專利名稱：一種高效率發(fā)光二極管散熱模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管散熱模組，屬于散熱應(yīng)用之技術(shù)領(lǐng)域，該 散熱模組結(jié)構(gòu)可用于發(fā)光二極管元件組裝使用上。
技術(shù)背景隨著發(fā)光二極管元件功率的不斷提高，工作廢熱量增加而排放量未等 量提高，造成元件溫度上升工作效率降低甚至于損壞元件的問題。檢討常 用的散熱方式，例如發(fā)光二極管元件通過電路基板、散熱膠與散熱器的接 觸，使電器元件的熱量傳導(dǎo)到散熱器排出。然實(shí)際使用顯示目前的散熱方 式仍存在如下三項(xiàng)熱阻缺點(diǎn)， 一.散熱器與發(fā)光二極管元件之間，存在絕緣封裝用的高熱阻塑料層結(jié)構(gòu)；二.發(fā)光二極管電子元件安裝在高熱阻絕 緣的聚脂電路基板上；三.使用散熱膠于各結(jié)構(gòu)層間，因散熱膠熱傳導(dǎo)率 只有l(wèi) 5w/k'm，且介面會(huì)存在氣泡與結(jié)構(gòu)缺陷等，造成產(chǎn)品巨大的熱不穩(wěn) 定性。因此目前提高散熱器鰭片面積或提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等方法，只是治標(biāo)方 法未能改善上述缺點(diǎn)。在克服上述問題的發(fā)展上有下列幾種方式，如技術(shù) 一，日本專利JP2004-200347A，公開了一種技術(shù)以金剛石與金屬材料為 混合物，為發(fā)光二極管p極與n極間積層構(gòu)造的導(dǎo)電散熱層，然該技術(shù)是 改善發(fā)光二極管p/n內(nèi)部結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電散熱層，對于外部高熱堵塞堆積狀況 未能解決前述問題。技術(shù)二，如日本專利JP平5-347369A，公開了一種技 術(shù)以金剛石細(xì)顆?；旌檄h(huán)氧樹脂或珪酸酯，作為電子元件的散熱絕緣封 裝層，該技術(shù)改善了發(fā)熱電子元件的上部封裝層散熱問題，但對于下部高 熱阻絕緣電路板與散熱膠介面缺陷的問題，未能提供解決問題的方法。技 術(shù)三，如中國專利CN1545148A，公開了一種技術(shù)為大功率發(fā)光二極管貼 裝在金剛石基板上的散熱結(jié)構(gòu)，然該技術(shù)使用多層散熱膠于各結(jié)構(gòu)層間， 以期達(dá)成熱傳導(dǎo)目的。該技術(shù)因增加多層散熱膠介面造成熱阻的提高，仍
未合理解決熱傳導(dǎo)問題。技術(shù)四，如中國專利CN1941347A，公開了一種技 術(shù):于一基板上覆蓋有一含有鉆石粉末與環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱絕緣層，使絕緣層 上置半導(dǎo)體芯片的熱量經(jīng)由導(dǎo)熱絕緣層排除至外界。然該專利技術(shù)仍有以 下幾項(xiàng)問題， 一.導(dǎo)熱絕緣層制作於基板上，而基板與外部散熱器使用散 熱膠為導(dǎo)熱介質(zhì)，才能使得熱能通過基板到達(dá)外部的散熱器，再與外界空 氣進(jìn)行熱交換散熱，因此未改善散熱膠左右散熱功能的問題；二.導(dǎo)熱絕 緣層制作使用鉆石粉末與環(huán)氧樹脂兩種原料，該組成物的強(qiáng)度、耐熱性能 與膨脹系數(shù)，無法在大功率發(fā)光二極管高溫且開關(guān)頻繁的環(huán)境下穩(wěn)定工作， 造成快速降低使用壽命的問題。綜合上述幾項(xiàng)新開發(fā)之技術(shù)顯示，有關(guān)熱 傳導(dǎo)整體性的問題仍未合理解決。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，在于針對上述整體散熱產(chǎn)生熱阻的問題，提供一種確 保散熱高效率的發(fā)光二極管散熱模組。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種高效率的發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于該散熱模組，它包 括一散熱器，該散熱器為不使用散熱膠的模組結(jié)構(gòu)，在散熱器吸熱端面上 直接積層制作含有金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，該電絕緣導(dǎo)熱層上部依需 求制作金屬電路層，在金屬電路層上安裝并封裝一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管芯 片。該散熱器具有以下結(jié)構(gòu)特征制作成前置散熱鰭片或後置散熱鰭片，各式不同形狀的散熱座及鰭片組成體；制作成不同形狀配置的熱管、散熱座及鰭片組成體； 制作成不同形狀配置的半導(dǎo)體制冷器、熱管及鰭片組成體； 其吸熱端面上制作含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，可由凹面、平面或 凸面的不同角度曲面制成；
