CN105977366A - 一种散热型led 封装结构及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种散热型LED封装结构及其封装方法，属于半导体发光器件制造技术领域，装置自下而上包括散热基板、线路层、LED芯片、灌封树脂，线路层铺设于散热基板上，散热基板内设有内置微阵列腔道，内置微阵列腔道内填充散热工质，LED芯片通过金线与铺设在散热基板上的线路层电性连接，散热型LED封装结构外接散热循环系统。相比较常规散热结构，本发明使得内置微阵列腔道从LED芯片底部更靠近LED芯片位置，同时可以设置较大内径的内置微阵列腔道，即可以增多散热工质，也增加了散热效果，有效降低结温，从而保证了封装材料及芯片的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热型LED封装结构及其封装方法，属于半导体发光器件制造技术领域。
背景技术
发光二极管(LED)作为新一代照明光源，以其采用恒流驱动，具有节能环保、体积小、低功耗、使用寿命长而大获发展。就目前的半导体制造技术，大功率集成LED只能转换大约15％‐20％的输入功率为光能，其输入功率的80％‐85％都以热能的形式耗散，这会造成点亮LED器件的温升严重，而PN结高温会导致结老化、荧光粉老化等一系列缩短LED寿命的不良后果。为了保证LED器件的正常工作和使用寿命，一般要求结温不超过80℃。因此若要实现大功率LED的规模化应用就必须有效解决其散热问题，对于这方面的研究，无论是从内部材料或封装，或是增加外部辅助设施，人们已展开了诸多工作。
专利CN105221970A公开一种水循环散热LED灯，包括LED晶片、连接线、透镜、LED晶片基板、系统电路板、散热片、散热片下发设有用于散热的散热装置，散热装置的进水口位于散热装置的正下方，散热装置设有两个以上的出水口，均匀分布于散热装置的侧面。本发明的有益效果是将进水口设置在正下方，出水口在侧面，水流从下方进入四周流出，使得温度较低的水从散热片的中间想两边流动，带走散热片的热量，保证散热片各区域温度降低并相同。该发明利用水给散热器进行降温的方式来降低LED灯的热量，同时该优点也存在的不足是，设计结构较为复杂，增加多层热传导，不能使散热效果最大化。
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专利CN103824928A提供了一种LED横向流体散热COB光源及其封装工艺，包括微阵列热管平板、铜镀层、镀银层、线路层、绝缘漆层依次复合而成。所述微阵列热管平板外型呈薄板状，微阵列热管平板采用铝材冷拔一体成型，微阵列热管平板内部并列分布复数根独立运行的微细阵列通道，通道内填充工质，两端密封。该发明下的微阵列热管平板表面吸热后，工质蒸发迅速将热传递到冷凝段放热后再回流到蒸发段继续吸热，从而反复进行这一系列连续相变传热传质过程。
以上现有技术虽然在散热处理上取得一定效果，但均是从宏观角度出发，仍然是在芯片封装基板或是底座外进行散热加工，散热效果仍然不够理想。
发明内容
本发明针对现有技术在LED封装结构散热方面存在的不足，提供一种散热型LED封装结构，以及与该结构适应的封装方法。
一种散热型LED封装结构，自下而上包括散热基板、线路层、LED芯片、灌封树脂，线路层铺设于散热基板上，所述散热基板内设有内置微阵列腔道，所述内置微阵列腔道内填充散热工质，LED芯片通过金线与铺设在散热基板上的线路层电性连接。
根据本发明优选的，所述内置微阵列腔道在散热基板的板平面上的铺设结构为并联结构或S型结构。
根据本发明优选的，内置微阵列腔道为无缝钢制散热管道制成的内置微阵列腔道，管壁厚度在5μm‐10μm范围。
根据本发明优选的，散热基板为实心板，内置微阵列腔道位于实心板内。散热基板板体内除了内置微阵列腔道其他是实心，以保证内置微阵列腔道固定，并同时保证散热效果。
根据本发明优选的，所述散热板板体内的内置微阵列腔道纵切面呈圆环形。
进一步优选的，圆环形的内圆半径为R，R的取值范围为80μm‐150μm。
根据本发明优选的，内置微阵列腔道在靠近散热基板边缘位置设有入口端和出口端。
进一步优选的，入口端和出口端分别设于散热基板对向两侧。
进一步优选的，散热型LED封装结构还包括外接散热循环系统，外接散热循环系统分别与入口端和出口端相连。
本发明为了使散热工质更靠近LED芯片位置，更有利于散热，采用在LED芯片下方的散热基板内设置内置微阵列腔道，内置微阵列腔道由于管壁厚度在5μm‐10μm范围，非常薄，因此在封装之前需要先对散热基板及内置微阵列腔道进行反复检验，避免放置管道出现裂缝等异常。
