一種散熱型led 封裝結構及其封裝方法
【專利摘要】本發明涉及一種散熱型LED封裝結構及其封裝方法，屬于半導體發光器件制造技術領域，裝置自下而上包括散熱基板、線路層、LED芯片、灌封樹脂，線路層鋪設于散熱基板上，散熱基板內設有內置微陣列腔道，內置微陣列腔道內填充散熱工質，LED芯片通過金線與鋪設在散熱基板上的線路層電性連接，散熱型LED封裝結構外接散熱循環系統。相比較常規散熱結構，本發明使得內置微陣列腔道從LED芯片底部更靠近LED芯片位置，同時可以設置較大內徑的內置微陣列腔道，即可以增多散熱工質，也增加了散熱效果，有效降低結溫，從而保證了封裝材料及芯片的使用壽命。
【專利說明】
一種散熱型LED封裝結構及其封裝方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種散熱型LED封裝結構及其封裝方法，屬于半導體發光器件制造技術領域。
【背景技術】
[0002]發光二極管(LED)作為新一代照明光源，以其采用恒流驅動，具有節能環保、體積小、低功耗、使用壽命長而大獲發展。就目前的半導體制造技術，大功率集成LED只能轉換大約15 % - 20 %的輸入功率為光能，其輸入功率的80 % - 85 %都以熱能的形式耗散，這會造成點亮LED器件的溫升嚴重，而PN結高溫會導致結老化、熒光粉老化等一系列縮短LED壽命的不良后果。為了保證LED器件的正常工作和使用壽命，一般要求結溫不超過80°C。因此若要實現大功率LED的規模化應用就必須有效解決其散熱問題，對于這方面的研究，無論是從內部材料或封裝，或是增加外部輔助設施，人們已展開了諸多工作。
[0003]專利CN105221970A公開一種水循環散熱LED燈，包括LED晶片、連接線、透鏡、LED晶片基板、系統電路板、散熱片、散熱片下發設有用于散熱的散熱裝置，散熱裝置的進水口位于散熱裝置的正下方，散熱裝置設有兩個以上的出水口，均勻分布于散熱裝置的側面。本發明的有益效果是將進水口設置在正下方，出水口在側面，水流從下方進入四周流出，使得溫度較低的水從散熱片的中間想兩邊流動，帶走散熱片的熱量，保證散熱片各區域溫度降低并相同。該發明利用水給散熱器進行降溫的方式來降低LED燈的熱量，同時該優點也存在的不足是，設計結構較為復雜，增加多層熱傳導，不能使散熱效果最大化。
[0004]專利CN201975421U提供一種新型的LED封裝結構，包括熱沉構件、LED芯片、聚光透鏡和基板。所述LED芯片通過黏接材料固定于基板的上部，所述熱沉構件由導熱硅膠黏接于基板的下部，所述熱沉構件是一微型熱管結構的散熱件，該熱沉構件包括:封閉的管狀內腔、固定設置于該管狀內腔壁的吸液芯和注入于內腔的熱媒介質，所述管狀內腔設置于熱沉構件的內部。該新型的LED封裝結構用于快速發散LED的熱量有較好的效果。
[0005]專利CN103824928A提供了一種LED橫向流體散熱⑶B光源及其封裝工藝，包括微陣列熱管平板、銅鍍層、鍍銀層、線路層、絕緣漆層依次復合而成。所述微陣列熱管平板外型呈薄板狀，微陣列熱管平板采用鋁材冷拔一體成型，微陣列熱管平板內部并列分布復數根獨立運行的微細陣列通道，通道內填充工質，兩端密封。該發明下的微陣列熱管平板表面吸熱后，工質蒸發迅速將熱傳遞到冷凝段放熱后再回流到蒸發段繼續吸熱，從而反復進行這一系列連續相變傳熱傳質過程。
[0006]以上現有技術雖然在散熱處理上取得一定效果，但均是從宏觀角度出發，仍然是在芯片封裝基板或是底座外進行散熱加工，散熱效果仍然不夠理想。

【發明內容】

[0007]本發明針對現有技術在LED封裝結構散熱方面存在的不足，提供一種散熱型LED封裝結構，以及與該結構適應的封裝方法。
