CN201623180U - 低热阻led - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低热阻LED。它包括LED芯片，与LED芯片配合的热沉，热沉上镀有真空镀膜，该真空镀膜与LED芯片焊接配合。封装时，将热沉放置到真空镀膜设备中真空镀膜，接着取出镀有真空镀膜的热沉，再将LED芯片底座与真空镀膜熔融，冷却后LED芯片固定在热沉上。本实用新型具有显著的进步：在真空环境下，至少在对热沉与LED配合的表面真空镀一层薄膜，提高热沉表面平整度，薄膜的厚度薄，与热沉粗糙度相适应，减少镀膜耗材，还可避免LED与热沉焊接在一起后存在空气层，提高散热效率，在同一热沉上焊接LED阵列也具有较好散热效果，达到低热阻的要求。

Description

低热阻LED

【所属技术领域】

本实用新型涉及一种LED，尤其涉及一种具有低热阻的LED。

【背景技术】

LED全称半导体发光二极管，可直接将电能转化为光能，LED对温度十分敏感，LED的功率越大，P-N结上的温度上升也越明显。而且，许多应用又要将若干个大功率LED陈列使用，其散热问题尤其明显。使用过程中，LED的热量散不出去造成LED的结温上升，严重影响LED的发光效率，寿命，稳定性等。特别是大功率LED由于发热量大，散热问题更是业界的难题之一。

LED的热量散除，降低LED的结温，与LED的芯片结构，封装技术及热沉技术有关。因为，对于一平方毫米的LED芯片来说热能产生主要有：LED芯片内部热阻0.9℃/W-3.5℃/W、封装技术2℃/W-20℃/W、热沉技术0.05℃/W-2℃/W。由此可见，封装技术在LED散热中具有十分关键的作用。在传统工艺技术中，大功率LED芯片封装大致分为银浆固晶、共晶热压、共晶回流、超声覆晶等技术。银浆技术由于封装时银浆厚度的控制不易，较厚如图1所示，热阻较大。后几种技术统称为共晶技术，其特点是封装料厚度较少约几微米到几十微米，但生产工艺要求较高，要有专用设备，共晶参数控制严格，成品率不高，且必须采用带有共晶料层的芯片，即使这样也要求基底的平整度好，才能有较好的效果，但由于基底的平整度总是有一定限制基底越平整加工成本越高。并且，共晶焊料一般都是锡合金材料，融化时液体存在较大的表面张力，与表面相对粗糙的基底结合时，存在空气隔热层如图2所示。这种空气阻隔层严重影响了LED芯片热量向热沉基底传递的效率。空气阻隔层的存在是LED封装热阻增大的重要因素。

【发明内容】

本实用新型的目的在于提供一种低热阻LED，在真空环境下，对热沉与LED配合的表面真空镀一层薄膜，提高热沉表面平整度，薄膜的厚度薄与热沉粗糙度相适应，减少镀膜耗材，还可避免LED与热沉焊接在一起后存在空气层，提高散热效率，对于LED阵列也具有低热阻效果，解决现有技术存在的上述问题。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是：低热阻LED，包括LED芯片，与LED芯片配合的热沉，其特征在于热沉上镀有真空镀膜，该真空镀膜与LED芯片焊接配合。采用基底的方法，由于蒸镀时，金属焊料的气体以原子的形式与LED热沉基底结合，基底表面缝隙中，被金属焊料填满，使得焊料与热沉表面结合面紧密结合，无气体存在，厚度也很容易控制到很薄，因此大大提高了LED芯片的导热效果，也同时降低了热沉表面的处理难度，且对LED芯片也有特别的要求，有利于降低选用LED芯片的成本，因此本实用新型涉及的技术采用成熟的真空镀膜方法，能有效的降低LED封装的热阻，同时降低了对LED芯片及热沉处理难度的要求，降低了大功率LED封装技术的成本，适合大规模生产，且具有很强的实用性及推广价值。封装时，将热沉放置到真空镀膜设备中真空镀膜，接着取出镀有真空镀膜的热沉，再将LED芯片底座与真空镀膜熔融，冷却后LED芯片固定在热沉上。LED芯片上的焊点与底座真空镀膜熔融后，在冷却的过程中对LED芯片施加压力，避免在冷却的过程中使镀膜和热沉之间出现气泡或空气层的现象。真空镀膜的厚度与热沉粗糙度成正比，通过真空镀膜将热沉表面凹坑填平，使热沉与真空镀膜共同形成的表面平整、且热沉与真空镀膜之间无间隙配合。热沉与真空镀膜共同形成的表面平整，有利于将LED焊接在镀膜上时LED、镀膜和热沉之间都无气泡或空气层的存在，提高热传导效率。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型采用如下技术措施：所述的真空镀膜为真空离子蒸镀膜，或者为真空溅射镀膜，所述真空镀膜的厚度与热沉表面粗糙度成正比关系，真空镀膜与热沉之间无间隙配合。真空镀膜：一方面有利于在热沉表面镀上一层较薄的镀膜，使镀膜的厚度与热沉表面最高凸起的高度相适应(也就是真空镀膜的厚度与热沉表面粗糙度成正比关系)，避免高于最高凸起的高度，减少镀膜材料的浪费；另一方面有利于排除热沉与镀膜之间的空气，防止空气层或气泡的产生(也就是真空镀膜与热沉之间无间隙配合)，提高热传递效率。

