[實(shí)用新型]一種均熱板、基于均熱板的LED芯片封裝結(jié)構(gòu)及其芯片支架

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220463343.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202839589U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙權(quán);談彪;邵萬(wàn)里
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江中博光電科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/427
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/427;H01L33/60;H01L33/48;H01L33/62;H01L25/13
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種LED發(fā)光模組芯片封裝結(jié)構(gòu)及散熱技術(shù)，特別涉及一種適用于路燈、工礦燈、隧道燈等大功率LED發(fā)光模組的芯片封裝結(jié)構(gòu)及其散熱。?

背景技術(shù)

在電子產(chǎn)品朝向更輕薄、更節(jié)能環(huán)保的需求下，高功率LED照明燈也有材料發(fā)光效率不足、散熱技術(shù)無(wú)法突破的瓶頸，從而影響LED燈具的壽命。故系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)是目前所有LED照明燈供應(yīng)商面臨的最大難題，尤其是高功率LED照明燈具，系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)的成敗直接影響了LED照明燈的可靠性與否。為解決散熱問(wèn)題，從業(yè)者提出了不同的產(chǎn)品方案。目前的LED照明燈制造商多數(shù)采用陶瓷基板、鋁基板或銅基板上陣列式封裝LED芯片技術(shù)。但此類(lèi)封裝技術(shù)，LED芯片光線(xiàn)利用率低，LED芯片封裝成本高，最為關(guān)鍵的是，其散熱效果不理想。在燈具功率超過(guò)100W時(shí)，其不能解決LED芯片瞬間散熱、快速散熱和均勻散熱等3個(gè)問(wèn)題：（a）瞬間散熱——在啟動(dòng)時(shí)，LED芯片會(huì)生產(chǎn)短時(shí)間高溫沖擊，然后溫度快速回落到正常水平，這時(shí)需要解決瞬間高溫導(dǎo)熱，否則LED芯片容易疲勞損壞；（b）快速散熱——LED?PN結(jié)溫度在80-90℃時(shí)，壽命在3萬(wàn)小時(shí)左右，60-70℃時(shí)，壽命在5萬(wàn)小時(shí)左右，因此工作中PN結(jié)溫度越低越好；（c）均勻散熱——大功率LED光源目前由多芯片集合封裝而成，工作中，各芯片的PN結(jié)發(fā)熱有高有低，需要保證各芯片之間的溫度均勻分布，方可保障各芯片壽命的一致性。故普通封裝方案不能滿(mǎn)足大功率LED照明產(chǎn)品散熱需求，導(dǎo)致大功率LED燈具壽命不足，故市場(chǎng)接受度差，所以需要更合適的LED照明燈散熱設(shè)計(jì)方案，方可適應(yīng)市場(chǎng)需求。?

如圖1和圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中的普通LED照明燈設(shè)有散熱器1，散熱器1的上表面固定有石墨片2，石墨片2的上表面固定有散熱基板3，散熱基板3的上表面涂布有導(dǎo)熱硅脂4，導(dǎo)熱硅脂4的上表面與芯片支架5的下表面固定，芯片支架5的內(nèi)部設(shè)有連線(xiàn)端子排6，芯片支架5的上表面陣列放置LED芯片7，芯片支架5的上表面與LED芯片7通過(guò)銀膠8固定連接，LED芯片7之間由導(dǎo)線(xiàn)9連接，LED芯片7與連線(xiàn)端子排6通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)9連接，芯片支架5的上表面、LED芯片7和導(dǎo)線(xiàn)9的表面涂布有熒光膠10?，F(xiàn)有技術(shù)中的普通LED照明燈有如下的缺失和不足：?

（1）LED芯片7與散熱基板3之間有兩層熱阻，即芯片支架5產(chǎn)生一層熱阻，導(dǎo)熱硅?脂4產(chǎn)生一層熱阻，直接影響LED芯片7的散熱效果，進(jìn)而在LED芯片7與散熱基板3之間形成導(dǎo)熱沙漏效應(yīng)，LED芯片7的熱量不能及時(shí)傳遞到散熱基板3上。?

（2）散熱基板3本身靠材質(zhì)熱傳導(dǎo)散熱，熱傳導(dǎo)效率只有400W/m-K左右，不能滿(mǎn)足大功率LED燈具瞬間散熱、快速散熱和均勻散熱3個(gè)要求，導(dǎo)致LED照明燈工作時(shí)LED芯片7的PN結(jié)界面溫度超過(guò)90℃，使LED芯片7在短時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)光衰，因?yàn)長(zhǎng)ED芯片7光衰超過(guò)30%時(shí)，判定LED照明燈壽命終止，故此種散熱方式不能滿(mǎn)足LED照明燈的壽命使用要求。?

（3）LED芯片7之間由導(dǎo)線(xiàn)9串聯(lián)，導(dǎo)線(xiàn)9和LED芯片7的連接處發(fā)生斷裂時(shí)會(huì)導(dǎo)致整串LED芯片7失效，從而使LED照明燈有較大的品質(zhì)隱患。?

（4）芯片支架5的上表面、LED芯片7和導(dǎo)線(xiàn)9的表面整體涂布熒光膠10。此種結(jié)構(gòu)，熒光膠10使用量高，而熒光膠10本身價(jià)格高昂，導(dǎo)致LED照明燈成本高，且LED芯片7發(fā)光會(huì)與熒光膠10作用產(chǎn)生熱作用，導(dǎo)致LED照明燈發(fā)熱量增加。?

（5）LED芯片7在芯片支架5上陣列排布，LED芯片7側(cè)面的光線(xiàn)不可利用，導(dǎo)致LED芯片7光線(xiàn)利用率低，進(jìn)而影響LED照明燈光效。?

（6）因芯片支架5本身不具有保障各區(qū)域溫度一致的特性，LED芯片7的PN結(jié)發(fā)熱有高有低，芯片間的溫度不一致會(huì)導(dǎo)致LED芯片7壽命的不一致，進(jìn)而影響LED照明燈的壽命。?

（7）芯片支架5與散熱基板3之間使用導(dǎo)熱硅脂4，而導(dǎo)熱硅脂4需要低溫存儲(chǔ)，使用前需要回溫，涂布均勻性難控制，涂膠不均勻會(huì)導(dǎo)致膠體間產(chǎn)生氣泡，阻礙熱傳遞，故為保障導(dǎo)熱硅脂4涂布均勻性及精密性，導(dǎo)熱硅脂4涂布作業(yè)耗費(fèi)人工多。?

（8）導(dǎo)熱硅脂4長(zhǎng)時(shí)間工作后會(huì)因揮發(fā)產(chǎn)生硬化，硬化后會(huì)在膠體間產(chǎn)生空氣腔體，導(dǎo)致熱導(dǎo)率下降，直接對(duì)路燈壽命產(chǎn)生影響，降低了路燈的可靠性。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種均熱板、基于均熱板的LED芯片封裝結(jié)構(gòu)及其支架，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的部分或全部缺陷。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的具體技術(shù)方案是：?