散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管制造技术

本发明专利技术公开了散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管，其包括LED芯片、透镜、反射杯和类金刚石膜-铜复合材料制成的散热基板，LED芯片位于反射杯中，透镜位于反射杯上方，散热基板的下表面直接和空气接触；LED芯片通过固晶胶或金属共晶焊直接安置在散热基板的上表面。本发明专利技术所述复合材料以最短路径从大功率LED提取热量，并且直接向空气散热，可以有效地降低LED的结温，由于该复合材料会降低整个LED封装结构的热阻，再结合优化的结构设计，可以用来为单个大功率LED和LED模组散热，实现高亮度、长时间发光。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED专利技术
，本专利技术涉及LED专利技术
，特别地，涉及一种直接采用类金刚石膜-铜复合材料作为散热基板的大功率LED。
技术介绍
LED光源因具有驱动电压低、寿命长、光通量高、抗震动、不怕电源的反复开关、结构小以及安全、高效、节能等诸多优点，已成为替代传统专利技术光源的最佳光源选择。随着LED 技术的快速发展，大功率LED制备技术已日趋成熟，但是，目前的LED专利技术，一般是将大量普通小LED管或多个功率管集中在一个灯具中，且多采用封闭式灯具结构设计，典型的例子就是用LED做大尺寸液晶显示器的背光源。LED的光电转换效率达不到100%，而且随着电流的加大，产生的热量也增多。这使得LED的散热问题变得很突出，严重影响LED的光源稳定性和使用寿命。现有的大功率LED芯片封装材料多是铝基板和共烧陶瓷基板，没法达到很好的散热效果，另外现有的封装结构还需要作出很多改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有LED芯片的散热问题，提供了散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管。本专利技术可通过如下多个技术方案来实现散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管，包括LED芯片、透镜和反射杯，LED芯片位于反射杯中，透镜位于反射杯上方，其还包括类金刚石膜-铜复合材料制成的散热基板；所述的散热基板的下表面直接和空气接触；LED芯片通过固晶胶或金属共晶焊直接安置在散热基板的上表面。作为上述散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管的进一步优化的技术方案，所述类金刚石膜-铜复合材料制成的散热基板的下表面或下表面和上表面均为类金刚石膜。作为上述散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管的进一步优化的技术方案，散热基板的上表面为铜，下表面为类金刚石膜，散热基板的上表面通过绝缘的粘合层粘合有电路层；粘合层和电路层开有供LED芯片穿过的孔。作为上述散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管的进一步优化的技术方案，其还包括电路层，散热基板的上表面和下表面为类金刚石膜，电路层直接设在上表面类金刚石膜上；电路层开有供LED芯片穿过的孔，反射杯位于电路层上。作为上述散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管的进一步优化的技术方案，散热基板的下表面为类金刚石膜，上表面安置LED芯片的地方为类金刚石膜，上表面其他地方为铜，散热基板的上表面通过绝缘的粘合层粘合有电路层；粘合层和电路层开有供LED芯片穿过的孔作为上述散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管的进一步优化的技术方案，散热基板下表面加工成散热鳍片，散热鳍片为类金刚石膜-铜复合材料；反射杯是铜或者铜和类金刚石膜复合材料。作为上述散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管的进一步优化的技术方案，反射杯中填充有覆盖LED芯片和LED芯片的引线的密封剂。作为上述散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管的进一步优化的技术方案，所述密封剂中掺有荧光粉。作为上述散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管的进一步优化的技术方案，所述LED芯片有多个，且位于反射杯中。