CN203179944U - 一种ｌｅｄ灯 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种LED灯，属于光学照明领域。该LED灯包括支架、至少一LED芯片以及封装材料，于所述支架与LED芯片相对的表面之间，分别设置有第一金属镀层和第二金属镀层，于第一金属镀层与所述第二金属镀层之间，采用烧结银通过烧结的方式构成一粘结层。本实用新型利用烧结银烧结后的产物作为粘结层，通过烧结银在高温中的烧结完成第一金属镀层、粘结层和第二金属镀层三者之间的金属连接，从而实现LED芯片到支架的金属原子传热，粘结层内部依靠Ag-Ag颗粒连接，由此该粘结层内部的热量传导通过Ag-Ag颗粒扩散，相对于传统银胶，具有更高的导热率，有利于芯片热量的散发。

Description

一种LED灯
技术领域
本实用新型属于光学照明领域，尤其涉及一种ＬＥＤ灯。
背景技术
在LED（发光二极管）封装领域，固晶技术是其关键的技术之一。固晶质量的好坏将影响到LED的稳定性、散热性以及光效等等。根据LED功率的大小以及封装工艺的不同，选择的固晶方式也不同。一般的，小功率LED使用绝缘胶固定芯片，通过电极引脚来传热；功率稍大的LED可使用银胶或硅胶粘接散热；对于功率更大的LED通常使用高导热银胶或共晶工艺的方式固定芯片散热。
对于目前使用的银胶或高导热银胶，烘烤之后胶体中含有一定量的基体树脂，通过基体树脂的粘接作用把Ag粒子结合在一起,形成导电、导热通路,实现LED芯片与支架的导电、导热连接。正是银胶中基体树脂的存在严重影响了其导热性能以及机械强度。同时，目前所使用的银胶对光的吸收比较大，导致光效下降。
对于高功率LED的共晶工艺，具有机械强度高、热阻小、稳定性好、可靠性高等优点，但设备成本高，工艺难度大，成品率低，对晶片/支架镀层厚度及平整性要求较高，产品空洞率高是其难点。因此，高功率LED灯的散热问题有待进一步解决。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有的高功率LED灯的散热问题，提供一种ＬＥＤ灯。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种ＬＥＤ灯，包括支架、设于所述支架上方的至少一ＬＥＤ芯片以及包覆所述ＬＥＤ芯片的封装材料，于所述支架与所述ＬＥＤ芯片相对的表面之间，分别设置有第一金属镀层和第二金属镀层，于所述第一金属镀层与所述第二金属镀层之间，采用烧结银通过烧结的方式构成一粘结层。
进一步地，所述第一金属镀层为纯金镀层或纯银镀层。
进一步地，所述第二金属镀层为纯金镀层或纯银镀层。
进一步地，所述ＬＥＤ芯片与所述支架相对的表面为ＬＥＤ芯片的反面，所述第二金属镀层设置在ＬＥＤ芯片的反面上。
进一步地，所述ＬＥＤ芯片与所述支架相对的表面为ＬＥＤ芯片的正面，所述第二金属镀层包括设置在ＬＥＤ芯片的正面的正极上的正极镀层以及设置在ＬＥＤ芯片的正面的负极上的负极镀层，所述正极镀层与所述负极镀层间隔设置，所述第一金属镀层包括相互间隔的第一支架镀层及第二支架镀层，所述粘结层包括连接于所述正极镀层与所述第一支架镀层之间的第一粘结层以及连接于所述负极镀层与所述第二支架镀层之间的第二粘接层。
