用於led三維封裝的相變支架的製作方法

2023-12-01 07:18:36 2

用於led三維封裝的相變支架的製作方法
【專利摘要】本實用新型專利公開了用於LED三維封裝的相變支架，包括支架基座及銅管；支架基座中心設有開孔，開孔前端設有階梯孔，開孔底面距基座底面3-8mm，所述銅管插入開孔的階梯孔內,通過焊接與支架基座密封連接；支架基座與銅管形成的空腔內壁以及銅管內壁燒結有連接一體的吸液芯，支架基座與銅管形成的空腔內充裝有液體工質；所述液體工質為純淨水、丙酮、甲醇或乙醇；支架基座下端為多面稜柱體結構，多面稜柱體的每個稜柱面為LED晶片安裝面。本實用新型可實現LED多晶片高密度集成式封裝，出光效率高，導熱能力強，可有效降低LED工作溫度，提高工作壽命。此外，該製造工藝簡單可行，成本低廉，容易實現產業化。
【專利說明】用於LED三維封裝的相變支架
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種LED用相變支架，特別是涉及一種用於LED三維封裝的相變支架。
【背景技術】
[0002]LED (Light Emitting Diode)稱為發光二極體,是一種通電後能發光的半導體電子元件。LED具有節能、環保和長壽命三大優勢，與傳統白熾燈比較，可節省60%?90%的電能，被公認為下一代綠色光源，目前正逐步取代傳統光源，滲透到人們的日常生活當中。
[0003]目前，LED封裝器件朝著多晶片集成式封裝方向發展，然而，一般的多晶片光源多為平面集成式光源，晶片封裝密度低，出光角度小。此外，由於封裝材料折射率大於空氣折射率，部分光線在光源器件及模組內多次全反射而無法射出，因而LED器件出光效率仍有較高的提升空間。隨著LED產品的普遍應用，面向封裝級的多晶片封裝(COB)結構和面向系統級的LED晶片陣列器件結構成為了必要的發展趨勢。然而，多晶片封裝器件模組會產生更多的熱量，引起LED結溫上升，從而導致LED發光效率嚴重下降，影響其工作壽命。因此，如何提升LED晶片封裝密度，解決其高熱流密度散熱成為了 LED封裝領域關鍵的技術問題。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於克服現有技術存在的散熱問題，提出一種晶片封裝密度高、出光角度大、出光效率高和導熱能力強的用於LED三維封裝的相變支架。
[0005]本實用新型通過以下技術方案實現:
[0006]一種用於LED三維封裝的相變支架，包括支架基座及銅管；所述支架基座中心設有開孔，開孔前端貫穿基座前端面，開孔前端設有階梯孔，開孔底面距基座底面3-8mm，所述銅管插入開孔的階梯孔內，通過焊接與支架基座密封連接；支架基座與銅管形成的空腔內壁以及銅管內壁燒結有連接一體的吸液芯，吸液芯厚度為0.5-1.5mm，孔隙率為50-80% ;支架基座與銅管形成的空腔內充裝有液體工質；所述液體工質為純淨水、丙酮、甲醇或乙醇；所述支架基座下端為多面稜柱體結構，多面稜柱體的每個稜柱面為LED晶片安裝面。
[0007]優選地，所述晶片安裝面上設有強化出光微結構。所述強化出光微結構為倒錐孔微結構、梯形槽微結構或噴砂結構。所述支架基座下端為六稜柱體結構。所述支架基座的材料為金屬、陶瓷或者導熱塑料。所述金屬為紫銅。所述吸液芯為金屬粉末吸液芯或者金屬纖維吸液芯中的一種。
[0008]與現有技術相比，本實用新型的有益效果包括如下幾點:
[0009](I)本實用新型支架基座開孔與銅管內孔燒結一體連續吸液芯，基座與銅管構成高導熱率熱管，導熱能力強，可有效降低LED工作溫度，提高其工作壽命。
[0010](2)本實用新型相變支架具有多個晶片安裝面，可三維封裝晶片，實現了平面光源至立體光源的空間拓展，出光角度可達180°，晶片封裝密度高。[0011](3)本實用新型支架基座安裝面上設置有強化出光結構，可將LED多晶片光源模組出光效率提高40%左右，提高光源亮度，更加節約電能。
[0012](4)本實用新型中，晶片直接封裝在支架表面，有效減少了接觸熱阻，晶片產生的熱量能更迅速地導出到外部散熱器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的用於LED三維封裝的相變支架的結構示意圖。
[0014]圖2是圖1中的剖視圖。
[0015]圖3是圖1中的支架基座的結構示意圖。
[0016]圖4是圖3的截面視圖。
[0017]圖5是圖4的局部放大圖。
[0018]圖6是銅管經過縮管機後縮嘴的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了更好地理解本實用新型，下面結合附圖和實施例對本實用新型的具體實施方法作進一步詳細的說明，但本實用新型的實施方法不限於此。
