專利名稱：Led半導(dǎo)體散熱支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED支架，具體涉及基于珀?duì)柼?yīng)原理的LED半導(dǎo)體散熱支架。
背景技術(shù)：
由于固態(tài)光源(Solid State Lighting)技術(shù)的不斷進(jìn)步,使近年來(lái)LED的發(fā)光效率提升，逐漸能取代傳統(tǒng)光源，目前發(fā)光效率已追過(guò)白熾燈及齒素?zé)舳掷m(xù)向上成長(zhǎng)。而一些公司更已開發(fā)出效率突破1001m/W的LED元件，這也使得LED的照明應(yīng)用越來(lái) 越廣，不但已開始應(yīng)用于室內(nèi)及戶外照明、手機(jī)背光模組及汽車方向燈等，更看好在高瓦數(shù)的投射燈及路燈等強(qiáng)光照明、大尺寸背光模組以及汽車頭燈等的應(yīng)用。由于擁有省電、環(huán)保及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，更使未來(lái)以LED光源為主流的趨勢(shì)越趨明顯。為了讓LED發(fā)更亮的光而需要輸入更高的功率，然而目前高功率LED的光電轉(zhuǎn)換效率(Wal 1-Plug-Efficiency; WPE)值仍然有限，一般僅有約15-25%的輸入功率成為光，其余則會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能。由于LED晶片面積很小(約Imm2)，因此使高功率LED單位面積的發(fā)熱量(發(fā)熱密度)非常高，甚至較一般的IC元件更為嚴(yán)重，也使得LED晶片的接面溫度(Junction Temperature)大為提升,容易造成過(guò)熱問(wèn)題。過(guò)高的晶片接面溫度會(huì)使LED的發(fā)光亮度降低，其中以紅光的衰減最為明顯。也會(huì)造成LED的波長(zhǎng)偏移而影響演色性，更會(huì)造成LED可靠度的大幅降低，因此散熱技術(shù)已成為目前LED技術(shù)發(fā)展的瓶頸。常用的散熱措施是，將LED芯片直接封裝于高導(dǎo)熱系數(shù)的基板，如純銅、高導(dǎo)熱陶瓷、純鋁或者鋁合金等等，通過(guò)對(duì)流、輻射，以及熱傳導(dǎo)(利用基板與導(dǎo)熱端子)強(qiáng)化散熱效果。如圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)中的LED支架設(shè)有基柱14、設(shè)置在基柱14上方的放置LED芯片I的杯碗15、將LED芯片I的正負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線13引出的正導(dǎo)電腳11和負(fù)導(dǎo)電腳12、以及包覆上述正導(dǎo)電腳11和負(fù)導(dǎo)電腳12的基座16。所述基座16包含基柱，基柱下方擴(kuò)大起散熱作用，基柱是由純銅、純鋁或者鋁合金。而目前我們可選的良好的導(dǎo)熱材料有限，能夠運(yùn)用于LED基板的良導(dǎo)熱材料更是少之又少。因此，如果只從基板材料的選擇上來(lái)解決LED的散熱，就受到了極大的制約，也就是說(shuō)，如果材料沒有突破，沒有更高效率的導(dǎo)熱材料，那么LED的散熱問(wèn)題就不可能得到徹底的解決。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，尋求另一種途徑來(lái)解決LED的散熱問(wèn)題，利用珀?duì)柼?yīng)(Peltier Effect)原理，將半導(dǎo)體散熱組件整合到COB (Chip On Board)支架中，保證LED芯片的低溫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)散熱的目的，從而解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種LED半導(dǎo)體散熱支架，該支架設(shè)有放置LED芯片的杯碗、將LED芯片的正負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線引出的正負(fù)導(dǎo)電腳、以及包覆上述正負(fù)導(dǎo)電腳的PPA材質(zhì)的基座。所述基座內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體散熱回路和散熱片，所述半導(dǎo)體散熱回路設(shè)于散熱片上面。