热块组件、具有热块组件的LED布置及制造所述热组件的方法技术

本发明专利技术描述了一种热块组件（1），包括：第一导热且导电块部件（10），其被实现以用于到发光二极管（LED，3）的阳极焊盘（30）连接并且其尺寸设计成为源自阳极焊盘的热量提供基本上完整的热路径（P）；第二导热且导电块部件（11），其被实现以用于到LED（3）的阴极焊盘（31）的连接并且其尺寸设计成为源自阴极焊盘的热量提供基本上完整的热路径（P）；以及粘合层（12），其被施加到块部件（10，11）以将块部件的位置固定在间隙（G）的两侧上。本发明专利技术还描述了一种包括所述热块组件（1）和安装到其上的至少一个LED（3）的LED布置（5），以及一种制造所述热块组件（1）的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热块组件、具有热块组件的LED布置及制造所述热组件的方法
本专利技术描述了热块组件、LED布置和制造热块组件的方法。
技术介绍
LED作为用于一般光照目的（例如，作为改装灯泡）但也用于诸如汽车前照明之类的高功率应用的光源变得更加普及。发光二极管（LED）包括具有阳极和阴极的半导体芯片。为了将这样的LED包括在电子电路中，它通常以安装就绪的“封装”形式提供，例如作为具有布置在芯片下侧上的电极焊盘（即阳极焊盘和阴极焊盘）的底部接触的芯片。这些电极焊盘可以粘合到印刷电路板（PCB）的预先由施加到电介质材料层的导电涂层蚀刻而成的适当导体上。LED在操作期间生成热量，并且热量的量与LED的功率密度相关。为了避免由于热损坏导致的二极管p-n结的劣化，必须将热量从LED抽离。趋势是朝向具有更小的LED发射表面积（更小的管芯）且具有相应的高功率密度（W/mm2）的更高功率的LED。用于照明应用的类型的高功率LED可能变得极热。因此，为了从底部接触的LED抽离热量，通常在PCB的相对侧上安装散热器。因此，主散热器通过PCB访问，并且引线框架用于将来自LED的热量引导到PCB材料中。来自阳极和阴极焊盘的热量被它们所粘合到的导电轨道带走，穿过电介质层，并且被散热器带走或消散。电介质层或热电接口是有问题的，因为它对来自LED的热传递具有不利影响。这是因为电介质主要是电绝缘体，例如聚合物，意味着它通常是差的热导体，其具有典型地显著低于大多数金属的导热率的导热率。因此，PCB的电介质层在远离LED的热路径中有效地呈现热障。现有技术方法的另一个问题在于常规印刷电路板上的导电轨道非常薄，通常厚度仅为几十微米，并且因此仅具有有限的热容量。在处理该问题的一种方法中，导电轨道并非从铜材料的薄层蚀刻而成，而是改为使用合适的材料去除技术（如微铣削）由相对厚的导电材料层（厚度为几百微米）形成。然而，即使导电轨道被制成稍微更厚以增加其热容量，已经观察到这不足以处理由高功率LED在操作期间生成的热量的量。因此，本专利技术的目的是提供一种克服上述问题、在操作期间从LED散热的改进的方式。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过权利要求1的热块组件、通过权利要求9的LED布置、以及通过权利要求10的制造热块组件的方法实现的。根据本专利技术，热块组件是独立的单元，包括：至少一个第一导热且导电块部件，其被实现以用于到发光二极管的阳极焊盘的连接并且为源自阳极焊盘的热量提供基本上完整的热路径；至少一个第二导热且导电块部件，其被实现以用于到发光二极管的阴极焊盘的连接并且为源自阴极焊盘的热量提供基本上完整的热路径；以及粘合层，其施加到块部件以将块部件的位置固定在间隙的两侧上。导热且导电的块部件充当散热机或散热器以用于消散源自电极焊盘的热量。热量有基本上三种方式可以离开系统，即对流、传导和辐射。通过对流的热损失一般是到周围的空气；通过传导的热损失将通过系统或组件与其他物体物理连接的方式确定；并且通过辐射的热损失通常仅在较高温度下显著。在LED散热器的情况下，热损失的主要模式是对流和传导。在本专利技术的上下文中，表述“为源自电极焊盘的热量提供完整的热路径”意味着相关的导热且导电块部件基本上是经由上面概述的三种热损失模式远离与其连接到的电极焊盘的热量的唯一导体，并且也可以表述为“为源自电极焊盘的热量提供完全的热消散”。通过导电块部件的材料和形式的适当选择，这些在下述意义下提供了完整的热路径：不必需要其他散热器来消散或降低源自该电极焊盘的热量。因此，热块组件在下述意义下是独立的单元：在操作期间不需要任何附加的散热器或散热机来冷却LED。可以选择导热且导电块部件的尺寸（高度、宽度、厚度等）以确保该块部件的热容量足以降低来自其将要连接到的LED电极的热量。在本专利技术的上下文中，“发光二极管”可以被理解为LED芯片，例如作为用于在照明电路中放置的芯片级封装（CSP）LED。根据本专利技术的独立热块组件的优点在于，块部件确保在操作期间远离LED的热电极（阳极或阴极）的非常高效且有效的热传递，而同时充当驱动电压端子与该电极之间的直接电连接器。术语“独立的”用于表示本专利技术的热块组件不需要安装到PCB上的触点以用于到驱动器的电连接；此外，本专利技术的热块组件不必安装到任何另外的散热器。可以简化LED布置的装配，因为不再需要在PCB上制备散热导电轨道，也不需要将热块组件的块部件焊接到PCB。热块组件提供从一个或多个LED通过块部件并从那里到周围环境（其可以主要是环境空气，但是也可以包括热块组件可以安装在其上的机械支撑件）的不间断且不受限制的热流路径。