本发明的整圆状的内置微阵列腔道位于LED芯片的下方位置，且内置于封装基板内，既可以近距离接近LED芯片，以达到散热的良好效果，同时可以设置较大内径的内置微阵列腔道，即散热工质可以增多，也增加了散热效果。
一种制备上述散热型LED封装结构的封装方法，包括步骤如下：
(1)在散热基板上铺设线路层；
(2)在步骤(1)所述铺设线路层的散热基板板体内设置内置微阵列腔道，内置微阵列腔道在靠近散热基板边缘位置设置入口端和出口端；
(3)在步骤(2)所述结构上固定LED芯片并进行打线，使LED芯片与线路层之间电性连接；
(4)对步骤(3)所述结构进行灌封树脂，形成完整的LED封装结构；
(5)在LED封装结构的内置微阵列腔道内填充散热工质；
(6)将步骤(5)所述LED封装结构与外接散热循环系统连接，形成散热型LED封装结构；或，重复步骤(1)至(5)至少一次，将得到的相邻的LED封装结构之间的入口端与出口端连接，形成LED封装结构的组装单元，将组装单元的入口端、出口端与外接散热循环系统相连。
本发明的优势在于：在散热基板内制造内置微阵列腔道，内置微阵列腔道内填充散热工质，然后将LED封装结构与外接散热循环系统相连，相比较常规散热结构，本发明使得内置微阵列腔道从LED芯片底部更靠近LED芯片位置，同时可以设置较大内径的内置微阵列腔道，即可以增多散热工质，也增加了散热效果，有效降低结温，从而保证了封装材料及芯片的使用寿命。
附图说明
图1是本发明步骤(1)得到的结构侧示图；
图2是本发明步骤(3)得到的结构侧示图；
图3是本发明步骤(4)得到的结构侧示图；
图4是本发明步骤(2)内置微阵列腔道呈并联结构铺设的透视图；
图5是本发明步骤(2)内置微阵列腔道呈S型结构铺设的透视图；
图6是内置微阵列腔道纵切面示意图；
图中，1、散热基板；2、线路层；3、LED芯片；4、金线；5、入口端；6、出口端；7、内置微阵列腔道；8、散热工质；9、灌封树脂。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做详细的说明，但不限于此。
如图1‐6所示。
实施例1
一种散热型LED封装结构，自下而上包括散热基板、线路层、LED芯片、灌封树脂，线路层铺设于散热基板上，所述散热基板内设有内置微阵列腔道，所述内置微阵列腔道内填充散热工质，LED芯片通过金线与铺设在散热基板上的线路层电性连接。
内置微阵列腔道在散热基板的板平面上的铺设结构为并联结构，如图4所示。
内置微阵列腔道为无缝钢制散热管道制成的内置微阵列腔道，管壁厚度为5μm。
实施例2
一种散热型LED封装结构，其结构如实施例1所述，区别在于，散热基板为实心板，内置微阵列腔道位于实心板内。散热基板板体内除了内置微阵列腔道其他是实心，以保证内置微阵列腔道固定，并同时保证散热效果。
实施例3
一种散热型LED封装结构，其结构如实施例1所述，区别在于，散热板板体内的内置微阵列腔道纵切面呈圆环形，圆环形的内圆半径120μm。
实施例4
一种散热型LED封装结构，其结构如实施例3所述，区别在于，内置微阵列腔道在靠近散热基板边缘位置设有入口端和出口端，入口端和出口端分别设于散热基板对向两侧。
实施例5
一种散热型LED封装结构，其结构如实施例4所述，区别在于，散热型LED封装结构还包括外接散热循环系统，外接散热循环系统分别与入口端和出口端相连。
实施例6
一种散热型LED封装结构，其结构如实施例1所述，区别在于，内置微阵列腔道在散热基板的板平面上的铺设结构为S型结构，如图5所示。
实施例7
一种散热型LED封装结构，其结构如实施例1所述，区别在于，内置微阵列腔道为无缝钢制散热管道制成的内置微阵列腔道，管壁厚度为10μm。
实施例8
一种散热型LED封装结构，其结构如实施例3所述，区别在于，圆环形的内圆半径80μm。
实施例9
一种散热型LED封装结构，其结构如实施例3所述，区别在于，圆环形的内圆半径100μm。
实施例10
一种散热型LED封装结构，其结构如实施例3所述，区别在于，圆环形的内圆半径150μm。
实施例11
一种制备实施例5所述散热型LED封装结构的封装方法，包括步骤如下：
(1)在散热基板上铺设线路层；
(2)在步骤(1)所述铺设线路层的散热基板板体内设置内置微阵列腔道，内置微阵列腔道呈并联结构，内置微阵列腔道在靠近散热基板边缘位置设置入口端和出口端；
(3)在步骤(2)所述结构上固定LED芯片并进行打线，使LED芯片与线路层之间电性连接；
(4)对步骤(3)完成LED芯片焊线封装的结构进行灌封树脂，形成完整的LED封装结构；
(5)在LED封装结构的内置微阵列腔道内填充散热工质；
