專利名稱：大功率led散熱基座封裝結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及大功率LED照明技術領域，具體涉及一種大功率LED散熱基座封裝結構。
背景技術：
LED是一類可直接將電能轉化為可見光和輻射能的發光器件，具有工作電壓低、 耗電量小、發光效率高、發光響應時間極短、光色純、結構牢固、抗沖擊、耐振動、性能穩定可靠、重量輕、體積小、成本低等諸多優點，已經越來越廣泛的應用于照明和裝飾燈具等領域中。LED芯片的結溫變化影響其出光效率、光衰、顏色、波長以及正向電壓等光電色度和電氣參數等，影響器件的壽命和可靠性。在努力增加其內外出光效率的同時增大其輸入電流無疑是最有效的提高亮度的方法，但伴隨著電流的增加會產生大量的熱能，LED芯片節溫升高其發光效率隨之下降，為解決亮度增加和節溫升高的矛盾，實現LED的高亮度、高穩定性，大功率LED散熱問題的解決成為當務之急。現有的大功率LED封裝結構中，LED芯片一般都被固定于一金屬基座上，芯片產生的熱量先被傳遞至基座上。金屬材料的導熱性好，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，通過熱輻射散發的熱量很少，只能采用對流方式散發大部分熱量。為此，一般需要在金屬基座上連接熱沉(散熱器)以達到散熱目的，有時需要加設風扇等強制對流裝置加快空氣對流。在應用產品整體熱阻中，熱沉與外部環境之間的熱阻是非常重要的組成部分，直接影響了 LED芯片節溫的變化。專利號為ZL201020165179. 3的中國專利公開了“一種LED封裝結構”，該封裝結構提出了將陶瓷、銅高導熱材料作為LED芯片與基板貼合區處的替代材料來加速散熱，并提出了相關的結構，但其設計的結構并不明晰，所用的散熱材料熱導率并不高，LED封裝結構所要考慮的因素也并未考慮完全，因此未能達到良好散熱的效果。
發明內容
本發明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種能快速有效地將LED芯片產生的熱量從工作區導出并散發，使LED芯片的穩定性和可靠性得到增強，可在大電流下連續工作的大功率LED散熱基座封裝結構。本發明的技術方案是這樣實現的
本發明所述的大功率LED散熱基座封裝結構，包括基座、大功率LED芯片和封裝組件， 其特點是所述基座上設置有穿孔，所述穿孔中設置有高導熱率絕緣散熱材料塊，所述大功率LED芯片貼合在高導熱率絕緣散熱材料塊上。其中，上述高導熱率絕緣散熱材料塊由具有高導熱散熱性能的CVD金剛石膜或類金剛石膜或石墨膜或其它非金屬膜制成。上述高導熱率絕緣散熱材料塊的厚度為0. Imm 1mm。
上述高導熱率絕緣散熱材料塊的導熱率為400 W/m · K 2000 W/m · K。為了進一步地使本發明所述的高導熱率絕緣散熱材料塊具有更好的傳熱及散熱性能，上述高導熱率絕緣散熱材料塊的一側面為拋光面，另一側面為未經拋光處理的生長面，上述大功率LED芯片貼合在拋光面上。為了使本發明所述的高導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。本發明由于采用將設置在基座的穿孔中的高導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，因此通過該高導熱率絕緣散熱材料塊就能夠快速有效地將大功率LED芯片產生的熱量從工作區導出并散發，散熱效果好，從而既能夠有效地降低節溫，使大功率LED芯片的穩定性和可靠性得到極大的增強，又能夠使大功率LED芯片在大電流下連續長時間地工作，使用壽命長，并且基座的結構設計獨特，其上的穿孔有利于高導熱率絕緣散熱材料塊將大功率LED芯片產生的熱量快速地散發到空氣中，而且基座所用材料范圍廣泛。同時，由于高導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芯片與其緊密結合而實現熱量的快速傳遞； 又由于高導熱率絕緣散熱材料塊與外部空氣接觸的面為未經拋光處理的生長面，因此表面積大，有利于增大散熱面積而實現熱量的快速散發。本發明還具有結構簡單可靠、制造方便、外觀造型靈活多變等優點。下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明方案1的剖面結構示意圖。圖2為本發明方案2的剖面結構示意圖。