[0008]一種散熱型LED封裝結構，自下而上包括散熱基板、線路層、LED芯片、灌封樹脂，線路層鋪設于散熱基板上，所述散熱基板內設有內置微陣列腔道，所述內置微陣列腔道內填充散熱工質，LED芯片通過金線與鋪設在散熱基板上的線路層電性連接。
[0009]根據本發明優選的，所述內置微陣列腔道在散熱基板的板平面上的鋪設結構為并聯結構或S型結構。
[0010]根據本發明優選的，內置微陣列腔道為無縫鋼制散熱管道制成的內置微陣列腔道，管壁厚度在5μπι-10μπι范圍。
[0011]根據本發明優選的，散熱基板為實心板，內置微陣列腔道位于實心板內。散熱基板板體內除了內置微陣列腔道其他是實心，以保證內置微陣列腔道固定，并同時保證散熱效果O
[0012]根據本發明優選的，所述散熱板板體內的內置微陣列腔道縱切面呈圓環形。
[0013]進一步優選的，圓環形的內圓半徑為R，R的取值范圍為80μπι-150μπι。
[0014]根據本發明優選的，內置微陣列腔道在靠近散熱基板邊緣位置設有入口端和出口端。
[0015]進一步優選的，入口端和出口端分別設于散熱基板對向兩側。
[0016]進一步優選的，散熱型LED封裝結構還包括外接散熱循環系統，外接散熱循環系統分別與入口端和出口端相連。
[0017]本發明為了使散熱工質更靠近LED芯片位置，更有利于散熱，采用在LED芯片下方的散熱基板內設置內置微陣列腔道，內置微陣列腔道由于管壁厚度在5μπι-10μπι范圍，非常薄，因此在封裝之前需要先對散熱基板及內置微陣列腔道進行反復檢驗，避免放置管道出現裂縫等異常。
[0018]本發明的整圓狀的內置微陣列腔道位于LED芯片的下方位置，且內置于封裝基板內，既可以近距離接近LED芯片，以達到散熱的良好效果，同時可以設置較大內徑的內置微陣列腔道，即散熱工質可以增多，也增加了散熱效果。
[0019]—種制備上述散熱型LED封裝結構的封裝方法，包括步驟如下:
[0020](I)在散熱基板上鋪設線路層；
[0021](2)在步驟(I)所述鋪設線路層的散熱基板板體內設置內置微陣列腔道，內置微陣列腔道在靠近散熱基板邊緣位置設置入口端和出口端；
[0022](3)在步驟(2)所述結構上固定LED芯片并進行打線，使LED芯片與線路層之間電性連接；
[0023](4)對步驟(3)所述結構進行灌封樹脂，形成完整的LED封裝結構；
[0024](5)在LED封裝結構的內置微陣列腔道內填充散熱工質；
[0025](6)將步驟(5)所述LED封裝結構與外接散熱循環系統連接，形成散熱型LED封裝結構;或，重復步驟(I)至(5)至少一次，將得到的相鄰的LED封裝結構之間的入口端與出口端連接，形成LED封裝結構的組裝單元，將組裝單元的入口端、出口端與外接散熱循環系統相連。
[0026]本發明的優勢在于:在散熱基板內制造內置微陣列腔道，內置微陣列腔道內填充散熱工質，然后將LED封裝結構與外接散熱循環系統相連，相比較常規散熱結構，本發明使得內置微陣列腔道從LED芯片底部更靠近LED芯片位置，同時可以設置較大內徑的內置微陣列腔道，即可以增多散熱工質，也增加了散熱效果，有效降低結溫，從而保證了封裝材料及芯片的使用壽命。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明步驟(I)得到的結構側示圖；
[0028]圖2是本發明步驟(3)得到的結構側示圖；
[0029]圖3是本發明步驟(4)得到的結構側示圖；
[0030]圖4是本發明步驟(2)內置微陣列腔道呈并聯結構鋪設的透視圖；
[0031]圖5是本發明步驟(2)內置微陣列腔道呈S型結構鋪設的透視圖；
[0032]圖6是內置微陣列腔道縱切面示意圖；
[0033]圖中，1、散熱基板;2、線路層;3、LED芯片;4、金線；5、入口端;6、出口端;7、內置微陣列腔道;8、散熱工質;9、灌封樹脂。
【具體實施方式】
[0034]下面結合說明書附圖和實施例對本發明做詳細的說明，但不限于此。
[0035]如圖1-6所示。
[0036]實施例1
[0037]一種散熱型LED封裝結構，自下而上包括散熱基板、線路層、LED芯片、灌封樹脂，線路層鋪設于散熱基板上，所述散熱基板內設有內置微陣列腔道，所述內置微陣列腔道內填充散熱工質，LED芯片通過金線與鋪設在散熱基板上的線路層電性連接。
[0038]內置微陣列腔道在散熱基板的板平面上的鋪設結構為并聯結構，如圖4所示。
[0039]內置微陣列腔道為無縫鋼制散熱管道制成的內置微陣列腔道，管壁厚度為5μπι。
[0040]實施例2
[0041 ] 一種散熱型LED封裝結構，其結構如實施例1所述，區別在于，散熱基板為實心板，內置微陣列腔道位于實心板內。散熱基板板體內除了內置微陣列腔道其他是實心，以保證內置微陣列腔道固定，并同時保證散熱效果。
[0042]實施例3
[0043]—種散熱型LED封裝結構，其結構如實施例1所述，區別在于，散熱板板體內的內置微陣列腔道縱切面呈圓環形，圓環形的內圓半徑120μπι。
[0044]實施例4
[0045]—種散熱型LED封裝結構，其結構如實施例3所述，區別在于，內置微陣列腔道在靠近散熱基板邊緣位置設有入口端和出口端，入口端和出口端分別設于散熱基板對向兩側。
[0046]實施例5
[0047 ] 一種散熱型LED封裝結構，其結構如實施例4所述，區別在于，散熱型LED封裝結構還包括外接散熱循環系統，外接散熱循環系統分別與入口端和出口端相連。
[0048]實施例6
[0049]一種散熱型LED封裝結構，其結構如實施例1所述，區別在于，內置微陣列腔道在散熱基板的板平面上的鋪設結構為S型結構，如圖5所示。
[0050]實施例7
[0051]—種散熱型LED封裝結構，其結構如實施例1所述，區別在于，內置微陣列腔道為無縫鋼制散熱管道制成的內置微陣列腔道，管壁厚度為ΙΟμπι。
[0052]實施例8
[0053]一種散熱型LED封裝結構，其結構如實施例3所述，區別在于，圓環形的內圓半徑80
μ??ο
[0054]實施例9
[0055]一種散熱型LED封裝結構，其結構如實施例3所述，區別在于，圓環形的內圓半徑10ym0
[0056]實施例10
[0057]一種散熱型LED封裝結構，其結構如實施例3所述，區別在于，圓環形的內圓半徑150μπιο
[0058]實施例11
[0059]—種制備實施例5所述散熱型LED封裝結構的封裝方法，包括步驟如下:
[0060](I)在散熱基板上鋪設線路層；
[0061](2)在步驟(I)所述鋪設線路層的散熱基板板體內設置內置微陣列腔道，內置微陣列腔道呈并聯結構，內置微陣列腔道在靠近散熱基板邊緣位置設置入口端和出口端；
[0062](3)在步驟(2)所述結構上固定LED芯片并進行打線，使LED芯片與線路層之間電性連接；
[0063](4)對步驟(3)完成LED芯片焊線封裝的結構進行灌封樹脂，形成完整的LED封裝結構；
[0064](5)在LED封裝結構的內置微陣列腔道內填充散熱工質；
[0065](6)將步驟(5)所述LED封裝結構與外接散熱循環系統連接，形成散熱型LED封裝結構。
[0066]實施例12
[0067]—種制備實施例5所述散熱型LED封裝結構的封裝方法，包括步驟如下:
[0068](I)在散熱基板上鋪設線路層；
