[發明專利]功率型LED燈具中高導熱柔性填隙材料

在審

• 申請號: 200810132122.0
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號: CN101319775A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 杜國平;駱國豪;李效志
• 申請（專利權）人: 杜國平;駱國豪
• 主分類號: F21V29/00
• 分類號: F21V29/00;H01L23/36;F21Y101/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種功率型LED燈具的高導熱柔性填隙材料。

背景技術：

基于LED照明光源其發光效率高、節能、使用壽命長等優點，LED正被廣泛應用于道路及室內功能性照明技術領域。半導體LED進入工作狀態時會產生相當大的熱量，特別是大功率LED照明光源在實際環境下成組使用時，燈具的散熱技術直接影響到LED的發光效率及使用壽命。

在LED發光單體結構上，為解決芯片自身的散熱問題，在封裝支架上設計了一個金屬散熱基柱。成組使用的功率型LED排成一定形式的陣列，每一個LED的兩電極都焊接在專用的鋁基板上，其封裝支架上的金屬散熱基柱都與鋁基板上對應位置的銅泊相接觸，LED的工作熱量則通過銅泊透過鋁基板上的絕緣層擴散到散熱鋁板，從而達到散熱的技術目的。然而LED的金屬散熱基柱與鋁基板上的銅泊雖然位置相對應，但兩個平面搭在一起存在間隙，其有效接觸面積極為有限，嚴重影響其導熱效率。為解決這個問題，業內人士曾先后采用了兩種技術：一種是采用環氧樹脂作為填隙材料，涂布于LED的散熱基柱與鋁基板上的銅泊之間，將二者粘合。這種技術的缺點是：環氧樹脂的導熱性差，且固化后受環境溫度變化的影響，易使兩者脫裂，喪失導熱條件；另一種是采用導熱硅脂作為接觸劑，取代環氧樹脂工藝。導熱硅脂是以硅膠為基質，加入導熱金屬顆粒物，從而形成一定的導熱條件，與環氧樹脂相比，導熱硅脂具有柔性，較好地改善了接觸質量。但是金屬顆粒物相互之間的連接是物理連接，也達不到理想的導熱效果。

發明內容：

本發明就是提供一種解決上述散熱技術難點的功率型LED燈具的高導熱柔性填隙材料，它可大幅度的提高LED散熱基柱與鋁基板之間的導熱系數，使功率型LED燈具散熱的瓶頸技術得到新的突破。

本發明是以柔性流體的硅膠作導熱基質，加入一定組份的納米銀和廉價的微米級導熱金屬顆粒物作為導熱填充料，攪拌合成后的成品使用于LED散熱基柱和鋁基板上的銅泊之間，當成組使用的LED在鋁基板上焊接完畢后，置于電烘箱內，當升溫曲線上升到100°～150℃的峰值時，納米銀特殊的固有物理屬性使納米銀顆粒物迅速產生低溫熔化的物理作用。熔化后的納米銀相互連結，并使微米級普通導熱金屬顆粒物相互燒結成一個高導熱的化學鍵形式的網絡連接，LED的工作熱量可迅速通過這一金屬網絡結構向鋁基板高倍率的傳導。

附圖說明：

附圖1、本發明使用目的物的結構關系圖；

1、鋁基板上的電路焊接點；

2、LED的兩電極；

3、LED封裝支架上的金屬散熱基柱；

4、LED芯片；

5、本發明的高導熱柔性填隙材料；

6、鋁基板上與LED散熱基柱對應位置的銅泊；

7、鋁基板上的絕緣層；

8、散熱鋁板。

附圖2、本發明組份中的納米銀升溫前后的結構變化示意圖。

具體實施方式：

本發明的使用目的物為：LED散熱基柱與鋁基板上對應位置的銅泊之間的間隙處。

如圖1所示：LED(4)封裝支架上的金屬散熱基柱(3)承擔著LED芯片工作熱量的傳導作用，它與鋁基板上與其對應位置的銅泊(6)二者之間應以較好的技術方法使二者的接觸面緊密連接，從而使LED的工作熱量迅速通過銅泊(6)穿透絕緣層(7)傳導到鋁基板的散熱鋁板(8)上。

本發明是使用于上述目的物散熱技術要求的高導熱柔性填隙材料，它是由柔性流體的導熱硅膠為基質，以一定比例的納米銀和導熱金屬顆粒物作填充料，并使用一定的表面活性劑，攪拌合成。其涵蓋組份：硅膠40％-60％，納米銀10％-30％，導熱金屬顆粒物(如微米級鋁粉、銀粉)15％-30％，表面活性劑0.5％-3％。本發明的使用方法是：先將本發明的高導熱柔性填隙材料(5)均勻涂布于LED封裝支架的金屬散熱基柱(3)的接觸平面和鋁基板的銅泊(6)的平面上，將二者按對應位置相粘合；待成組使用的LED電極(2)與鋁基板上電路焊接點(1)的焊接工藝全部完成后，將其放入電烘箱內，當升溫曲線上升到100℃～150℃的峰值時，納米銀顆粒物固有的物理屬性使之迅速產生低溫熔化的物理作用，熔化后的納米銀形成銀絲狀與微米級普通導熱金屬顆粒物相互燒結成一個高導熱的金屬網絡結構，LED的工作熱量即可通過這一金屬網絡結構向鋁基板高倍率的傳導。

如圖2中的上圖所示，本發明高導熱柔性填隙材料中的納米銀在燒結前金屬顆粒之間為物理性接觸其導熱性差；如圖2中下圖所示，納米銀和微米級金屬顆粒物在燒結后形成以化學鍵形式的網絡連結，從而大幅度地提高導熱性能。

本發明的高導熱柔性填隙材料還適用于功率型LED燈具中鋁基板與燈體外殼、散熱片相連接的所有間隙部分，用同樣的使用工藝進行處理，即會使LED的散熱條件更加通暢。