CN102544342B - 一种集散热器与电极于一体的散热器件及其制备方法 - Google Patents

一种集散热器与电极于一体的散热器件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种集散热器与电极于一体的散热器件及其制备方法，所述散热器件结构包括：散热基板、在散热基板上的氧化层、在氧化层上的铜导电层、固晶孔内的LED芯片、涂覆在固晶孔内芯片上的荧光粉层、电镀或蒸镀于镀固晶孔两侧的铜电极之上的银电极、银电极外围的胶框、涂覆于胶框内的硅胶层、涂覆于胶框外侧的保护漆、涂覆于散热基板背面的热辐射材料。本发明将芯片直接固晶在散热基板上，改善了一直以来由于散热不良引起的器件寿命过短的情况，很好的提高了散热效率，简化了生产步骤，降低了生产成本。

Description

一种集散热器与电极于一体的散热器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种LED散热器件，特别是一种集散热器与电极于一体的散热器件及其制备方法。
背景技术
自从爱迪生发明了灯泡之后，人类就进入了用电进行照明的新时代。而在白炽灯发明近100年后，人类又迎来了照明史上的又一次革命，而引领这次革命的正是LED的发明。LED具有高效低耗、绿色环保、响应快、寿命长等优点，其对照明产业带来的冲击胜过当年白炽灯的发明。随着LED的应用范围日益扩大，特别是近年来高功率超高亮度LED的问世极大地拓展了LED的应用领域，高光效LED市场正由显示领域向照明领域拓展，如今LED在娱乐、城市建筑物美化、景观照明等方面非常广泛的应用，并朝日常照明应用的方向发展。
在大功率白光LED的应用中，散热成为大功率LED的瓶颈。在传统封装结构的LED中，由于半导体材料和空气折射率有很大的差距，所以80％的光在半导体材料和空气的界面反射回芯片，损失掉的光能在限制在LED结构内部产生了热量导致结温的升高。有资料显示，大约70％的LED产品故障来自结温过高，并且在负载为额定功率一半的情况下温度每升高20℃故障就上升一倍。所以，结温是LED的一个至关重要的参数，它影响着LED的光效，可靠性等。而且相比于传统的照明所用的灯，制作LED灯成本比较高，这为LED灯带来了较多限制。因此，低成本和散热问题成了LED产业化的一个重点研究项目。
发明内容
本发明提供一种制备工艺简单、成本低廉、散热性能良好的集散热器与电极于一体的散热器件及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种集散热器与电极于一体的散热器件，包括散热基板以及开设于散热基板上的固晶孔，所述固晶孔外的散热基板上设置有绝缘层，绝缘层上设置有用于形成电路的铜导电层，固晶孔两侧的铜导电层上设置有银电极，银电极的外围设置有胶框，银电极通过金线与设置于固晶孔底部的LED芯片相连，LED芯片上设置有荧光粉层，胶框内设置有涂敷于荧光粉层和银电极上的硅胶层。
所述胶框为长方形、圆形、正方形或其他封闭形状。
所述散热基板的背面设置有窄禁带半导体材料构成的热辐射层。
所述胶框外侧的铜导电层及绝缘层上设置有漆层。
一种制备上述集散热器与电极于一体的散热器件的方法，包括以下步骤：
1)在散热基板上制备绝缘层；
2)在绝缘层上制备一层铜导电层，根据电路对铜导电层进行刻蚀；
3)在具有绝缘层以及铜导电层的散热基板上冲固晶孔，固晶孔的深度至少达到散热基板；
4)在固晶孔两侧的铜导电层上电镀或蒸镀银导电层作为银电极；
5)将封框胶通过点胶机点胶或丝网印刷在银电极外围，封框胶固化后形成胶框，然后将LED芯片置于固晶孔内进行固晶，固晶后将LED芯片和银电极用金线连接；
6)金线连接后在LED芯片上点荧光粉形成荧光粉层，然后向胶框内注入硅胶，使硅胶涂敷在荧光粉层和银电极上形成硅胶层，完成封装。
所述散热基板为金属材料，绝缘层为采用氧化方式制备在散热基板上的氧化层。
所述铜导电层采用环氧树脂或环氧玻璃布粘结片粘结于绝缘层上，或者采用电镀或蒸镀的方式镀于绝缘层上。
所述步骤6)完成后，在胶框外侧的铜导电层及绝缘层上涂敷一层漆，在散热基板的背面镀窄禁带半导体材料，构成热辐射层。