在本专利技术的热块组件中，电介质材料已完全从热路径中移除。换句话说，在热源（LED的电极焊盘）和主散热器之间不再存在任何热障。因此，通过经过块部件的高效且有效的热传递，LED芯片的温度可以保持在有利的低水平。这可以有利地延长包含本专利技术的独立热块组件的任何LED器件或应用的使用寿命。可替代地或另外，高效的热传递可以允许LED以（与具有等效LED的现有技术的热块组件相比）更高的功率驱动，使得可以增加LED的光输出。这与现有技术布置有利地形成对比，现有技术布置的特征在于：由于在导电轨道与散热器之间存在电介质层，远离LED芯片的热传递效率较低。第一和第二块部件在功能上和结构上是分离的元件，并且横跨间隙彼此面对。为了确保组件的结构稳定性，热块组件的第一和第二块部件通过粘合层牢固地固定就位。在本专利技术的上下文中，“粘合层”将被理解为电介质材料（即电绝缘材料）的层或片，其足够硬以在两个块部件之间提供结构连接。取决于第一和第二块部件的形状，这可以通过任何数量的方式实现。例如，可以使用电介质材料的一个或多个粘合层来粘合第一和第二块部件。在本专利技术的热块组件中，粘合层被布置成基本上完全位于热路径之外。在一个实施例中，粘合层被施加成位于第一和第二块部件的两个共面外表面之上，桥接介于中间的间隙但不延伸到间隙中。可替换地，可以在与热路径正交的平面中在第一和第二块部件的两个相对表面之间施加一个或多个粘合层。根据本专利技术，LED布置包括这样的热块组件和至少一个发光二极管，该至少一个发光二极管借助于在发光二极管的阳极焊盘与第一块部件之间的第一电连接和在发光二极管的阴极焊盘与第二块部件之间的第二电连接被安装到热块。根据本专利技术的LED布置的优点在于可以以有利的低成本实现更高效的热传递。如下面将解释的，热块组件可以使用诸如SMD回流工艺之类的现有工艺制造或装配，使得可以在没有显著的额外努力的情况下实现本专利技术的LED布置。因此，具有安装到独立热块组件的LED的本专利技术的LED布置可以被称为“散热器上的LED”。根据本专利技术，制造热块组件的方法包括下列步骤：提供第一导热且导电块部件，其用于到发光二极管的阳极焊盘的连接并且尺寸设计成为源自阳极焊盘的热量提供基本上完整的热路径；提供第二导热且导电块部件，其被实现以用于到发光二极管的阴极焊盘的连接并且尺寸设计成为源自阴极焊盘的热量提供基本上完整的热路径；将块部件布置在间隙的两侧上；以及将粘合层施加到块部件以固定块部件的位置。本专利技术方法的优点在于它允许以高效的热传递为特征的热块组件的相对经济的制造。用于接纳LED电极焊盘的导热且导电块部件的放置提供了有利地无阻碍或不受限制的热流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热块组件（1），包括：‑ 第一导热且导电块部件（10），其被实现以用于到发光二极管（3）的阳极焊盘（30）的连接并且尺寸设计成为源自阳极焊盘（30）的热量提供基本上完整的热路径（P）；‑ 第二导热且导电块部件（11），其被实现以用于到发光二极管（3）的阴极焊盘（31）的连接并且尺寸设计成为源自阴极焊盘（31）的热量提供基本上完整的热路径（P）；以及‑ 粘合层（12），其被施加到块部件（10，11）以将块部件（10，11）的位置固定在间隙（G）的两侧上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.02 EP 16167868.51.一种热块组件（1），包括：-第一导热且导电块部件（10），其被实现以用于到发光二极管（3）的阳极焊盘（30）的连接并且尺寸设计成为源自阳极焊盘（30）的热量提供基本上完整的热路径（P）；-第二导热且导电块部件（11），其被实现以用于到发光二极管（3）的阴极焊盘（31）的连接并且尺寸设计成为源自阴极焊盘（31）的热量提供基本上完整的热路径（P）；以及-粘合层（12），其被施加到块部件（10，11）以将块部件（10，11）的位置固定在间隙（G）的两侧上。2.根据权利要求1所述的热块组件，其中块部件（10，11）具有至少1.0mm的厚度，更优选地至少5.0mm的厚度，最优选地至少20mm的厚度。3.根据权利要求1或权利要求2所述的热块组件，其中块部件（10，11）包括金属、优选地铜的固体块。4.根据前述权利要求中任一项所述的热块组件，其中块部件（10，11）包括若干冷却翅片。5.根据前述权利要求中任一项所述的热块组件，其中粘合层（12）包括布置成粘附到块部件（10，11）的电介质层（12）。6.根据前述权利要求中任一项所述的热块组件，其中粘合层（12）的热膨胀系数基本上等于块部件（10，11）的热膨胀系数。7.根据前述权利要求中任一项所述的热块组件，其中块部件（10，11）被成形成接纳底部接触的发光二极管（3）的电极焊盘（30，31），优选地接纳芯片级封装底部接触的发光二极管（3）的电极焊盘（30，31）。8.根据前述权利要求中任一项所述的热块组件，包括布置用于连接到两个或更多个发光二极管（3）的两个第一块部件（10）和两个第二块部件（11）。9.一种LED布置（5），包括：-根据权利要求1至8中任一项的热块组件（1）；以及-至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：G库姆斯，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL