[發明專利]基于微型熱導管器件的LED散熱基板及其制造方法

無效

• 申請號: 201110304035.0
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102332511A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 王培賢;蘇晉平
• 申請（專利權）人: 廣東昭信燈具有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/64
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 黃慶芳;苗青盛

技術領域

本發明主要涉及LED散熱基板領域，更具體地，涉及一種基于微型熱導管器件的LED散熱基板及其制造方法。

背景技術

發光二極管是一種注入電致發光器件，由mZV族化合物制成。在外加電場作用下，電子與空穴的輻射復合而發生的電致作用將能量的10％一15％轉化為光能，而無輻射復合產生的晶格振蕩將其余85％一90％的能量轉化為熱能。與傳統的照明器件不同，白光LED的發光光譜中不包含紅外部分，所以其熱量不能依靠輻射釋放。

對于單個LED而言，如果熱量集中在尺寸很小的芯片內而不能有效散出，則會導致芯片溫度升高，引起熱應力的非均勻分布、芯片發光效率和熒光粉激射效率下降。研究表明，當溫度超過一定值，器件的失效率將呈指數規律上升，元件溫度每上升2℃，可靠性下降10％。

為了保證器件的壽命，一般要求pn結結溫在110℃以下。隨著Pn結的溫升，白光LED器件的發光波長將發生紅移。統計資料表明，在100℃的溫度下，波長可以紅移4-9nm，從而導致YAG熒光粉吸收率下降，總的發光強度會減少，白光色度變差。在室溫附近，溫度每升高1℃，LED的發光強度會相應地減少1％左右。

當多個LED密集排列組成白光照明系統時，熱量的耗散問題更嚴重。因此解決散熱問題已成為功率型LED應用的先決條件。

發明內容

為克服現有技術中的上述缺陷，本發明利用微機電(MEMS)工藝制作微型熱導管基材(Micro?heat?pipe)，并與各式LED散熱基板(如金屬，陶瓷，高分子等)進行組裝，或于基板制作過程中采一體成型方式內嵌于LED散熱基板中，如此可降低LED光衰，并降低LED燈具的散熱成本。

首先，本發明在一方面提供一種基于微型熱導管器件的LED散熱基板制造方法，該方法包括以下步驟：步驟1：制造金屬屏蔽；步驟2：制造LED散熱基板；步驟3：制造微型熱導管基材的微型熱導管器件；步驟4：將LED散熱基板與微型熱導管基材的微型熱導管器件進行接合；在所述步驟3中包括以下步驟：(31)將微型熱導管器件的基材進行等離子蝕刻制程；(32)將負型光刻膠通過金屬屏蔽印刷至微型熱導管器件的基材上；(33)進行曝光，之后進行顯影；(34)再進行反應性離子蝕刻對微型熱導管器件的基材雙面分別進行蝕刻；(35)之后，進行剝膜制程；(36)進行等離子蝕刻制程。

本發明在另一方面提供一種微型熱導管器件的制造方法，所述方法包括以下步驟：(1)將微型熱導管器件的基材進行等離子蝕刻制程；(2)將負型光刻膠通過金屬屏蔽印刷至微型熱導管器件的基材上；(3)進行曝光，之后進行顯影；(4)再進行反應性離子蝕刻對微型熱導管器件的基材雙面分別進行蝕刻；(5)之后，進行剝膜制程；(6)進行等離子蝕刻制程。

本發明還提供了一種基于微型熱導管器件的LED散熱基板，采用上面所述的微型熱導管器件的制造方法制造的微型熱導管具有雙面結構，其一面結構為微型散熱鰭片，而另一面結構為微型熱導管。

本發明的有益效果在于設計合理、結構緊湊、易于制造、散熱效果好；可迅速轉移出超大功率LED工作時發出的熱量，可有效地滿足大功率LED燈具散熱的需要，可使超大功率LED路燈實現工業化大規模生產；同時，可有效的降低LED光衰，并降低LED燈具的散熱成本。

附圖說明

圖1是LED散熱基板示意圖；

圖2是微型熱導管器件示意圖；

圖3是基于微型熱導管器件的LED散熱基板的正面結構圖。

圖4a-圖4g是金屬屏蔽(Metal?mask)相關制程示意圖；

圖5是LED散熱基板納米級銅鋁或金銀的金屬復合材料卷材消除內應力制程示意圖；

圖6是LED散熱基板納米級銅鋁或金銀的金屬復合材料卷材微蝕制程示意圖；

圖7a-圖7d是高導熱系數的散熱基板的制程示意圖；

圖8是微型熱導管器件的基材消除內應力制程示意圖；

圖9a-圖9f是微型熱導管器件的基材的微型散熱結構微蝕制程示意圖；

圖10是微型散熱鰭片(Micro?heat?sink)貼附聚丙烯保護膜制程示意圖；

圖11是微型熱導管充填散熱液體制程示意圖；

圖12a-圖12c是微型熱導管器件超音波共晶接合(Ultrasonic?eutectic?bonding)制程示意圖；

具體實施方式