所述半導(dǎo)體散熱回路包括銅基板、第一導(dǎo)熱片、第一金屬導(dǎo)體、η型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體、第二導(dǎo)熱片、第二金屬導(dǎo)體、第三金屬導(dǎo)體、第三導(dǎo)熱片、散熱回路正電極和散熱回路負(fù)電極，所述銅基板的上面設(shè)有放置LED芯片的杯碗，所述銅基板的下面粘接第一散熱片，所述第一導(dǎo)熱片的下面粘接第一金屬導(dǎo)體，所述第一金屬導(dǎo)體的下面的兩側(cè)分別設(shè)有η型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體，所述η型半導(dǎo)體的下面粘接第二金屬導(dǎo)體，所述第二金屬導(dǎo)體的下面粘接第二導(dǎo)熱片，所述P型半導(dǎo)體的下面粘接第三金屬導(dǎo)體，所述第三金屬導(dǎo)體的下面粘接第三導(dǎo)熱片，所述散熱回路正電極和散熱回路負(fù)電極分別與第二金屬導(dǎo)體和第三金屬導(dǎo)體連接。當(dāng)散熱回路正電極和散熱回路負(fù)電極 分別連接直流電源的正負(fù)兩極時(shí)，電子從電源的負(fù)極出發(fā)，依次流過(guò)第三金屬導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體、第一金屬導(dǎo)體、η型半導(dǎo)體和第二金屬導(dǎo)體，最后回到電源正極。所述第一導(dǎo)熱片和/或第二導(dǎo)熱片和/或第三導(dǎo)熱片是用絕緣導(dǎo)熱材料制成。優(yōu)選的，所述第一導(dǎo)熱片和/或第二導(dǎo)熱片和/或第三導(dǎo)熱片是高導(dǎo)熱絕緣陶瓷片。進(jìn)一步的，所述基座內(nèi)的半導(dǎo)體散熱回路具有多級(jí)，多級(jí)的半導(dǎo)體散熱回路之間串聯(lián)。當(dāng)發(fā)熱量大時(shí)，即可使用多級(jí)的半導(dǎo)體散熱回路串聯(lián)散熱。進(jìn)一步的，所述第一金屬導(dǎo)體和/或第二金屬導(dǎo)體和/或第三金屬導(dǎo)體是銅片或者招片。進(jìn)一步的，所述η型半導(dǎo)體是由Bi2Te3-Bi2Se3材料制成,所述P型半導(dǎo)體是由Bi2Te3-Sb2Te3MW制成。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體散熱回路是采用珀?duì)柼?yīng)的原理，當(dāng)電流流過(guò)兩種不同導(dǎo)體的界面時(shí)，將從外界吸收熱量，或向外界放出熱量。本實(shí)用新型中半導(dǎo)體散熱回路由直流電流過(guò)η型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體，進(jìn)而在η型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的朝向銅基板的一面從外界吸收熱量，在其朝向散熱片的一面向外界放出熱量，從而對(duì)連接于該半導(dǎo)體散熱回路之上的LED芯片進(jìn)行降溫。本實(shí)用新型的方法熱慣性小、制冷時(shí)間短，且使用本實(shí)用新型的方法的封裝結(jié)構(gòu)不再需要整塊的純銅做基板，其重量輕、可靠性高，且容易實(shí)現(xiàn)，具有很好的發(fā)展前景。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)中的LED支架；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的LED半導(dǎo)體散熱支架；圖3是本實(shí)用新型的半導(dǎo)體散熱回路原理圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的具有多個(gè)半導(dǎo)體散熱回路時(shí)的LED半導(dǎo)體散熱支架。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型利用珀?duì)柼?yīng)(Peltier Effect)原理，將半導(dǎo)體散熱組件整合到COB (Chip On Board)支架中，保證LED芯片的低溫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)散熱的目的。對(duì)帕爾帖效應(yīng)的物理解釋是電荷載體在導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)形成電流。