CN104848067A - 用于led光源的多芯阵列集成结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LED光源的多芯阵列集成结构，属于LED光源照明技术领域中的多芯阵列集成结构，其目的在于提供一种亮度更高、散热效果较好的用于LED光源的多芯阵列集成结构。其技术方案为：包括基板，基板上设有印刷电路，基板为铝金属基板，印刷电路与基板之间设有隔热层，印刷电路上端面向内凹陷形成碗杯状凹槽，碗杯状凹槽内焊接有若干LED芯片，LED芯片上由硅树脂层包封；基板下方设有散热结构，散热结构包括散热器，散热器上端的中部设有凹槽，凹槽的底端设有空心体；散热器的空心体内设置有导热柱，导热柱置于空心体后有露出散热器上端面的凸起，凸起套设于基板的通孔内，且凸起的上端面与隔热层的下端面贴合。

Description

用于LED光源的多芯阵列集成结构

技术领域

本发明属于LED光源照明技术领域，涉及一种多芯多芯阵列集成结构，尤其涉及一种亮度更高、散热效果较好的用于LED光源的多芯阵列集成结构。

背景技术

道路照明是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用高压钠灯360度发光，光损失大的缺点造成了能源的巨大浪费。当前，全球的环境在日益恶化，各国都在发展清洁能源。而随着国民经济的高速增长，我国能源供需矛盾日渐突出，电力供应开始存在着严重短缺的局面，节能是所急需解决的问题。

随着LED技术的不断提升，LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野、成为世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源，并逐步取代传统照明设备，成为照明行业当中的一支新生力量。作为一种高效节能的灯具，LED路灯已得到越来越广泛的运用，已逐步应用于夜间照明、海上搜救、交通指挥等产品中，且对LED芯片的功率需求也越来越大。

半导体LED作为新型固体光源，其传统封装是以环氧树脂包封引脚这样的直插结构，至上世纪80年代，开始应用表面贴装技术。但是这些封装结构均难以达到面密度高光通量的要求。而大功率LED光源，因热量集中，传导散热成为技术瓶颈，生产成本居高不下，进入民用家庭尚有很长的路要走。因而，如何提高LED光源的亮度、以及如何提高LED光源的散热性能是本申请的发明人致力于研究的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种亮度更高、散热效果较好的用于LED光源的多芯阵列集成结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于LED光源的多芯阵列集成结构，包括基板，所述基板上设有印刷电路，所述基板为铝金属基板，所述印刷电路与基板之间设有隔热层，所述印刷电路上端面向内凹陷形成碗杯状凹槽，所述碗杯状凹槽内焊接有若干LED芯片，所述LED芯片上由硅树脂层包封；所述基板下方设有散热结构，所述散热结构包括散热器，所述散热器上端的中部设有凹槽，所述凹槽的底端设有空心体；所述散热器的空心体内设置有与该空心体形状相适配的导热柱，所述导热柱置于空心体后有露出散热器上端面的凸起，所述凸起套设于基板的通孔内，且所述凸起的上端面与隔热层的下端面贴合。

作为本发明的优选方案，所述印刷电路、隔热层与基板胶合成一体。

作为本发明的优选方案，所述散热器为石墨基材结构，所述空心体为圆柱空心体，所述导热柱为铝基材结构。

作为本发明的优选方案，所述基板的顶面及底面上设有若干铜箔，所述基板的底面的铜箔上设有锡层，所述LED芯片分别与铜箔电热连结；所述LED芯片的底面上设有与铜箔接触的绝缘层，所述基板上与LED芯片接触的铜箔位置处设有的散热导孔，所述散热导孔的内圆柱面上也设有铜箔，且散热导孔的内圆柱面上的铜箔与基板顶面及底面的铜箔形成电热连结。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、          本发明中，以小芯片多组组合集成直接焊装在铝金属基板上封装而成的结构模式，由于铝金属基板的材质采用铝质材料，因此它可以获得最低的热阻，其面上的电路走线采用一个厚度相当小的隔热层进行分隔，此隔热层能够避免铝质金属基板短路，且又能使芯片在工作期间产生的热量非常高效地通过铝基板传导出去，良好的传导散热使得高密度集成芯片封装能够实现；发光面包封采用硅树脂又能避免原来的环氧包封引起的老化变性和泛黄而导致影响透光率，本发明如同半导体电路较之与集成电路一样，在结构紧凑性和可靠性方面具有很大的提高，有利于组织生产，成本低，这种小功耗多芯片集成封装结构能够应用于千家万户，实现了节能、环保照明；印刷电路上端面向内凹陷形成碗杯状凹槽，将LED芯片依需求集成于碗杯状凹体围成的闭合区域内，这便使得在有限的发光区域内能够安装更多的LED，功率更大，亮度更高；且基板上还设置有散热结构，该散热结构包括散热器、散热器上端的中部的凹槽、空心体和导热柱，通过在散热器的内部设有空心体，并把与空心体形状相匹配的导热柱置于该空心体内，导热柱充分置于空心体后会有一露出散热器上端表面的凸起，在使用时，把该凸起穿过基板与隔热层的下端面贴合，这样更有利于使LED散发的热量通过导热柱传递给散热器，从而及时的把热量散发出去，高热得以快速散出，具有较佳的散热效果，以延长LED的使用寿命。

