專利名稱：一種led路燈和大功率led器件的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及照明領域，尤其涉及一種LED (發(fā)光二極管)路燈和一種大功率LED器件。
背景技術(shù)：
LED路燈一般都采用錫焊工藝，將大功率LED固定在散熱性能較好的鋁基板上，并將具有特定形狀的燈罩固定在大功率LED上方。目前，用于LED路燈的大多數(shù)LED采用陶瓷基板，LTCC及HTCC(Al2O3)的導熱系數(shù) (TC) 一般在3w/m. k 18w/m. k，線性膨脹系數(shù)(CTE)在4. 5ppm/ 7ppm/k，通常使用于功率低于3W的LED，例如，OSRAM公司生產(chǎn)的以厚膜或低溫共燒陶瓷基板作為晶粒散熱基板的一種LED，熱阻的最小值為6. 5°C/W左右。然而，對于使用在LED路燈上的更大功率的LED， 陶瓷基板的熱阻較大，導熱效果不佳，使LED在長期點亮過程中，芯片結(jié)溫高，散熱困難。而且這種LED路燈在使用過程中，LED芯片通電產(chǎn)生的大量熱能首先傳導至LED支架，再經(jīng)過焊接處傳導至鋁基板進行散熱，因此導熱途徑比較復雜，對LED路燈的散熱性能造成一定影響，可能導致LED路燈光效降低，工作壽命縮短。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題是，提供一種提高散熱性能的LED路燈、大功率LED 器件和一種大功率LED。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種LED路燈，包括基板以及至少一個LED芯片，所述基板為硅基板，所述硅基板的上表面鍍覆用于引出所述LED芯片電極的金屬互聯(lián)層，所述金屬互聯(lián)層的上表面鍍覆納米銀膜；所述LED芯片通過共晶焊的方式固定在所述鍍覆納米銀膜的金屬互聯(lián)層上。優(yōu)選地，所述硅基板和LED芯片的上方還覆蓋透明膠層；所述LED路燈還包括與所述透明硅膠層的上表面的形狀匹配的透光燈罩。進一步地，所述透明硅膠的上表面呈凸起的球面。所述金屬互聯(lián)層包括依次鍍覆在所述硅基板上表面的鎳層和銀層，或者包括依次鍍覆在所述硅基板上表面的銅層和銀層。進一步地，所述金屬互聯(lián)層包括分別引出LED芯片的正、負電極的兩部分，所述兩部分金屬互聯(lián)層之間采用絕緣的隔離層隔開。優(yōu)選地，所述隔離層為填充在所述兩部分金屬互聯(lián)層之間的不變黃白膠層。
所述LED芯片的上表面覆蓋熒光粉薄層。所述硅基板上具有貫通其上下表面的銀通孔，所述硅基板的下表面還設置與所述銀通孔的位置對應的熱沉。本發(fā)明還保護了一種大功率LED器件，與以上所述LED路燈的結(jié)構(gòu)相同或相似，例如包括基板以及至少一個LED芯片，所述基板為硅基板，所述硅基板的上表面鍍覆用于引出所述LED芯片電極的金屬互聯(lián)層，所述金屬互聯(lián)層的上表面鍍覆納米銀膜；所述LED芯片通過共晶焊的方式固定在所述鍍覆納米銀膜的金屬互聯(lián)層上。當然還可包括透光燈罩、熒光粉薄層等結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還保護了一種大功率LED，與以上所述LED路燈的結(jié)構(gòu)相同或相似，例如包括基板和至少一個LED芯片，所述基板為硅基板，所述硅基板的上表面鍍覆用于引出所述 LED芯片電極的金屬互聯(lián)層，所述金屬互聯(lián)層的上表面鍍覆納米銀膜；所述LED芯片通過共晶焊的方式固定在所述鍍覆納米銀膜的金屬互聯(lián)層上。當然還可包括熒光粉薄層、透明膠層等結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是通過采用導熱性好的硅基板，使LED路燈的散熱性能大幅提高，同時本發(fā)明還在金屬互聯(lián)層上鍍覆納米銀膜，利用共晶焊的方式將LED芯片固定在硅基板的表面，大幅度地降低了結(jié)溫，能夠有效延長LED路燈的工作壽命。覆蓋在LED芯片和基板上的透明膠層的上表面呈凸起的球面，正好與透光燈罩的形狀匹配，不僅散熱效果好，而且便于安裝。由于兩部分金屬互聯(lián)層之間填充不變黃白膠層，進一步增強了光反射效果，提高了光效。
