專利名稱：Led光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED照明燈具的散熱結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種LED光源封裝用陶瓷散 熱結(jié)構(gòu)，屬于LED應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
LED照明光源在許多燈具及相關(guān)產(chǎn)品中已逐步開(kāi)始大量使用，其具有使用壽命長(zhǎng)、 發(fā)光效率高及耗電量等特點(diǎn)，具有取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)。但目前在封裝技術(shù)的發(fā)展中，功率提高及體積越來(lái)越小使得中心發(fā)熱密度越來(lái)越 高，封裝設(shè)計(jì)仍以多層次封裝為基礎(chǔ)，造成散熱路徑上產(chǎn)生大量的熱阻，而累積于印刷電路 板上熱阻最大；同時(shí)，散熱基板所使用的散熱片幾乎都是鋁合金或銅合金等金屬，隨著功率 及面積的不斷增大，導(dǎo)熱性能也會(huì)達(dá)到飽和值，當(dāng)然發(fā)光二極體的溫度也就無(wú)法有效降低， 長(zhǎng)時(shí)間高溫造成LED光衰加劇、壽命縮短，增加了 LED失效的可能性。另外，當(dāng)前技術(shù)路線 將LED光源芯片與散熱基板貼裝與一個(gè)平面且進(jìn)行電氣連接。這樣，散熱基板同時(shí)具有散 熱與電氣連接作用，如果散熱基板在高溫下產(chǎn)生熱應(yīng)力及變形，勢(shì)必會(huì)造成電路短路或斷 路故障，使得整個(gè)光源產(chǎn)品失效，因此，散熱基板的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要。上述的現(xiàn)象表明，一些LED產(chǎn)品只靠封裝設(shè)計(jì)已無(wú)法滿足高功率LED設(shè)計(jì)需要，必 須由多方位的組合設(shè)計(jì)來(lái)加強(qiáng)散熱功能，減小散熱效果不佳的問(wèn)題影響，提高發(fā)光二極體 的發(fā)光效率及使用壽命。因此，如何選擇印刷電路板材料絕緣及散熱研究已成為目前基板 設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方向。發(fā)明內(nèi)容為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于將發(fā)光二極管封裝在散熱基 板復(fù)合結(jié)構(gòu)上，提供一種LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，利用合理布局的散熱通孔和高熱傳導(dǎo)性的 散熱基板，避免熱能蓄積于印刷電路板中，從而提高LED光源的散熱性和絕緣安全性，并可 延長(zhǎng)發(fā)光元件的使用壽命。本實(shí)用新型的目的，將通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，是指一散熱基板，所述散熱基板上表面設(shè)有一印刷電路板及 其兩個(gè)以上的電極焊盤，以及與電極焊盤相連、一個(gè)以上的發(fā)光元件，所述印刷電路板各電 極焊盤之間分布有導(dǎo)電線路，其特征在于所述散熱基板頂面為具有尺寸穩(wěn)定性和散熱性 的陶瓷層，且所述陶瓷層對(duì)應(yīng)發(fā)光元件的熱沉裝設(shè)位置形成有凹槽；所述散熱基板設(shè)有一 個(gè)以上自上而下穿透至散熱基板底面的散熱通孔，所述散熱通孔圍繞凹槽而設(shè)，與印刷電 路板的導(dǎo)電線路和電極焊盤不相干涉，且在所述散熱基板內(nèi)設(shè)有連通各散熱通孔的散熱通 道。進(jìn)一步地，前述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其中該散熱基板為氧化鋁、氮化鋁或完全 陶瓷材質(zhì)的平面板材，或?yàn)橐?guī)則形狀、非規(guī)則形狀的柱體結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，前述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其中該印刷電路板的導(dǎo)電線路為鋪設(shè)在散熱基板上的金屬銅線，且其電極焊盤的局部設(shè)有銦金合金或金錫合金。進(jìn)一步地，前述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其中該印刷電路板的絕緣介質(zhì)為環(huán)氧玻 纖布粘結(jié)片或環(huán)氧樹脂聚合物之一。