2、          本发明中，基板的顶面及底面上设有若干铜箔，基板上与LED芯片接触的铜箔位置处设有的散热导孔，因而可增加热传导速度及面积，使得高热得以快速散出，具有较佳的散热效果，且可使得LED 灯的寿命延长，整体的光衰小，具有较佳亮度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中散热结构的结构示意图；

图3为本发明中散热结构的散热器的结构示意图；

图4为本发明中散热结构的导热柱的结构示意图；

图5为本发明中基板的立体分解示意图；

图6为本发明中基板的立体组合示意图；

图7为图6的A—A剖面示意图；

其中，附图标记为：1—硅树脂层、2—LED芯片、3—印刷电路、4—隔热层、5—基板、6—碗杯状凹槽、7—散热结构、511—铜箔、512—散热导孔、513—锡层、521—绝缘层、71—散热器、72—凹槽、73—圆柱空心体、74—导热柱、75—凸起。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种用于LED光源的多芯阵列集成结构，其包括基板5，该基板5上设有印刷电路3，基板5为铝金属基板5，印刷电路3与基板5之间设有一很薄的隔热层4，印刷电路3上端面向内凹陷形成碗杯状凹槽726，该碗杯状凹槽726内焊接有若干LED芯片2，且LED芯片2上由一硅树脂层1包封。印刷电路3、隔热层4与基板5胶合成一体以形成整体的散热结构7。LED芯片2的数量为2N个，其中，N为自然数，这样可以方便LED芯片2进行串、并联，在特殊情况下，也可考虑LED芯片2的数量为奇数个。多芯片集成结构亦可作为一个单元，若干个单元组成一光源阵列。印刷电路3上设置有15个单元，每一单元由四个LED芯片2构成，在铝金属的基板5上按光源阵列设置，整块印刷电路3上，整个阵列由60个LED芯片2组成，其散热性能好，发光效率高。

本发明以小芯片多组组合集成直接焊装在铝金属基板5上封装，由于铝金属基板5的材质采用铝质材料，因此它可以获得最低的热阻，其面上的电路走线采用一个厚度相当小的隔热层4进行分隔，此隔热层4能够避免铝质金属基板5短路，且又能使LED芯片2在工作期间产生的热量非常高效地通过铝基板5传导出去，良好的传导散热使得高密度集成芯片封装能够实现；发光面包封采用硅树脂层1又能避免原来的环氧包封引起的老化变性和泛黄而导致影响透光率，在结构紧凑性和可靠性方面具有很大的提高，有利于组织生产，成本低，这种小功耗多芯片集成封装结构能够应用于千家万户，实现了节能、环保照明。

基板5下方还设置有散热结构7，该散热结构7包括散热器71，所述散热器71上端的中部设有凹槽72，在该凹槽72的底端设有圆柱空心体73，在散热器71之圆柱空心体73内置有与该圆柱空心体73形状相匹配的导热柱74，该导热柱74充分置于圆柱空心体73后会有一露出散热器71上端表面的凸起75。所述散热器71为石墨基材结构；所述导热柱74为铝基材结构。

在散热器71的内部设有圆柱空心体73，把与所述圆柱空心体73形状相匹配的导热柱74置于该圆柱空心体73内，所述导热柱74充分置于圆柱空心体73后会有露出散热器71上端表面的凸起75。在使用时，该凸起75穿过基板5，这样更有利于使LED散发的热量通过导热柱74传递给散热器71，从而及时的把热量散发出去，以延长LED的使用寿命。