(6)将步骤(5)所述LED封装结构与外接散热循环系统连接，形成散热型LED封装结构。
实施例12
一种制备实施例5所述散热型LED封装结构的封装方法，包括步骤如下：
(1)在散热基板上铺设线路层；
(2)在步骤(1)所述铺设线路层的散热基板板体内设置内置微阵列腔道，内置微阵列腔道呈并联结构，内置微阵列腔道在靠近散热基板边缘位置设置入口端和出口端；
(3)在步骤(2)所述结构上固定LED芯片并进行打线，使LED芯片与线路层之间电性连接；
(4)对步骤(3)完成LED芯片焊线封装的结构进行灌封树脂，形成完整的LED封装结构；
(5)在LED封装结构的内置微阵列腔道内填充散热工质；
(6)重复步骤(1)至(5)一次，得到两个LED封装结构，将得到的相邻的LED封装结构之间的入口端与出口端连接，形成LED封装结构的组装单元，将组装单元的入口端、出口端与外接散热循环系统相连。
实验例
根据本发明实施例5所述的技术方案制备高效散热集成LED封装结构，即一种封装有8*8阵列芯片，单颗芯片功率为0.5W的封装结构。不使用本发明所述的封装结构，经过1000小时老化测试后，其光衰在7％‐10％，而采用本发明技术方案的散热封装结构，光衰仅在3％左右，大大提高了封装结构的光衰寿命。
Claims (10)
1.一种散热型LED封装结构，其特征在于，自下而上包括散热基板、线路层、LED芯片、灌封树脂，线路层铺设于散热基板上，所述散热基板内设有内置微阵列腔道，所述内置微阵列腔道内填充散热工质，LED芯片通过金线与铺设在散热基板上的线路层电性连接。
2.根据权利要求1所述的散热型LED封装结构，其特征在于，内置微阵列腔道在散热基板的板平面上的铺设结构为并联结构或S型结构。
3.根据权利要求1所述的散热型LED封装结构，其特征在于，内置微阵列腔道为无缝钢制散热管道制成的内置微阵列腔道，管壁厚度在5μm‐10μm范围。
4.根据权利要求1所述的散热型LED封装结构，其特征在于，散热基板为实心板，内置微阵列腔道位于实心板内。
5.根据权利要求1所述的散热型LED封装结构，其特征在于，所述散热板板体内的内置微阵列腔道纵切面呈圆环形。
6.根据权利要求5所述的散热型LED封装结构，其特征在于，圆环形的内圆半径为R，R的取值范围为80μm‐150μm。
7.根据权利要求1所述的散热型LED封装结构，其特征在于，内置微阵列腔道在靠近散热基板边缘位置设有入口端和出口端。
8.根据权利要求7所述的散热型LED封装结构，其特征在于，入口端和出口端分别设于散热基板对向两侧。
9.根据权利要求7所述的散热型LED封装结构，其特征在于，散热型LED封装结构还包括外接散热循环系统，外接散热循环系统分别与入口端和出口端相连。
10.一种制备权利要求1‐9任意一项权利要求所述散热型LED封装结构的封装方法，包括步骤如下：
(1)在散热基板上铺设线路层；
(2)在步骤(1)所述铺设线路层的散热基板板体内设置内置微阵列腔道，内置微阵列腔道在靠近散热基板边缘位置设置入口端和出口端；
(3)在步骤(2)所述结构上固定LED芯片并进行打线，使LED芯片与线路层之间电性连接；
(4)对步骤(3)所述结构进行灌封树脂，形成完整的LED封装结构；
(5)在LED封装结构的内置微阵列腔道内填充散热工质；
(6)将步骤(5)所述LED封装结构与外接散热循环系统连接，形成散热型LED封装结构；或，重复步骤(1)至(5)至少一次，将得到的相邻的LED封装结构之间的入口端与出口端连接，形成LED封装结构的组装单元，将组装单元的入口端、出口端与外接散热循环系统相连。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107833866A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-23 | 华天科技（西安）有限公司 | 一次封装成型的增强散热的封装结构及制造方法 |
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| CN202834821U (zh) * | 2012-06-15 | 2013-03-27 | 王春 | 一种新型的半导体照明集成模块 |
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-
2016
- 2016-06-29 CN CN201610497691.XA patent/CN105977366A/zh active Pending
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