CN211555934U - 一种led封装基板热沉结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED封装基板热沉结构，其中，包括封装基板本体、在封装基板本体上方设有的芯片和在封装基板本体下方设有的热沉复合层，及在封装基板本体上设有罩住芯片的透镜和在热沉复合层上设有的散热器。封装基板本体包括线路层、在线路层上由中心位置向周边分布设有的PN结共晶焊盘和正负电极焊盘；所述的芯片设置于PN结共晶焊盘上。热沉复合层包括在线路层下方依次设有的陶瓷基层和金属基层，散热器设置于金属基层上。本实用新型具有最大化发挥芯片最大功率余量和性能，且成本低，及热传导路径的热阻减少的效果。

Description

一种LED封装基板热沉结构

技术领域

本实用新型涉及LED照明领域，特别涉及一种LED封装基板热沉结构。

背景技术

封装是LED灯珠产业链中的一个环节，对LED产业起着重要作用。其关键技术在于实现有限成本的同时，尽可能地提高发光效率，及降低封装热阻和提高可靠性。LED封装结构主要有四种：正装、倒装、垂直和三维垂直；封装的形式从单芯片封装到多芯片封装，从引脚式到贴片式再到基板平面组装等。对于一个LED灯珠，热量首先由LED芯片产生，之后通过热传导、对流、辐射三种方式进行传递。譬如，以典型大功率LED散热通道为例(参见图1)，其散热通道1是芯片热量通过透镜向空气中辐射散热的方式,由于透镜材料导热性能差,辐射散热有限，因此可以忽略；散热通道2是热量从芯片PN结→封装基板→电极焊盘(导热焊盘)→MCPCB线路板→散热器→空气这是芯片散热的主要路径。由此，芯片到大气环境的散热速率取决于整个灯具系统的热传导设计。封装基板作为整个LED封装系统关键的环节，既要承载芯片，又要把芯片产生的热传导给外置散热器，起着承上启下的作用。随着LED芯片工艺性能的提升,灯珠功率密度就越高,发热量就越大,这就要求封装基板的导热性能就要提升。目前，市面上的LED 封装基板普遍是复合型基板(参见图2),包含双面(顶层和底层)线路层、绝缘层。封装基板相当于芯片的热沉,热量通过封装基板向下一级热沉热传导,由于要考虑成本的因素,封装基板不会做得太大,并在行业已经形成尺寸标准。正负电极焊盘及焊盘间的间隔占去封装基板三分之一,导热焊盘占去三分之二,如此导致封装热阻加大,影响介质与介质间的传热能力。另外,由于现有LED封装基板结构因素,必须增加一块MCPCB线路板,用于支承LED灯珠和供电连接,MCPCB线路板对散热路径也是起承上启下作用, 作为第二级热沉介质,向下一级热沉散热器(或灯具壳体)传导。虽然上述结构具有传导功能,但未能充分发挥芯片的最大功率余量,而且灯具结构上需增加MCPCB线路板的成本，所以仍存在芯片余量发挥不充分和增加成本的缺陷。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种最大化发挥芯片最大功率余量和性能，且成本低，及热传导路径的热阻减少的LED封装基板热沉结构。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种LED封装基板热沉结构，其中，包括封装基板本体、在封装基板本体上方设有的芯片和在封装基板本体下方设有的热沉复合层，及在封装基板本体上设有罩住芯片的透镜和在热沉复合层上设有的散热器。封装基板本体包括线路层、在线路层上由中心位置向周边分布设有的PN结共晶焊盘和正负电极焊盘；所述的芯片设置于PN结共晶焊盘上。热沉复合层包括在线路层下方依次设有的陶瓷基层和金属基层；所述的散热器设置于金属基层上。

在一些实施方式中，陶瓷基层和金属基层的面积大小相等；所述的线路层的面积大小与陶瓷基层和金属基层的面积大小相应。

在一些实施方式中，线路层、陶瓷基层和金属基层三者为一体固定连接。

在一些实施方式中，陶瓷基层由高导热绝缘材料制成；金属基层由亲锡型金属材料制成。

本实用新型的有益效果是具有大化发挥芯片最大功率余量和性能，且成本低，及热传导路径的热阻减少效果。由于在封装基板本体下方采用了热沉复合层，解决了当前LED封装基板热阻高问题,芯片余量未最大发挥的问题。另外，整体结构节省了一层MCPCB线路板，节约灯具的生产成本。又由于LED的芯片在工作时，产生的热量是通过芯片上PN结共晶焊盘传导到陶瓷基层与金属基层复合的基板热沉介质上，并且金属基层为亲锡型介质,导热系数高,可以直接焊在具有亲锡型特性的金属导热界面或散热器，如此实现了热传导路径的热阻减少效果。

附图说明

图1为现有技术典型大功率LED散热通道的结构示意图；

图2为现有技术LED封装基板普遍是复合型基板的结构示意图；

图3为本实用新型的结构示意图；

图4为图1所示封装基板本体和热沉复合层的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型作进一步详细的说明。

如图3-4所示，一种LED封装基板热沉结构，包括封装基板本体01、在封装基板本体01上方设有的芯片02和在封装基板本体01下方设有的热沉复合层03，及在封装基板本体01上设有罩住芯片02的透镜04和在热沉复合层03上设有的散热器05。封装基板本体01包括线路层11、在线路层11上由中心位置向周边分布设有的PN结共晶焊盘12和正负电极焊盘13。芯片02设置于PN结共晶焊盘12上。热沉复合层03包括在线路层11下方依次设有的陶瓷基层31和金属基层32。散热器05设置于金属基层32上。陶瓷基层31和金属基层32的面积大小相等；所述的线路层 11的面积大小与陶瓷基层31和金属基层32的面积大小相应。线路层11、陶瓷基层31和金属基层32三者为一体固定连接。陶瓷基层31由高导热绝缘材料制成，金属基层32由亲锡型金属材料制成。

应用时，在封装基板本体01下方采用了热沉复合层03，解决了当前 LED封装基板热阻高问题,芯片02余量未最大发挥的问题。另外，整体结构节省了一层MCPCB线路板，节约灯具的生产成本。LED的芯片02在工作时，产生的热量是通过芯片02上PN结共晶焊盘12传导到陶瓷基层31与金属基层32复合的基板热沉介质上，并且金属基层32为亲锡型介质,导热系数高,可以直接焊在具有亲锡型特性的金属导热界面或散热器05，如此实现了热传导路径的热阻减少效果。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种LED封装基板热沉结构，其特征在于，包括封装基板本体、在封装基板本体上方设有的芯片和在封装基板本体下方设有的热沉复合层，及在封装基板本体上设有罩住芯片的透镜和在热沉复合层上设有的散热器；

所述的封装基板本体包括线路层、在线路层上由中心位置向周边分布设有的PN结共晶焊盘和正负电极焊盘；所述的芯片设置于PN结共晶焊盘上；

所述的热沉复合层包括在线路层下方依次设有的陶瓷基层和金属基层；所述的散热器设置于金属基层上。

2.根据权利要求1所述的一种LED封装基板热沉结构，其特征在于，所述陶瓷基层和金属基层的面积大小相等；所述的线路层的面积大小与陶瓷基层和金属基层的面积大小相应。

3.根据权利要求2所述的一种LED封装基板热沉结构，其特征在于，所述的线路层、陶瓷基层和金属基层三者为一体固定连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种LED封装基板热沉结构，其特征在于，所述的陶瓷基层由高导热绝缘材料制成；所述的金属基层由亲锡型金属材料制成。

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