降低led燈熱阻的方法
【專利摘要】本發明提供一種降低LED燈熱阻的方法，該方法包括如下步驟：S1.提供一LED芯片和銅基板，所述銅基板的表層至少部分覆蓋有絕緣層，所述銅基板上未覆蓋絕緣層的區域定義銅基板散熱焊盤；所述LED芯片具有散熱焊盤；將所述LED芯片的散熱焊盤直接與銅基板的散熱焊盤相焊接；S2.提供散熱器和高導熱率的導熱材料，將銅基板與散熱焊盤相對側與散熱器利用高導熱率的導熱材料連接在一起。本發明的降低LED燈熱阻的方法能夠有效降低LED芯片和銅基板，以及銅基板和散熱器之間的熱阻。由本發明的方法制造的LED燈的散熱效率高，使用壽命長，且該方法操作簡便，易于推廣。
【專利說明】降低LED燈熱阻的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種降低熱阻的方法，尤其涉及一種應用于LED燈上的降低熱阻的方法。
【背景技術】
[0002]LED燈，是一種利用高亮度白色發光二極管作為發光源的LED燈。其核心部件即為LED7LED是一種固態的半導體器件，它可以直接把電能轉化為光能，從而為周圍環境提供照明。LED燈具有光效高、耗電少，壽命長、易控制、免維護、安全環保等諸多優點。
[0003]目前，有的LED燈的LED被設置在一導熱基板上。具體地，該導熱基板上覆蓋有一層絕緣層，絕緣層上具有覆銅層，LED即被焊接在覆銅層上。如此設計的LED等熱阻較大，不利于LED燈發光時產生的熱量的散發。
[0004]同時，現有的LED燈的導熱基板通常通過一些具有填充作用的填充材料固定于散熱器上，這是因為如果直接將導熱基板通過螺接方式固定于散熱器上，由于導熱基板和散熱器的表面是凹凸不平的，二者相接觸時會產生一定的間隙而無法做到充分的接觸，從而這些間隙會影響導熱的效果。因此，要用一定填充材料將這些間隙填充。
[0005]上述帶有導熱膏的LED燈發光照明時，LED發光產生的熱量先通過導熱基板，再通過填充材料傳遞到散熱器上進行散熱。但由于散熱器和導熱基板的導熱率遠大于填充材料的導熱率，因此填充材料了發光產生的熱量不能夠快速地傳遞和散發，成為了 LED燈散熱的瓶頸，進而降低了 LED燈的使用壽命。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種降低LED燈熱阻的方法，該方法克服了現有技術中LED燈，尤其是一些大功率LED燈熱阻較大的問題。
[0007]為實現上述發明目的，本發明的一種降低LED燈熱阻的方法，該方法包括如下步驟:
51.提供一LED芯片和銅基板，所述銅基板的表層至少部分覆蓋有絕緣層，所述銅基板上未覆蓋絕緣層的區域定義銅基板散熱焊盤；所述LED芯片具有散熱焊盤；將所述LED芯片的散熱焊盤直接與銅基板的散熱焊盤相焊接；
52.提供散熱器和高導熱率的導熱材料，將銅基板與散熱焊盤相對側與散熱器利用高導熱率的導熱材料連接在一起。
[0008]作為本發明的進一步改進，所述LED芯片具有正極焊盤及負極焊盤；所述銅基板的絕緣層上設置有第一覆銅層區域和第二覆銅區域；所述步驟S2之前還包括將所述LED芯片的正極焊盤焊接在第一覆銅區域上；將所述負極焊盤焊接在第二覆銅區域上。
[0009]作為本發明的進一步改進，所述銅基板上開設有若干通孔，相應地，所述散熱器上開設有與銅基板上的通孔位置和數量相對應的螺孔所述，步驟S2具體包括:
將高導熱率的導熱材料均勻附著于所述銅基板與散熱焊盤相對側的壁面上； 將附著有導熱材料銅基板置于散熱器上；
調整銅基板的位置，使銅基板上的通孔和散熱器上的螺孔相對應；
提供若干螺釘，將螺釘穿過通孔將銅基板與散熱器相螺接。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述導熱材料選自高導熱率的導熱膏、石墨片及導熱墊片。
