專利名稱：帶有強力散熱機構的半導體發光二極管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體發光器件，具體為帶有強力散熱機構的半導體發光二極管。
背景技術：
半導體發光二極管(簡稱LED)在電子顯示屏、交通信號燈等領域得到廣泛的應用。發光二極管的芯片表面通常封裝在透光的環氧樹脂材料中。對于大電流工作狀態的半導體發光二極管，這種封裝方式具有很高的熱阻，使得發光二極管的管芯片產生很高的溫升，管芯片的發光效率、光輸出功率及工作壽命嚴重下降。為改善散熱，現有技術中通常采用的方法是將LED管芯片背面焊接安裝在導熱基板上，導熱基板封裝在外殼的導熱金屬底座上，導熱底座連接金屬散熱器，通過熱傳導及熱幅射方式將芯片的熱量散發至空氣中。這種散熱結構，對改善大電流工作的發光二極管的散熱及提高發光效率、工作壽命有明顯改進。但是，由于管芯芯片的尺寸小，熱源集中，這種金屬傳導散熱結構的熱阻仍然較大，管芯片的工作溫度仍然很高。
發明內容本實用新型的目的在于設計一種具有更好散熱效果的發光二極管，其帶有強力散熱機構，使發光二極管的發光效率、光輸出功率及工作壽命得到大幅度提高。
本實用新型的技術方案如下其有半導體發光二極管芯片，發光二極管芯片及與其連接的內引線用透明樹脂封裝，發光二極管芯片與導熱基座熱傳導連接，其特征在于所述導熱基座為熱管，發光二極管芯片通過至少一層導熱材料與熱管蒸發端的端面成熱傳導連接；在所述熱管蒸發端裝置相互絕緣的引線電極，發光二極管芯片上的電極通過內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。其進一步的特征在于發光二極管芯片通過敷設于芯片背面的金屬層與熱管蒸發端的端面成熱傳導連接。或者是發光二極管芯片背面通過金屬材料襯片與熱管蒸發端的端面成熱傳導連接。或者是發光二極管芯片通過導熱絕緣材料襯片與熱管蒸發端的端面成熱傳導連接。或者發光二極管芯片通過相連接的導熱絕緣材料襯片以及金屬材料襯片與熱管的蒸發端的端面成熱傳導連接。在所述熱管蒸發端端面連接反光罩，所述發光二極管管芯位于反光罩之中。
以上所述說熱傳導連接，是指高導熱材料之間的連接，連接之后實現熱傳遞功能。
本實用新型的發光二極管芯片通過導熱材料，將熱量傳遞給熱管，利用熱管的蒸發及冷凝相變過程，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及熱幅射方式提高數百倍。因而使大電流工作下的發光二極管管芯片的熱阻大幅度降低，發光效率、光輸出功率及工作壽命大幅度提高。本實用新型將發光二極管芯片通過導熱材料，將熱量傳遞給熱管蒸發端的端面，散熱效果尤為顯著。
圖1為本實用新型實施例1的結構視圖；圖2為本實用新型實施例2的結構視圖；圖3為本實用新型實施例3的結構視圖；圖4為本實用新型實施例2至例4中，發光二極管芯片電極與襯片電極之間連接過程的示意圖。
具體實施方式
實施例1見圖1，發光二極管芯片通過金屬層直接粘接于熱管蒸發端面，成熱傳導連接圖中5為發光二極管的芯片，用CA-85型銀漿涂敷于芯片5背面，將芯片背面置于熱管7的蒸發端面；或用銀漿涂敷于熱管7的蒸發端端面6，將芯片5的背面置于銀漿涂敷處；經氮氣保護狀態下120℃溫度一小時烘焙，使銀漿還原，芯片5的背面通過銀層與熱管銅質蒸發端端面6燒結，成熱傳導連接。圖1中3為裝置于熱管7蒸發端的相互絕緣的左右引線電極，其可以用930-4導電膠于常溫下粘固于熱管7的蒸發端。芯片5上的電極通過鋁質電引線4與左右電極3用超聲波焊接連接。圖1中1為與電極3連接的導電外引線，2為反光罩，反光罩中有封裝材料，如環氧樹脂。發光二極管芯片及與其連接的內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。
實施例1中，也可以將芯片5的背面先用銀漿或導電膠6燒結或粘結于一金屬襯片上，再將金屬襯片按上述方法粘結于熱管蒸發端端面，引線方法同實施例1所述。
實施例2見圖2，發光二極管芯片通過導熱絕緣材料襯片與熱管蒸發端的端面成熱傳導連接圖2中5為發光二極管的芯片，9為導熱絕緣材料襯片，例如采用熱導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，將發光二極管芯片5上的電極11采用倒裝連接技術，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的蒸發端面6的連接方法同實施例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、外電引線4及1的引線方法也同實施例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施例1。
實施例3見圖3，發光二極管芯片5通過相連接的導熱絕緣材料襯片9以及金屬材料襯片10與熱管蒸發端的端面6成熱傳導連接。圖中芯片5與襯片9的連接方法同實施例2倒裝連接方法，襯片9與襯片10以及襯片10與熱管蒸發端面5的連接方法都采用導電膠常溫下粘結固化的方法，例如采用915-7導電膠常溫固化12小時。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施例1。
上述各實施例中，裝置于熱管蒸發端端面的發光二極管芯片可以是單個芯片或者多芯片。或者，含有多個或陣列發光二極管管芯的芯片與多個熱管蒸發端的端面連接，都屬于本實用新型實施范圍。
上述各實施例中，熱管7采用銅質管體，工作媒質采用去離子水，毛細管吸液芯采用銅纖維絲束或銅粉末燒結芯，采用已有技術制作熱管。
權利要求1.帶有強力散熱機構的半導體發光二極管，其有半導體發光二極管芯片，發光二極管芯片及與其連接的內引線用透明樹脂封裝，發光二極管芯片與導熱基座熱傳導連接，其特征在于所述導熱基座為熱管，發光二極管芯片通過至少一層導熱材料與熱管蒸發端的端面成熱傳導連接；在所述熱管蒸發端裝置相互絕緣的引線電極，發光二極管芯片上的電極通過內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.按權利要求1所述帶有強力散熱機構的半導體發光二極管，其特征在于發光二極管芯片通過敷設于芯片背面的金屬層與熱管蒸發端的端面成熱傳導連接。
3.按權利要求1所述帶有強力散熱機構的半導體發光二極管，其特征在于發光二極管芯片背面通過金屬材料襯片與熱管蒸發端的端面成熱傳導連接。
4.按權利要求1所述帶有強力散熱機構的半導體發光二極管，其特征在于發光二極管芯片通過導熱絕緣材料襯片與熱管蒸發端的端面成熱傳導連接。
5.按權利要求1所述帶有強力散熱機構的半導體發光二極管，其特征在于發光二極管芯片通過相連接的導熱絕緣材料襯片以及金屬材料襯片與熱管的蒸發端的端面成熱傳導連接。
6.按權利要求1所述帶有強力散熱機構的半導體發光二極管，其特征在于在所述熱管蒸發端端面連接反光罩，所述發光二極管管芯位于反光罩之中。
專利摘要本實用新型為帶有強力散熱機構的半導體發光二極管，為降低現有大電流工作的發光二極管的高熱阻以及提高其發光效率及工作壽命而設計。其特征是將發光二極管芯片通過導熱材料與熱管蒸發端的端面連接，以其作為導熱基座，在熱管的冷凝端裝置散熱翅片。利用熱管的蒸發及冷凝相變過程，將發光二極管芯片的熱量通過熱管及散熱翅片迅速帶走，對發光二極管芯片的散熱效率提高數百倍，熱阻大幅度降低，發光效率、光輸出功率及工作壽命大幅度提高。
文檔編號H05K7/20GK2706876SQ20042002755
公開日2005年6月29日 申請日期2004年5月29日 優先權日2004年5月29日
發明者嚴丹柯, 楊林 申請人:無錫來德電子有限公司