CN201017896Y - 一种发光二极管的封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LED发光二极管的封装结构，所述的铝基板采用阳极氧化处理工艺处理且在其面形成一层绝缘氧化层，LED的硅晶片直接封装在绝缘氧化层上，绝缘氧化层上采用银浆烧结工艺设有导电层，硅晶片通过金丝电极与导电层相连接。优点：一是封装结构设计科学合理，热阻大大地减小，其LED的光效转换率大幅度地提高；二是能够承担大功率LED工作电流，提高了LED的光效和输出功率；三是将LED封装在已做阳极氧化处理的铝基板散热器上，不仅减少加工环节，而且大幅地提高功效、节约能源；四是实现了多颗大功率LED封装结构的矩阵排列。

Description

一种发光二极管的封装结构

技术领域

本实用新型涉及一种LED发光二极管的封装结构，属LED发光二极管制造领域。

背景技术

目前，小功率LED诸如Φ3、Φ5、Φ10直径的LED在额定电流条件下Φ5的LED通常的额定电流为20mA使用时其产生的热量不很大，对LED的性能影响还不明显，可不采取特别的措施。但在使用1W以上的大功率LED时，通常的额定电流为350mA，必须加装足够的散热装置，如将LED焊接在铝基覆铜板MetalCore Printed Circuit Board，简称MCPCB制作的印刷线路板上，通过其铝基板将热量散发出去，使LED保持在一个合适的温度条件下正常工作，否则的话LED很快就因过热损坏。

就目前的LED的功率来说，单颗LED的使用往往是不够的，大多数情况下是用多颗LED组成阵列一起使用。这样的话，其发热量是十分可观和惊人的。有实验表明，只要散热措施做的足够，同样结构的LED可加大工作电流大于额定电流来提高输出光的能量，而LED仍能正常地、可靠地工作。因此如何提高LED的散热效果是提高LED性能的一个有效的途径之一。为了提高散热效果，不同的厂家均采取了各种措施，如采用陶瓷材料做封装结构，以提高抗热和导热性能、加大硅晶片的支架和电极的尺寸、采用铝基覆铜板制作的印刷线路板作为电路连接和散热介质，而不采用环氧覆铜板铝基覆铜板的热阻为1.6℃/W，环氧覆铜板的热阻为100℃/W，其目的就是希望提高LED的散热，提高功率密度。常规的LED装配结构和散热模型如下图1所示：此结构的热阻为：R_th＝0.28℃/W+1.99℃/W+1.33℃/W+4.00℃/W＝7.61℃/W。为减少热阻，国外有采用对铝做阳极氧化处理，在其表面形成具有绝缘性能的氧化层，再在氧化层上印刷银浆，通过烧结形成电路，省却了铝基覆铜板MCPCB，将LED直接装在散热器上，如美国的Anotherm产品。其结构和散热模型如下图2所示：此结构的热阻为：R_th＝0.28℃/W+0.33℃/W+4.00℃/W＝4.61℃/W。

发明内容

设计目的：本实用新型提供一种能够有效地减少热阻LED热阻且能够有效地提高LED发光光效的的封装结构。

设计方案：本实用新型设计的理念：1、我们大家都知道，LED发光二极管具有高效节能、固态结构，坚固耐用、无污染物，绿色环保、所发射的光线不带热量，驱动电压低，易于控制等优点，不仅为世界所关注，而且被认为是照明领域的一场革命。2、在目前的光照领域，LED的光效约为40lm/W，比白炽灯、卤素灯高一倍左右；而三基色节能灯的光效约为70lm/W比LED光效高出很多。但是，造成LED光效低的原因，不仅在于晶片材料、荧光发光材料、发光机理等，而且还有直接制约光效转换的封装结构，如果封装结构不科学、热量大，那么LED用于将电能转换成光能的很大一部分电能将被热阻所消耗，直接影响到其光效的转换。

大家都知道，只要有电流流过的器件就有热量产生，同样LED工作时也会产生热量，这些热量不仅会影响LED硅晶片的发光效率和输出功率，并会大大缩短LED的使用寿命。

本实用新型正是基于将LED热阻消耗转换为LED发光光效而设计的，在LED封装结构的设计上，本实用新型主要包括铝基板，铝基板的正面为一层通过阳极氧化处理的绝缘层，反面向外延伸形成散热器，发光二极管的硅晶片直接封装在绝缘层上，并且绝缘层上还设有银浆烧结构成的导电层，而发光二极管的硅晶片通过金丝电极与导电层相连接，使之形成一个完整的低热阻、高光效、大功率LED发光二极管。

技术方案1：发光二极管的封装结构，包括铝基板(1)，所述的铝基板(1)采用阳极氧化处理工艺处理且在其面形成一层绝缘氧化层(2)，LED的硅晶片(4)直接封装在绝缘氧化层(2)上，绝缘氧化层(2)上采用银浆烧结工艺设有导电层(5)，硅晶片(4)通过金丝电极(6)与导电层(5)相连接。