[0011]為實現上述發明目的，本發明的另一種降低LED燈熱阻的方法，該方法包括如下步驟:
53.提供一LED芯片和銅基板，所述銅基板的表層至少部分覆蓋有絕緣層，所述銅基板上未覆蓋絕緣層的區域定義銅基板散熱焊盤；所述LED芯片具有散熱焊盤；將所述LED芯片的散熱焊盤直接與銅基板的散熱焊盤相焊接；
54.提供散熱器和錫膏，散熱器具有一焊接面，將銅基板與散熱焊盤相對側與散熱器的焊接面利用錫膏焊接在一起。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述步驟S4具體包括:
541.提供一加熱裝置，開啟加熱裝置，進行焊接前的預熱；
542.將焊接用的錫膏均勻涂覆于所述銅基板的與LED芯片相對側的壁面上；
543.將涂覆有錫膏的銅基板固定于散熱器上；
544.利用加熱裝置對固定有銅基板的散熱器進行加熱，以使錫膏融化；
545.待錫膏充分融化后，將散熱器和銅基板與加熱裝置分離以使錫膏冷卻，從而使散熱器和基板焊接在一起。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述加熱裝置為調溫加熱板。
[0014]作為本發明的進一步改進，所述步驟S43具體包括將散熱器與焊接面相對的一面預先放置于調溫加熱板上，待散熱器的溫度達到所需溫度后，再將涂覆有錫膏的銅基板固定于散熱器上。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述所需溫度為190°C ;散熱器置于調溫加熱板上后，調節調溫加熱器的溫度至250°C，保持f 2min。
[0016]作為本發明的進一步改進，所述加熱裝置為回流焊設備。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明的降低LED燈熱阻的方法能夠有效降低LED芯片和銅基板，以及銅基板和散熱器之間的熱阻。由本發明的方法制造的LED燈的散熱效率高，使用壽命長，且該方法操作簡便，易于推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的降低LED燈熱阻的方法一【具體實施方式】的流程圖；
圖2為本發明的降低LED燈熱阻的方法的另一【具體實施方式】的流程圖；
圖3為圖2所示步驟S4的具體方法流程圖；
圖4為對LED芯片與銅基板焊接時的示意圖；
圖5為應用圖1所示方法的KZM筒燈的立體爆炸圖；
圖6為對KZM筒燈的散熱器和銅基板進行連接的立體示意圖；
圖7為應用圖2所示方法的LED高天棚燈的立體爆炸圖；
圖8為對LED高天棚燈的散熱器與銅基板焊接時的立體示意圖； 圖9為圖8中虛線部分的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細說明，但應當說明的是，這些實施方式并非對本發明的限制，本領域普通技術人員根據這些實施方式所作的功能、方法、或者結構上的等效變換或替代，均屬于本發明的保護范圍之內。
[0020]如圖1所示，為本實施方式中降低LED燈熱阻的方法的流程圖。該方法具體包括如下步驟:
S1.提供一 LED芯片和銅基板，所述銅基板的表層至少部分覆蓋有絕緣層，所述銅基板上未覆蓋絕緣層的區域定義銅基板散熱焊盤；所述LED芯片具有散熱焊盤；將所述LED芯片的散熱焊盤直接與銅基板的散熱焊盤相焊接；
S2提供散熱器和高導熱率的導熱材料，將銅基板與散熱焊盤相對側與散熱器利用高導熱率的導熱材料連接在一起。本實施方式中，上述導熱材料可以選自高導熱率的導熱膏、石墨片及導熱墊片。
[0021]具體地，所述LED芯片具有正極焊盤及負極焊盤；所述銅基板的絕緣層上設置有第一覆銅層區域和第二覆銅區域；所述步驟S2之前還包括將所述LED芯片的正極焊盤焊接在第一覆銅區域上；將所述負極焊盤焊接在第二覆銅區域上。