圖1為本發(fā)明第一實施例的LED路燈剖視圖；圖2為本發(fā)明第二種實施例的LED路燈剖視圖；圖3為本發(fā)明第三種實施例的LED路燈剖視圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。請參考圖1，本實施方式的LED路燈包括基板1、透光燈罩100以及至少一個LED 芯片3。其中，基板1的材料采用硅，其上表面鍍覆金屬互聯(lián)層，金屬互聯(lián)層的上表面還鍍覆納米銀膜，多個LED芯片3通過共晶焊的方式固定在鍍覆納米銀膜的金屬互聯(lián)層上，且通過兩根金線5與金屬互聯(lián)層相連。金屬互聯(lián)層利用貫通基板1上下表面、且灌有金屬銀的連接孔(銀通孔)11，引出LED芯片3的電極至設置在基板1下方的電極引腳4。由于本實施方式采用硅基板，經(jīng)研究，硅的導熱系數(shù)(TC)在163w/m.k左右，線性膨脹系數(shù)(CTE)在4. 2ppm/k左右，接近LED藍光芯片的膨脹系數(shù)，且外觀呈黑色，黑度接近 1，具有高導熱、高輻射、高可靠性等特點。由于導熱系數(shù)接近A1N，大于SiC，加上黑體輻射功能，在消耗同等功率的情況下，硅的導熱能力遠遠大于LTCC及HTCC (Al2O3)等陶瓷材料， 據(jù)測量，采用硅基板后，LED的散熱性能大幅提高，熱阻低于3°C /W，與陶瓷基板相比LED的外形尺寸可縮小60% 70%，尤其適合于功率大于IW的LED，能夠明顯降低結(jié)溫，從而減少 LED路燈的光衰，延長其工作壽命，使LED路燈的壽命達5萬小時以上。另外，硅在地球上的含量位居第二，占地殼成分的25%左右，因此資源豐富，能夠減小LED以及LED路燈等器件的材料成本。本實施方式的LED路燈在金屬互聯(lián)層的上表面鍍覆納米銀膜，一方面，納米銀膜能夠顯著增強光反射效果，提高出光效率；另一方面，與陶瓷基板粗糙的表面相比，鍍覆納米銀膜后金屬互聯(lián)層的表面非常光滑，便于將LED芯片3通過共晶焊的方式固定在基板1
4上，實現(xiàn)C0B(CHIP ON BOARD:板上芯片封裝)，與現(xiàn)有技術(shù)中錫焊的技術(shù)相比，采用共晶焊的固晶工藝能夠有效降低熱阻，簡化或縮短導熱途徑，將LED芯片3產(chǎn)生的熱量迅速傳導至基板1的下表面，進一步加強LED路燈的散熱效果。另外，納米銀膜具有很好的抗氧化、抗硫化、抗水汽等功能，與鍍金的方式相比，本實施方式還能降低材料成本。LED芯片3的數(shù)量可根據(jù)具體需要而定，與陶瓷材料制作的基板1相比，采用硅制作的基板1導熱性能大幅提高，因此，同等的散熱面積能夠承載更多的LED芯片3。本實施方式的LED路燈中，多個LED芯片3相互串聯(lián)或者并聯(lián)，一方面，能夠有效提高大功率LED 的亮度，另一方面，能夠簡化驅(qū)動電路，降低成本。金屬互聯(lián)層可以根據(jù)具體需要設置，例如包括依次鍍覆在基板1上表面的鎳層21 和銀層22，或者也可包括依次鍍覆在基板1上表面的銅層和銀層22。銀層22用于增強光反射，鎳層21或銅層用于隔離黑色的基板1，避免吸光。金屬互聯(lián)層包括分別引出LED芯片3的正、負電極的兩部分，兩部分金屬互聯(lián)層之間采用絕緣的隔離層隔開。隔離層可采用透明膠層或白色膠層，優(yōu)選地，為了避免該位置的黑色基板1吸光，隔離層采用填充在兩部分金屬互聯(lián)層之間、耐高溫300度以上的不黃變白膠層9，具有較強的反光作用，能夠進一步增強LED路燈的亮度。LED芯片3的上表面還覆蓋混合熒光粉的熒光粉薄層8，能夠在LED芯片3的激發(fā)下合成白光，使白光LED路燈具有較強的顯色性。透光燈罩100采用玻璃或樹脂等材料制作，一般用于保護LED路燈中的LED芯片 3及其它器件，透光燈罩100的顏色、大小、形狀可根據(jù)具體需求靈活設置。一種實施方式中，基板1和LED芯片3上方還覆蓋透明膠層7，透光燈罩100的形狀與該透明膠層7的上表面的形狀匹配。例如，大多數(shù)LED路燈的透光燈罩100為凸起的球面，如圖1所示的實施方式中，透明膠層7的上表面也為凸起的球面，且與透光燈罩100的形狀匹配，該球面利用注液或者壓膜工藝成型，能夠充分利用球面的聚光效果，進一步提高LED路燈的發(fā)光效率和亮度。