由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級(jí)，當(dāng)它從高能級(jí)向低能級(jí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，便釋放出多余的能量；相反，從低能級(jí)向高能級(jí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從外界吸收能量。能量在兩材料的交界面處以熱的形式吸收或放出。如圖2所示，本實(shí)用新型的一種LED半導(dǎo)體散熱支架，該支架設(shè)有放置LED芯片I的杯碗15、將LED芯片I的正負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線13引出的正導(dǎo)電腳11和負(fù)導(dǎo)電腳12、以及包覆上述正導(dǎo)電腳11和負(fù)導(dǎo)電腳12的PPA材質(zhì)的基座16。所述基座16內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體散熱回路和散熱片200，所述半導(dǎo)體散熱回路設(shè)于散熱片200上面。所述半導(dǎo)體散熱回路包括銅基板201、第一導(dǎo)熱片202、第一金屬導(dǎo)體203、η型半導(dǎo)體204、ρ型半導(dǎo)體205、第二導(dǎo)熱片206、第二金屬導(dǎo)體207、第三金屬導(dǎo)體208、第三導(dǎo)熱片209、散熱回路正電極210和散熱回路負(fù)電極211，所述銅基板201的上面設(shè)有放置LED芯片I的杯碗15，所述銅基板201的下面粘接第一導(dǎo)熱片202，所述第一導(dǎo)熱片202的下面粘接第一金屬導(dǎo)體203，所述第一金屬導(dǎo)體203的下面的兩側(cè)分別設(shè)有η型半導(dǎo)體204和ρ型半導(dǎo)體205，所述η型半導(dǎo)體204的下面粘接第二金屬導(dǎo)體207，所述第二金屬導(dǎo)體207的下面粘接第二導(dǎo)熱片206，所述ρ型半導(dǎo)體205的下面粘接第三金屬導(dǎo)體208，所述第三金屬導(dǎo)體208的下面粘接第三導(dǎo)熱片209，所述散熱回路正電極210和散熱回路負(fù)電極211 分別與第二金屬導(dǎo)體207和第三金屬導(dǎo)體208連接。如圖3所示，當(dāng)散熱回路正電極210和散熱回路負(fù)電極211分別連接直流電源的正負(fù)兩極時(shí)，電子從電源的負(fù)極出發(fā)，依次流過(guò)第三金屬導(dǎo)體208、ρ型半導(dǎo)體205、第一金屬導(dǎo)體203、η型半導(dǎo)體204和第二金屬導(dǎo)體207，最后回到電源正極。所述第一導(dǎo)熱片202和/或第二導(dǎo)熱片206和/或第三導(dǎo)熱片209是用絕緣導(dǎo)熱材料制成。所述η型半導(dǎo)體204是由Bi2Te3-Bi2Se3材料制成，所述P型半導(dǎo)體205是由Bi2Te3-Sb2Te3MW制成。所述基座16內(nèi)的半導(dǎo)體散熱回路可以具有多級(jí)，多級(jí)的半導(dǎo)體散熱回路之間串聯(lián)，如圖4所示。當(dāng)發(fā)熱量大時(shí)，即可使用多級(jí)的半導(dǎo)體散熱回路串聯(lián)散熱。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體散熱回路是采用珀?duì)柼?yīng)的原理，當(dāng)電流流過(guò)兩種不同導(dǎo)體的界面時(shí)，將從外界吸收熱量，或向外界放出熱量。本實(shí)用新型中半導(dǎo)體散熱回路由直流電流過(guò)η型半導(dǎo)體204和ρ型半導(dǎo)體205，進(jìn)而在η型半導(dǎo)體204和ρ型半導(dǎo)體205的朝向銅基板201的一面從外界吸收熱量，在其朝向散熱片200的一面向外界放出熱量，從而對(duì)連接于該半導(dǎo)體散熱回路之上的LED芯片進(jìn)行降溫。盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種LED半導(dǎo)體散熱支架，該支架設(shè)有放置LED芯片的杯碗、將LED芯片的正負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線引出的正負(fù)導(dǎo)電腳、以及包覆上述正負(fù)導(dǎo)電腳的PPA材質(zhì)的基座，其特征在于 所述基座內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體散熱回路和散熱片，所述半導(dǎo)體散熱回路設(shè)于散熱片上面； 所述半導(dǎo)體散熱回路包括銅基板、第一導(dǎo)熱片、第一金屬導(dǎo)體、η型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體、第二導(dǎo)熱片、第二金屬導(dǎo)體、第三金屬導(dǎo)體、第三導(dǎo)熱片、散熱回路正電極和散熱回路負(fù)電極，所述銅基板的上面設(shè)有放置LED芯片的杯碗，所述銅基板的下面粘接第一導(dǎo)熱片，所述第一導(dǎo)熱片的下面粘接第一金屬導(dǎo)體，所述第一金屬導(dǎo)體的下面的兩側(cè)分別設(shè)有η型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體，所述η型半導(dǎo)體的下面粘接第二金屬導(dǎo)體，所述第二金屬導(dǎo)體的下面粘接第二導(dǎo)熱片，所述P型半導(dǎo)體的下面粘接第三金屬導(dǎo)體，所述第三金屬導(dǎo)體的下面粘接第三導(dǎo)熱片，所述散熱回路正電極和散熱回路負(fù)電極分別與第二金屬導(dǎo)體和第三金屬導(dǎo)體連接； 當(dāng)散熱回路正電極和散熱回路負(fù)電極分別連接直流電源的正負(fù)兩極時(shí)，電子從電源的負(fù)極出發(fā)，依次流過(guò)第三金屬導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體、第一金屬導(dǎo)體、η型半導(dǎo)體和第二金屬導(dǎo)體，最后回到電源正極； 所述第一導(dǎo)熱片和/或第二導(dǎo)熱片和/或第三導(dǎo)熱片是用絕緣導(dǎo)熱材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED半導(dǎo)體散熱支架，其特征在于所述基座內(nèi)的半導(dǎo)體散熱回路具有多級(jí)，多級(jí)的半導(dǎo)體散熱回路之間串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED半導(dǎo)體散熱支架，其特征在于所述第一金屬導(dǎo)體和/或第二金屬導(dǎo)體和/或第三金屬導(dǎo)體是銅片或者鋁片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED半導(dǎo)體散熱支架，其特征在于所述第一導(dǎo)熱片和/或第二導(dǎo)熱片和/或第三導(dǎo)熱片是高導(dǎo)熱絕緣陶瓷片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED半導(dǎo)體散熱支架，其特征在于所述η型半導(dǎo)體是由Bi2Te3-Bi2Se3材料制成，所述P型半導(dǎo)體是由Bi2Te3-Sb2Te3材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及LED支架。一種LED半導(dǎo)體散熱支架，該支架設(shè)有放置LED芯片的杯碗、將LED芯片的正負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線引出的正負(fù)導(dǎo)電腳、以及包覆上述正負(fù)導(dǎo)電腳的PPA材質(zhì)的基座，所述基座內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體散熱回路和散熱片，所述半導(dǎo)體散熱回路設(shè)于散熱片上面。所述半導(dǎo)體散熱回路包括銅基板、第一導(dǎo)熱片、第一金屬導(dǎo)體、n型半導(dǎo)體、p型半導(dǎo)體、第二導(dǎo)熱片、第二金屬導(dǎo)體、第三金屬導(dǎo)體、第三導(dǎo)熱片、散熱回路正電極和散熱回路負(fù)電極。當(dāng)散熱回路正電極和散熱回路負(fù)電極分別連接直流電源的正負(fù)兩極時(shí)，電子從電源的負(fù)極出發(fā)，依次流過(guò)第三金屬導(dǎo)體、p型半導(dǎo)體、第一金屬導(dǎo)體、n型半導(dǎo)體和第二金屬導(dǎo)體，最后回到電源正極。本實(shí)用新型應(yīng)用于LED半導(dǎo)體的散熱。
文檔編號(hào)H01L33/48GK202601730SQ201220216869
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者郭盛輝 申請(qǐng)人:廈門多彩光電子科技有限公司