与现有技术相比，本发明所述集散热器与电极于一体的散热器件至少具有以下有益效果：本发明将现有设置于电路板上的电极直接与散热基板集成于一体，使得LED结构内的热量无需通过导热性差的电路板后再传递给散热基板，因此显著的提高了LED的散热效率，改善了一直以来由于散热不良引起的器件寿命过短的难题；本发明将用于制备电路的铜导电层直接设置于散热基板上，无需单独制备电路板，同时在银电极外围设置胶框，不仅简化了生产步骤，而且降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明所述集散热器与电极于一体的散热器件的主视图；
图2为本发明所述集散热器与电极于一体的散热器件的俯视图；
图中，散热基板1，绝缘层2，铜导电层3，LED芯片4，荧光粉层5，硅胶层6，银电极7，漆层8，胶框9，热辐射层10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1以及图2，一种集散热器与电极于一体的散热器件，包括散热基板1以及开设于散热基板1上的固晶孔，所述固晶孔外的散热基板1上设置有绝缘层2，绝缘层2上设置有用于形成电路的铜导电层3，固晶孔两侧的铜导电层3上设置有银电极7，银电极7的外围设置有胶框9，所述胶框9由树脂、玻璃粉、固化剂等构成，胶框9为长方形、圆形、正方形或其他封闭形状，银电极7通过金线与设置于固晶孔底部的LED芯片4相连，LED芯片4上设置有荧光粉层5，胶框9内设置有涂敷于荧光粉层5和银电极7上的硅胶层6，所述散热基板1的背面设置有窄禁带半导体材料构成的热辐射层10，所述胶框9外侧的铜导电层3及绝缘层2上设置有漆层8。
上述集散热器与电极于一体的散热器件的方法，包括以下步骤：
1)在散热基板1上制备绝缘层2；所述散热基板1为金属材料，绝缘层2为采用氧化方式制备在散热基板1上的氧化层；
2)在绝缘层2上制备一层铜导电层3，根据电路对铜导电层3进行刻蚀；所述铜导电层3采用环氧树脂或环氧玻璃布粘结片粘结于绝缘层2上，或者采用电镀或蒸镀的方式镀于绝缘层2上；
3)在具有绝缘层2以及铜导电层3的散热基板1上冲固晶孔，固晶孔的深度至少达到散热基板1；
4)在固晶孔两侧的铜导电层3上电镀或蒸镀银导电层作为银电极7；
5)将封框胶通过点胶机点胶或丝网印刷在银电极7外围，封框胶固化后形成胶框9，然后将LED芯片4置于固晶孔内进行固晶，固晶后将LED芯片4和银电极7用金线连接；
6)金线连接后在LED芯片4上点荧光粉形成荧光粉层5，然后向胶框9内注入硅胶，使硅胶涂敷在荧光粉层5和银电极7上形成硅胶层6，完成封装，在涂敷硅胶的过程中胶框9可以实现保形封装，使硅胶层可以代替传统透镜；
所述步骤6)完成后，在胶框9外侧的铜导电层3及绝缘层2上涂敷一层漆，对器件最外侧裸露的绝缘层、铜导电层进行包覆，既提高了器件的美观程度，又起到保护电路的作用，在散热基板1的背面镀窄禁带半导体材料，如PbSnTe、InSb、PbS、HgCdTe等，构成热辐射层10，通过热辐射层进一步提高散热器件的散热效果。
实施例
本发明所述散热器件的制备方法，包括以下步骤：
1、铝制的散热片经切割、清洗后得到散热基板；
2、对散热基板进行铝硬质阳极氧化，通过氧化，在散热基板上形成氧化层，氧化层达到使散热基板绝缘的目的；
3、在氧化层上涂环氧树脂或环氧玻璃布粘结片，然后附上铜箔，将铜箔与散热基板热压为一体，使氧化层上粘结一层铜导电层，或者通过蒸镀或电镀的方式在氧化层上镀一层铜导电层，然后根据实际电路所需要的串联或并联的方式，在铜导电层上刻蚀掉不需要电路连接的部分；
4、制备铜导电层后，在散热基板上需要放置LED芯片的地方冲固晶孔，固晶孔的深度至少达到散热基板，以便达到更为良好的散热效果；
5、在固晶孔两侧的铜导电层上通过电镀或蒸镀的方法镀上银导电层，作为电极；
6、在电极外侧用点胶机围绕固晶孔点封框胶，然后使封框胶固化形成胶框；
7、LED芯片经过扩晶、刺晶后置于固晶孔内进行固晶，使用超声金丝球焊机将LED芯片和电极用金线连接，使LED芯片和电极间形成良好的欧姆接触；
8、在LED芯片上点荧光粉；
9、在胶框内使用硅胶进行封装；
10、在胶框外的铜导电层以及氧化层上涂敷一层漆；
11、在散热基板的背面镀窄禁带半导体材料，如PbSnTe、InSb、PbS、HgCdTe等；
12、测试。

