CN202134575U

CN202134575U - Led散热基板

Info

Publication number: CN202134575U
Application number: CN201120227389U
Authority: CN
Inventors: 李茂碷; 李承恩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2021-06-30

Abstract

本实用新型公开了一种LED散热基板，主要是供LED晶体直接打线装载配置或提供覆晶配置，使LED晶体热源可通过散热基板而迅速扩散传导，本实用新型散热基板采石墨(Graphite)为基材，并于石墨基材表面以碳化硅(SiC)披覆形成介电层。本实用新型散热基板具有与LED晶体相当的热膨胀系数，极佳的热传导效率与耐候性，且散热基板的工艺加工简易、成本低，极具市场竞争力。

Description

LED散热基板

技术领域

本实用新型涉及一种LED散热基板，尤指一种以石墨为基材，基材外表披覆碳化硅介电层的LED散热基板设计。

背景技术

众所周知，LED发光具有反应时间快、体积小、功率消耗小、发光效率高、低污染、可靠度高、适用范围广、使用寿命长、适合量产等优点。但其亦有缺点有待克服，如因散热不良所导致的光衰、发光效率及LED晶体寿命的降低、散热模组的成本价格过高与加工不易等。

若此，碍于高功率LED发热密度大，而为使热源能有效率地散发，各厂家无不积极寻求解决之道，故乃有各式散热材的应用与技术。如图5所示，乃为LED各部位的散热比例图，其资料来源为：Lighting Research Center，其中以铝基板(MCPCB)和电极引脚(LEAD)所占热流比例最大，而在热对流实验中可以验证，LED传热的中心点就位于散热基板之处，故当高功率LED的热流密度较高时，散热基板的材质选用，则决定了高功率LED的优劣与兴败。

现行LED的散热基板主流区分有采用金属基板与陶瓷基板两类。金属基板以铝及铜为选用材质，因此于工艺上必须多一绝缘层的处理，但金属的热膨胀系数(约17～23×10^-6/K)远大于LED晶体(约3～8×10^-6/K)，此一过度膨胀现象乃易造成基板产生热歪斜，引发LED晶体瑕疵或发光效率降低，因此，金属基板不适合于高温环境及高功率或高电流LED使用。

陶瓷基板则是采用以氧化铝/氮化铝为基材，由于本身属于绝缘材质，因此不需有绝缘层处理。该陶瓷散热基板具有导热系数佳、热膨胀系数(约5.6～7.2×10^-6/K)接近LED晶体、绝佳的机械力等优点，因此，陶瓷基板可适合于高温环境及高功率或高电流LED使用。惟陶瓷基板在加工上乃较不易加工，因陶瓷材质硬度极高，在凿孔工艺的时程上，则较不符合量产的需求。

综上所述，高功率LED配合照明产品的市场需求大，要普及化运用，整体LED的成本必须降低；因此，兼具低成本与高导热性，且其表面可直接供LED电极焊垫的基板结构型态，显为相关技术研发的重要方向。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型基于此一LED散热基板尚有改善的必要，于是提出本实用新型「LED散热基板」设计，期使散热基板在材料选用具有高导热性和电绝缘性的必要条件下，同时还得兼顾热膨胀系数与LED晶体一致性，使散热基板具有加工容易、低成本的量产特性。

本实用新型的目的，在于提供一种LED散热基板，使散热基板热膨胀系数可与LED晶体相当，且热传导系数高，使LED晶体所散发的热源可迅速予以扩散传导，俾使LED发光效率得以维持而不有色衰、降低使用寿命等。

为达此上述目的，本实用新型较佳的实施例主要使散热基板包含一基材与一介电层，该基材以石墨(Graphite)为材质，该介电层以碳化硅(SiC)为材质而披覆结合于基材表面，借此提供LED晶体直接配置，使LED晶体热源可通过散热基板迅速外扩传导。借此，本实用新型散热基板即得具有与LED晶体相当的热膨系数，极佳的热传导效率与耐候性，且散热基板的工艺加工简易、成本低，极具市场竞争力。

