CN103682062B - 一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板，它包括一体结构的基板，该基板包括底板部，设于底板部上的分布有多个凸起的第一级微结构体围绕LED芯片平台，以形成光线漫反射区。本发明还提供了上述的具有分形特征多尺度微结构的封装基板的制造方法，包括下述步骤：步骤一：准备一块铝基板并对其预处理，预处理包括清洗、去杂质层；步骤二：在基板表层制作出的多个第一级微结构体和第二级微结构体；步骤三：基板表层制造出分形微结构后，在基板表面镀一层反光材料，形成反光层。结构增大了反光面积和反光率，进一步增强了出光率，本发明制造方法，简便易行，成本低廉，技术效果突出，具有操作简单、安全可靠、成本低廉的特点。

Description

一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及LED灯的基板，特别是一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板和制造方法。
【背景技术】
LED作为一种直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件，被广泛认为是21世纪最优质的光源，具有体积小、寿命长、电光效率高、节能环保等优点。
一般需对LED芯片进行封装，其封装结构包括LED芯片、承载该LED芯片的基板、封装该LED芯片的透光封装体(透镜)。芯片材料的折射系数通常在2.0以上，而空气介质折射系数为1，由于它们之间只有一层透光封装体过渡，导致LED全反射角小，使光能很大一部分不能折射出透镜而是反射回透镜内，而承载LED芯片的基板通常铝、陶瓷等材料制造，反光强度不够，无法使发射或反射回透镜内的光能进一步反射出去，从而造成很大的光能浪费；另外，由于光能无法有效导出到透镜外，热量会积聚在内，导致LED芯片持续在高温下作业，产生很大的光衰。
为了克服上述缺陷，我研制了一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板及其制造方法。
【发明内容】
本发明的目的所要解决的技术问题是要提供一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板，基板表面制造出多尺度的分形特征微结构，增大了反光面积和反光率，进一步增强了出光率。采用上述结构的基板，使放置于其上的LED芯片发射出或因无法折射出去而反射回透镜内的光能，进一步反射出去，利用全反射与漫反射相结合，使光能有效地输出，从而提高出光率，实现高亮度照明；另外，由于光能有效地输出，防止热量大量积聚在基座内，满足LED自身散热要求，本发明制造方法，简便易行，成本低廉，技术效果突出，具有操作简单、安全可靠、成本低廉的特点。
本发明要解决其技术问题所采用的技术方案为：一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板，它包括一体结构的基板，该基板包括底板部，设于底板部上的分布有多个凸起的第一级微结构体围绕LED芯片平台，以形成光线漫反射区。
所述第一级微结构体呈四棱锥台状。
所述第一级微结构体包括顶面和四个侧面，所述的顶面和侧面均设有多个第二级微结构体。
所述基板由铝或铝合金材料制成。
所述第一级微结构体表面覆盖有反光层。
所述第一级微结构体与第二级微结构体形状相同或不同。
所述LED芯片平台数量为多个，它们间隔设置。
本发明还提供了上述的具有分形特征多尺度微结构的封装基板的制造方法，包括下述步骤：
步骤一：准备一块铝基板并对其预处理，预处理包括清洗、去杂质层；
步骤二：在基板表层制作出多个第一级微结构体及第二级微结构体；
步骤三：基板表层制造出分形微结构后，在基板表面镀一层反光材料，形成反光层。
上述的步骤二中的所述制作是先采用刀具在基板表层刨削出凸出的第一级微结构体，然后采用干法蚀刻，在第一级微结构体上再加工出尺寸更小的第二级微结构体。
进一步地，所述反光层为镀金层或镀银层。
本发明同背景技术相比所产生的有益效果：
本发明采用了上述技术方案，克服了背景技术的不足，该基板表面制造出多尺度的分形特征微结构，增大了反光面积和反光率，进一步增强了出光率。采用上述结构的基板，使放置于其上的LED芯片发射出或因无法折射出去而反射回透镜内的光能，进一步反射出去，利用全反射与漫反射相结合，使光能有效地输出，从而提高出光率，实现高亮度照明；另外，由于光能有效地输出，防止热量大量积聚在基座内，满足LED自身散热要求，本发明制造方法，简便易行，成本低廉，技术效果突出，具有操作简单、安全可靠、成本低廉的特点。
【附图说明】
图1为本发明实施例中的一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板的结构示意图；
图2为本发明的实施例中的第一级微结构体的结构示意图；
图3为本发明具有分形特征微结构基板制造方法中，步骤二中制作第一级微结构体第一方向刨削加工时操作示意图；
图4为本发明具有分形特征微结构基板制造方法中，步骤二中制作第一级微结构体第二方向刨削加工时操作示意图；
图5为本发明刨削第一级分形结构的刀具示意图。
图中标记如下：
1--底板部；
2--第一级微结构体；
21--第二级微结构体；
3--LED芯片平台；
4-刀具。
【具体实施方式】
下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语″中心″，″横向″、″纵向″、″长度″、″宽度″、″厚度″、″上″、″下″、″前″、″后″、″左″、″右″、″竖直″、″水平″、″顶″、″底″、″内″、″外″、″顺时针″、″逆时针″等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能应理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语″第一″、″第二″仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有″第一″、″第二″特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，″多个″的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语″组装″、″相连″、″连接″、″固定″等术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之″上″或之″下″可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征″之上″、″之下″和″上面″包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征″之上″、″之下″和″下面″包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。
参见附图1至2，其为本发明较佳地提供实施例，它一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板，它包括一体结构的基板，该基板包括底板部1，设于底板部上的分布有多个凸起的第一级微结构体2围绕LED芯片平台3，以形成光线漫反射区。
较佳地，所述第一级微结构体2呈四棱锥台状。
较佳地，所述第一级微结构体2包括顶面和四个侧面，所述的顶面和侧面均设有多个第二级微结构体21。
较佳地，所述基板由铝或铝合金材料制成。
较佳地，所述第一级微结构体2表面覆盖有反光层。所述反光层可以为镀金层或镀银层。
较佳地，所述第一级微结构体2与第二级微结构体21形状相同或不同。
较佳地，所述LED芯片平台3数量为多个，它们间隔设置。
基于上述内容和结合图1、图2，进一步描述光效原理：
设于底板部1上的分布有多个凸起的第一级微结构体2围绕LED芯片平台3，以形成光线漫反射区，增大了反光面积和出光率。表面具有多个尺度的分形特征微结构，使放置在其上的LED芯片发射出或因无法折射出去而反射回透镜内的光能，进一步反射出去，利用全反射与漫反射相结合，使光能有效地输出，从而提高出光率，实现高亮度照明；另外，由于光能有效地输出，防止热量大量积聚在基座内，满足LED自身散热要求。
如上所述便可较好的实现本发明，但是不仅仅限于制造四棱锥台，也可以是锥塔形或其他的分形结构。
综合上述的内容结合所有的附图1-5所示的，进一步提供上述的具有分形特征多尺度微结构的封装基板的制造方法，包括下述步骤：
步骤一：准备一块铝基板并对其预处理，预处理包括清洗、去杂质层；
步骤二：在基板表层制作出多个第一级微结构体及第二级微结构体；
步骤三：基板表层制造出分形微结构后，在基板表面镀一层反光材料，形成反光层。
上述的步骤二中的所述制作是先采用刀具4(如图5所示的刀具结构)在基板表层刨削出凸出的第一级微结构体，然后采用干法蚀刻，在第一级微结构体上再加工出尺寸更小的第二级微结构体。
在上述的制作第一级微结构体采用刀具4来刨削机加工时的第一方向如图3所示的。在铝基板加工出同一方向的整排槽，之后再调整第二个方向(第一方向与第二方向交错，角度可以是90度)刨削后可以得到第一级微结构体。加工设备可以采用自动刨床或其他数控中心设备。
制作第二级分形结构体采用干法蚀刻法，它利用蚀刻气体在电场的作用下形成的等离子体中的活性基，与被腐蚀材料发生化学反应，形成挥发性的物质并随气流带走，干法蚀刻法在铝基板以及其他基板上通过定向形成表面形状第二级分形结构体。干法蚀刻法操作具体步骤和参数不再详细说明，为方便本领域技术人员进一步的明确和理解，可以参看中国发明专利(CN200910054407.1)所公开的一种干法蚀刻方法。
在说明书的描述中，参考术语″一个实施例″、″优选地″、″示例″、″具体示例″或″一些示例″等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点，包含于本发明的至少一个实施例或示例中，在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，应由各权利要求限定之。

