CN107093660B - 一种散热器与芯片封装一体化的光源结构 - Google Patents

一种散热器与芯片封装一体化的光源结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，属于LED光源领域，包括散热板、散热片、插针、LED芯片；所述散热板上表面的中部设置杯腔，所述杯腔内设有两个贯通散热板上表面和下表面的通孔；所述插针有两根，两根插针的上端分别穿过两个通孔，插针与散热板绝缘固定；所述LED芯片固晶在杯腔内，LED芯片的正负极通过导线分别焊接两根插针；所述散热片与散热板的下表面连接。本发明通过设计一种一次性成型的金属散热器封装结构，芯片直接固晶于散热器表面，去除支架及PCB，减少热阻至一层，极大的提高热传导效率，同时，该结构具有大的散热面积，可以形成良好的空气对流，可以快速散发热量。

Description

一种散热器与芯片封装一体化的光源结构
技术领域
本发明涉及LED光源领域，特别涉及一种散热器与芯片封装一体化的光源结构。
背景技术
发光二极管(LED)是一种能把电能转化为光能的固体器件，它的结构主要由PN结芯片、电极和光学等系统组成。LED的基本工作原理是一个电光转换的过程，当一个正向偏压施加于PN结两端，由于PN结势垒的降低，P区的正电荷将向N区扩散，N区的电子也向P区扩散，同时在两个区域形成非平衡电荷的积累。由于电流注入产生的少数载流子相对不稳定，对于PN结系统，注入到价带中的非平衡空穴要与导带中的电子复合，其中多余的能量将以光的形式向外辐射，电子和空穴的能量差越大，产生的光子能量就越高。能量级差大小不同，产生光的频率和波长就不同，相应的光的颜色就会不同。
传统LED大功率照明产品，芯片热量都是通过灯珠支架-PCB-散热器进行热量传导，从芯片到散热器之间有多层热阻，导致散热效率低下、散热器体积大、重量大、成本高。
发明内容
为解现有技术的不足，提出本发明，通过设计一种一次性成型的金属散热器封装结构，芯片与散热器直接固晶焊接，去除支架及PCB，减少热阻至一层，极大的提高热传导效率，同时，该结构具有大的散热面积，可以形成良好的空气对流，可以快速散发热量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明公开的一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，包括散热板、散热片、插针、LED芯片；所述散热板上表面的中部设置杯腔，所述杯腔内设有两个贯通散热板上表面和下表面的通孔；所述插针有两根，两根插针的上端分别穿过两个通孔，插针与散热板绝缘固定；所述LED芯片固晶在杯腔内，LED芯片的正负极通过导线分别焊接两根插针；所述散热片与散热板的下表面连接。现有的LED大功率照明产品，芯片通过灯珠支架、PCB、连接层与散热器连接，芯片与散热器之间间隔了多个热阻层；本发明的芯片与散热器之间直接通过固晶层连接，热阻减少至一层，能够极大的提高热传导效率。散热板与散热片的结合，能够更加有效地散发热量。
进一步的，所述散热板与散热片为金属材质，能够更加有效地传递热量，从而加快热量的散发。
进一步的，所述散热板和散热片一体成型，能够减小热阻，使热量传递更加顺畅。
优选的，所述散热板的上表面折弯出凸起，所述杯腔位于凸起上，能够增加散热板的散热面积。
优选的，所述散热板开设有贯通散热板上表面和下表面的透气槽或透气孔，所述透气槽或透气孔均匀分布在环槽或者环形凸起的外侧。透气槽或透气孔可以形成良好的空气对流，可以快速散发热量。
进一步的，所述散热板的边缘设置延伸部，所述延伸部为条状，延伸部的一端与散热板的边缘连接，多个延伸部发射状分布于散热板边缘。延伸部变相的增加了散热板的散热面积，提高了散热效率。
进一步的，所述散热板为圆形、方形或异形，所述散热片的一端与散热板的边缘连接。散热片有效地增加了散热面积，提高了散热效率。
优选的，所述管状散热片的侧壁开设有通槽，不仅增加了散热面积，还能够形成良好的空气对流，可以快速散发热量。