[0022]值得一提的是，所述銅基板上開設有若干通孔，相應地，所述散熱器上開設有與銅基板上的通孔位置和數量相對應的螺孔所述，步驟S2具體包括:
將高導熱率的導熱材料均勻附著于所述銅基板與散熱焊盤相對側的壁面上；
將附著有導熱材料銅基板置于散熱器上；
調整銅基板的位置，使銅基板上的通孔和散熱器上的螺孔相對應；
提供若干螺釘，將螺釘穿過通孔將銅基板與散熱器相螺接。
[0023]如此設計，可進一步保證銅基板和散熱器連接的穩固性。
[0024]如圖2所示，為本實施方式中另一技術方案的降低LED燈熱阻的方法流程圖，圖2所示方法的具體包括如下步驟
53.提供一LED芯片和銅基板，所述銅基板的表層至少部分覆蓋有絕緣層，所述銅基板上未覆蓋絕緣層的區域定義銅基板散熱焊盤；所述LED芯片具有散熱焊盤；將所述LED芯片的散熱焊盤直接與銅基板的散熱焊盤相焊接；
54.提供散熱器和錫膏，散熱器具有一焊接面，將銅基板與散熱焊盤相對側與散熱器的焊接面利用錫膏焊接在一起。
[0025]由于錫膏的導熱率大于普通的導熱膏的導熱率，因此利用錫膏將銅基板和散熱器焊接起來能夠顯著減低散熱器和銅基板之間的熱阻。
[0026]如圖3所示，為圖2所示步驟S4的具體方法流程圖。
[0027]進一步地,所述步驟S4具體包括:
541.提供一加熱裝置，開啟加熱裝置，進行焊接前的預熱；
542.將焊接用的錫膏均勻涂覆于所述銅基板的與LED芯片相對側的壁面上；
543.將涂覆有錫膏的銅基板固定于散熱器上；
544.利用加熱裝置對固定有銅基板的散熱器進行加熱，以使錫膏融化； S45.待錫膏充分融化后，將散熱器和銅基板與加熱裝置分離以使錫膏冷卻，從而使散熱器和銅基板焊接在一起。
[0028]上述加熱設備可以是小型化的調溫加熱板，也可以根據生產加工的需要為回流焊設備。
[0029]當加熱設備為調溫加熱板時，可以在S44步驟之前預先將固定有基板的散熱器的與焊接面相對的一面置于調溫加熱板上；也可以預先將散熱器放置于調溫加熱板上，對散熱器進行單獨加熱，待達到所需溫度后再將基板瑣附在散熱器上；也可以將散熱器與附著有焊接材料的基板先進行固定連接，然后放置于具有一定溫度的加熱裝置上。
[0030]具體地，預先放置于調溫加熱板上的散熱器上還設置有用于指示溫度的感溫線。加熱裝置對散熱器加熱一段時間后，當操作人員發現感溫線指示所需溫度時，便將附著了焊接材料的基板固定于散熱器上。為了將基板與散熱器能夠準確的配合連接，在靠近基板的邊緣處開設有均勻分布的若干螺孔，相應地，在散熱器的焊接面上設置有與上述若干螺孔的分布位置和數量相對應的安裝孔。實際安裝時，首先將螺孔與安裝孔的位置對應好，再利用螺釘將二者進行預先的瑣附。
[0031]由于錫膏的熔化溫度數值范圍為:18(Tl9(rC，因此，作為本實施方式的一種優選方案，上述感溫線指示的所需溫度為190°C。同時，散熱器置于調溫加熱板上后，調節調溫加熱板的溫度至250°C，并保持l?2min。
[0032]當加熱裝置為回流焊設備時，將涂覆有焊接材料的基板與散熱器組裝好后，將其通過傳送帶送入回流焊設備的爐膛內，同時，根據焊接材料的熔化溫度，控制好爐膛內的溫度及傳送帶的轉速。
[0033]當然，本實施方式中的加熱裝置并不限于調溫加熱板及回流焊設備。本領域技術人員根據本發明的技術方案，通過不付出創造性勞動利用其他加熱設備，并配合相應地調整本發明的焊接方法的操作步驟，實現與本發明相同的目的與效果的，同樣屬于本發明的保護范圍之內。下面結合兩個具體的實施例對本發明的降低熱阻的方法進行進一步詳細說明。
[0034]實施例一
如圖4所示，為LED芯片10與銅基板20焊接時的示意圖，為了清楚地體現銅基板20和LED芯片10的連接關系，對銅基板20采用了剖視圖。