如圖2所示，透明膠層7的上表面也可設計成平面或者其他形狀，為了進一步提高出光效率，透明膠層7的上表面還可設置多個凸起的球面，每個球面的位置與發(fā)光芯片3的位置對應。優(yōu)選地，基板1上設置貫通其上下表面的多個銀通孔，這些銀通孔內(nèi)可灌裝銀漿或其他熱性能較好的金屬，用于將LED芯片3發(fā)光產(chǎn)生的熱量傳導至基板1下表面的熱沉 6，熱沉6采用銅等金屬制作，銅的外層電鍍了一層銀，熱沉6與銀通孔的位置相對應，能夠迅速將熱量散發(fā)，進一步提高LED路燈的散熱效果。熱沉6還可作為焊盤，便于將基體1焊接固定在電路板或其他連接器件上。如圖3所示的實施方式中，還可將LED路燈的兩個焊盤10設置在基板1的上表面或者兩端，使其分布在透明膠層7的兩側(cè)。這種封裝方式便于LED路燈的線路連接。本發(fā)明還保護了一種大功率LED器件和LED，結(jié)構(gòu)與以上所述的LED路燈類似，不僅散熱性能好，而且能夠顯著降低產(chǎn)品成本，可廣泛應用于各種照明或背光顯示領域。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種LED路燈，包括基板以及至少一個LED芯片，其特征在于，所述基板為硅基板，所述硅基板的上表面鍍覆用于引出所述LED芯片電極的金屬互聯(lián)層，所述金屬互聯(lián)層的上表面鍍覆納米銀膜；所述LED芯片通過共晶焊的方式固定在所述鍍覆納米銀膜的金屬互聯(lián)層上。
2.如權(quán)利要求1所述的LED路燈，其特征在于，所述硅基板和LED芯片的上方還覆蓋透明膠層；所述LED路燈還包括與所述透明膠層的上表面的形狀匹配的透光燈罩。
3.如權(quán)利要求2所述的LED路燈，其特征在于，所述透明硅膠的上表面呈凸起的球面。
4.如權(quán)利要求1所述的LED路燈，其特征在于，所述金屬互聯(lián)層包括依次鍍覆在所述硅基板上表面的鎳層和銀層。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的LED路燈，其特征在于，所述金屬互聯(lián)層包括分別引出LED芯片的正、負電極的兩部分，所述兩部分金屬互聯(lián)層之間采用絕緣的隔離層隔開。
6.如權(quán)利要求5所述的LED路燈，其特征在于，所述隔離層為填充在所述兩部分金屬互聯(lián)層之間的不變黃白膠層。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的LED路燈，其特征在于，所述LED芯片的上表面覆蓋熒光粉薄層。
8 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的LED路燈，其特征在于，所述硅基板上具有貫通其上下表面的銀通孔，所述硅基板的下表面還設置與所述銀通孔的位置對應的熱沉。
9.一種大功率LED器件，包括基板以及至少一個LED芯片，其特征在于，所述基板為硅基板，所述硅基板的上表面鍍覆用于引出所述LED芯片電極的金屬互聯(lián)層，所述金屬互聯(lián)層的上表面鍍覆納米銀膜；所述LED芯片通過共晶焊的方式固定在所述鍍覆納米銀膜的金屬互聯(lián)層上。
10.一種大功率LED，包括基板和至少一個LED芯片，其特征在于，所述基板為硅基板， 所述硅基板的上表面鍍覆用于引出所述LED芯片電極的金屬互聯(lián)層，所述金屬互聯(lián)層的上表面鍍覆納米銀膜；所述LED芯片通過共晶焊的方式固定在所述鍍覆納米銀膜的金屬互聯(lián)層上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED路燈、大功率LED器件及一種大功率LED，LED路燈包括基板以及至少一個LED芯片，所述基板為硅基板，所述硅基板的上表面鍍覆用于引出所述LED芯片電極的金屬互聯(lián)層，所述金屬互聯(lián)層的上表面鍍覆納米銀膜；所述LED芯片通過共晶焊的方式固定在所述鍍覆納米銀膜的金屬互聯(lián)層上。本發(fā)明能夠有效降低芯片結(jié)溫，增強LED路燈的散熱效果，延長其工作壽命。
文檔編號F21S8/00GK102252219SQ20101018611
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者孫平如, 邢其彬 申請人:深圳市聚飛光電股份有限公司