TWM491958U - 用於ｌｅｄ覆晶封裝的浮動散熱銅片支架及ｌｅｄ封裝件 - Google Patents

用於ｌｅｄ覆晶封裝的浮動散熱銅片支架及ｌｅｄ封裝件 Download PDF

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Description

用於LED覆晶封裝的浮動散熱銅片支架及LED封裝件
本新型係關於一種用於LED封裝的散熱支架，特別關於一種用於LED覆晶封裝的浮動散熱銅片支架及對應的LED封裝件。
LED即發光二極體是一種將電能轉化為光能的半導體元件，因其與傳統光源相比具有高光效、低功耗、低輻射等優點而在照明領域佔有越來越重要的地位。然而，LED光源在產生光的同時也會產生大量的熱，這些熱量的積聚會極大地影響LED光源的使用壽命。例如，當LED晶片通電發光時，僅有大約30%的電能轉化為光能輻射出去，大部分的電能都轉化為熱能並使得LED晶片工作於高溫環境中。LED晶片最理想的工作溫度是大約80℃。當在高溫(例如100℃)或更高溫度下工作時，LED晶片的工作壽命以及電光轉換效率將顯著降低。這樣一來，更多的電能轉化為殘留熱能，形成導致電光轉換效率不斷降低的惡性循環。
目前，將LED晶片產生的熱量傳導遠離LED晶片的方法是利用導電或非導電黏合材料將晶片固定在基板上，然後通過結合到電路佈線的金線將LED端子連接到基板上。由晶片產生的熱量通過導熱基板來耗散，並且該基板被用作傳熱媒介。由於銅是一種良好的熱導體，因此銅是最普遍用於製作大功率LED晶片的引線框架的傳熱材料。中國實用新型專利CN201985093U公開了一種上部安裝多個LED晶片的LED銅支架，中 國實用新型專利CN202839739U公開了一種包含用於對LED晶片進行固定、導熱和反射光的銅基板的大功率LED封裝結構，中國實用新型專利CN203150615U公開了一種包含銅質的柱狀LED熱沉銅柱的高效散熱LED光源模組。
上述現有技術都涉及利用銅質材料實現LED晶片的散熱，然而，銅的熱膨脹係數大約是19，LED晶片常用的藍寶石基板的熱膨脹係數大約是5，二者之間相差很大。在對LED晶片施加高電流而引起溫度升高時，由LED晶片產生的熱量轉移到銅引線框架上致使銅片急速膨脹。由於LED晶片與銅基板之間的不同膨脹，因此晶片上的藍寶石基板容易崩裂。
因此，需要設計一種新型的結構來對LED晶片進行散熱以避免出現晶片基板崩裂的現象。
針對上述問題，本新型的目的是設計一種用於LED覆晶封裝的浮動散熱銅片支架，避免銅片受熱膨脹時引起晶片基板崩裂，提高LED封裝結構的可靠性，延長LED光源的使用壽命。
本新型提供一種用於LED覆晶封裝的浮動散熱銅片支架，其包括至少兩個銅片和用於固定所述銅片的軟性聚合物，其中所述銅片彼此分隔開，並且每個銅片與一個LED覆晶的正極或負極電連接。
在另一實施例中，所述銅片由所述聚合物固定連接並分隔而形成一供電網路。
在另一實施例中，所述聚合物被鑲嵌在所述銅片側面上的凹槽內。
在另一實施例中，所述銅片被設置在所述聚合物的凹陷區中。
在另一實施例中，所述至少兩個銅片為2至11個銅片。
在另一實施例中，所述銅片的厚度在0.1mm~50mm之間。
在另一實施例中，所述聚合物是塑膠材料。
本新型還提供一種LED封裝件，其包括：如前面實施例所述的浮動散熱銅片支架，以及倒裝焊接在所述浮動散熱銅片支架上的一個或更多LED晶片。
在另一實施例中，所述LED晶片的正極和負極分別焊接在不同的銅片上。
本新型針對0.5W到3W的LED晶片的散熱需求，採用覆晶封裝技術，並且利用由聚合物連結在一起的多個銅片作為散熱媒介將熱能傳導至散熱器上，其中每個銅片只焊接晶片上的正極或負極。當晶片通電發熱時，每個銅片獨立受熱，獨立膨脹，並有聚合物連接體作緩衝，因此避免了晶片基板崩裂的問題，提高了LED封裝結構的可靠性，延長了LED光源的使用壽命。
1‧‧‧銅片
2‧‧‧塑膠件
21‧‧‧第一塑膠件、塑膠件
22‧‧‧第二塑膠件、塑膠件
3‧‧‧晶片
圖1是根據本新型的第一實施例的散熱支架的立體示意圖。
圖2是圖1所示的散熱支架的剖面側視圖。
圖3是根據本新型的第二實施例的散熱支架的分解示意圖。
圖4是利用圖3所示的散熱支架的LED封裝件的分解示意圖。
為了更清楚地展示本新型的目的、技術方案和優點，下面將結合圖式進一步詳細描述本新型的實施方式。
首先參見圖1，其示出根據本新型的第一實施例的散熱支架的立體示意圖。該散熱支架可以作為0.5W至3W的LED晶片的支架，其包括兩個銅片1和將二者固定在一起的軟性聚合物(例如塑膠材料形成的塑膠件2)，其中兩個銅片1之間以該聚合物或其他絕緣的軟性材料隔開。LED晶片3以倒裝焊接方式固定在銅片1上，使得每個銅片1分別連接到晶片3上的正極或負極。當晶片3通電時，產生的熱量被傳遞到銅片1上，而每塊銅片1獨立受熱，獨立膨脹，並且有軟性聚合物作為緩衝，因此不會引起LED晶片3崩裂，極大地提高了LED晶片封裝的可靠性。
