[實用新型]用石墨烯制作的大功率LED光源封裝結構

有效

• 申請號: 201120444166.4
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN202405254U
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 王銓海;郭邦俊;樓滿娥
• 申請（專利權）人: 杭州創元光電科技有限公司
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075;H01L33/48;H01L33/64
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所 33206
• 代理人: 戴曉翔

技術領域

本實用新型涉及石墨烯的應用，具體涉及運用石墨烯作為LED光源基板及芯片承載區材料而制作的一種新型LED光源。?

背景技術

由于LED其作為光源本身的優點，LED光源已經在功能型照明領域中扮演越來越重要的角色。目前的LED光源都是采用高導熱率的金屬做基板，最常見的是銅或鋁。通過將芯片固接在銅或鋁板上，將芯片工作時產生的熱量通過銅或鋁再散發至熱沉。對于高功率的LED,則通過增加基板的面積和重量來加快散熱。這種增加基板面積與重量的方式往往使整個大功率LED光源體積增大，重量增加，提高了LED光源成本的同時更使LED本身輕便等優點喪失，且難以在推廣應用。?

石墨烯作為一種二維峰窩狀結構碳質新型材料已受到世界關注。單層石墨烯的厚度只有0.335納米，是目前世界上最薄也是機械強度最大的納米材料。幾乎完全透明，只吸收2.3%的光。同時，它具有良好的散熱性能，它的熱導系數高達5300W/m.k,遠高于目前導熱性能最好的金剛石。作為單層碳原子結構，石墨烯的理論比表面積高達2630m²/g。目前尚無將石墨烯應用于LED光源，特別是高功率LED光源的技術。????

實用新型內容

本實用新型針對現有大功率LED光源技術上的不足，提出一種運用石墨烯作為LED光源基板及芯片承載區材料而制作的用石墨烯制作的大功率LED光源封裝結構。為此，本實用新型采用如下技術方案。?

用石墨烯制作的大功率LED光源封裝結構，包括固結有至少一個芯片并設有芯片電連接的基板，其特征在于所述基板的上、下表面至少一面覆蓋有單層石墨烯材料。通常在芯片承載區的基板表面使用單層片狀石墨烯作為導熱、散熱的材料，充分利用石墨烯的物理特性，將大功率LED光源工作時芯片產生的熱能傳導出來并散發掉，這樣在不增加光源重量、體積的情況下，明顯改善了芯片的工作溫度。?

對于上述技術方案的完善和補充，可以增加如下技術特征或其組合。?

所述的單層石墨烯材料覆蓋于基板的上表面且其外覆蓋有高反射系數的金屬層，所述的芯片承載于金屬層上。對于LED封裝而言，芯片承載區需要滿足一些光學要求—平整的表面和較高的反射系數；而石墨烯僅具備良好的機械性能，并不具備高的反射系數，所以必須在石墨烯表面覆蓋高反射系數的金屬層。?

所述的金屬層為銀、銅、鋁之一的材料制成。可根據實際生產成本及工藝，選擇材料，也可以直接采用銅基石墨烯制造芯片承載區。?

所述的基板周緣設有圍框。它在芯片承載區的外圍，起著引出電極和防止芯片上硅膠及熒光粉外溢的作用，此時基板的作用是把芯片承載區和圍框組合在一起，將芯片產生的熱量傳至熱沉上。?

所述的基板的上表面為芯片承載區，其上設有金屬格柵，單層石墨烯嵌接在金屬格柵的每一個空白區中。對于面積較大的LED光源，還可以通過制作網狀的金屬格柵，將單層片狀的石墨烯嵌入其中的方式制作網狀石墨烯基板。?

所述的單層片狀石墨烯中混合有黑色素。這樣黑色的石墨烯吸熱快、放熱也快，能迅速將芯片工作時產生的熱量散發掉，保證LED光源在適宜的溫度工作，實現節能長壽命。?

為了實現上述結構的封裝，可以采用如下生產工藝。?

石墨烯制作的大功率LED光源封裝結構的生產工藝，其特征在于包括如下步驟：?

第一步，選擇大小形狀符合設計要求的片狀石墨烯，用有機溶劑丙酮、無水乙醇進行表面清潔，干燥后備用；

第二步，在片狀石墨烯上覆蓋銀、銅、鋁之一的材料制成的高反射系數的金屬層。

進一步的，上述生產工藝還可以包括如下步驟。?

所述的第二步是在金屬阻燃材料制成的基板上通過噴涂、電鍍、真空鍍膜或真空濺射方式之一在單層石墨烯外表面覆蓋具有高反射率的銀、銅、鋁材料之一制成膜狀的金屬層。?

所述的真空鍍膜方式是依據真空鍍膜和真空室空間的大小，用不銹鋼材料制作一個能放入真空室的網架，把備用的所述的石墨烯為片狀且擱在一網架上，需要鍍金屬層的面向內，放置在真空中，所述的石墨烯片及要蒸鍍的銀、銅、鋁材料之一放置于真空室后，對真空室抽真空達到1×10^-6Pa以上的高真空時對要蒸鍍的物質加熱，使其蒸發到石墨烯裸露的部分形成高反射的膜層。網架可以是帶圖形的，同時具有掩膜作用。?