具體實施例方式如圖1-圖2所示，本發明所述的大功率LED散熱基座封裝結構，包括基座1、大功率LED芯片2和封裝組件3，在基座1上設置有穿孔11，在該穿孔11中設置有高導熱率絕緣散熱材料塊4，而大功率LED芯片2貼合在高導熱率絕緣散熱材料塊4上。其中，穿孔11 可設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，大小可自行設定，高導熱率絕緣散熱材料塊4的尺寸可根據穿孔11的形狀及大小來制作，而且高導熱率絕緣散熱材料塊4由具有高導熱散熱性能的CVD金剛石膜或類金剛石膜或石墨膜制成，并且高導熱率絕緣散熱材料塊4的厚度為0. Imm 1mm，而高導熱率絕緣散熱材料塊4的導熱率為400 W/m· K 2000 W/m· K。如圖所示，為了使本發明所述的高導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，而且其與上階梯口為配合連接，同時高導熱率絕緣散熱材料塊4可通過焊接的方式或導熱膠或其它方式固定在穿孔11中。為了進一步地使本發明所述的高導熱率絕緣散熱材料塊4具有更好的傳熱及散熱性能，高導熱率絕緣散熱材料塊4的一側面為拋光面， 另一側面為未經拋光處理的生長面，如圖所示，大功率LED芯片2貼合在拋光面上，而高導熱率絕緣散熱材料塊4未經拋光處理的生長面直接與外部空氣接觸，并且大功率LED芯片2可通過焊接的方式或導熱銀膠或其它方式固定在高導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，本發明所述的封裝組件3可設置成多種不同的結構形式，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，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，從而保證了封裝結構的穩定性。而反光杯31的形狀、大小及所選材料可以自行設置，而且反光杯31設置的位置多種多樣，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上還設置有印刷電路板5，而該印刷電路板5對應基座1上穿孔11的位置處同樣開有孔洞，此時，反光杯31是固定在該印刷電路板5上，同時在印刷電路板5上設置有接線柱6，大功率LED芯片2通過導線7與接線柱6電連接。 本發明是通過實施例來描述的，但并不對本發明構成限制，參照本發明的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領域的專業人士是容易想到的，這樣的變化應該屬于本發明權利要求限定的范圍之內。
權利要求
1.一種大功率LED散熱基座封裝結構，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)上設置有穿孔(11)，所述穿孔(11)中設置有高導熱率絕緣散熱材料塊(4)，所述大功率LED芯片(2)貼合在高導熱率絕緣散熱材料塊(4)上。
2.根據權利要求1所述大功率LED散熱基座封裝結構，其特征在于上述高導熱率絕緣散熱材料塊(4)由具有高導熱散熱性能的CVD金剛石膜或類金剛石膜或石墨膜制成。
3.根據權利要求1所述大功率LED散熱基座封裝結構，其特征在于上述高導熱率絕緣散熱材料塊(4)的一側面為拋光面，另一側面為未經拋光處理的生長面，上述大功率LED芯片(2)貼合在拋光面上。
4.根據權利要求1所述大功率LED散熱基座封裝結構，其特征在于上述高導熱率絕緣散熱材料塊(4)的厚度為0. Imm 1mm。
5.根據權利要求1所述大功率LED散熱基座封裝結構，其特征在于上述高導熱率絕緣散熱材料塊(4)的導熱率為400 W/m · K 2000 W/m · K。
6.根據權利要求1所述大功率LED散熱基座封裝結構，其特征在于上述高導熱率絕緣散熱材料塊(4)通過焊接的方式或導熱膠固定在上述穿孔(11)中。
7.根據權利要求1所述大功率LED散熱基座封裝結構，其特征在于上述大功率LED芯片(2)通過焊接的方式或導熱銀膠固定在上述高導熱率絕緣散熱材料塊(4)上。
8.根據權利要求1所述大功率LED散熱基座封裝結構，其特征在于上述穿孔(11)為呈階梯型的槽孔。
9.根據權利要求1所述大功率LED散熱基座封裝結構，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，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)的外側且與上述基座(1)緊密連接。
10.根據權利要求1所述大功率LED散熱基座封裝結構，其特征在于上述基座(1)上還設置有印刷電路板(5)，所述印刷電路板(5)上設置有接線柱(6)，上述大功率LED芯片(2) 通過導線(7)與所述接線柱(6)電連接。
全文摘要
一種大功率LED散熱基座封裝結構，包括基座、大功率LED芯片和封裝組件，所述基座上設置有穿孔，所述穿孔中設置有高導熱率絕緣散熱材料塊，所述大功率LED芯片貼合在高導熱率絕緣散熱材料塊上。本發明由于采用將設置在基座的穿孔中的高導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芯片產生的熱量能夠快速有效地從工作區導出并散發，從而有效地降低了節溫，使大功率LED芯片的穩定性和可靠性得到極大的增強，使用壽命長，而且本發明結構簡單可靠、制造方便、外觀造型靈活多變。
文檔編號H01L33/64GK102361060SQ201110323349
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月22日 優先權日2011年10月22日
發明者劉小平, 姚光銳, 張濤, 張瀚翔, 范廣涵, 鄭樹文 申請人:華南師范大學