進(jìn)一步地，前述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其中該散熱基板上所設(shè)發(fā)光元件數(shù)量上 為一個(gè)以上，各發(fā)光元件間的導(dǎo)電線路及其電極焊盤為串聯(lián)結(jié)構(gòu)或并聯(lián)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的，還可以通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，是指一散熱基板，所述散熱基板上、下兩側(cè)表面均設(shè)有一印 刷電路板及其各自兩個(gè)以上的電極焊盤，以及與電極焊盤相連、兩個(gè)以上的發(fā)光元件，所述 各印刷電路板的電極焊盤之間分布有導(dǎo)電線路，其特征在于所述散熱基板為具有尺寸穩(wěn) 定性和散熱性的陶瓷結(jié)構(gòu)或頂面及底面均為陶瓷的夾層結(jié)構(gòu)，且所述散熱基板的兩側(cè)表面 對(duì)應(yīng)發(fā)光元件的熱沉裝設(shè)位置形成有凹槽，所述凹槽相對(duì)散熱基板的兩側(cè)表面錯(cuò)位；所述 散熱基板設(shè)有一個(gè)以上自上而下穿透至散熱基板底面的散熱通孔，所述散熱通孔圍繞每一 凹槽而設(shè)，與印刷電路板的導(dǎo)電線路和電極焊盤不相干涉，且在所述散熱基板內(nèi)設(shè)有連通 各散熱通孔的散熱通道。進(jìn)一步地，前述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其中該散熱基板兩側(cè)的印刷電路板相對(duì) 獨(dú)立或相互導(dǎo)聯(lián)。實(shí)施本實(shí)用新型的技術(shù)方案，其有益效果體現(xiàn)在(1)選用陶瓷散熱基板熱傳導(dǎo)率超過(guò)鋁材料，具有比鋁材料更好的導(dǎo)熱性，且重量 也比銅輕，以保持散熱器的輕便，提高了 LED封裝基板的散熱性能，改善因溫升導(dǎo)致LED芯 片光衰大及壽命下降的問(wèn)題；( LED散熱基板結(jié)構(gòu)的熱膨脹率小，具有優(yōu)異的散熱性能，其散熱效果卓越；陶 瓷材料熱膨脹系數(shù)與LED芯片接近，受熱基材膨脹變化差異小，避免銅線路和金屬化孔間 斷裂而造成破壞；(3)抗熱應(yīng)力性強(qiáng)陶瓷散熱基板在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇變而不致破 壞，耐高低溫度沖擊性能強(qiáng)，提高LED產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性；(4)陶瓷散熱基板具有高機(jī)械強(qiáng)度和韌性，在陶瓷散熱基板上可實(shí)現(xiàn)大面積的印 制板的制造，能夠有效地克服導(dǎo)電層、基板之間因不同膨脹系數(shù)而引起的應(yīng)力效應(yīng)，可承受 鉆孔、沖剪、切割、蝕刻等加工；(5)防靜電性能較好，陶瓷或石墨材質(zhì)本身，能夠有效擴(kuò)散靜電，防止靜電擊穿電 器元件。
圖1是本實(shí)用新型LED光源導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)一實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)俯視示意圖；圖2是圖1中A-A線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型LED光源導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)另一實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的技術(shù)特征及應(yīng)用后的有益效果更清楚、易于理解，以下結(jié)合本 實(shí)用新型若干選實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。然而，除了該詳細(xì)描述之外，本實(shí)用新型還可以廣泛地在其他的實(shí)施方式實(shí)行。亦即，本實(shí)用新型的范圍不受已 提出之實(shí)施方式的限制，而應(yīng)以本實(shí)用新型提出之申請(qǐng)專利范圍為準(zhǔn)。如圖1所示，為本實(shí)用新型LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)之第一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)分解圖， 本LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)包含有一個(gè)散熱基板1，其可以為頂面具有尺寸穩(wěn)定性及 散熱性的陶瓷層或完全為陶瓷結(jié)構(gòu)(本實(shí)施例優(yōu)選完全為陶瓷結(jié)構(gòu))，該散熱基板1上有 一印刷電路板3，印刷電路板3上表面且分布有導(dǎo)電線路及電極焊盤(常規(guī)技術(shù)未標(biāo)識(shí))， 放置光源熱沉的區(qū)域具有凹槽，發(fā)光元件2或發(fā)光元件貼合于此散熱基板1上的具有凹槽 區(qū)域內(nèi)，該印刷電路板3上具有兩個(gè)或兩個(gè)以上電極焊盤，并由金屬導(dǎo)線將發(fā)光元件兩端 的電極與該印刷電路板3上的電極焊盤相連接，散熱基板1用于承受機(jī)械及熱應(yīng)力。