所述的真空镀膜为低熔点金属或者合金。真空镀膜为低熔点材质：有利于镀膜材料蒸发形成原子态的气体，均匀的覆盖在热沉表面，容易控制镀膜厚度；也方便将LED底部焊接点与镀膜熔融，提高焊接效率；此外，镀膜从固态转化为熔融状态，需要消耗热量，进一步提高对LED的散热效果。

低熔点的所述真空镀膜为锡或者为铅锡合金。

所述的热沉为高导热热沉。有利于快速将LED上的热量传导到高导热热沉上，高导热热沉又将热量散发出去，提高对LED的散热效果。

高导热的所述热沉为铜、或为铝、或为银、或为陶瓷、或为碳基底。

本实用新型具有显著的进步：在真空环境下，至少在对热沉与LED配合的表面真空镀一层薄膜，提高热沉表面平整度，薄膜的厚度薄，与热沉粗糙度相适应，减少镀膜耗材，还可避免LED与热沉焊接在一起后存在空气层，提高散热效率，在同一热沉上焊接LED阵列也具有较好散热效果，达到低热阻的要求。

【附图说明】

图1是本实用新型的一种现有技术的结果示意图；

图2是本实用新型的另一种现有技术的结果示意图；

图3是本实用新型的一种实施方式的结构示意图；

图4是本实用新型的另一种实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型的另一种实施方式的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

实施例1：低热阻LED，如图3所示，它包括LED芯片101，与LED芯片101配合的热沉103，热沉103上镀有真空镀膜102，该真空镀膜102与LED芯片101焊接配合。真空镀膜102为真空离子蒸镀膜，或者为真空溅射镀膜。真空镀膜102的厚度与热沉103表面粗糙度成正比关系，通过真空镀膜102将热沉103表面凹坑填平，使热沉103与真空镀膜102共同形成的表面平整、且热沉与真空镀膜102之间无间隙配合。真空镀膜102的厚度基本上与最凸出于热沉103表面的凸起高度齐平，避免出现镀膜超出热沉103表面的凸起的最高点较多现象的出现。真空镀膜102与热沉103之间无间隙配合，也就是说，真空镀膜102与热沉103之间无空气层或气泡，提高热传递效率，提高散热性能。

真空镀膜102为低熔点金属或者合金，尤其以锡或者为铅锡合金为优选。

热沉103为高导热热沉，尤其以铜、或铝、或银、或陶瓷、或碳基底为优选。

封装时，将热沉103放置到真空镀膜设备中真空镀膜，接着取出镀有真空镀膜的热沉102，再将LED芯片101底座上的焊点与真空镀膜102熔融，冷却后LED芯片101固定在热沉103上。LED芯片101底座上的焊点与底座真空镀膜102熔融后，在冷却的过程中对LED芯片103施加压力。

上述实施例中，LED芯片101还可以为带透镜105的LED(如图4所示)，或者为若干LED芯片阵列形成的LED阵列(如图5所示)。

Claims (8)

1.低热阻LED，包括LED芯片(101)，与LED芯片(101)配合的热沉(103)，其特征在于热沉(103)上镀有真空镀膜(102)，该真空镀膜(102)与LED芯片(101)焊接配合。

2.根据权利要求1所述的低热阻LED，其特征在于所述的真空镀膜(102)为真空离子蒸镀膜，或者为真空溅射镀膜，所述真空镀膜(102)的厚度与热沉(103)表面粗糙度成正比关系，真空镀膜(102)与热沉(103)之间无间隙配合。

3.根据权利要求1或2所述的低热阻LED，其特征在于所述的真空镀膜(102)为低熔点金属或者合金。

4.根据权利要求3所述的低热阻LED，其特征在于低熔点的所述真空镀膜(102)为锡或者为铅锡合金。

5.根据权利要求3所述的低热阻LED，其特征在于所述的热沉(103)为高导热热沉。

6.根据权利要求4所述的低热阻LED，其特征在于所述的热沉(103)为高导热热沉。

7.根据权利要求5所述的低热阻LED，其特征在于高导热的所述热沉(103)为铜、或为铝、或为银、或为陶瓷、或为碳基底。

8.根据权利要求6所述的低热阻LED，其特征在于高导热的所述热沉(103)为铜、或为铝、或为银、或为陶瓷、或为碳基底。

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