CN103325925A - 一种用于led三维封装的相变支架及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于LED三维封装的相变支架及其制造方法，包括支架基座及铜管；支架基座中心设有开孔，开孔前端设有阶梯孔，开孔底面距基座底面3-8mm，所述铜管插入开孔的阶梯孔内，通过焊接与支架基座密封连接；支架基座与铜管形成的空腔内壁以及铜管内壁烧结有连接一体的吸液芯，支架基座与铜管形成的空腔内充装有液体工质；所述液体工质为纯净水、丙酮、甲醇或乙醇；支架基座下端为多面棱柱体结构，多面棱柱体的每个棱柱面为LED芯片安装面。本发明可实现LED多芯片高密度集成式封装，出光效率高，导热能力强，可有效降低LED工作温度，提高工作寿命。此外，该制造工艺简单可行，成本低廉，容易实现产业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED用相变支架，特别是涉及一种用于LED三维封装的相变支架及其制造方法。
背景技术
LED（Light Emitting Diode）称为发光二极管，是一种通电后能发光的半导体电子元件。LED具有节能、环保和长寿命三大优势，与传统白炽灯比较，可节省60%～90%的电能，被公认为下一代绿色光源，目前正逐步取代传统光源，渗透到人们的日常生活当中。
目前，LED封装器件朝着多芯片集成式封装方向发展，然而，一般的多芯片光源多为平面集成式光源，芯片封装密度低，出光角度小。此外，由于封装材料折射率大于空气折射率，部分光线在光源器件及模组内多次全反射而无法射出，因而LED器件出光效率仍有较高的提升空间。随着LED产品的普遍应用，面向封装级的多芯片封装（COB）结构和面向系统级的LED芯片阵列器件结构成为了必要的发展趋势。然而，多芯片封装器件模组会产生更多的热量，引起LED结温上升，从而导致LED发光效率严重下降，影响其工作寿命。因此，如何提升LED芯片封装密度，解决其高热流密度散热成为了LED封装领域关键的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的散热问题，提出一种芯片封装密度高、出光角度大、出光效率高和导热能力强的用于LED三维封装的相变支架及其制造方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种用于LED三维封装的相变支架，包括支架基座及铜管；所述支架基座中心设有开孔，开孔前端贯穿基座前端面，开孔前端设有阶梯孔，开孔底面距基座底面3-8mm，所述铜管插入开孔的阶梯孔内,通过焊接与支架基座密封连接；支架基座与铜管形成的空腔内壁以及铜管内壁烧结有连接一体的吸液芯，吸液芯厚度为0.5-1.5mm，孔隙率为50-80%；支架基座与铜管形成的空腔内充装有液体工质；所述液体工质为纯净水、丙酮、甲醇或乙醇；所述支架基座下端为多面棱柱体结构，多面棱柱体的每个棱柱面为LED芯片安装面。
优选地，所述芯片安装面上设有强化出光微结构。所述强化出光微结构为倒锥孔微结构、梯形槽微结构或喷砂结构。所述支架基座下端为六棱柱体结构。所述支架基座的材料为金属、陶瓷或者导热塑料。所述金属为紫铜。所述吸液芯为金属粉末吸液芯或者金属纤维吸液芯中的一种或两种混合。
所述的用于LED三维封装的相变支架的制造方法，包括如下步骤：
（1）支架基座加工
利用数控铣床在紫铜棒材上加工出三维封装支架多面棱柱体表面形貌，后利用雕刻设备或成形刀具在支架基座的芯片安装面上加工出强化出光微结构；
（2）支架一体化焊接
截取铜管插入基座中心开孔的阶梯口内，焊接密封；
（3）吸液芯制备
由铜管上端插入芯棒，在芯棒与基座的开孔之间，以及芯棒与铜管形成的空间中填入金属粉末或金属纤维，然后放入烧结炉中进行烧结，烧结后抽出芯棒；烧结温度为600～1000℃，烧结时间为30min～120min；金属粉末或金属纤维的填充高度为距离铜管顶端5～8厘米；
（4）铜管缩嘴
将铜管顶部一段经过缩管机，缩小铜管的直径；
（5）支架封装
将液体工质从缩管段灌注到支架内、再通过缩管段对支架内腔抽真空、封口，最后焊接其封口以保证气密性。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括如下几点：
（1）本发明支架基座开孔与铜管内孔烧结一体连续吸液芯，基座与铜管构成高导热率热管，导热能力强，可有效降低LED工作温度，提高其工作寿命。
（2）本发明相变支架具有多个芯片安装面，可三维封装芯片，实现了平面光源至立体光源的空间拓展，出光角度可达180°，芯片封装密度高。
（3）本发明支架基座安装面上设置有强化出光结构，可将LED多芯片光源模组出光效率提高40%左右，提高光源亮度，更加节约电能。
（4）本发明中，芯片直接封装在支架表面，有效减少了接触热阻，芯片产生的热量能更迅速地导出到外部散热器。
附图说明
图1是本发明的用于LED三维封装的相变支架的结构示意图。
图2是图1中的剖视图。
图3是图1中的支架基座的结构示意图。
图4是图3的截面视图。
图5是图4的局部放大图。
图6是铜管经过缩管机后缩嘴的示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方法作进一步详细的说明，但本发明的实施方法不限于此。