Claims (8)

1.一种具有分形特征的多尺度微结构封装基板，其特征在于：它包括一体结构的基板，该基板包括底板部，设于底板部上的分布有多个凸起的第一级微结构体围绕LED芯片平台，以形成光线漫反射区，所述第一级微结构体呈四棱锥台状，所述第一级微结构体包括顶面和四个侧面，所述的顶面和侧面均设有多个第二级微结构体。
2.根据权利要求1所述的具有分形特征的多尺度微结构封装基板，其特征在于：所述基板由铝或铝合金材料制成。
3.根据权利要求2所述的具有分形特征的多尺度微结构封装基板，其特征在于：所述第一级微结构体表面覆盖有反光层。
4.根据权利要求1所述的具有分形特征的多尺度微结构封装基板，其特征在于：所述第一级微结构体与第二级微结构体形状相同或不同。
5.根据权利要求1所述的具有分形特征的多尺度微结构封装基板，其特征在于：所述LED芯片平台数量为多个，它们间隔设置。
6.一种具有分形特征多尺度微结构的封装基板的制造方法，其特征在于，制造该基板包括下述步骤：
步骤一：准备一块铝基板并对其预处理，预处理包括清洗、去杂质层；
步骤二：在基板表层制作出多个第一级微结构体及第二级微结构体；
步骤三：基板表层制造出分形微结构后，在基板表面镀一层反光材料，形成反光层。
7.根据权利要求6所述的封装基板的制造方法，其特征在于：步骤二中的所述制作是先采用刀具在基板表层刨削出凸出的第一级微结构体，然后采用干法蚀刻，在第一级微结构体上再加工出尺寸更小的第二级微结构体。
8.根据权利要求6所述的封装基板的制造方法，其特征在于：所述反光层为镀金层或镀银层。
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