Claims (7)

1.一种集散热器与电极于一体的散热器件，其特征在于：包括散热基板（1）以及开设于散热基板（1）上的固晶孔，所述固晶孔外的散热基板（1）上设置有绝缘层（2），绝缘层（2）上设置有用于形成电路的铜导电层（3），固晶孔两侧的铜导电层（3）上设置有银电极（7），银电极（7）的外围设置有胶框（9），银电极（7）通过金线与设置于固晶孔底部的LED芯片（4）相连，LED芯片（4）上设置有荧光粉层（5），胶框（9）内设置有涂敷于荧光粉层（5）和银电极（7）上的硅胶层（6）；所述散热基板（1）的背面设置有窄禁带半导体材料构成的热辐射层（10）。
2.根据权利要求1所述一种集散热器与电极于一体的散热器件，其特征在于：所述胶框（9）为长方形、圆形、正方形或其他封闭形状。
3.根据权利要求1所述一种集散热器与电极于一体的散热器件，其特征在于：所述胶框（9）外侧的铜导电层（3）及绝缘层（2）上设置有漆层（8）。
4.一种制备如权利要求1所述集散热器与电极于一体的散热器件的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）在散热基板（1）上制备绝缘层（2）；
2）在绝缘层（2）上制备一层铜导电层（3），根据电路对铜导电层（3）进行刻蚀；
3）在具有绝缘层（2）以及铜导电层（3）的散热基板（1）上冲固晶孔，固晶孔的深度至少达到散热基板（1）；
4）在固晶孔两侧的铜导电层（3）上电镀或蒸镀银导电层作为银电极（7）；
5）将封框胶通过点胶机点胶或丝网印刷在银电极（7）外围，封框胶固化后形成胶框（9），然后将LED芯片（4）置于固晶孔内进行固晶，固晶后将LED芯片（4）和银电极（7）用金线连接；
6）金线连接后在LED芯片（4）上点荧光粉形成荧光粉层（5），然后向胶框（9）内注入硅胶，使硅胶涂敷在荧光粉层（5）和银电极（7）上形成硅胶层（6），完成封装，在散热基板（1）的背面镀窄禁带半导体材料，构成热辐射层（10）。
5.根据权利要求4所述一种制备集散热器与电极于一体的散热器件的方法，其特征在于：所述散热基板（1）为金属材料，绝缘层（2）为采用氧化方式制备在散热基板（1）上的氧化层。
6.根据权利要求4所述一种制备集散热器与电极于一体的散热器件的方法，其特征在于：所述铜导电层（3）采用环氧树脂或环氧玻璃布粘结片粘结于绝缘层（2）上，或者采用电镀或蒸镀的方式镀于绝缘层（2）上。
7.根据权利要求4所述一种制备集散热器与电极于一体的散热器件的方法，其特征在于：所述步骤6）完成后，在胶框（9）外侧的铜导电层（3）及绝缘层（2）上涂敷一层漆。
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