优选的，所述散热片为L型散热片，所述L型散热片的长边与散热板的边缘垂直连接，L型散热片的短边朝向插针，多个L型散热片均匀分布在散热板的边缘，L型散热片之间有间距。L型散热片的结构不仅增加了散热面积，还能够形成良好的空气对流，可以快速散发热量。
进一步的，所述散热片为S型散热片，所述S型散热片的一端与散热板的边缘垂直连接，多个S型散热片均匀分布在散热板的边缘，S型散热片之间有间距。S型散热片的结构进一步增加了散热面积，还能够形成良好的空气对流，可以快速散发热量。
进一步的，还包括母插端子、连接件单元，所述母插端子之间通过连接件单元连接；母插端子设有与插针适配的插孔。LED芯片通过插针与母插端子连接，可以将光源排列成不同形状。
优选的，所述连接件单元可弯曲定型，形成任意二维平面形状及三维立体形状。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的芯片与散热器之间直接通过固晶层连接，热阻减少至一层，能够极大的提高热传导效率；
2、凸起的设置能够增加散热板的散热面积；
3、散热板上的透气槽、透气孔可以形成良好的空气对流，可以快速散发热量；
4、延伸部增加了散热板的散热面积，提高了散热效率；
5、散热片以及其侧壁开设的通槽，不仅增加了散热面积，还能够形成良好的空气对流，可以快速散发热量；
6、L型散热片、S型散热片的结构不仅增加了散热面积，还能够形成良好的空气对流，可以快速散发热量；
7、母插端子和连接件单元的设计，能使光源形成任意二维平面形状及三维立体形状，方便造型。
8、本发明能够减少生产工艺和材料成本，从而大大降低散热器制造的成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为散热板第一种实施例的结构示意图；
图3为散热板第二种实施例的结构示意图；
图4为散热板第三种实施例的结构示意图；
图5为散热片第三种实施例的结构示意图；
图6为散热片第四种实施例的结构示意图；
图7为本发明的连接结构示意图；
图中：散热板1、散热片2、插针3、LED芯片4、母插端子5、连接件单元6、杯腔11、凸起12、延伸部13、透气槽或透气孔14、L型散热片22、S型散热片23、通孔111、通槽211。
具体实施方式
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，对本发明进行进一步详细说明。
如图1-6所示，本发明公开的一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，包括散热板1、散热片2、插针3、LED芯片4；散热板1上表面的中部设置杯腔11，杯腔11内设有两个贯通散热板1上表面和下表面的通孔111；插针3有两根，两根插针3的上端分别穿过两个通孔111，插针3与散热板1绝缘固定；LED芯片4固晶在杯腔11内，LED芯片4的正负极通过导线分别焊接两根插针3；散热片2与散热板1的下表面连接。散热板1与散热片2为金属材质，能够更加有效地传递热量，从而加快热量的散发。散热板1和散热片2一体成型，能够减小热阻，使热量传递更加顺畅。现有的LED大功率照明产品，芯片通过灯珠支架、PCB、连接层与散热器连接，芯片与散热器之间间隔了多个热阻层；本发明的芯片与散热器之间直接通过固晶层连接，热阻减少至一层，能够极大的提高热传导效率。散热板1与散热片2的结合，能够更加有效地散发热量。
如图7所示，为了方便将灯源造型，在上述结构的基础上增加母插端子5、连接件单元6，母插端子5之间通过连接件单元6连接；母插端子5设有与插针3适配的插孔。LED芯片4通过插针3与母插端子5连接，可以将光源排列成不同形状。连接件单元6可弯曲定型，形成任意二维平面形状及三维立体形状。
散热板1的第一种实施例：
如图2所示，散热板1的上表面折弯出凸起12，杯腔11位于凸起12上，能够增加散热板1的散热面积。
散热板1的第二种实施例：
如图3所示，在散热板1的第一种实施例的基础上，在散热板1开设有贯通散热板1上表面和下表面的透气槽或透气孔14，透气槽或透气孔14均匀分布在凸起12的外侧。透气槽或透气孔14可以形成良好的空气对流，可以快速散发热量。
散热板1的第三种实施例：
如图4所示，散热板1的边缘设置延伸部13，延伸部13为条状，延伸部13的一端与散热板1的边缘连接，多个延伸部13发射状分布于散热板1边缘。延伸部13变相的增加了散热板1的散热面积，提高了散热效率。
散热片2的第一种实施例：
如图1所示，散热板1为圆形、方形或异形，散热片2的一端与散热板1的边缘连接。散热片2有效地增加了散热面积，提高了散热效率。
散热片2的第二种实施例：
如图1所示，在散热片2的第一种实施例基础上，在散热片2的侧壁开设有通槽211，不仅增加了散热面积，还能够形成良好的空气对流，可以快速散发热量。
散热片2的第三种实施例：
如图5所示，散热片2为L型散热片22，L型散热片22的长边与散热板1的边缘垂直连接，L型散热片22的短边朝向插针3，多个L型散热片22均匀分布在散热板1的边缘，L型散热片22之间有间距。L型散热片22的结构不仅增加了散热面积，还能够形成良好的空气对流，可以快速散发热量。
散热片2的第四种实施例：
如图6所示，散热片2为S型散热片23，S型散热片23的一端与散热板1的边缘垂直连接，多个S型散热片23均匀分布在散热板1的边缘，S型散热片23之间有间距。S型散热片23的结构进一步增加了散热面积，还能够形成良好的空气对流，可以快速散发热量。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，其特征在于：包括散热板(1)、散热片(2)、插针(3)、LED芯片(4)；所述散热板(1)上表面的中部设置杯腔(11)，所述杯腔(11)内设有两个贯通散热板(1)上表面和下表面的通孔(111)；所述插针(3)有两根，两根插针(3)的上端分别穿过两个通孔(111)，插针(3)与散热板(1)绝缘固定；所述LED芯片(4)固晶在杯腔(11)内，LED芯片(4)的正负极通过导线分别焊接两根插针(3)；所述散热片(2)与散热板(1)的下表面连接；所述散热片(2)为L型散热片(22)或S型散热片(23)，所述L型散热片(22)的长边与散热板(1)的边缘垂直连接，L型散热片(22)的短边朝向插针(3)，多个L型散热片(22)均匀分布在散热板(1)的边缘，L型散热片(22)之间有间距；所述S型散热片(23)的一端与散热板(1)的边缘垂直连接，多个S型散热片(23)均匀分布在散热板(1)的边缘，S型散热片(23)之间有间距。
2.根据权利要求1所述的一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，其特征在于：所述散热板(1)的上表面折弯出凸起(12)，所述杯腔(11)位于凸起(12)上。
3.根据权利要求2所述的一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，其特征在于：所述散热板(1)开设有贯通散热板(1)上表面和下表面的透气孔(14)，所述透气孔(14)均匀分布在凸起(12)的外侧，所述凸起(12)为环形凸起。
4.根据权利要求1所述的一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，其特征在于：所述散热板(1)的边缘设置延伸部(13)，所述延伸部(13)为条状，延伸部(13)的一端与散热板(1)的边缘连接，多个延伸部(13)发射状分布于散热板(1)边缘。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，其特征在于：所述散热板(1)为圆形、方形或异形。
6.根据权利要求1所述的一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，其特征在于：还包括母插端子(5)、连接件单元(6)，所述母插端子(5)之间通过连接件单元(6)连接；母插端子(5)设有与插针(3)适配的插孔。
7.根据权利要求6所述的一种散热器与芯片封装一体化的光源结构，其特征在于：所述连接件单元(6)可弯曲定型。
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