帶散熱結構的封裝LED光源及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種帶散熱結構的封裝LED光源及其制備方法，包括散熱器，在散熱器上設有導熱器，散熱器的頂部與導熱器的底部為對應的齒形結構，導熱器的頂部為凹槽結構，在導熱器的頂面覆蓋有導熱陶瓷，在導熱陶瓷上設有導線層；在導熱器的凹槽中部設有LED芯片，LED芯片通過金線與導線層連接，在導熱器的凹槽中設有熒光粉層，在熒光粉層上方設有玻璃透鏡。本發明專利技術能有效的將LED芯片發光時所產生的熱量散發掉，而且產品的結構簡單，制備工藝少，適合產業化生產，生產成本低，所得到的產品具有較好的物理性能及化學穩定性，使用壽命長，制作成本較低，具有廣泛的應用價值。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種電子元件及其制備方法，尤其是一種帶散熱結構的封裝LED光源及其制備方法。
技術介紹
所謂的LED (Light Emitting Diode)即為半導體發光二極管,是一種能將電能轉化為光能的半導體器件，被廣泛的用作手電筒、顯示屏、指示燈等等。白光LED被譽為替代熒光燈和白熾燈的第四代照明光源。LED具有響應速度快、對比度高、壽命長，無輻射，低功耗等等特點。然而，LED燈的工作原理使得在大功率LED照明行業里散熱問題變得非常突出，許多LED照明方案不夠重視散熱，所以目前量產的大功率LED燈普遍存在實際使用壽命遠遠不如理論值，性價比低于傳統燈具的尷尬情況。并且LED中的PN結的工作溫度越高，發光效率越低，LED壽命越短，同時還會產生光衰現象。 一般情況下，當正向電流流經PN結，發熱性損耗使結區產生溫升。在室溫附近，溫度每升高1°C，LED的發光強度會相應地減少1%左右。另外，LED的發光波長隨溫度變化為O.2 O. 3nm/°C，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。LED可以在_40°C 85°C的環境中工作，一般發光效率最好的環境溫度是_40°C 40°C，超出此范圍發光效率將大幅降低。封裝散熱對保持色純度與發光強度非常重要，散熱設計是LED能否成功應用的關鍵技術，LED封裝時必須充分重視，以保證PN結的溫度不超過允許溫度。常規的LED散熱裝置是通過鋁合金散熱器來散熱，由鋁合金材料實現集散熱的目的。但是散熱效果不是很理想。而水熱導管搭配散熱器對LED進行散熱處理的方式散熱結構較復雜，制作工藝復雜，而且散熱效率不佳。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種帶散熱結構的封裝LED光源及其制備方法，它的散熱效果好，結構簡單，制成工藝少，生產成本低廉，以克服現有技術的不足。本專利技術是這樣實現的帶散熱結構的封裝LED光源，包括散熱器，在散熱器上設有導熱器，散熱器的頂部與導熱器的底部為對應的齒形結構，導熱器的頂部為凹槽結構，在導熱器的頂面覆蓋有導熱陶瓷，在導熱陶瓷上設有導線層；在導熱器的凹槽中部設有LED芯片，LED芯片通過金線與導線層連接，在導熱器的凹槽中設有熒光粉層，在熒光粉層上方設有玻璃透鏡。散熱器及導熱器為鋁基板或者銅基板。導熱陶瓷為氧化鋁或氮化鋁。熒光粉層由環氧樹脂和熒光粉組成，環氧樹脂和熒光粉的混合比列根據LED芯片發光強度和波長按照慣用比例進行混合。