[0035]首先，提供一 LED芯片10和銅基板20，本實施例中的LED芯片10為熱電分離式的，其具有散熱焊盤101。本實施例中的銅基板20表層至少部分覆蓋有絕緣層201，其中銅基板20上未覆蓋有絕緣層201的部分定義銅基板散熱焊盤200。將上述LED芯片10的散熱焊盤101與銅基板20的銅基板散熱焊盤200直接焊接起來。如此焊接，LED芯片與銅基板20之間沒有絕緣層的阻隔，因此有效的降低了導熱的熱阻。
[0036]同時，LED芯片10還具有正極焊盤102和負極焊盤103，銅基板20上相應地設置有起到導電作用的第一覆銅層區域202和第二覆銅層區域203，將LED芯片10的正極焊盤102與第一覆銅層區域202焊接起來，將負極焊盤103與第二覆銅層區域203焊接起來。從而將LED芯片10和銅基板20焊接起來。
[0037]配合參照圖5、圖6所示，圖5為應用本發明的降低熱阻的方法的KZM筒燈100的立體爆炸圖，圖6為對KZM筒燈100的散熱器30和銅基板20進行連接的立體示意圖。[0038]提供高效率的導熱材料40，優選地，本實施例中，導熱材料40為高效率的導熱膏。
[0039]將導熱膏附著于上述銅基板20與LED芯片10相對側的壁面上，將附著有導熱膏的銅基板20放置于KZM筒燈100的散熱器30上。同時，為了能將銅基板20與散熱器30連接的更加牢固，在銅基板20上還開設有若干通孔，相應地，所述散熱器30上開設有與銅基板20上的通孔204位置和數量相對應的螺孔。提供螺釘，將螺釘穿過通孔使銅基板20和散熱器30進一步螺接起來。從而將銅基板20牢固地固定于散熱器30上，本實施例中，由于銅基板20和散熱器30之間附著有高導熱率的導熱膏，導熱膏填充了兩者接觸面之間的間隙，從而熱量傳導時的熱阻較低，導熱效率高。
[0040]實施例二
本實施例中對LED芯片10與銅基板20的焊接與實施例一中的步驟相同，在此不再贅述。
[0041]如圖7、圖8、圖9所示，圖7為應用本發明的降低熱阻的方法的LED高天棚燈300的立體爆炸圖；圖8為對LED高天棚燈300的散熱器50與銅基板20焊接時的立體示意圖，圖9為圖8中虛線部分的局部放大圖。本實施例中，加熱設備為調溫加熱板60。
[0042]首先，提供調溫加熱板60和焊接用的錫膏，開啟調溫加熱板60，進行預熱。上述散熱器50具有與銅基板20相焊接的焊接面501。將散熱器50與焊接面501相對側置于調溫加熱板60上。將錫膏均勻涂覆銅基板與LED芯片10相對側的壁面上，涂覆好后備用。將調溫加熱板60的溫度調至250°C，保持f 2min。
[0043]為了觀察散熱器50的溫度，在散熱器50的焊接面501上設置一用于指示溫度的感溫線70。
[0044]注意上述感溫線70，當感溫線70指示的溫度達到190°C，停止對散熱器50的加熱，并將感溫線70移走。將上述涂覆有錫膏的銅基板20放置于散熱器50上，同時調整銅基板20的位置，使銅基板20上的通孔204和散熱器50上的螺孔502的位置相對應。再利用螺釘預先與至少兩處螺502進行螺接，從而將銅基板10和散熱器50瑣附起來。銅基板10和散熱器50組裝好后，保持一定時間，錫膏在散熱器50的加熱下逐漸融化，待錫膏完全融化后，將散熱器50和基板10與調溫加熱板60分離以使錫膏冷卻，從而使散熱器50和銅基板10焊接在一起。
[0045]本實施例中，錫膏填充了銅基板10和散熱器50之間的間隙，且錫膏具有較高的導熱率，能夠有效的降低銅基板10和散熱器50之間的熱阻。LED芯片10發光時產生的熱量的能夠很快地散發出去，延長LED高天棚燈的使用壽命。
[0046]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0047]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: . S1.提供一 LED芯片和銅基板，所述銅基板的表層至少部分覆蓋有絕緣層，所述銅基板上未覆蓋絕緣層的區域定義銅基板散熱焊盤；所述LED芯片具有散熱焊盤；將所述LED芯片的散熱焊盤直接與銅基板的散熱焊盤相焊接； .S2提供散熱器和高導熱率的導熱材料，將銅基板與散熱焊盤相對側與散熱器利用高導熱率的導熱材料連接在一起。