[0069](2)在步驟(I)所述鋪設線路層的散熱基板板體內設置內置微陣列腔道，內置微陣列腔道呈并聯結構，內置微陣列腔道在靠近散熱基板邊緣位置設置入口端和出口端；
[0070](3)在步驟(2)所述結構上固定LED芯片并進行打線，使LED芯片與線路層之間電性連接；
[0071](4)對步驟(3)完成LED芯片焊線封裝的結構進行灌封樹脂，形成完整的LED封裝結構；
[0072](5)在LED封裝結構的內置微陣列腔道內填充散熱工質；
[0073](6)重復步驟(I)至(5)—次，得到兩個LED封裝結構，將得到的相鄰的LED封裝結構之間的入口端與出口端連接，形成LED封裝結構的組裝單元，將組裝單元的入口端、出口端與外接散熱循環系統相連。
[0074]實驗例
[0075]根據本發明實施例5所述的技術方案制備高效散熱集成LED封裝結構，即一種封裝有8*8陣列芯片，單顆芯片功率為0.5W的封裝結構。不使用本發明所述的封裝結構，經過1000小時老化測試后，其光衰在7%-10%，而采用本發明技術方案的散熱封裝結構，光衰僅在3 %左右，大大提高了封裝結構的光衰壽命。
【主權項】
1.一種散熱型LED封裝結構，其特征在于，自下而上包括散熱基板、線路層、LED芯片、灌封樹脂，線路層鋪設于散熱基板上，所述散熱基板內設有內置微陣列腔道，所述內置微陣列腔道內填充散熱工質，LED芯片通過金線與鋪設在散熱基板上的線路層電性連接。2.根據權利要求1所述的散熱型LED封裝結構，其特征在于，內置微陣列腔道在散熱基板的板平面上的鋪設結構為并聯結構或S型結構。3.根據權利要求1所述的散熱型LED封裝結構，其特征在于，內置微陣列腔道為無縫鋼制散熱管道制成的內置微陣列腔道，管壁厚度在5μπι-ΙΟμπι范圍。4.根據權利要求1所述的散熱型LED封裝結構，其特征在于，散熱基板為實心板，內置微陣列腔道位于實心板內。5.根據權利要求1所述的散熱型LED封裝結構，其特征在于，所述散熱板板體內的內置微陣列腔道縱切面呈圓環形。6.根據權利要求5所述的散熱型LED封裝結構，其特征在于，圓環形的內圓半徑為R，R的取值范圍為80μπι-150μπι。7.根據權利要求1所述的散熱型LED封裝結構，其特征在于，內置微陣列腔道在靠近散熱基板邊緣位置設有入口端和出口端。8.根據權利要求7所述的散熱型LED封裝結構，其特征在于，入口端和出口端分別設于散熱基板對向兩側。9.根據權利要求7所述的散熱型LED封裝結構，其特征在于，散熱型LED封裝結構還包括外接散熱循環系統，外接散熱循環系統分別與入口端和出口端相連。10.一種制備權利要求1 - 9任意一項權利要求所述散熱型LED封裝結構的封裝方法，包括步驟如下: (1)在散熱基板上鋪設線路層； (2)在步驟(I)所述鋪設線路層的散熱基板板體內設置內置微陣列腔道，內置微陣列腔道在靠近散熱基板邊緣位置設置入口端和出口端； (3)在步驟(2)所述結構上固定LED芯片并進行打線，使LED芯片與線路層之間電性連接； (4)對步驟(3)所述結構進行灌封樹脂，形成完整的LED封裝結構； (5)在LED封裝結構的內置微陣列腔道內填充散熱工質； (6)將步驟(5)所述LED封裝結構與外接散熱循環系統連接，形成散熱型LED封裝結構；或，重復步驟(I)至(5)至少一次，將得到的相鄰的LED封裝結構之間的入口端與出口端連接，形成LED封裝結構的組裝單元，將組裝單元的入口端、出口端與外接散熱循環系統相連。
【文檔編號】H01L33/52GK105977366SQ201610497691
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】于峰, 張兆梅, 李君 , 單立英, 徐現剛
【申請人】山東浪潮華光光電子股份有限公司