[發(fā)明專利]一種高功率高亮度LED光源封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110454657.1
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102593317A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉興勝;李小寧;宗恒軍;鄭艷芳;王警衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 西安炬光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/64;F21V29/00;F21Y101/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 徐平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于LED光源技術(shù)領(lǐng)域，涉及LED光源封裝，尤其是一種高功率高亮度LED光源封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。

背景技術(shù)

投影顯示系統(tǒng)通常使用的光源為超高壓水銀燈(UHP)、金屬鹵化物燈、氙燈及鹵素?zé)簟６嗄陙砣祟愐恢痹趯ふ液烷_發(fā)固體發(fā)光光源，隨著發(fā)光材料的開發(fā)和半導(dǎo)體制作工藝的改進(jìn)，半導(dǎo)體照明用發(fā)光二極管效率不斷提高。目前，超高壓水銀燈是投影裝置的主流光源。發(fā)光二極管(簡稱LED)是一類直接將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件。LED具有工作電壓低、耗電量小、發(fā)光效率高、響應(yīng)時(shí)間短、耐震動(dòng)、穩(wěn)定性高、體積小等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于指示燈、LCD背光、LED顯示屏、裝飾以及固態(tài)照明等各個(gè)領(lǐng)域。近年來，隨著半導(dǎo)體發(fā)光材料的發(fā)展，LED在各種照明領(lǐng)域中越來越受到世人的矚目，目前人們正努力研究用LED作為新型投影光源。相比高壓水銀燈光源，LED具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)效率高，近年來，LED的發(fā)光效率每年約以20lm/W的速度提升，現(xiàn)已達(dá)到100lm/W以上，而且由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，所以其可見光的轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)高于其它光源。白熾燈是最常用的照明光源，其可見光效率僅為10％～20％。

(2)色純度高，UHP發(fā)出的光是全頻段波長連續(xù)的光，而LED發(fā)出的光是單波峰的光，波峰半高寬只有幾十納米，色彩遠(yuǎn)比UHP更為鮮艷。

(3)能耗小，LED的功率一般在0.05～1W，通過集群方式可以滿足不同的需要，浪費(fèi)很少，而UHP燈的耗能是LED的30倍左右。

(4)壽命長，LED壽命可以達(dá)到100000h，而UHP燈的壽命只有2000h左右。

(5)響應(yīng)時(shí)間短，LED的響應(yīng)時(shí)間為納秒級，在顯示上可采用LEDRGB三基色組合取代白光光源，通過時(shí)序電路驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光，投影系統(tǒng)中的色輪及其相關(guān)機(jī)械裝置可以被取消，投影機(jī)可實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化。

(6)綠色環(huán)保，LED光譜集中在可見光波段，光譜幾乎沒有紫外線和紅外線，熱量、輻射很少，器件中不含有害物質(zhì)。此外，LED還具有驅(qū)動(dòng)容易、顏色再現(xiàn)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。

目前國際上商業(yè)化的LED光源，多采用將LED芯片直接粘接在PCB電路板上或者將芯片封裝在陶瓷上，然后再焊接或粘貼在PCB電路板上。以上兩種封裝形式都有以下缺點(diǎn)：

(1)散熱性差，以上兩種封裝形式都使用PCB線路板，從而使散熱效率低。

(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要多層結(jié)構(gòu)，造成工藝復(fù)雜，增加成本。

(3)熱膨脹系數(shù)不匹配，直接焊接在PCB電路板上的方式，芯片同熱沉的熱沉與LED芯片熱膨脹系數(shù)不匹配，影響LED性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高功率高亮度LED光源封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)，本發(fā)明通過對LED光源封裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中LED封裝結(jié)構(gòu)散熱效率不高，穩(wěn)定性差的問題，并且能夠改善LED芯片同熱沉熱膨脹系數(shù)不匹配的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的：

一種高功率高亮度LED光源封裝方法，包括：

(1)對LED芯片進(jìn)行接觸式散熱處理、對LED芯片進(jìn)行降低熱應(yīng)力處理、對LED芯片進(jìn)行絕緣處理三個(gè)處理環(huán)節(jié)后制成LED模塊；

(2)將LED模塊焊接在散熱板上；

(3)將線路板焊接或粘結(jié)在散熱板上，使其分布在LED模塊周圍并于LED芯片進(jìn)行電連接。

上述步驟(1)可以具體按照以下步驟執(zhí)行：在LED芯片底面設(shè)置應(yīng)力緩釋層對LED芯片進(jìn)行降低熱應(yīng)力處理，再設(shè)置絕緣層對LED芯片進(jìn)行絕緣處理，然后采用散熱基座對LED芯片進(jìn)行接觸式散熱處理后制成LED模塊。

上述步驟(1)可以具體按照以下步驟執(zhí)行：在LED芯片底面設(shè)置應(yīng)力緩釋層對LED芯片進(jìn)行降低熱應(yīng)力處理；然后采用散熱基座對LED芯片進(jìn)行接觸式散熱處理；然后設(shè)置絕緣層對LED芯片進(jìn)行絕緣處理后制成LED模塊。

上述步驟(1)可以具體按照以下步驟執(zhí)行：在LED芯片底面同時(shí)對LED芯片進(jìn)行降低熱應(yīng)力處理和絕緣處理(比如，采用同一介質(zhì)應(yīng)力緩釋-絕緣層同時(shí)實(shí)現(xiàn)降低熱應(yīng)力處理和絕緣處理功能)；然后采用散熱基座對LED芯片進(jìn)行接觸式散熱處理后制成LED模塊。