作为上述散热基板为类金刚石膜-铜复合材料的大功率发光二极管的进一步优化的技术方案，所述类金刚石膜-铜复合材料的由如下方法制得通过微波共振等离子增强化学气相沉积技术让氢气和甲烷反应生成类金刚石膜，其中入射微波为TEio模，微波频率为广2. 45GHz，微波功率为85(T950W;采用抛光后的(100)面硅片作为基片，先依次经过丙酮、酒精、去离子水超声清洗，每种试剂清洗5、分钟，然后用氮气吹干；调节氢气流量为10-50sccm，甲烷流量为5-50sccm，衬底真空为(l.(T5. 0) X 10_3Pa，注入负偏压为 1(T30KV，脉冲频率为10(Γ300ΗΖ，脉宽为1(Γ20μ8 ；沉积过程中基片温度保持在30(T500°C， 沉积时间为15 20小时，沉积的类金刚石膜厚度达到30-50Mm ；然后通过电子束蒸镀在压强小于1. OXlO-5Pa条件下蒸镀2飞小时在类金刚石膜上镀一层5-8nm的铜，随后用硫酸铜溶液在铜上面电镀10-30毫米厚的铜；再把硅基片腐蚀掉，最后在HF溶液中清洗，得所述类金刚石膜-铜复合材料。本专利技术通过复合材料制成的散热基板与空气的接触，形成对流散热，增强散热效果。LED芯片过银胶或金属共晶焊与散热基板直接相连，LED芯片的热量直接通过铜板和类金刚石膜向空气辐射，这样传热路径就很短，传热效率大大提高。铜板的上下表面都可以镀上类金刚石膜，反射杯也可以由铜做成，反射杯的表面也可以镀上类金刚石膜，这样实现纵向横向同时高效散热。类金刚石薄膜本身绝缘，可以在上面直接做电路层，简化封装结构。与现有技术相比，本专利技术与具有如下优点和技术效果1)本专利技术散热基板和反射杯同时吸收芯片的热量，均有散热效果。2)本专利技术使用铜或者类金刚石膜和铜复合材料作为LED芯片的反射杯，类金刚石膜在反射杯的外层，类金刚石膜向空气辐射热量。3)本专利技术铜板表面作出不同的形状，类金刚石膜依据铜板的形状附着在铜板表面，增大了类金刚石膜和空气的接触面积。4)本专利技术的LED芯片直接封装在类金刚石膜和铜复合材料制成的散热基板上，并且该散热基板不用安放在其它类型散热基板之上。5)金刚石是热导率最高的物质，热导率可达2000W/m.K;。铜的热导率为397W/ m. K。两者的热到率都非常地高，通过等离子增强化学气相沉积技术在同上镀上金刚石膜， 薄膜的厚度可以调节。理论上类金刚是膜是金刚石结构和石墨结构的混合体，所以热到达不到金刚石的水平，但是可以达到900W/m. K以上，这已经非常之高。本专利技术将类金刚石膜-铜复合材料应用到LED芯片的散热中来，为LED的照明散热提供一种新的解决方案。 在使用类金刚石膜和铜复合散热基板的基础上，改变LED芯片的封装结构，从导热路径和散热板向空气散热等角度提供优化设计方案，有效地解决大功率LED因为大量发热带来的亮度下降和寿命缩短的问题。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细描述。图1为第一实施例的大功率LED结构示意图。图2为第二实施例的大功率LED结构示意图。图3为第三实施例的大功率LED结构示意图。图4为第四实施例的大功率LED结构示意图。图5为第五实施例的大功率LED结构示意图。图6为第五实施例的大功率LED结构示意图。图7a为第六实施例的大功率LED结构示意图。图7b为7a中包含LED部分的俯视图。图中14)散热基板；1类金刚石膜；2铜板；3粘合层；4电路层；5固晶胶；6LED芯片；7引线；8透镜；9反射杯；10密封剂；141鳍片；41电路层在位于LED芯片附近的电极。具体实施例方式参阅图1至图7所示，本专利技术给出了采用类金刚石膜-铜复合材料作为散热基板的大功率LED封装结构的较佳实施例，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示散热基板14上表面是铜2，下表面铜2和类金刚石膜1，类金刚石膜 1在铜板2的下方，上下表面都是平面。LED芯片6通过固晶胶5直接放置在散热基板14 上。LED芯片6的上方是透镜8，透镜8透镜的形状可以改变，根据不同的出光角度的要求。 透镜8可以由弹性塑料、玻璃、树脂、亚克力等物质制成。散热基本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．散热基板为类金刚石膜－铜复合材料的大功率发光二极管，包括ＬＥＤ芯片（６）、透镜（８）和反射杯（９），ＬＥＤ芯片（６）位于反射杯中，透镜（８）位于反射杯上方，其特征在于还包括类金刚石膜－铜复合材料制成的散热基板（１４）；所述的散热基板（１４）的下表面直接和空气接触；ＬＥＤ芯片（６）通过固晶胶（５）或金属共晶焊直接安置在散热基板（１４）的上表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚光锐，范广涵，郑树文，张涛，刘小平，苏晨，宋晶晶，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：81