所述的導線層的材料為Mo、Au、Cu、Ag、Ni或Al中的一種或幾種的搭配與組合，或者它們的合金，或者金屬與合金的搭配與組合。帶散熱結構的封裝LED光源的制備方法， 步驟一采用機械加工的方式將鋁基板或銅基板加工成散熱器及導熱器，將散熱器的頂部與導熱器的底部加工為對應的齒形結構，并將導熱器的頂部加工為凹槽結構； 步驟二 利用磁控濺射法在導熱器的頂部生長一層導熱陶瓷； 步驟三利用磁控濺射法在導熱陶瓷的頂面沉積出一層金屬層； 步驟四在步驟三的基礎上，對金屬層進行掩膜刻蝕，刻蝕深度至導熱陶瓷表面，在導熱陶瓷表面形成導線層； 步驟五用導熱硅膠把LED芯片粘連到導熱器頂部的凹槽內，并用金線將對LED芯片和導線層進行連接，再將環氧樹脂和熒光進行混合，然后將該混合物覆蓋到導熱器頂部的凹槽中，形成熒光粉層； 步驟六將玻璃透鏡密封膠固定在導熱器上，用密封膠將導熱器和封裝外殼接觸的地方密封嚴實； 步驟七將導熱器與散熱器之間用導熱硅膠進行粘連。所述的刻蝕的方法采用濕法刻蝕或法刻蝕、以及濕法刻蝕和法刻蝕相結合的方法。由于采用了上述的技術方案，與現有技術相比，本專利技術在導熱器的頂部設置凹槽結構，使置于該凹槽中的LED芯片能充分與導熱器接觸，導熱器將LED芯片發出的熱量傳遞給散熱器，這樣的結構能有效的將LED芯片發光時所產生的熱量散發掉，而且產品的結構簡單，制備工藝少，適合產業化生產，生產成本低，所得到的產品具有較好的物理性能及化學穩定性，使用壽命長，制作成本較低，具有廣泛的應用價值。附圖說明圖I為散熱器的結構示意 圖2為導熱器頂部沒有進行機加工前的結構示意 圖3為導熱器頂部進行機加工后的結構示意 圖4為圖3的A-A劑視 圖5為生長了導熱陶瓷后的平面 圖6為圖5的A-A剖視 圖7為沉積、掩膜、刻蝕出導線層后的平面 圖8為圖7的A-A剖視 圖9為裝入了 LED芯片并覆蓋了熒光粉層后的平面 圖10為圖9的A-A剖視 圖11為封裝了玻璃透鏡后的剖視 圖12為導熱器和散熱器進行粘連后的平面 圖13為圖12的A-A剖視 圖14為本專利技術多芯片LED的平面 附圖標記 I-散熱器、2-導熱器、3-導熱陶瓷、4-導線層、5-玻璃透鏡、6-突光粉層、7-金線、8-LED芯片。具體實施例方式本專利技術的實施例I :帶散熱結構的封裝LED光源的結構如圖I所示，包括鋁基板為材料的散熱器1，在散熱器I上設有鋁基板為材料的導熱器2，散熱器I的頂部與導熱器2的底部為對應的齒形結構，導熱器2的頂部為凹槽結構，在導熱器2的頂面覆蓋有氧化鋁為材料的導熱陶瓷3，在導熱陶瓷3上設有以Cu為材料的導線層4 ;在導熱器2的凹槽中部設有LED芯片8，LED芯片8通過金線7與導線層4連接，在導熱器2的凹槽中設有熒光粉層6，熒光粉層6由環氧樹脂和熒光粉組成，將環氧樹脂和熒光粉根據LED 芯片發光強度和波長按照現有技術中提供的比例進行混合，在熒光粉層6上方設有玻璃透鏡5。帶散熱結構的封裝LED光源的制備方法， 步驟一采用機械加工的方式將鋁基板加工成散熱器I及導熱器2，將散熱器I的頂部與導熱器2的底部加工為對應的齒形結構，并將導熱器2的頂部加工為凹槽結構； 步驟二 利用磁控濺射法，以氧化鋁為材料，在導熱器2的頂部生長一層導熱陶瓷3 ；步驟三利用磁控濺射法，以金屬銅為材料，在導熱陶瓷3的頂面沉積出一層金屬層；步驟四在步驟三的基礎上，對金屬層進行掩膜刻蝕，刻蝕深度至導熱陶瓷3表面，在導熱陶瓷3表面形成導線層4; 步驟五用導熱硅膠把LED芯片8粘連到導熱器2頂部的凹槽內，并用金線7將對LED芯片8和導線層4進行連接，再將環氧樹脂和熒光粉根據LED芯片發光強度和波長按照現有技術中提供的比例進行混合，覆蓋到導熱器2頂部的凹槽中，形成熒光粉層； 步驟六將玻璃透鏡5密封膠固定在導熱器2上，用密封膠將導熱器2和封裝外殼接觸的地方密封嚴實； 步驟七將導熱器2與散熱器I之間用導熱硅膠進行粘連。本專利技術的實施例2 :帶散熱結構的封裝LED光源的制備方法， 步驟一采用機械加工的方式將銅基板加工成散熱器I及導熱器2，將散熱器I的頂部與導熱器2的底部加工為對應的齒形結構，并將導熱器2的頂部加工為凹槽結構； 步驟二 利用磁控濺射法，以氮化鋁為材料，在導熱器2的頂部生長一層導熱陶瓷3 ； 步驟三利用磁控濺射法，以銅銀合金為材料，在導熱陶瓷3的頂面沉積出一層金屬層； 步驟四在步驟三的基礎上，對金屬層進行掩膜刻蝕，刻蝕深度至導熱陶瓷3表面，在導熱陶瓷3表面形成導線層4; 步驟五用導熱硅膠把LED芯片8粘連到導熱器2頂部的凹槽內，并用金線7將對LED芯片8和導線層4進行連接，再將環氧樹脂和熒光粉根據LED芯片發光強度和波長按照現有技術中提供的比例進行混合，覆蓋到導熱器2頂部的凹槽中，形成熒光粉層； 步驟六將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶散熱結構的封裝LED光源，包括散熱器（1），其特征在于：在散熱器（1）上設有導熱器（2），散熱器（1）的頂部與導熱器（2）的底部為對應的齒形結構，導熱器（2）的頂部為凹槽結構，在導熱器（2）的頂面覆蓋有導熱陶瓷（3），在導熱陶瓷（3）上設有導線層（4）；在導熱器（2）的凹槽中部設有LED芯片（8），LED芯片（8）通過金線（7）與導線層（4）連接，在導熱器（2）的凹槽中設有熒光粉層（6），在熒光粉層（6）上方設有玻璃透鏡（5）。

【技術特征摘要】
1.一種帶散熱結構的封裝LED光源，包括散熱器(I )，其特征在于在散熱器(I)上設有導熱器(2)，散熱器(I)的頂部與導熱器(2)的底部為對應的齒形結構，導熱器(2)的頂部為凹槽結構，在導熱器(2)的頂面覆蓋有導熱陶瓷(3)，在導熱陶瓷(3)上設有導線層(4)；在導熱器(2)的凹槽中部設有LED芯片(8)，LED芯片(8)通過金線(7)與導線層(4)連接，在導熱器(2)的凹槽中設有突光粉層(6),在突光粉層(6)上方設有玻璃透鏡(5)。2.根據權利要求I所述的帶散熱結構的封裝LED光源，其特征在于散熱器(I)及導熱器(2)為鋁基板或者銅基板。3.根據權利要求I所述的帶散熱結構的封裝LED光源，其特征在于導熱陶瓷(3)為氧化招或氣化招。4.根據權利要求I所述的帶散熱結構的封裝LED光源，其特征在于熒光粉層(6)由環氧樹脂和熒光粉組成。5.根據權利要求I所述的帶散熱結構的封裝LED光源，其特征在于所述的導線層(4)的材料為Mo、Au、Cu、Ag、Ni或Al中的一種或幾種的搭配與組合，或者它們的合金，或者金屬與合金的搭配與組合。6.一種帶散熱結構的封裝LED光源的制備方法，其特征在于 步驟一采用機械加工的方式將鋁基板或銅基板加工成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧朝勇，王新，楊利忠，
申請(專利權)人：貴州大學，
類型：發明
國別省市：