本实用新型提供的ＬＥＤ灯，其利用烧结银烧结后的产物作为粘结层连接设置于所述支架与ＬＥＤ芯片相对的表面之间的第一金属镀层和第二金属镀层，通过烧结银在高温中的烧结完成第一金属镀层、粘结层和第二金属镀层三者之间的金属连接，从而实现ＬＥＤ芯片到支架的金属原子传热，由于粘接材料内部的连接不再依靠高分子有机添加剂，而是Ag-Ag颗粒，由此该粘结层内部的热量传导通过Ag-Ag颗粒扩散，相对于传统银胶，具有更高的导热率，ＬＥＤ芯片产生的热量通过全为金属材质的第二金属镀层、粘接材料及第一金属镀层传递到支架上，再向外散发出去，提高了ＬＥＤ灯芯片的散热性能。同时，由于烧结银烧结后产生的粘结层其内部的Ag含量很高，因此，粘结层对光的吸收较小，提高了ＬＥＤ灯的光效。并且，该ＬＥＤ灯，由烧结银烧结后得到的粘结层其与ＬＥＤ芯片、支架的接触均为金属界面接触，热膨胀系数接近，其ＬＥＤ芯片和支架之间的结合强度很高，推力测试后失效模式一般是粘结层断裂；在可靠性试验中能够表现出较好的耐冷热冲击，不会产生与ＬＥＤ芯片、支架的剥离。
附图说明
图1为本实用新型一实施例提供的ＬＥＤ灯的结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例提供的ＬＥＤ灯的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参照图1，本实用新型一实施例提供了一种ＬＥＤ灯，包括置于底层的支架3、设于所述支架3上方的至少一ＬＥＤ芯片1以及从上方向下包覆ＬＥＤ芯片的封装材料4，于所述支架3与所述ＬＥＤ芯片1相对的表面之间，分别设置有第一金属镀层5和第二金属镀层6，于所述第一金属镀层5与所述第二金属镀层6之间，采用烧结银通过烧结的方式构成一粘结层2。本实施例中，所述ＬＥＤ芯片1与支架3相对的表面为ＬＥＤ芯片的反面，所述第二金属镀层6设置在ＬＥＤ芯片的反面上。此处，ＬＥＤ芯片的正面是指ＬＥＤ芯片中具有电路结构的表面，反面为与正面相对的绝缘表面。
本实施例中，如图1所示，第一金属镀层5包括间隔的第一部分71及第二部分72，ＬＥＤ芯片的正极、负极分别通过一金属引线8连接到第一部分71及第二部分72上。第一金属镀层5的第一部分71及第二部分72之间是绝缘的。
上述结构中，由烧结银烧结后得到的粘结层其与ＬＥＤ芯片、支架的接触均为金属界面接触，热膨胀系数接近，其ＬＥＤ芯片和支架之间的结合强度很高，推力测试后失效模式一般是粘结层断裂；在可靠性试验中能够表现出较好的耐冷热冲击，不会产生与ＬＥＤ芯片、支架的剥离。
本实施例中，所述支架包括陶瓷支架、环氧支架及片状模塑料支架。但是不仅仅局限于此，本实施例的支架可以包含一切可以耐高温的LED支架。例如金属支架，金属支架例如可以是铜支架、铁支架等。
本实施例中，封装材料为添加了荧光粉的包封材料或环氧树脂。
烧结银制作过程如下：按照一定的配比将银粉、粘合剂、有机溶剂及其它一些易挥发的有机添加剂混合，经球磨机研磨得到片状的烧结银。上述的其它一些易挥发的有机添加剂可以是分散剂（起到均匀分散粒子、防止银颗粒团聚的作用）、稀释剂（起到调节烧结银流动性的作用）等。
本实施例中，优选地，所选用的烧结银具有重量百分比大于或等于80%且粒径小于或等于2微米的银粉，其余成分为易挥发的有机添加剂，优选地，所选用的烧结银具有重量百分比大于或等于85%的银粉；经过高温烧结，原来存在于烧结银内部的易挥发的有机添加剂从烧结银中挥发掉，烧结银烧结后的产物即为连接第一金属镀层与第二金属镀层的粘结层，其具有重量百分比大于或等于99%的金属银。经过烧结后粘结层内部形成多孔结构，实现Ag-Ag颗粒之间的连接。
