CN206947374U - 一种具有石墨烯粘合层的led光源器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件，包括基板和LED芯片，所述基板上划分有若干个功能区，所述LED芯片通过石墨烯粘合层固定在所述功能区上，并与所述基板形成物理电性连接。本实用新型所述石墨烯粘合层制程工艺简单成熟，利用石墨烯超高的导热率，及时充分地将芯片工作时产生的热能传到出去，极大地提高散热效果，提高了LED光源器件的可靠性和使用寿命；另一方面，采用金属底板的结构，通过金属底板直接与PCB板接触，散热路径较短，芯片热量能够快速导出，进一步增强了其散热性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及到LED光源器件领域，特别是涉及一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件。
背景技术
对于现有的LED光效水平而言，输入电能的70%~80%转化成了热量，而且LED芯片尺寸很小，如果散热不良，则会使芯片温度升高，引起热应力分布不均、芯片发光效率降低。研究表明当温度超过一定值，器件的失效率将呈指数规律攀升，元件温度每上升2℃，可靠性下降10%。温度对LED组成材料影响很大，如封装树脂、粘合剂等；高结温，导致LED组成材料快速老化，光衰增大，市场上常见的PLCC4型RGB LED产品，在25℃环境中老化1000h，蓝光光衰在15%左右，在85℃的环境中老化1000h，蓝光光衰超过30%。
因此散热是LED封装必须解决的关键问题。好的散热系统，可以在同等输入功率下得到较低的工作温度，延长LED的使用寿命；或在同样的温度限制范围内，增加输入功率，提高LED灯的亮度。结温是衡量LED封装散热性能的一个重要技术指标，由于散热不良导致的结温度升高，将严重影响到发光波长、光强、光效和使用寿命。LED封装散热设计的重点在于芯片布置、封装材料选择、工艺及热沉设计等，图1为典型的LED封装散热结构示意图。
目前LED芯片的衬底材料有蓝宝石、SiC、Si等，散热基板有铜材、陶瓷、铝材、Si等；与之连接的粘合剂层多为导电银胶、绝缘胶。焊接层多采用锡膏，热沉多采用铝材、铜材等。
Si、铝、铜、陶瓷等具有热导率高的优点，芯片与基板之间连接的粘合剂层对LED器件的热阻有很大影响。LED封装常用的导电银胶、绝缘胶导热系数很低，一般绝缘胶的导热率为0.2W/m•K，而业界最好的导电银胶导热率也只有25W/mK，致使粘合剂层热阻很高。严重影响了LED芯片热量的散出，而且采用银胶的情况下，银具有较快迁移的特性，当受到外界条件影响下，较容易出现短路问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件，旨在解决现有的LED光源器件散热效果差的问题。
为解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：
一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件，包括基板和LED芯片，所述基板上划分有若干个功能区，所述LED芯片通过石墨烯粘合层固定在所述功能区上，并与所述基板形成物理电性连接。
所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其中，所述基板为金属底板，所述功能区通过绝缘框架相连，所述绝缘框架在金属底板周围形成碗杯结构，所述金属底板底部设有用于与外部电路连接的焊盘。
所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其中，所述LED光源器件为PLCC型带有碗杯的封装结构。
所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其中，所述LED芯片为横向结构的LED芯片，所述石墨烯粘合层为绝缘层。
所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其中，所述LED芯片为垂直结构的LED芯片，所述石墨烯粘合层为导电层。
所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其中，所述石墨烯粘合层为含有石墨烯的粘合胶饼。
所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其中，所述石墨烯粘合层的厚度为0.005mm-0.1mm。
所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其中，所述LED芯片上还设置有保护层。
所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其中，所述保护层为带有扩散剂的环氧树脂层或含有荧光粉材料的硅胶层。
所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其中，所述基板为平面基板或曲面基板。
本实用新型的有益效果包括：本实用新型提供了一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件，所述石墨烯粘合层制程工艺简单成熟，利用石墨烯超高的导热率和导电性，及结构稳定性，及时充分地将芯片工作时产生的热能传到出去，极大地提高散热效果，提高了LED光源器件的可靠性和使用寿命；另一方面，采用金属底板的结构，通过金属底板直接与PCB板接触，散热路径较短，芯片热量能够快速导出，进一步增强了其散热性能。
附图说明
图1 现有LED光源器件封装散热结构示意图。
图2 为本实用新型提供的一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件的剖面简图。
图3为本实用新型提供的一种PLCC型具有石墨烯粘合层的LED光源器件的结构示意图。
图4为本实用新型提供的另一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件的剖视图。
图5为本实用新型提供的另一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件的俯视结构示意图。
图6为本实用新型提供的另一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件的底部结构示意图。
附图标记说明：1、LED芯片；2、粘合剂；3、散热基板；4、焊接层；5、热沉；6、石墨烯粘合层；7、基板；8、碗杯；9、金属底板；10、碗杯结构；11、保护层；12、键合线；13、绝缘框架；14、第一功能区；15、第二功能区；16、第三功能区；17、第四功能区；18、焊盘。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。
