CN101707235A - 高温共烧陶瓷封装大功率集成led光源 - Google Patents

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夏明颖
董新芝
闫永生
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Abstract

本发明涉及一种高温共烧陶瓷封装LED集成光源，其结构包括有封装基板和设置在封装基板中的LED芯片，所述封装基板为高温共烧陶瓷封装基板；在所述封装基板的底面附着有散热底板，在所述封装基板的顶面中部开有槽坑，在所述槽坑内间隔排布有条状的导电焊盘和导热焊盘，在每个所述导热焊盘的底面接有若干导热柱，各导热柱穿过所述封装基板，与封装基板底面的散热底板相接；所述LED芯片接在所述导热焊盘上，LED芯片的两个接引电极分接于所在导热焊盘两边的两个所述导电焊盘上；在所述封装基板的顶面槽坑上灌封并固化有透明胶层。本发明集成LED光源的体积小、重量轻、厚度薄，功率可达5-15W，结构简单，制造方便，产品符合实际照明需求。

Description

高温共烧陶瓷封装大功率集成LED光源
技术领域
本发明涉及一种LED光源，具体地说是一种高温共烧陶瓷封装大功率集成LED光源。
背景技术
超高亮度LED光源的特点是发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠和有利于环保，因此得到越来越广泛的应用，并有取代老式白炽灯、卤素灯、日光灯和HID灯的趋势。目前，0.3瓦以下的超高亮度LED光源的制作技术已经成熟，但1瓦以上的超高亮度LED光源由于需要有多个LED芯片的组合封装，因而还存在有发热量大、散热效果差、结构复杂和成本高等问题，从而影响到了超高亮度集成LED光源的使用可靠性。
发明内容
本发明的目的就是提供一种高温共烧陶瓷封装大功率集成LED光源，以克服现有技术存在的不足，解决超高亮度集成LED光源散热效果差、成本高和可靠性低的问题。
本发明是这样实现的：一种高温共烧陶瓷封装大功率集成LED光源，包括有封装基板和设置在封装基板中的LED芯片，所述封装基板为高温共烧陶瓷基板；在所述封装基板的底面附着有散热底板，在所述封装基板的顶面中部开有槽坑，在所述槽坑内间隔排布有条状的导电焊盘和导热焊盘，在每个所述导热焊盘的底面接有若干导热柱，各导热柱穿过所述封装基板，与封装基板底面的散热底板相接；所述LED芯片接在所述导热焊盘上，LED芯片的两个接引电极分接于所在导热焊盘两边的两个所述导电焊盘上；在所述封装基板的顶面槽坑上灌封并固化有透明胶层。
本发明的关键点之一，是以高温共烧陶瓷基板作为集成LED光源的封装基板。高温共烧陶瓷基板具有很好的温度特性，还具有发热时无明火、发热线路与空气完全隔绝、不产生氧化现象、叠层数目无限制以及介电层厚度可控等诸多优点，以此作为超高亮度集成LED光源的封装基板，就可以克服现有封装基板存在的可靠性不高和耐受高强温度性差的缺陷，这样就可使多个LED芯片在同一封装基板上的集成封装成为可能。这是低成本大功率集成LED光源的一个成立基础。
本发明的关键点之二，是在封装基板中采用热电分离的方式分置导电焊盘和导热焊盘，二者相互独立。LED芯片设置在导热焊盘上，LED芯片的接引电极连接在导电焊盘上。这样，多个LED芯片所产生的热量就可通过导热焊盘、导热柱和散热底板快速传递到封装基板之外，由此不仅提高了集成LED光源的散热速度和散热效果，而且还简化了大功率集成LED光源的结构，使得低成本的大功率集成LED光源的实现成为可能。
在封装基板的槽坑中可以间隔布设多条导电焊盘和导热焊盘，在每个导热焊盘上可以连接多个LED芯片，这样就可在一个封装基板中方便地增设LED芯片的数量，可实现大功率集成LED光源的RGB三基色或更多颜色于一体的封装，还可实现蓝色与荧光粉合成白光的封装，方便了用户的使用需要和选择。