其吸熱端面上制作含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，使用含金剛石成份的復(fù)合材料，經(jīng)擠出、壓模、注射、網(wǎng)印、噴涂或灌模等相關(guān)方式，形成 適當(dāng)形狀與厚度的絕緣導(dǎo)熱層。其吸熱端面上制作含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，含金剛石成份的復(fù) 合材料組成物由補(bǔ)強(qiáng)纖維、金剛石細(xì)顆粒與高分子結(jié)合劑制成。其吸熱端面上制作含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，金剛石顆粒度在0. 5 一100微米之間。其吸熱端面上制作含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，該金剛石層可使用化學(xué)氣相沉積法制成，厚度3—300微米的多晶結(jié)構(gòu)層。本發(fā)明的發(fā)光二極管散熱模組可以達(dá)到下述目標(biāo)1. 不使用散熱膠，各接合面完整無氣泡無缺陷，提高熱傳效益；2. 調(diào)整電絕緣導(dǎo)熱層材料結(jié)構(gòu)，使該組成物的強(qiáng)度、耐熱性能與膨脹 系數(shù)等改善，以提高大功率發(fā)光二極管的使用壽命。


圖1為發(fā)光二極管前置散熱片的散熱模組立體剖面示意圖； 圖2為發(fā)光二極管後置散熱片的散熱模組立體示意圖。 圖中l(wèi)一金剛石層，2—熱管，21—散熱器吸熱端面，22—散熱器 放熱端，3—散熱鰭片，4—金屬電路層，5—封裝之發(fā)光二極管元件，6 一電路孔道，7—電源線，8—凸曲面電絕緣導(dǎo)熱層，9—凹曲面電絕緣 導(dǎo)熱層具體實(shí)施方式
本發(fā)明的技術(shù)手段是使用一種高效率的發(fā)光二極管散熱模組，該散熱 模組，包括一散熱器，該散熱器不使用散熱膠為熱傳導(dǎo)介質(zhì)，在散熱器上 直接積層制作一含有金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層1，該電絕緣導(dǎo)熱層1上部 依需求制作金屬電路層4，在金屬電路層4上可安裝并封裝一個(gè)或多個(gè)發(fā)光
二極管芯片。如此形成一高散熱效率的發(fā)光二極管散熱模組，實(shí)際解決因 散熱不良導(dǎo)致效率低或損壞元件的問題。高散熱效率的發(fā)光二極管散熱模組作法分析如下，第一.依散熱需求 的設(shè)計(jì)制作散熱器；第二.在散熱器的吸熱端面上，直接積層制作一含有金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層；第三.該電絕緣導(dǎo)熱層l上部，以印刷、電鍍或蝕刻等方式制作金屬電路層4;第四.在金屬電路層4上可安裝并封裝一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管芯片。因不使用散熱膠，可以確保發(fā)熱電子元件可 快速排熱，以維持正常工作溫度的條件。 實(shí)施例1高散熱效率的發(fā)光二極管散熱模組作法，如圖1所示，l.依散熱需求制作前置散熱鰭片3的散熱器，散熱器中間凹陷的結(jié)構(gòu)體組成；2.在散熱 器的中間凹陷吸熱端面21上，使用補(bǔ)強(qiáng)纖維、金剛石細(xì)顆粒粉體、絕緣性無機(jī)材料與高分子結(jié)合劑的金剛石復(fù)合材料，直接積層制作一含有金剛石成份的凸曲面電絕緣導(dǎo)熱層8;第三.該電絕緣導(dǎo)熱層上部，以印刷方式制 作金屬電路層4;第四.在電絕緣導(dǎo)熱層與下部散熱器之間有二電路孔道6以供信號(hào)與電源線7通過；第五.在金屬電路層上安裝并封裝多個(gè)發(fā)光二極管芯片5。 實(shí)施例2高散熱效率的發(fā)光二極管散熱模組作法，如圖2所示，第一.依散熱需 求設(shè)計(jì)制作的散熱器，由含前端壓平之熱管2，經(jīng)向後延伸至後段與散熱鰭 片3組成的結(jié)構(gòu)體；第二.在前端壓平之熱管吸熱端面21上，使用金剛石復(fù)合材料，直接積層制作一含有金剛石成份的凹曲面電絕緣導(dǎo)熱層9;第三. 該電絕緣導(dǎo)熱層上部，以蝕刻方式制作金屬電路層4;第四.在金屬電路層4上安裝并封裝多個(gè)發(fā)光二極管芯片5。
權(quán)利要求