特別 地，該散熱基板1具有若干個(gè)散熱通孔4，所述散熱通孔4自上而下透過(guò)印刷電路板直達(dá)散 熱基板的底層，散熱通孔4包圍在發(fā)光元件2的熱沉四周，并與導(dǎo)電線路或電極焊盤保持一 定距離，基板內(nèi)散熱通孔4彼此之間還有散熱通道，以防止局部熱量積聚。該散熱基板1為非金屬陶瓷材質(zhì)，其形狀為平面板材，也可以是規(guī)則形狀或非規(guī) 則形狀的柱體結(jié)構(gòu)，如菱形柱體或方形柱體，只要可以與發(fā)光元件2熱沉座層匹配即可。此 外，以較佳實(shí)施例中平面板材結(jié)構(gòu)為例，該散熱基板1的材質(zhì)可為高分子材料、陶瓷材料或 前述兩者所形成的復(fù)合材料，該散熱基板1的上表面與該印刷電路板3的下表面相對(duì)應(yīng)，并 由環(huán)氧玻纖布粘結(jié)片或者特殊的高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂聚合物等黏性物質(zhì)黏合方式，讓散熱基板 1與印刷電路板3固定結(jié)合成一體，在該印刷電路板3的上板面電極經(jīng)焊錫焊接方式與光源 電極一一對(duì)應(yīng)連接，在散熱基板1與印刷電路板3的上下表面及復(fù)數(shù)個(gè)貫穿兩個(gè)面之散熱 通孔，而形成發(fā)光二極體復(fù)合結(jié)構(gòu)散熱基板1。上述的發(fā)光元件2嵌入印刷電路板3的對(duì)應(yīng)凹槽區(qū)域內(nèi)的鏤孔內(nèi)，并與下方的非 金屬基的散熱基板1接觸，散熱基板1位于LED光源2的熱沉正下方，光源熱沉與其內(nèi)表面 壁充分接觸，熱量沿板面均勻傳遞，環(huán)繞四周的散熱通孔將熱量均勻的對(duì)流傳到空氣中。該發(fā)光元件2及其電極貼裝固定于印刷電路板3的表面電極焊盤上，固定方式可 使用錫膏、導(dǎo)電銀膠涂敷或是用錫焊的方式固定，光源器件的電極或引腳以并聯(lián)或串聯(lián)結(jié) 構(gòu)方式排布。該印刷電路板3上分布有導(dǎo)電線路以及電極焊盤，其材質(zhì)選擇上一般采用高導(dǎo)熱 的環(huán)氧玻纖布粘結(jié)片或者特殊的高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂聚合物，其底層導(dǎo)熱層為高導(dǎo)熱的陶瓷基 板，具有很強(qiáng)的尺寸穩(wěn)定性和機(jī)械加工性能及優(yōu)良的散熱性。發(fā)光元件2的熱沉與陶瓷基 板表面緊密接觸，熱沉的四周與印刷電路板3的絕緣介質(zhì)緊密貼合，構(gòu)成兩層結(jié)構(gòu)的基板 結(jié)構(gòu)，如圖2所示。上述印刷電路板3貼覆散熱基板1后，即可在印刷電路板3外層加工導(dǎo)電層，并布 置導(dǎo)電線路，或在絕緣層的外面全部覆蓋導(dǎo)電層，再在導(dǎo)電層上面蝕刻制作導(dǎo)電線路；并在 絕緣層的外面局部涂覆防護(hù)膜，其中，該導(dǎo)電線路采用金屬銅來(lái)制作，電極焊盤還可以使用 或在銅層上輔助使用金、銀、鈀等金屬來(lái)制作導(dǎo)電線路。除上述單導(dǎo)電層的基板結(jié)構(gòu)外，本實(shí)用新型的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)的還可為雙面 結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在散熱基板1的相對(duì)面也可布置導(dǎo)電線路及發(fā)光元件2。散熱基板1結(jié) 構(gòu)與前述的方案相似，區(qū)別在于，在陶瓷散熱基板1相對(duì)面再黏合一層印刷電路板，發(fā)光元 件貼裝在散熱基板兩側(cè)相錯(cuò)位的凹槽區(qū)域內(nèi)，上下兩面的所形成的具有凹槽區(qū)域錯(cuò)位交叉排列，而散熱通孔4則分布于兩者的縫隙之中，與兩側(cè)的導(dǎo)電線路及電極焊盤均不相干涉， 以便能夠更好地取得散熱效果。 綜上所述，LED散熱基板導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)具有良好的導(dǎo)熱性能、絕緣性能和機(jī)械加工性 能，大幅度提高LED光源的導(dǎo)熱效果，提高了產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽 命，廣泛應(yīng)用于電子器件的熱傳遞介質(zhì)，提高工作效率。