为实现本发明目的，所述封装基板的热传导系数应＞20W/m·K，热膨胀系数应≤8.5×10-6/℃；而所述导热柱的热传导系数应≥100W/m·K。
本发明集成LED光源的体积小、重量轻、厚度薄，功率可达5-15W，结构简单，制造方便，产品符合实际照明需求。
附图说明
图1是本发明的平面结构示意图。
图2是本发明的截面剖视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，大功率集成LED光源的封装基板1为平板状，其外形可根据实际需要确定，一般为节省材料和便于批量化生产，优选正方形。封装基板的材料是以氧化铝为基，在约1600℃时加入助剂进行烧结，由此制成高温共烧陶瓷基板，这种高温共烧陶瓷基板的热传导系数＞25W/m·K。封装基板1的内外层电极使用钨、钼、锰等金属，其电极传导系数≥150W/m·K。导热率越高，越能简化设计，越能提高电路的使用寿命和可靠性。封装基板1的层数和其中的电路可根据设计需要而定。整个封装基板的热膨胀系数≤7.5×10-6/℃。
高温共烧陶瓷基板的制作工艺一般为：粉末制作→流延片制作→冲切→冲孔→填充通孔→丝网印刷→层压→分离成型→共烧→电镀→钎焊→镀银/金→性能检测。各陶瓷层上浆料按照设计印刷成所需的电路和电极，并按照设计通过连通孔内的浆料相互导通，形成安装LED芯片所需的电极和电气通路。
在封装基板1的底面粘贴有散热底板5，在封装基板1的顶面中部开有直径为10mm的槽坑，槽坑可为柱形、碗型或杯型等，并且其表面为高反射层；槽坑底部为平面，条状的导电焊盘2和导热焊盘3间隔排布在槽坑底部，两边是供电用的焊线电极6。导电焊盘2和导热焊盘3相互独立，以形成相互独立的导电通路和导热通路。在每个导热焊盘3的底面焊接有成排设置的若干导热柱4，各导热柱4穿过封装基板1，与封装基板1底面的散热底板5相接。导热柱4是以热传导系数≥150W/m·K的钨金属为主的浆料充满制成。导热柱4的截面可成方形，边长在0.4-0.6mm之间。导热柱越粗，散热效果越好。
封装时，将36个LED芯片7用高导热性能的胶分贴于封装基板1的槽坑中的6条导热焊盘3上，每个LED芯片7的两个接引电极8分别焊接于所在导热焊盘两边的两个导电焊盘2上(图2所示)，形成一个6×6分布的网状电气通路(图1所示)。
散热底板5的下部可设置众多凸起点，以使散热底板更有效地与散热装置相接。
每个大功率集成LED光源中的LED芯片的数量可根据LED光源的功率确定，LED芯片的选择不受发光波长的限制，可封装成RGB三基色或其他更多的颜色，也可封装成蓝光与荧光粉合成的白光。
如图2所示，将LED芯片7固定并焊线完成后，可用合适的透明胶注入封装基板1上的槽坑内，形成灌封固化的透明胶层9。透明胶优选折射率大于1.5且抗黄化能力强的硅胶。

Claims (3)

1.一种高温共烧陶瓷封装大功率集成LED光源，包括有封装基板(1)和设置在封装基板(1)中的LED芯片(7)，其特征在于，所述封装基板(1)为高温共烧陶瓷封装基板；在所述封装基板(1)的底面附着有散热底板(5)，在所述封装基板(1)的顶面中部开有槽坑，在所述槽坑内间隔排布有条状的导电焊盘(2)和导热焊盘(3)，在每个所述导热焊盘(3)的底面接有若干导热柱(4)，各导热柱(4)穿过所述封装基板(1)，与封装基板(1)底面的散热底板(5)相接；所述LED芯片(7)接在所述导热焊盘(3)上，LED芯片(7)的两个接引电极分接于所在导热焊盘两边的两个所述导电焊盘(2)上；在所述封装基板(1)的槽坑上面灌封并固化有透明胶层(9)。
2.根据权利要求1或2所述的高温共烧陶瓷封装大功率集成LED光源，其特征在于所述封装基板(1)的热传导系数20W/m·K，热膨胀系数≤8.5×10-6/℃。
3.根据权利要求1或2所述的高温共烧陶瓷封装大功率集成LED光源，其特征在于所述导热柱(4)的热传导系数≥100W/m·K。
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