1.一種高效率發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于該散熱模組包括一不使用散熱膠的散熱器，在該散熱器的吸熱端面上直接積層，制作含有金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，在該電絕緣導(dǎo)熱層上部可制作金屬電路層，在金屬電路層上安裝并封裝一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管芯片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的高效率發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于 所述的散熱器制有前置散熱鰭片或后置散熱鰭片，以及不同形狀的散熱座 及鰭片組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的高效率發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于 所述的散熱器配置有不同形狀的熱管、散熱座及鰭片組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的高效率發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于 所述的散熱器配置有半導(dǎo)體制冷器、熱管及鰭片組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的高效率發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于 在所述散熱器的吸熱端面上制有含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，可由凹面 、平面或凸面的不同角度曲面制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的高效率發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于 在所述散熱器的吸熱端面上制作含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，采用含金 剛石成份的復(fù)合材料，經(jīng)擠出、壓模、注射、網(wǎng)印、噴涂或灌模等工藝， 制成適當(dāng)形狀與厚度的絕緣導(dǎo)熱層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的高效率發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于 在所述散熱器的吸熱端面上制作含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，含金剛石 成份的復(fù)合材料組成物由補(bǔ)強(qiáng)纖維、金剛石細(xì)顆粒與高分子結(jié)合劑制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高效率發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于 在所述散熱器的吸熱端面上制作含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，其金剛石 的顆粒度在0. 5_100微米之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的高效率發(fā)光二極管散熱模組，其特征在于 在所述散熱器的吸熱端面上制作含金剛石成份的電絕緣導(dǎo)熱層，該金剛石 層可使用化學(xué)氣相沉積法制成厚度為3—300微米的多晶結(jié)構(gòu)層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效率發(fā)光二極管散熱模組，該散熱模組是在散熱器吸熱端面上直接積層制作一含有金剛石成分的電絕緣導(dǎo)熱層，該電絕緣導(dǎo)熱層上部依需求制作金屬電路層，在金屬電路層上可安裝并封裝一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管元件，由于不使用散熱膠的模組結(jié)構(gòu)，解決排熱堵塞堆積的問題，以維持發(fā)光二極管在一正常溫度工作。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101118883SQ20071014575
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日
發(fā)明者陳鴻文 申請人:陳鴻文