本实施例中，所述第一金属镀层5为纯金镀层或纯银镀层，所述第二金属镀层6为纯金镀层或纯银镀层。此处，纯金是指金的纯度在99%以上。同样，纯银是指银的纯度在99%以上。优选地，所述第一金属镀层5、第二金属镀层6均为纯银镀层，不仅有利于成本的控制，还可以得到一致的外观，并且由于，第一金属镀层、粘结层及第二金属镀层之间的连接全部是通过Ag-Ag颗粒，这样粘结层与第一金属镀层及第二金属镀层之间的粘结更为牢靠。
本实用新型上述实施例提供的ＬＥＤ灯，其利用烧结银烧结后的产物作为粘结层连接设置于所述支架与ＬＥＤ芯片相对的表面之间的第一金属镀层和第二金属镀层，通过烧结银在高温中的烧结完成第一金属镀层、粘结层和第二金属镀层三者之间的金属连接，从而实现ＬＥＤ芯片到支架的金属原子传热，由于粘接材料内部的连接不再依靠高分子有机添加剂，而是Ag-Ag颗粒，由此该粘结层内部的热量传导通过Ag-Ag颗粒扩散，相对于传统银胶，具有更高的导热率，其导热率可高达100W/m·K，甚至更高；ＬＥＤ芯片产生的热量通过全为金属材质的第二金属镀层、粘接材料及第一金属镀层传递到支架上，再向外散发出去，提高了ＬＥＤ灯芯片的散热性能。同时，由于烧结银烧结后产生的粘结层其内部的Ag含量很高，因此，粘结层对光的吸收较小，提高了ＬＥＤ灯的光效。
请参照图2，本实用新型另一实施例提供了一种ＬＥＤ灯，包括置于底层的支架30、设于所述支架30上方的至少一ＬＥＤ芯片10以及从上方向下包覆ＬＥＤ芯片的封装材料40，于所述支架30与所述ＬＥＤ芯片10相对的表面之间，分别设置有第一金属镀层50和第二金属镀层60，于所述第一金属镀层50与所述第二金属镀层60之间，采用烧结银通过烧结的方式构成一粘结层20。
与图1所示实施例不同之处在于，本实施例中，所述ＬＥＤ芯片10与所述支架30相对的表面为ＬＥＤ芯片10的正面，所述第二金属镀层60包括设置在ＬＥＤ芯片的正面的正极上的正极镀层61以及设置在ＬＥＤ芯片的正面的负极上的负极镀层62，所述正极镀层61与所述负极镀层62间隔设置，以防止短路；所述第一金属镀层50包括相互间隔的第一支架镀层51及第二支架镀层52，所述粘结层20包括连接于所述正极镀层61与所述第一支架镀层51之间的第一粘结层21以及连接于所述负极镀层62与所述第二支架镀层52之间的第二粘接层22。
由图2可知，本实施例中，正极镀层61、第一支架镀层51以及连接在正极镀层61与第一支架镀层51之间的第一粘结层21之间金属连接所共同组成的结构，其与负极镀层62、第二支架镀层52以及连接在正极镀层61与第二支架镀层52之间的第二粘结层22之间金属连接所共同组成的结构是间隔设置的，并且第一支架镀层51及第二支架镀层52之间是绝缘的，以防止ＬＥＤ芯片正负极连通导致短路。
本实施例中，支架可以是陶瓷支架、环氧支架及片状模塑料支架。但是不仅仅局限于此，本实施例的支架可以包含一切可以耐高温的LED支架。例如金属支架，金属支架例如可以是铜支架、铁支架等。
本实施例中，ＬＥＤ灯采用类似于覆晶封装的结构，即ＬＥＤ芯片的正面朝向支架，并在ＬＥＤ芯片的正极、负极上分别设置正极镀层以及负极镀层；相对于图1所示的实施例，本实施例采用的ＬＥＤ芯片可以具有更小的体积，以及更短的电极引线，不仅可以减小ＬＥＤ灯的体积，还有利于成本的控制。
图1及图2所示的实施例中，每个ＬＥＤ灯包含一个ＬＥＤ芯片，在其它实施例中，ＬＥＤ灯还可包括两个以上的ＬＥＤ芯片。即本发明实施例提供的ＬＥＤ灯也可以是由多个ＬＥＤ芯片所组成的组合式ＬＥＤ灯。
本实用新型上述ＬＥＤ灯的封装方法如下：
a、于支架与ＬＥＤ芯片相对的表面通过电镀或化学镀的方式镀上第一金属镀层，于ＬＥＤ芯片的反面或者正面的正负极上通过电镀或化学镀的方式镀上第二金属镀层。第一金属镀层为纯金镀层或纯银镀层，第二金属镀层为纯金镀层或纯银镀层。优选地，第一金属镀层、第二金属镀层均为纯银镀层，不仅有利于成本的控制，还可以得到一致的外观。