[0020]如圖1、圖2所示，一種用於LED三維封裝的相變支架，包括支架基座3及銅管I ;所述支架基座3中心設有開孔，開孔前端貫穿基座前端面，開孔前端設有階梯孔，開孔底面距基座底面3-8_，所述銅管I插入開孔的階梯孔內，通過焊接與支架基座密封配合；支架基座3與銅管I形成的空腔內壁以及銅管I內壁燒結有連接一體(無分層)的吸液芯2，吸液芯2厚度為0.5-1.5mm,孔隙率為50-80% ;空腔內充裝有液體工質。所述液體工質為純淨水、丙酮、甲醇或乙醇。所述支架基座3下端為多面稜柱體，多面稜柱體的每個稜柱面為LED晶片安裝面，LED晶片可在安裝面的縱向和橫向陣列布置；支架基座3上端優選為圓柱體。
[0021]如圖3、圖4所示，支架基座3下端為六稜柱體，其每個稜柱面均作為晶片安裝面，該支架基座3具有六個晶片安裝面，分別為第一安裝面31、第二安裝面32、第三安裝面33、第四安裝面34、第五安裝面35和第六安裝面36。
[0022]如圖5所示，晶片安裝面上優選設置強化出光微結構，且各個晶片安裝面可加工不同形狀的出光微結構，出光微結構為倒錐孔微結構、梯形槽微結構或噴砂結構等。
[0023]所述支架基座3為金屬、陶瓷或者導熱塑料中的任意一種，採用金屬是可選用銅或者銅合金加工而成，優選用材料為紫銅。
[0024]所述吸液芯2為金屬粉末吸液芯或者金屬纖維吸液芯中的一種。金屬粉末優選銅粉；
[0025]上述用於用於LED三維封裝的相變支架的製造方法，可通過如下步驟實現:
[0026](I)支架基座加工
[0027]利用數控銑床在紫銅棒材上加工出三維封裝支架多面稜柱體表面形貌，後利用雕刻設備或成形刀具在支架基座3的晶片安裝面上加工出強化出光微結構；
[0028](2)支架一體化焊接
[0029]截取一定長度銅管I插入基座3中心開孔的階梯口內，焊接密封。[0030](3)吸液芯製備
[0031]由銅管I上端插入芯棒，在芯棒與基座3的開孔之間，以及芯棒與銅管I形成的空間中填入金屬粉末(優選銅粉)或金屬纖維，然後放入燒結爐中進行燒結，燒結後抽出芯棒。
[0032](4)銅管縮嘴
[0033]將銅管I頂部一段經過縮管機，縮小銅管I的直徑，便於與抽真空機連接，如圖6所示。
[0034](5)支架封裝
[0035]將液體工質從縮管段灌注到支架內、再通過縮管段對支架內腔抽真空、封口，最後焊接其封口以保證氣密性。
[0036]所述步驟(2)中的焊接方式可為氧乙炔焊、氬弧焊、雷射焊等。
[0037]所述步驟(3)中，金屬粉末或金屬纖維的填充高度為距離銅管頂端5?8釐米，以留出縮管段。
[0038]所述步驟(3)中燒結溫度為600?1000°C，燒結時間為30min?120min，燒結過
程採用分段升溫；燒結為氮氣、氫氣或氬氣保護氣氛燒結。如上所述便可較好地實現本實用新型。
【權利要求】
1.用於LED三維封裝的相變支架，其特徵在於包括支架基座及銅管；所述支架基座中心設有開孔，開孔前端貫穿基座前端面，開孔前端設有階梯孔，開孔底面距基座底面3-8mm，所述銅管插入開孔的階梯孔內，通過焊接與支架基座密封連接；支架基座與銅管形成的空腔內壁以及銅管內壁燒結有連接一體的吸液芯，吸液芯厚度為0.5-1.5mm,孔隙率為50-80% ;支架基座與銅管形成的空腔內充裝有液體工質；所述液體工質為純淨水、丙酮、甲醇或乙醇；所述支架基座下端為多面稜柱體結構，多面稜柱體的每個稜柱面為LED晶片安裝面。
2.根據權利要求1所述的用於LED三維封裝的相變支架，其特徵在於:所述晶片安裝面上設有強化出光微結構。
3.根據權利要求2所述的用於LED三維封裝的相變支架，其特徵在於:所述強化出光微結構為倒錐孔微結構、梯形槽微結構或噴砂結構。
4.根據權利要求1所述的用於LED三維封裝的相變支架，其特徵在於:所述支架基座下端為六稜柱體結構。
5.根據權利要求1所述的用於LED三維封裝的相變支架，其特徵在於:所述支架基座的材料為金屬、陶瓷或者導熱塑料。
6.根據權利要求5所述的用於LED三維封裝的相變支架，其特徵在於:所述金屬為紫銅。
7.根據權利要求1所述的用於LED三維封裝的相變支架，其特徵在於:所述吸液芯為金屬粉末吸液芯或者金屬纖維吸液芯中的一種。
【文檔編號】H01L33/64GK203434188SQ201320332732
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月8日 優先權日:2013年6月8日
【發明者】湯勇, 關沃歡, 餘彬海, 李宗濤, 陸龍生, 袁偉, 萬珍平 申請人:華南理工大學