技术方案2：由多个发光二极管的封装结构构成的发光光源，包括铝基板(1)，所述的铝基板(1)采用阳极氧化处理工艺处理且在其面形成一层绝缘氧化层(2)，多个LED的硅晶片(4)直接封装在绝缘氧化层(2)上，与多个LED的硅晶片(4)匹配的导电层(5)采用银浆烧结工艺形成在绝缘氧化层(2)上且多个LED的硅晶片(4)分别通过金丝电极(6)与导电层(5)连接构成LED发光源。

本实用新型与背景技术相比，一是封装结构设计科学合理，热阻大大地减小，其LED的光效转换率大幅度地提高；二是能够承担大功率LED工作电流，提高了LED的光效和输出功率；三是将LED封装在已做阳极氧化处理的铝基板散热器上，不仅减少加工环节，而且大幅地提高功效、节约能源；四是实现了多颗大功率LED封装结构的矩阵排列；五是本申请美国的Anotherm产品相比，减少了一个热阻，其结构和散热模型如图1所示，此结构的热阻为：R_th＝0.28℃/W+4.00℃/W＝4.28℃/W。较Anotherm技术减少7％的热阻。由于实验等条件的不同，以上的数据可能有一定的偏差，仅作分析之用由于热阻的减小，LED可通过增大工作电流来提高LED的光强；六是减少了加工环节，直接将LED封装在已做阳极氧化处理的铝基板散热器上，可大幅地提高功效，节约能源。尤其是当LED以阵列的形状排列应用时其优点更为突出。

附图说明

图1是本实用新型的发光二极管封装结构示意图。

图2是常规的发光二极管封装结构示意图。

图3是采用Anotherm技术的发光二极管封装结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参照附图3。发光二极管的封装结构，包括铝基板1，铝基板1为平板或带有散热器3的板，散热器3由一组或2组或多组散热片组成。铝基板1采用阳极氧化处理工艺处理且在其面形成一层绝缘氧化层2，阳极氧化处理工艺系现有技术，在此不作叙述。LED的硅晶片4直接封装在绝缘氧化层2上(硅晶片4通过胶粘层8与绝缘氧化层2固定连接)，硅晶片4上采用现有技术设有环氧树脂层7。绝缘氧化层2上采用银浆烧结工艺设有导电层5，硅晶片4通过金丝电极6与导电层5相连接。

实施例2：在实施例1的基础上，铝基板1的正面为一层通过阳极氧化处理的绝缘层2(AL₂O₃氧化层)，反面向外延伸形成散热器3，散热器3由一组散热片组成。发光二极管的硅晶片4直接封装在绝缘层2上，本实施例中发光二极管的硅晶片4通过胶粘层8与绝缘层2固定连接，发光二极管的硅晶片4上还设有一层用于保护硅晶片的环氧树脂层7。绝缘层2上还设有银浆烧结的导电层5，发光二极管的硅晶片4通过金丝电极6与导电层5相连接。散热器由一组散热片组成，也可以采用其它的结构。

实施例3：由多个发光二极管的封装结构构成的发光光源，包括铝基板1，所述的铝基板1采用阳极氧化处理工艺处理且在其面形成一层绝缘氧化层2，多个LED的硅晶片4直接封装在绝缘氧化层2上，与多个LED的硅晶片4匹配的导电层5采用银浆烧结工艺形成在绝缘氧化层2上且多个LED的硅晶片4分别通过金丝电极6与导电层5连接构成LED发光源。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本实用新型作了比较详细的说明，但是这些说明只是对本实用新型的简单说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神内的发明创造，均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种发光二极管的封装结构，包括铝基板(1)，其特征在于：所述的铝基板(1)采用阳极氧化处理工艺处理且在其面形成一层绝缘氧化层(2)，LED的硅晶片(4)直接封装在绝缘氧化层(2)上，绝缘氧化层(2)上采用银浆烧结工艺设有导电层(5)，硅晶片(4)通过金丝电极(6)与导电层(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：硅晶片(4)通过胶粘层(8)与绝缘氧化层(2)固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：硅晶片(4)上设有环氧树脂层(7)。

4.根据权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征是：铝基板(1)为平板或带有散热器(3)的板。

5.根据权利要求4所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：所述的散热器(3)由一组或2组或多组散热片组成。

6.一种由多个发光二极管的封装结构构成的发光光源，包括铝基板(1)，其特征在于：所述的铝基板(1)采用阳极氧化处理工艺处理且在其面形成一层绝缘氧化层(2)，多个LED的硅晶片(4)直接封装在绝缘氧化层(2)上，与多个LED的硅晶片(4)匹配的导电层(5)采用银浆烧结工艺形成在绝缘氧化层(2)上且多个LED的硅晶片(4)分别通过金丝电极(6)与导电层(5)连接构成LED发光源。

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