專利名稱：帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件，具體為帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光二極管(簡(jiǎn)稱LED)在電子顯示屏、交通信號(hào)燈等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。發(fā)光二極管的芯片表面通常封裝在透光的環(huán)氧樹脂材料中。對(duì)于大電流工作狀態(tài)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，這種封裝方式具有很高的熱阻，使得發(fā)光二極管的管芯片產(chǎn)生很高的溫升，管芯片的發(fā)光效率、光輸出功率及工作壽命嚴(yán)重下降。為改善散熱，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的方法是將LED管芯片背面焊接安裝在導(dǎo)熱基板上，導(dǎo)熱基板封裝在外殼的導(dǎo)熱金屬底座上，導(dǎo)熱底座連接金屬散熱器，通過熱傳導(dǎo)及熱幅射方式將芯片的熱量散發(fā)至空氣中。這種散熱結(jié)構(gòu)，對(duì)改善大電流工作的發(fā)光二極管的散熱及提高發(fā)光效率、工作壽命有明顯改進(jìn)。但是，由于管芯芯片的尺寸小，熱源集中，這種金屬傳導(dǎo)散熱結(jié)構(gòu)的熱阻仍然較大，管芯片的工作溫度仍然很高。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種具有更好散熱效果的發(fā)光二極管，其帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)，使發(fā)光二極管的發(fā)光效率、光輸出功率及工作壽命得到大幅度提高。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下其有半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片，發(fā)光二極管芯片及與其連接的內(nèi)引線用透明樹脂封裝，發(fā)光二極管芯片與導(dǎo)熱基座熱傳導(dǎo)連接，其特征在于所述導(dǎo)熱基座為熱管，發(fā)光二極管芯片通過至少一層導(dǎo)熱材料與熱管蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接；在所述熱管蒸發(fā)端裝置相互絕緣的引線電極，發(fā)光二極管芯片上的電極通過內(nèi)引線與所述相互絕緣的引線電極焊接連接；在熱管的冷凝端裝置散熱翅片。其進(jìn)一步的特征在于發(fā)光二極管芯片通過敷設(shè)于芯片背面的金屬層與熱管蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接?；蛘呤前l(fā)光二極管芯片背面通過金屬材料襯片與熱管蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接?；蛘呤前l(fā)光二極管芯片通過導(dǎo)熱絕緣材料襯片與熱管蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接?；蛘甙l(fā)光二極管芯片通過相連接的導(dǎo)熱絕緣材料襯片以及金屬材料襯片與熱管的蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接。在所述熱管蒸發(fā)端端面連接反光罩，所述發(fā)光二極管管芯位于反光罩之中。
以上所述說熱傳導(dǎo)連接，是指高導(dǎo)熱材料之間的連接，連接之后實(shí)現(xiàn)熱傳遞功能。
本實(shí)用新型的發(fā)光二極管芯片通過導(dǎo)熱材料，將熱量傳遞給熱管，利用熱管的蒸發(fā)及冷凝相變過程，將管芯片的熱量通過熱管及安裝其冷凝端的散熱翅片迅速帶走。散熱效率原利用熱傳導(dǎo)及熱幅射方式提高數(shù)百倍。因而使大電流工作下的發(fā)光二極管管芯片的熱阻大幅度降低，發(fā)光效率、光輸出功率及工作壽命大幅度提高。本實(shí)用新型將發(fā)光二極管芯片通過導(dǎo)熱材料，將熱量傳遞給熱管蒸發(fā)端的端面，散熱效果尤為顯著。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)視圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)視圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)視圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2至例4中，發(fā)光二極管芯片電極與襯片電極之間連接過程的示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1見圖1，發(fā)光二極管芯片通過金屬層直接粘接于熱管蒸發(fā)端面，成熱傳導(dǎo)連接圖中5為發(fā)光二極管的芯片，用CA-85型銀漿涂敷于芯片5背面，將芯片背面置于熱管7的蒸發(fā)端面；或用銀漿涂敷于熱管7的蒸發(fā)端端面6，將芯片5的背面置于銀漿涂敷處；經(jīng)氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下120℃溫度一小時(shí)烘焙，使銀漿還原，芯片5的背面通過銀層與熱管銅質(zhì)蒸發(fā)端端面6燒結(jié)，成熱傳導(dǎo)連接。圖1中3為裝置于熱管7蒸發(fā)端的相互絕緣的左右引線電極，其可以用930-4導(dǎo)電膠于常溫下粘固于熱管7的蒸發(fā)端。芯片5上的電極通過鋁質(zhì)電引線4與左右電極3用超聲波焊接連接。圖1中1為與電極3連接的導(dǎo)電外引線，2為反光罩，反光罩中有封裝材料，如環(huán)氧樹脂。發(fā)光二極管芯片及與其連接的內(nèi)引線位于反光罩及封裝材料之中。8為安裝于熱管冷凝端的散熱翅片。