權(quán)利要求1.LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，是指一散熱基板，所述散熱基板上表面設(shè)有一印刷電路板及 其兩個(gè)以上的電極焊盤，以及與電極焊盤相連、一個(gè)以上的發(fā)光元件，所述印刷電路板各電 極焊盤之間分布有導(dǎo)電線路，其特征在于所述散熱基板頂面為具有尺寸穩(wěn)定性和散熱性 的陶瓷層，且所述陶瓷層對(duì)應(yīng)發(fā)光元件的熱沉裝設(shè)位置形成有凹槽；所述散熱基板設(shè)有一 個(gè)以上自上而下穿透至散熱基板底面的散熱通孔，所述散熱通孔圍繞凹槽而設(shè)，與印刷電 路板的導(dǎo)電線路和電極焊盤不相干涉，且在所述散熱基板內(nèi)設(shè)有連通各散熱通孔的散熱通 道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱基板為氧化鋁、 氮化鋁或完全陶瓷材質(zhì)的平面板材，或?yàn)橐?guī)則形狀、非規(guī)則形狀的柱體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述印刷電路板的導(dǎo)電 線路為鋪設(shè)在散熱基板上的金屬銅線，且其電極焊盤的局部設(shè)有銦金合金或金錫合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述印刷電路板的絕緣 介質(zhì)為環(huán)氧玻纖布粘結(jié)片或環(huán)氧樹脂聚合物之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱基板上所設(shè)發(fā) 光元件數(shù)量上為一個(gè)以上，各發(fā)光元件間的導(dǎo)電線路及其電極焊盤為串聯(lián)結(jié)構(gòu)或并聯(lián)結(jié) 構(gòu)。
6.LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，是指一散熱基板，所述散熱基板上、下兩側(cè)表面均設(shè)有一印刷 電路板及其各自兩個(gè)以上的電極焊盤，以及與電極焊盤相連、兩個(gè)以上的發(fā)光元件，所述各 印刷電路板的電極焊盤之間分布有導(dǎo)電線路，其特征在于所述散熱基板為具有尺寸穩(wěn)定 性和散熱性的陶瓷結(jié)構(gòu)或頂面及底面均為陶瓷的夾層結(jié)構(gòu)，且所述散熱基板的兩側(cè)表面對(duì) 應(yīng)發(fā)光元件的熱沉裝設(shè)位置形成有凹槽，所述凹槽相對(duì)散熱基板的兩側(cè)表面錯(cuò)位；所述散 熱基板設(shè)有一個(gè)以上自上而下穿透至散熱基板底面的散熱通孔，所述散熱通孔圍繞每一凹 槽而設(shè)，與印刷電路板的導(dǎo)電線路和電極焊盤不相干涉，且在所述散熱基板內(nèi)設(shè)有連通各 散熱通孔的散熱通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱基板兩側(cè)的印刷 電路板相對(duì)獨(dú)立或相互導(dǎo)聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型揭示了一種LED光源的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，是指一散熱基板，其單側(cè)或雙側(cè)表面設(shè)有印刷電路板及其電極焊盤，以及與電極焊盤相連的發(fā)光元件，各電極焊盤之間分布有導(dǎo)電線路，其特點(diǎn)是該散熱基板頂面或兩面為具有尺寸穩(wěn)定性和散熱性的陶瓷層，且于其上對(duì)應(yīng)發(fā)光元件的熱沉裝設(shè)位置形成有凹槽；散熱基板還設(shè)有一個(gè)以上自上而下穿透至散熱基板底面的散熱通孔，圍繞凹槽且與印刷電路板的導(dǎo)電線路和電極焊盤不相干涉而設(shè)，并在散熱基板內(nèi)設(shè)有連通各散熱通孔的散熱通道。應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，能有效提高印刷電路板的導(dǎo)熱性能、電氣絕緣性能和機(jī)械加工性能，增強(qiáng)LED產(chǎn)品耐高低溫度沖擊性能，提高產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于電子器件的熱傳遞介質(zhì)。
文檔編號(hào)F21V23/00GK201827857SQ20102054477
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者孫建國(guó) 申請(qǐng)人:南京漢德森科技股份有限公司