如图1、图2所示，一种用于LED三维封装的相变支架，包括支架基座3及铜管1；所述支架基座3中心设有开孔，开孔前端贯穿基座前端面，开孔前端设有阶梯孔，开孔底面距基座底面3-8mm，所述铜管1插入开孔的阶梯孔内,通过焊接与支架基座密封配合；支架基座3与铜管1形成的空腔内壁以及铜管1内壁烧结有连接一体（无分层）的吸液芯2，吸液芯2厚度为0.5-1.5mm，孔隙率为50-80%；空腔内充装有液体工质。所述液体工质为纯净水、丙酮、甲醇或乙醇。所述支架基座3下端为多面棱柱体，多面棱柱体的每个棱柱面为LED芯片安装面，LED芯片可在安装面的纵向和横向阵列布置；支架基座3上端优选为圆柱体。
如图3、图4所示，支架基座3下端为六棱柱体，其每个棱柱面均作为芯片安装面，该支架基座3具有六个芯片安装面，分别为第一安装面31、第二安装面32、第三安装面33、第四安装面34、第五安装面35和第六安装面36。
如图5所示，芯片安装面上优选设置强化出光微结构，且各个芯片安装面可加工不同形状的出光微结构，出光微结构为倒锥孔微结构、梯形槽微结构或喷砂结构等。
所述支架基座3为金属、陶瓷或者导热塑料中的任意一种，采用金属是可选用铜或者铜合金加工而成，优选用材料为紫铜。
所述吸液芯2为金属粉末吸液芯或者金属纤维吸液芯中的一种或两种混合。金属粉末优选铜粉；
上述用于用于LED三维封装的相变支架的制造方法，可通过如下步骤实现：
（1）支架基座加工
利用数控铣床在紫铜棒材上加工出三维封装支架多面棱柱体表面形貌，后利用雕刻设备或成形刀具在支架基座3的芯片安装面上加工出强化出光微结构；
（2）支架一体化焊接
截取一定长度铜管1插入基座3中心开孔的阶梯口内，焊接密封。
（3）吸液芯制备
由铜管1上端插入芯棒，在芯棒与基座3的开孔之间，以及芯棒与铜管1形成的空间中填入金属粉末（优选铜粉）或金属纤维，然后放入烧结炉中进行烧结，烧结后抽出芯棒。
（4）铜管缩嘴
将铜管1顶部一段经过缩管机，缩小铜管1的直径，便于与抽真空机连接，如图6所示。
（5）支架封装
将液体工质从缩管段灌注到支架内、再通过缩管段对支架内腔抽真空、封口，最后焊接其封口以保证气密性。
所述步骤（2）中的焊接方式可为氧乙炔焊、氩弧焊、激光焊等。
所述步骤（3）中，金属粉末或金属纤维的填充高度为距离铜管顶端5～8厘米，以留出缩管段。
所述步骤（3）中烧结温度为600～1000℃，烧结时间为30min～120min，烧结过程采用分段升温；烧结为氮气、氢气或氩气保护气氛烧结。
如上所述便可较好地实现本发明。
Claims (8)
1.一种用于LED三维封装的相变支架，其特征在于包括支架基座及铜管；所述支架基座中心设有开孔，开孔前端贯穿基座前端面，开孔前端设有阶梯孔，开孔底面距基座底面3-8mm，所述铜管插入开孔的阶梯孔内,通过焊接与支架基座密封连接；支架基座与铜管形成的空腔内壁以及铜管内壁烧结有连接一体的吸液芯，吸液芯厚度为0.5-1.5mm，孔隙率为50-80%；支架基座与铜管形成的空腔内充装有液体工质；所述液体工质为纯净水、丙酮、甲醇或乙醇；所述支架基座下端为多面棱柱体结构，多面棱柱体的每个棱柱面为LED芯片安装面。
2.根据权利要求1所述的用于LED三维封装的相变支架，其特征在于：所述芯片安装面上设有强化出光微结构。
3.根据权利要求2所述的用于LED三维封装的相变支架，其特征在于：所述强化出光微结构为倒锥孔微结构、梯形槽微结构或喷砂结构。
4.根据权利要求1所述的用于LED三维封装的相变支架，其特征在于：所述支架基座下端为六棱柱体结构。
5.根据权利要求1所述的用于LED三维封装的相变支架，其特征在于：所述支架基座的材料为金属、陶瓷或者导热塑料。
6.根据权利要求5所述的用于LED三维封装的相变支架，其特征在于：所述金属为紫铜。
7.根据权利要求1所述的用于LED三维封装的相变支架，其特征在于：所述吸液芯为金属粉末吸液芯或者金属纤维吸液芯中的一种或两种混合。
8.权利要求1至7中任一项所述的用于LED三维封装的相变支架的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）支架基座加工
利用数控铣床在紫铜棒材上加工出三维封装支架多面棱柱体表面形貌，后利用雕刻设备或成形刀具在支架基座的芯片安装面上加工出强化出光微结构；
（2）支架一体化焊接
截取铜管插入基座中心开孔的阶梯口内，焊接密封；
（3）吸液芯制备
由铜管上端插入芯棒，在芯棒与基座的开孔之间，以及芯棒与铜管形成的空间中填入金属粉末或金属纤维，然后放入烧结炉中进行烧结，烧结后抽出芯棒；烧结温度为600～1000℃，烧结时间为30min～120min；金属粉末或金属纤维的填充高度为距离铜管顶端5～8厘米；
（4）铜管缩嘴
将铜管顶部一段经过缩管机，缩小铜管的直径；
（5）支架封装
将液体工质从缩管段灌注到支架内、再通过缩管段对支架内腔抽真空、封口，最后焊接其封口以保证气密性。
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| CN102620149A (zh) * | 2011-01-26 | 2012-08-01 | 佛山市国星光电股份有限公司 | 一种三维led光源模块及设有此led光源模块的灯具 |
| CN103066177A (zh) * | 2011-10-19 | 2013-04-24 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管晶粒 |
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2013
- 2013-06-08 CN CN2013102290042A patent/CN103325925A/zh active Pending
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