b、将烧结银施加到支架的第一金属镀层表面与LED芯片的第二金属镀层表面之间，得到待烧结样品；步骤b中，可以是通过点胶或丝网印刷的方式将烧结银施加到支架的第一金属镀层表面上，然后将ＬＥＤ芯片置于烧结银之上，使ＬＥＤ芯片与支架相连；也可以是，通过点胶或丝网印刷的方式将烧结银施加到ＬＥＤ芯片的第二金属镀层表面上，然后将施加了烧结银的ＬＥＤ芯片置于支架固晶区，使ＬＥＤ芯片与支架相连。优选地，此步骤中，所述烧结银在未烧结前，即所选用的烧结银具有重量百分比大于或等于80%且粒径小于或等于2微米的银粉，其余成分为易挥发的有机添加剂。在一具体实施例中，所选用的烧结银具有重量百分比为90%且粒径为小于等于1微米的银粉。
c、将上述待烧结样品放入烤箱中加热烧结，待冷却后取出。优选地，所述烤箱为热风循环烤箱。本实施例中，步骤b具体为：以恒定的升温速率将烤箱的烘烤温度升至170～250℃范围内，保温0.5～1h，然后冷却至室温后取出。更为优选地，b步骤之后，即所述烧结银在烧结后，具有重量百分比大于或等于99%的银。
d、压焊；压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。压焊有金丝球焊和铝丝压焊两种方式，其皆为现有的ＬＥＤ封装中的成熟工艺，此处在此不再详述。
e、加封装材料封装。封装材料通常使用透明的环氧树脂。封装有点胶封装、灌封封装及模压封装三种方式，其皆为现有的ＬＥＤ封装中的成熟工艺，此处在此不再详述。
通过该封装方法获得的ＬＥＤ灯，由烧结银烧结后得到的粘结层其与ＬＥＤ芯片、支架的接触均为金属界面接触，热膨胀系数接近，其ＬＥＤ芯片和支架之间的结合强度很高，推力测试后失效模式一般是粘结层断裂；在可靠性试验中能够表现出较好的耐冷热冲击，不会产生与ＬＥＤ芯片、支架的剥离。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种ＬＥＤ灯，包括支架、设于所述支架上方的至少一ＬＥＤ芯片以及包覆所述ＬＥＤ芯片的封装材料，其特征在于，于所述支架与所述ＬＥＤ芯片相对的表面之间，分别设置有第一金属镀层和第二金属镀层，于所述第一金属镀层与所述第二金属镀层之间，采用烧结银通过烧结的方式构成一粘结层。
2.根据权利要求1所述的ＬＥＤ灯，其特征在于，所述第一金属镀层为纯金镀层或纯银镀层。
3.根据权利要求1所述的ＬＥＤ灯，其特征在于，所述第二金属镀层为纯金镀层或纯银镀层。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的ＬＥＤ灯，其特征在于，所述ＬＥＤ芯片与所述支架相对的表面为ＬＥＤ芯片的反面，所述第二金属镀层设置在ＬＥＤ芯片的反面上。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的ＬＥＤ灯，其特征在于，所述ＬＥＤ芯片与所述支架相对的表面为ＬＥＤ芯片的正面，所述第二金属镀层包括设置在ＬＥＤ芯片的正面的正极上的正极镀层以及设置在ＬＥＤ芯片的正面的负极上的负极镀层，所述正极镀层与所述负极镀层间隔设置，所述第一金属镀层包括相互间隔的第一支架镀层及第二支架镀层，所述粘结层包括连接于所述正极镀层与所述第一支架镀层之间的第一粘结层以及连接于所述负极镀层与所述第二支架镀层之间的第二粘接层。
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