参见图2，为本实用新型提供的一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件，包括基板7和LED芯片1，基板7上划分有若干个功能区（图中未示出），LED芯片1通过石墨烯粘合层6固定在所述功能区上，并与基板7形成物理电性连接。石墨烯作为具有蜂窝碳环的二维结构单层碳材料，具有超高的热导率，最高可达5000W/mK，是已知热导率最高的材料，本实用新型的石墨烯粘合层6，采用含有石墨烯材料作为粘合层的材料，可以及时充分地将芯片工作时产生的热能传导出去，提高散热效果。另一方面，石墨烯的原子结果为C，具有非常稳定原子结构，不易释出及与其它原子发生反应，而银胶的原料为银，银容易与其它物质发生反应，并且银容易产生银离子，导致电器短路。而石墨烯就非常稳定，不会出现与银类似问题。
在实际应用中，本实用新型的LED光源器件可以采用不同类型的封装结构，参见图3，采用PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）型封装结构，PLCC型封装是带引线的塑料芯片载体表面贴装型封装之一，外形呈正方形，32脚封装，引脚从封装的四个侧面引出。在本实施例中，在LED芯片1周围形成碗杯8，碗杯8的结构可以进一步增强LED光源器件的机械强度，同时使发光面唯一，进一步加强发光效果。
参见图4-图6，为本实用新型提供的另一种实施例。在本实施例中，基板7为金属底板9，LED芯片1采用RGB LED芯片，所述功能区分为第一功能区14、第二功能区15、第三功能区16以及第四功能区17，所述功能区用于固晶焊线，固定LED芯片1，并形成物理电性连接，在本实施例中，LED芯片1通过键合线12形成电性连接。所述功能区之间通过绝缘框架13相连，绝缘框架13在金属底板9周围形成碗杯结构10，碗杯结构10的作用于碗杯8的作用相同。金属底板9底部设有用于与外部电路连接的焊盘18。在实际应用中，金属底板9通过焊盘18直接与PCB板接触，通过金属底板9直接与PCB板接触，散热路径较短，LED芯片1的热量能够快速导出，进一步增强了其散热性能。
在实际应用中，LED芯片1的结构分为横向结构(Lateral)和垂直结构(Vertical)，在LED芯片1为横向结构时，优选地，石墨烯粘合层6采用含有石墨烯材料的绝缘胶制成，为含有石墨烯材料的绝缘胶层，石墨烯粘合层6起到粘接LED芯片1的作用。
在LED芯片1为垂直结构时，优选地，石墨烯粘合层6采用含有石墨烯材料的导电胶制成，为含有石墨烯材料的导电胶层，石墨烯粘合层6起到粘接LED芯片1和导电的作用。
在实际应用中，石墨烯粘合层6可以通过点胶或者印刷的工艺放置到基板7上的功能区，进而放置LED芯片1，进行按压，从而形成石墨烯粘合层6，将LED芯片1固定在基板7上。但点胶或印刷工艺繁琐，为简化生产工艺，优选地，石墨烯粘合层6为含有石墨烯的粘合胶饼，在生产过程中，直接将事先做好的石墨烯粘合胶饼放置到所述功能区上，简化了生产流程。
在实际应用中，石墨烯粘合层6的厚度为0.005mm-0.1mm。超薄的石墨烯粘合层6可以进一步加强其散热效果。
参见图4，为加强对LED芯片1的保护，LED芯片1上还设置有保护层11。保护层11的设置不仅可以保护LED芯片免收外界干扰，优选地，
保护层11为带有扩散剂的环氧树脂层或含有荧光粉材料的硅胶层，形成光透镜，进一步加强发光效果。
在实际应用中，基板7根据不同的需求，可以为平面基板或曲面基板。
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，包括基板和LED芯片，所述基板上划分有若干个功能区，所述LED芯片通过石墨烯粘合层固定在所述功能区上，并与所述基板形成物理电性连接。
2.根据权利要求1所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，所述基板为金属底板，所述功能区通过绝缘框架相连，所述绝缘框架在金属底板周围形成碗杯结构，所述金属底板底部设有用于与外部电路连接的焊盘。
3.根据权利要求1所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，所述LED光源器件为PLCC型带有碗杯的封装结构。
4.根据权利要求1所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，所述LED芯片为横向结构的LED芯片，所述石墨烯粘合层为绝缘层。
5.根据权利要求1所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，所述LED芯片为垂直结构的LED芯片，所述石墨烯粘合层为导电层。
6.根据权利要求1所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，所述石墨烯粘合层为含有石墨烯的粘合胶饼。
7.根据权利要求1所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，所述石墨烯粘合层的厚度为0.005mm-0.1mm。
8.根据权利要求1所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，所述LED芯片上还设置有保护层。
9.根据权利要求8所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，所述保护层为带有扩散剂的环氧树脂层或含有荧光粉材料的硅胶层。
10.根据权利要求1所述的具有石墨烯粘合层的LED光源器件，其特征在于，所述基板为平面基板或曲面基板。
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| CN201720662262.3U CN206947374U (zh) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | 一种具有石墨烯粘合层的led光源器件 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110137336A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-16 | 上海工程技术大学 | 紫外光led芯片制造方法以及紫外光led芯片 |
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2017
- 2017-06-08 CN CN201720662262.3U patent/CN206947374U/zh not_active Ceased
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