优选的实施方案，本实用新型该基材的热膨胀系数为3～5×10^-6/K。

优选的实施方案，本实用新型该介电层较佳厚度为5μm～100μm。

借此，本实用新型LED散热基板，能通过该基材与该介电层提供LED晶体极佳的热传导，达到迅速导热的功效。另外，通过该介电层的设计，可以将散热基板达到完全绝缘与极佳的耐候性要求。

附图说明

图1所示为本实用新型结合LED晶体的组成剖面结构示意图。

图2所示为本实用新型结合LED晶体的示意图。

图3所示为本实用新型中石墨基材具有反射杯结构的剖面示意图。

图4所示为本实用新型应用于阵列的实施例示意图。

图5所示为LED各部位的散热比例图。

部件名称：

1散热基板；

11基材；

12介电层；

13穿孔；

14反射杯；

2LED晶体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

本实用新型LED散热基板，如图1所示为整体散热基板1较佳的实施例，主要包含一基材11与介电层12，该基材11以热膨胀系数为3～5×10^-6/K的石墨(Graphite)为材质，该介电层12以热膨胀系数约为4×10^-6/K的碳化硅(SiC)为材质而完整披覆结合于石墨基材11表面，其披覆较佳厚度为5μm～100μm，借此组成散热基板1，乃得以供LED晶体2直接配置，使LED晶体2热源可通过散热基板1而迅速外扩传导。

再者，因基材11的石墨材质为轻质高导电材料，故基材11于表面尚未披覆结合介电层12之前，乃可依LED晶体2的封装需求(打线导电)，而具有如图2图中所揭示的穿孔13结构，或如图3图中所揭示的反射杯14结构，该穿孔13与反射杯14的成型加工，因基材11的石墨材质而显得极为容易，再加上石墨素材价格便宜，此乃有助于大量生产的需求。

此外，前述该穿孔13在碳化硅介电层12披覆结合时，于孔壁表面亦须结合有介电层12来形成绝缘，如此，即得使该穿孔13于内部回填金属形成电极焊垫之后，能与石墨基材11不有电性导接，使LED晶体2能直接打线装载配置或提供锡球回焊。

如图4所示，该LED散热基板1除可对应单LED晶体2配置以外，其亦能供多颗LED晶体2以COB型式封装应用，此乃取决于本实用新型散热基板1具有优异导热、绝缘效果的碳化硅介电层12，通过于该介电层12表层设电路板迹线的手段，使多颗LED晶体2的覆晶封装工艺更形便捷，同时亦能增加LED晶体2的附着力。

本实用新型的LED散热基板，除了在工艺上具有符合大量生产、降低制造成本的优势外，其于LED晶体2热源的迅速输导，乃是本实用新型选用石墨为基材，并披覆以高导热性碳化硅介电层12设计的主要诉求，凭借石墨基材11具有优势的热导系数100～400W/mk，及碳化硅介电层12同样拥有极佳的导热系数200～300W/mk，相较现行业界主流的陶瓷基板而言(陶瓷基板的热导系数，氧化铝为22～32W/mk，氮化铝为100～200W/mk)，则更具有大幅度的导热表现，此一超高的导热效果，当可提供高功率或高电流LED来使用，使LED晶体2不有因散热不良所导致的光衰、发光效率降低等的情事产生。

上述该介电层12的碳化硅材料热膨胀系数约为4×10^-6/K，该基材11的石墨热膨胀系数约为3～5×10^-6/K，故当介电层12完整披覆结合于基材11表面时，其热膨胀伸缩裕度亦能相互匹配，也就不会有披覆层剥离的情形发生。

综上所述，本实用新型LED散热基板，确实可达LED晶体热源能以高效率输导的目的，而其石墨基材材质的选用亦适合量产加工速率的达成与降低制造成本的优势，故已见功效增进无讹，且其手段运用亦属首创新颖，为此依法申请实用新型。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种LED散热基板，与LED晶体直接配置，该LED晶体的热源通过该LED散热基板外扩传导，其特征在于：该LED散热基板包含一基材与一介电层，该基材以石墨为材质，该介电层以碳化硅为材质并披覆结合于该基材表面。

2.如权利要求1所述LED散热基板，其特征在于，该介电层厚度为5μm～100μm。