000 W/m · K。為了進(jìn)一步地使本實(shí)用新型所述的高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊具有更好的傳熱及散熱性能，上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊的一側(cè)面為拋光面，另一側(cè)面為未經(jīng)拋光處理的生長(zhǎng)面，上述大功率LED芯片貼合在拋光面上。為了使本實(shí)用新型所述的高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊定位方便，上述穿孔為呈階梯型的槽孔。本實(shí)用新型由于采用將設(shè)置在基座的穿孔中的高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊作為大功率LED芯片的散熱基座，并將大功率LED芯片直接裝貼在該高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊上， 從而使大功率LED芯片的散熱路徑極短，熱阻減少明顯，因此通過(guò)該高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊就能夠快速有效地將大功率LED芯片產(chǎn)生的熱量從工作區(qū)導(dǎo)出并散發(fā)，散熱效果好， 從而既能夠有效地降低節(jié)溫，使大功率LED芯片的穩(wěn)定性和可靠性得到極大的增強(qiáng)，又能夠使大功率LED芯片在大電流下連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間地工作，使用壽命長(zhǎng)，并且基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特，其上的穿孔有利于高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊將大功率LED芯片產(chǎn)生的熱量快速地散發(fā)到空氣中，而且基座所用材料范圍廣泛。同時(shí)，由于高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊與大功率LED 芯片相貼合的面為拋光面，這樣有利于大功率LED芯片與其緊密結(jié)合而實(shí)現(xiàn)熱量的快速傳遞；又由于高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊與外部空氣接觸的面為未經(jīng)拋光處理的生長(zhǎng)面，因此表面積大，有利于增大散熱面積而實(shí)現(xiàn)熱量的快速散發(fā)。本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、 制造方便、外觀造型靈活多變等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型方案1的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型方案2的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-圖2所示，本實(shí)用新型所述的功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，包括基座 1、大功率LED芯片2和封裝組件3，在基座1上設(shè)置有穿孔11，在該穿孔11中設(shè)置有高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4，而大功率LED芯片2貼合在高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4上。其中， 穿孔11可設(shè)置成圓形或正方形或方形或五邊形或六邊形或其它幾何形狀，大小可自行設(shè)定，高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4的尺寸可根據(jù)穿孔11的形狀及大小來(lái)制作，而且高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4由具有高導(dǎo)熱散熱性能的CVD金剛石膜或類(lèi)金剛石膜或石墨膜制成，并且高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4的厚度為0. Imm 1mm，而高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4的導(dǎo)熱率為400 W/m· K 2000 W/m · K。如圖所示，為了使本實(shí)用新型所述的高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4定位方便，穿孔11為呈階梯型的槽孔，而高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4固定在該階梯型槽孔的上階梯口內(nèi)，而且其與上階梯口為配合連接，同時(shí)高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4 可通過(guò)焊接的方式或?qū)崮z或其它方式固定在穿孔11中。為了進(jìn)一步地使本實(shí)用新型所述的高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4具有更好的傳熱及散熱性能，高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4 的一側(cè)面為拋光面，另一側(cè)面為未經(jīng)拋光處理的生長(zhǎng)面，如圖所示，大功率LED芯片2貼合在拋光面上，而高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4未經(jīng)拋光處理的生長(zhǎng)面直接與外部空氣接觸，并且大功率LED芯片2可通過(guò)焊接的方式或?qū)徙y膠或其它方式固定在高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4上。而基座1由金屬材料或合金材料或陶瓷材料或其它材料制成。此外，本實(shí)用新型所述的封裝組件3可設(shè)置成多種不同的結(jié)構(gòu)形式，如其中一種是封裝組件3包括反光杯31、熒光材料32和柔性透鏡灌封膠體33，而大功率LED芯片2位于反光杯31的腔體內(nèi)， 熒光材料32則覆蓋在大功率LED芯片2上，柔性透鏡灌封膠體33覆蓋在反光杯31的外側(cè)且與基座1緊密連接。如圖所示，柔性透鏡灌封膠體33是將大功率LED芯片2、熒光材料 32及反光杯31封裝在里面，從而保證了封裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而反光杯31的形狀、大小及所選材料可以自行設(shè)置，而且反光杯31設(shè)置的位置多種多樣，如圖1所示，反光杯31固定在基座1上；如圖2所示，反光杯31固定在高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊4上。為了方便大功率 LED芯片2與外部電源電連接，在基座1上還設(shè)置有印刷電路板5，而該印刷電路板5對(duì)應(yīng)基座1上穿孔11的位置處同樣開(kāi)有孔洞，此時(shí)，反光杯31是固定在該印刷電路板5上，同時(shí)在印刷電路板5上設(shè)置有接線柱6，大功率LED芯片2通過(guò)導(dǎo)線7與接線柱6電連接。 本實(shí)用新型是通過(guò)實(shí)施例來(lái)描述的，但并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成限制，參照本實(shí)用新型的描述，所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變化，如對(duì)于本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，包括基座(1)、大功率LED芯片(2)和封裝組件(3)，其特征在于所述基座(1)上設(shè)置有穿孔(11)，所述穿孔(11)中設(shè)置有高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊(4)，所述大功率LED芯片(2)貼合在高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊(4)由具有高導(dǎo)熱散熱性能的CVD金剛石膜或類(lèi)金剛石膜或石墨膜制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊(4)的一側(cè)面為拋光面，另一側(cè)面為未經(jīng)拋光處理的生長(zhǎng)面，上述大功率LED 芯片(2)貼合在拋光面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊(4)的厚度為0. Imm 1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊(4)的導(dǎo)熱率為400 W/m · K 2000 W/m · K。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊(4)通過(guò)焊接的方式或?qū)崮z固定在上述穿孔(11)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述大功率LED 芯片(2)通過(guò)焊接的方式或?qū)徙y膠固定在上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊(4)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述穿孔(11)為呈階梯型的槽孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述封裝組件 (3 )包括反光杯(31)、熒光材料(32 )和柔性透鏡灌封膠體(33 )，所述反光杯(31)固定在上述基座(1)上或上述高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊(4 )上，上述大功率LED芯片(2 )位于所述反光杯(31)的腔體內(nèi)，所述熒光材料(32)覆蓋在上述大功率LED芯片(2)上，所述柔性透鏡灌封膠體(33 )覆蓋在反光杯(31)的外側(cè)且與上述基座(1)緊密連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述基座(1)上還設(shè)置有印刷電路板(5)，所述印刷電路板(5)上設(shè)置有接線柱(6)，上述大功率LED芯片 (2)通過(guò)導(dǎo)線(7)與所述接線柱(6)電連接。
專(zhuān)利摘要一種功率型LED高散熱性能封裝結(jié)構(gòu)，包括基座、大功率LED芯片和封裝組件，所述基座上設(shè)置有穿孔，所述穿孔中設(shè)置有高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊，所述大功率LED芯片貼合在高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊上。本實(shí)用新型由于采用將設(shè)置在基座的穿孔中的高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊作為大功率LED芯片的散熱基座，并將大功率LED芯片直接裝貼在該高導(dǎo)熱率絕緣散熱材料塊上，從而使大功率LED芯片的散熱路徑極短，熱阻減少明顯，因此大功率LED芯片產(chǎn)生的熱量能夠快速有效地從工作區(qū)導(dǎo)出并散發(fā)，從而有效地降低了節(jié)溫，使大功率LED芯片的穩(wěn)定性和可靠性得到極大的增強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，而且本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、制造方便、外觀造型靈活多變。
文檔編號(hào)H01L33/64GK202308042SQ20112040489
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月22日
發(fā)明者劉小平, 姚光銳, 張濤, 張瀚翔, 范廣涵, 鄭樹(shù)文 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)