實(shí)施例1中，也可以將芯片5的背面先用銀漿或?qū)щ娔z6燒結(jié)或粘結(jié)于一金屬襯片上，再將金屬襯片按上述方法粘結(jié)于熱管蒸發(fā)端端面，引線方法同實(shí)施例1所述。
實(shí)施例2見圖2，發(fā)光二極管芯片通過導(dǎo)熱絕緣材料襯片與熱管蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接圖2中5為發(fā)光二極管的芯片，9為導(dǎo)熱絕緣材料襯片，例如采用熱導(dǎo)性能較好的氧化鈹襯片。見圖2、圖4，通過印刷電路工藝在襯片9上制作引線電極13。見圖4，將發(fā)光二極管芯片5上的電極11采用倒裝連接技術(shù)，裝置焊料球12，將芯片正面的電極11與襯片引線電極13焊接連接。見圖2，襯片9與熱管7的蒸發(fā)端面6的連接方法同實(shí)施例1中芯片5的銀漿連接方法，引線電極3的制作方法以及內(nèi)、外電引線4及1的引線方法也同實(shí)施例1。圖2中2為反光罩，8為熱管散熱翅片。反光罩中的封裝情況同實(shí)施例1。
實(shí)施例3見圖3，發(fā)光二極管芯片5通過相連接的導(dǎo)熱絕緣材料襯片9以及金屬材料襯片10與熱管蒸發(fā)端的端面6成熱傳導(dǎo)連接。圖中芯片5與襯片9的連接方法同實(shí)施例2倒裝連接方法，襯片9與襯片10以及襯片10與熱管蒸發(fā)端面5的連接方法都采用導(dǎo)電膠常溫下粘結(jié)固化的方法，例如采用915-7導(dǎo)電膠常溫固化12小時(shí)。其中金屬材料襯片10可以用鋁基板，絕緣的引線電極3直接印制在襯片10上，內(nèi)外電引線4及1的連接方式如圖3所示。圖3中2為反光罩，8為散熱翅片。反光罩中的封裝情況同實(shí)施例1。
上述各實(shí)施例中，裝置于熱管蒸發(fā)端端面的發(fā)光二極管芯片可以是單個(gè)芯片或者多芯片。或者，含有多個(gè)或陣列發(fā)光二極管管芯的芯片與多個(gè)熱管蒸發(fā)端的端面連接，都屬于本實(shí)用新型實(shí)施范圍。
上述各實(shí)施例中，熱管7采用銅質(zhì)管體，工作媒質(zhì)采用去離子水，毛細(xì)管吸液芯采用銅纖維絲束或銅粉末燒結(jié)芯，采用已有技術(shù)制作熱管。
權(quán)利要求1.帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其有半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片，發(fā)光二極管芯片及與其連接的內(nèi)引線用透明樹脂封裝，發(fā)光二極管芯片與導(dǎo)熱基座熱傳導(dǎo)連接，其特征在于所述導(dǎo)熱基座為熱管，發(fā)光二極管芯片通過至少一層導(dǎo)熱材料與熱管蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接；在所述熱管蒸發(fā)端裝置相互絕緣的引線電極，發(fā)光二極管芯片上的電極通過內(nèi)引線與所述相互絕緣的引線電極焊接連接；在熱管的冷凝端裝置散熱翅片。
2.按權(quán)利要求1所述帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于發(fā)光二極管芯片通過敷設(shè)于芯片背面的金屬層與熱管蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接。
3.按權(quán)利要求1所述帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于發(fā)光二極管芯片背面通過金屬材料襯片與熱管蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接。
4.按權(quán)利要求1所述帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于發(fā)光二極管芯片通過導(dǎo)熱絕緣材料襯片與熱管蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接。
5.按權(quán)利要求1所述帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于發(fā)光二極管芯片通過相連接的導(dǎo)熱絕緣材料襯片以及金屬材料襯片與熱管的蒸發(fā)端的端面成熱傳導(dǎo)連接。
6.按權(quán)利要求1所述帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于在所述熱管蒸發(fā)端端面連接反光罩，所述發(fā)光二極管管芯位于反光罩之中。
專利摘要本實(shí)用新型為帶有強(qiáng)力散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，為降低現(xiàn)有大電流工作的發(fā)光二極管的高熱阻以及提高其發(fā)光效率及工作壽命而設(shè)計(jì)。其特征是將發(fā)光二極管芯片通過導(dǎo)熱材料與熱管蒸發(fā)端的端面連接，以其作為導(dǎo)熱基座，在熱管的冷凝端裝置散熱翅片。利用熱管的蒸發(fā)及冷凝相變過程，將發(fā)光二極管芯片的熱量通過熱管及散熱翅片迅速帶走，對(duì)發(fā)光二極管芯片的散熱效率提高數(shù)百倍，熱阻大幅度降低，發(fā)光效率、光輸出功率及工作壽命大幅度提高。
文檔編號(hào)H05K7/20GK2706876SQ20042002755
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月29日
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