CN201242104Y - 大功率led封装结构 - Google Patents

Abstract

一种大功率LED封装结构，包括LED芯片、大功率LED的金属基座，其特征是：金属基座的底平面上具有一条以上的内凹通槽；每条内凹通槽的壁上设有无铅锡焊剂(锡银铜合金介质)层；LED芯片为锡银铜合金介质粘合而成。与现有技术相比，本实用新型将大功率LED金属基座的底面设计成具有多条内凹通槽的结构，使金属基座具有了接纳热管的功能。当连接散热器的热管汇至金属基座底部时，每根热管管壁都能紧贴在内凹通槽的壁上，并采用无铅锡焊剂层将其焊接成一体。本实用新型采用热管式快速散热结构后，利用气液变化过程中的吸放热原理，通过蒸发与冷凝传递热量，很好地解决了现有大功率LED基座与散热器之间的连接散热问题。

Description

大功率LED封装结构

【技术领域】

本实用新型涉及一种大功率LED封装结构，尤其涉及封装结构的散热问题。

【背景技术】

目前，新型发光材料LED显现出良好的发展前景，特别是大功率LED，不但研究力度加大、工艺技术和材料迅猛发展，而且应用领域也在不断拓宽，产品已涉及景观照明、矿灯、路灯和应急灯等领域。

目前，大功率LED光源有两种制造方法。一种是使用小功率LED阵列方式作为发光体，但是小功率LED光衰大、电路设计复杂、安装成本高，且存在配光控制难的问题。另一种则用大功率LED芯片集成封装在一个金属基座内，在基座上配置光学杯，此封装结构光效高，发光角度易于控制，但是，存在的问题是：散热难题一直未能解决。由于大功率LED属于半导体器件，在半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。通常的大功率LED封装结构的光电转换效率大概在15％-20％之间，约80％左右的电能则转化为热能散发出来。大功率LED本身功率就在一瓦以上，如不及时进行热量散发，工作时间过长将导致LED芯片的结温过高，使衰减速度加快，使用寿命缩短；另外，升温后，还会影响到LED的驱动效率、损害磁性元件及输出电容器等元件的寿命，从而导致LED驱动器可靠性降低。

目前，大功率LED封装行业中，通常采用高导热银胶作为LED芯片和金属基座之间的粘合传导材料，LED芯片以多串并方式用金线将其连接，再填充荧光粉胶脂在聚胶杯或反光杯内；采用此封装结构的基本原理是：LED芯片在工作时所产生的热量通过导热银胶传递到大功率LED的基座上，热量经基座再传给与之相连接的散热器，最后，散热器将热量扩散至外界。

由上可见，大功率LED的金属基座或陶瓷基座的定型成了大功率LED二次散热的关键，以及粘接LED芯片的传导材料变得非常重要。现有大功率LED基座的底部通常采用平面设计封装结构，二次散热只能用导热硅脂(或导热硅胶垫)与外围的散热器连接，作为散热的传导介质，导热硅脂(或导热硅胶垫)的导热系数为5w/mk，导热银胶为5w/mk～20w/mk，实践证明，现有封装结构难以满足LED芯片的散热要求。导热银胶(导热银胶在固化后的基本结构为：环氧树脂骨架+纯银微粒子)作为大功率LED芯片与LED金属基座之间的传导粘合材料时，一般导热系数在5w/mk～20w/mk之间，其导热系数较低，等于在大功率LED芯片和LED金属基座之间加了一道热阻，使LED芯片的热量无法迅速导出，在长时间工作情况下对LED芯片散热与物理特性极为不利，最终会导致LED芯片P/N结温过高而使荧光粉失效的恶性过程。

【发明内容】

为克服现有技术存在的上述问题，本实用新型旨在提供一种具有新型结构的大功率LED封装结构，利用该封装结构后，大功率LED的基座与散热器连接具有接触面积大、空阻小，有利于提高热传导效率。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：这种大功率LED封装结构，包括LED芯片、大功率LED的金属基座，其特征是：金属基座的底平面上具有一条以上的内凹通槽。

如上所述的封装结构，其特征是：所述内凹通槽为二条以上，并且呈水平向平行排列。

如上所述的封装结构，其特征是：所述内凹通槽的截面呈半圆型。

如上所述的封装结构，其特征是：每条内凹通槽的壁上设有无铅锡焊剂层。

如上所述的封装结构，其特征是：LED芯片与金属基座上平面之间设有锡银铜合金介质层。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型将大功率LED金属基座的底平面设计成具有多条内凹通槽的结构，使金属基座具有了接纳热管的功能。当连接散热器的热管汇至金属基座底部时，每根热管管壁都能紧贴在内凹通槽的壁上，并采用无铅锡焊剂层将其焊接成一体。本实用新型采用热管式快速散热结构后，利用气液变化过程中的吸放热原理，通过蒸发与冷凝传递热量，很好地解决了现有大功率LED基座与散热器之间的连接问题，再通过用无铅锡焊料将其焊接成一体的技术手段，实践证明，这种封装结构的导热效果与物理特性远远优于现有结构和采用导热硅脂(或导热硅胶垫)几十倍，实现了高效散热目的。

【附图说明】

图1为本实用新型一个实施例的侧面结构示意图。

图中：金属基座1，光学杯2，PCB构件3，LED芯片4，锡银铜合金介质层5，金丝导线6，PCB构件导电片7，PCB构件引线焊盘8，荧光粉胶脂9，内凹通槽10。

【具体实施方式】

参见图1。这种封装结构包括金属基座1，光学杯2，PCB构件3，LED芯片4，锡银铜合金介质层5，金丝导线6，PCB构件导电片7，PCB构件引线焊盘8，荧光粉胶脂9，内凹通槽10。本实用新型的创新点在于：1、现有技术的金属基座1底部为平面型结构，因此，它只能与散热器作贴置式粘合连接，将金属基座1的底部改成具有多条内凹通槽10的结构后，内凹通槽10可以用来接纳热管，从散热器出来的多条热管汇至相应的内凹通槽10内。安装时，热管外壁与内凹通槽10的内壁由无铅锡焊剂层焊接成一体，导热面积大，传热效果好。

大功率LED芯片4与金属基座1采用高导热率--锡银铜合金介质焊接，当然，也可以采用与锡银铜合金介质导热率相近的焊料焊接，以及热管外壁与金属基座1内凹通槽10壁之间采用无铅锡焊剂层焊接，其焊料也不仅限于无铅锡焊剂，也可以采用与无铅锡焊剂导热率相近的焊料焊接，上述变化应纳入本专利的保护范围。

Claims (5)

1、一种大功率LED封装结构，包括LED芯片(4)、大功率LED的金属基座(1)，其特征是：金属基座(1)的底平面上具有一条以上的内凹通槽(10)。

2、如权利要求1所述的封装结构，其特征是：所述内凹通槽(10)为二条以上，并且呈水平向平行排列。

3、如权利要求1所述的封装结构，其特征是：所述内凹通槽(10)的截面呈半圆型。

4、如权利要求1所述的封装结构，其特征是：每条内凹通槽(10)的壁上设有无铅锡焊剂层。

5、如权利要求1所述的封装结构，其特征是：LED芯片与金属基座(1)上平面之间设有锡银铜合金介质层。

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