当然，在制造导热柱74的时候，可以根据实际需要把导热柱74制成实心体或者空心体，都可以达到上述效果。

基板5上还设置有散热结构7，该散热结构7包括散热器71、散热器71上端的中部的凹槽72、空心体和导热柱74，通过在散热器71的内部设有空心体，并把与空心体形状相匹配的导热柱74置于该空心体内，导热柱74充分置于空心体后会有一露出散热器71上端表面的凸起75，在使用时，把该凸起75穿过基板5，这样更有利于使LED散发的热量通过导热柱74传递给散热器71，从而及时的把热量散发出去，高热得以快速散出，具有较佳的散热效果，以延长LED的使用寿命。

实施例2

在实施例一的基础上，该基板5的顶面及底面上再设定位置处设有若干铜箔511，且该基板5底面的铜箔511上另设有防止氧化的锡层513，而多个LED芯片2一一对应设置在各铜箔511的顶面上，使各LED芯片2分别与各铜箔511形成电热连结。LED芯片2的底面上设有与铜箔511接触的绝缘层521，基板5上与LED芯片2接触的铜箔511位置处设有的散热导孔512，散热导孔512的内圆柱面上也设有铜箔511，且散热导孔512的内圆柱面上的铜箔511与基板5顶面及底面的铜箔511形成电热连结。由于基板5与各LED芯片2接触的铜箔511位置处分别设有一个以上的散热导孔512，散热导孔512的内缘面也设有铜箔511，使顶面及底面的铜箔511得以形成电热连结，或者，另外加上基板5邻近各铜箔511的设定位置也设有一个以上的散热导孔512，且散热导孔512的内缘面也设有铜箔511，使顶面及底面的铜箔511得以形成电热连结，故可增加基板5高温时的热传导速度及面积，使得高热得以自各个散热导孔512快速散出，其是先由基板5顶面先吸热，再利用散热导孔512的热传导将热能传导到底面，而具有较佳的散热效果，相对地，得以使得LED芯片2的寿命延长，且整体的光衰小，而具有较佳的亮度，深具实用性。

基板5上方设有反光碗和三个大功率LED芯片2，因而在增加照度及功能的同时，既不增加太大的体积，又便于组合安装而成一体；基板5的顶面及底面上设有若干铜箔511，基板5上与LED芯片2接触的铜箔511位置处设有的散热导孔512，因而可增加热传导速度及面积，使得高热得以快速散出，具有较佳的散热效果，且可使得LED芯片2的寿命延长，整体的光衰小，具有较佳亮度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于LED光源的多芯阵列集成结构，包括基板（5），所述基板（5）上设有印刷电路（3），其特征在于，所述基板（5）为铝金属基板，所述印刷电路（3）与基板（5）之间设有隔热层（4），所述印刷电路（3）上端面向内凹陷形成碗杯状凹槽（6），所述碗杯状凹槽（6）内焊接有若干LED芯片（2），所述LED芯片（2）上由硅树脂层（1）包封；所述基板（5）下方设有散热结构（7），所述散热结构（7）包括散热器（71），所述散热器（71）上端的中部设有凹槽（72），所述凹槽（72）的底端设有空心体（73）；所述散热器（71）的空心体（73）内设置有与该空心体（73）形状相适配的导热柱（74），所述导热柱（74）置于空心体（73）后有露出散热器（71）上端面的凸起（75），所述凸起（75）套设于基板（5）的通孔（55）内，且所述凸起（75）的上端面与隔热层（4）的下端面贴合。

2.如权利要求1所述的用于LED光源的多芯阵列集成结构，其特征在于：所述印刷电路（3）、隔热层（4）与基板（5）胶合成一体。

3.如权利要求1所述的用于LED光源的多芯阵列集成结构，其特征在于：所述散热器（71）为石墨基材结构，所述空心体（73）为圆柱空心体，所述导热柱（74）为铝基材结构。

4.如权利要求1所述的用于LED光源的多芯阵列集成结构，其特征在于：所述基板（5）的顶面及底面上设有若干铜箔（511），所述基板（5）的底面的铜箔（511）上设有锡层（513），所述LED芯片（2）分别与铜箔（511）电热连结；所述LED芯片（2）的底面上设有与铜箔（311）接触的绝缘层（521），所述基板（5）上与LED芯片（2）接触的铜箔（511）位置处设有的散热导孔（512），所述散热导孔（512）的内圆柱面上也设有铜箔（511），且散热导孔（512）的内圆柱面上的铜箔（511）与基板（3）顶面及底面的铜箔（511）形成电热连结。