2.根據權利要求1所述的降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，所述LED芯片具有正極焊盤及負極焊盤；所述銅基板的絕緣層上設置有第一覆銅層區域和第二覆銅區域；所述步驟S2之前還包括將所述LED芯片的正極焊盤焊接在第一覆銅區域上；將所述負極焊盤焊接在第二覆銅區域上。
3.根據權利要求1所述的降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，所述銅基板上開設有若干通孔，相應地，所述散熱器上開設有與銅基板上的通孔位置和數量相對應的螺孔所述，步驟S2具體包括: 將高導熱率的導熱材料均勻附著于所述銅基板與散熱焊盤相對側的壁面上； 將附著有導熱材料銅基板置于散熱器上； 調整銅基板的位置，使銅基板上的通孔和散熱器上的螺孔相對應； 提供若干螺釘，將螺釘穿過通孔將銅基板與散熱器相螺接。
4.根據權利要求1-3任一項所述的降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，所述導熱材料選自高導熱率的導熱膏、石墨片及導熱墊片。
5.一種降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: . 53.提供一LED芯片和銅基板，所述銅基板的表層至少部分覆蓋有絕緣層，所述銅基板上未覆蓋絕緣層的區域定義銅基板散熱焊盤；所述LED芯片具有散熱焊盤；將所述LED芯片的散熱焊盤直接與銅基板的散熱焊盤相焊接； . 54.提供散熱器和錫膏，散熱器具有一焊接面，將銅基板與散熱焊盤相對側與散熱器的焊接面利用錫膏焊接在一起。
6.根據權利要求5所述的降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括: . 541.提供一加熱裝置，開啟加熱裝置，進行焊接前的預熱； . 542.將焊接用的錫膏均勻涂覆于所述銅基板的與LED芯片相對側的壁面上； .543.將涂覆有錫膏的銅基板固定于散熱器上； . 544.利用加熱裝置對固定有銅基板的散熱器進行加熱，以使錫膏融化； . 545.待錫膏充分融化后，將散熱器和銅基板與加熱裝置分離以使錫膏冷卻，從而使散熱器和基板焊接在一起。
7.根據權利要求6所述的降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，所述加熱裝置為調溫加熱板。
8.根據權利要求7所述的降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，所述步驟S43具體包括將散熱器與焊接面相對的一面預先放置于調溫加熱板上，待散熱器的溫度達到所需溫度后，再將涂覆有錫膏的銅基板固定于散熱器上。
9.根據權利要求8所述的降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，所述所需溫度為190°C;散熱器置于調溫加熱板上后，調節調溫加熱器的溫度至250°C，保持f 2min。
10.根據權利要求6所述的降低LED燈熱阻的方法，其特征在于，所述加熱裝置為回流焊設備 。
【文檔編號】F21V17/12GK103471056SQ201210188104
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月8日 優先權日:2012年6月8日
【發明者】張迎春, 張臣 申請人:蘇州盟泰勵寶光電有限公司