圖2示出了圖1中的散熱支架的剖面側視圖。可以看出，分別在兩個銅片1的左右側面上形成凹槽以便容納聚合物的兩個側邊，從而聚合物緊箍在銅片1上，實現銅片1的穩固連接。本領域技術人員將認識到，也可以在銅片1的前後面上形成類似的凹槽，使得聚合物整體鑲嵌在銅片1內。另外，雖然為了清晰起見僅圖示說明了兩個較厚的銅片1，但容易理解的是，該散熱支架可以包含多於兩個銅片，並且銅片可以更厚或更薄。較佳地，銅片的數量可以在2~11之間，而銅片的厚度可以在0.1mm~50mm之間。另外，多個銅片也可以作為多個晶片的互連電路，以實現晶片的不同互聯關係。
下面參考圖3，其示出根據本新型的第二實施例的散熱支架的分解示意圖。該散熱支架包括由聚合物例如塑膠材料模製成形的兩個塑膠件21、22，其中第一塑膠件21的上表面形成多個(圖中所示為4個)圓 形凹槽，在其中可以相應地設置多個LED晶片3，而第二塑膠件22具有適於容納特定形狀的銅片1(例如圖4所示的銅片1)的凹陷區，該凹陷區中與銅片1內部空隙處相對應的位置突起形成凸陵。當銅片1被放置在該凹陷區內時，該凸陵與銅片1中的空隙卡合，從而穩固銅片1。另外，該凸陵還起到電隔離銅片1各部分的作用，將銅片1分成圖中所示的五個獨立的小塊。
圖4示出了利用圖3所示的散熱支架的LED封裝件的分解示意圖，其中特別顯示了多個晶片3和特殊形狀的大銅片1(用於安放銅片1的塑膠件22可以參見圖3)。該大銅片1被劃分成五個小銅片1，每個小銅片1彼此之間是電隔離開的。可以看出，在將LED晶片3、塑膠件2和銅片1進行組裝形成LED封裝件之後，每個晶片3位於相鄰的兩個小銅片1的交界處上方，從而每個小銅片1可以分別連接到晶片3上的正極或負極，形成供電網路。當晶片3通電時，產生的熱量被傳遞到銅片1上，而每個小銅片1獨立受熱，獨立膨脹，並且有塑膠件2作為緩衝，因此不會引起晶片3崩裂，極大地提高了LED晶片封裝的可靠性。
應該認識到，雖然上述實施例以四個晶片3和五個小銅片1為例進行說明，但這並不是限制性的。事實上，根據需要，可以佈置更多或更少的晶片3，並且銅片1可以劃分成更多或更少的子區域。另外，雖然圖3和圖4中所示的第一塑膠件21上表面的凹槽是圓柱形的，但其他形狀的凹槽也是可以想到的，例如圓錐形的凹槽可以更好地會聚光以減少光發散。另外，可以在凹槽內表面鍍覆反射層以進一步提高光線利用率。
以上所述僅是本新型的較佳實施例，並非是對本新型作任何 其他形式的限制，而依據本新型的技術實質所作的任何修改或等同變化，仍屬於本新型所要求保護的範圍。
1‧‧‧銅片
2‧‧‧塑膠件
3‧‧‧晶片

Claims (8)

  1. 一種用於LED覆晶封裝的浮動散熱銅片支架，包括：至少兩個銅片；以及用於固定所述銅片的軟性聚合物；其中所述銅片彼此分隔開，並且每個所述銅片與一個LED覆晶的正極或負極電連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的浮動散熱銅片支架，其中所述銅片由所述聚合物固定連接並分隔而形成一供電網路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的浮動散熱銅片支架，其中所述聚合物被鑲嵌在所述銅片側面上的凹槽內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的浮動散熱銅片支架，其中所述銅片被設置在所述聚合物的凹陷區中。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的浮動散熱銅片支架，其中所述至少兩個銅片為2至11個銅片。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的浮動散熱銅片支架，其中所述銅片的厚度在0.1mm~50mm之間。
  7. 一種LED封裝件，其特徵在於，包括：如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的浮動散熱銅片支架；以及倒裝焊接在所述浮動散熱銅片支架上的一個或更多LED晶片。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的LED封裝件，其中所述LED晶片的正極和負極分別焊接在不同的所述銅片上。
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