[发明专利]一种新型LED散热结构

说明书

技术领域

本发明提供了一种低热阻、热电分离的LED散热基板结构。

背景技术

半导体照明也叫LED，由于寿命长、耗能少、安全低压、体积小、响应快、抗震抗低温、环保等优点，在照明领域得到了广泛的应用。在同样亮度下半导体灯电能消耗仅为白炽灯的1/10，而寿命则是白炽灯的100倍。据估计，未来中国每年采用LED照明节省的电力相当于三峡电站全年的发电总量，同时减少8000万吨CO_2、65万吨SO₂和32万吨NO₂的排放。目前，我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国。

然而由于目前LED在散热设计中存在瓶颈，加上LED芯片本身价格高，导致LED灯具价格远高于普通灯具，严重制约着LED的推广应用。因此有效的解决LED的散热可以有效的降低成本，促进LED的广泛应用。

由于LED芯片体积小，相对发热量大，如果热量不能及时散发，LED很快就会出现光衰，寿命终结，因此传统的PCB已经不能满足使用要求。目前绝大多数大功率LED都采用铝基板作为散热基板。铝基板分为导电层、导热绝缘层和铝三层，其中导热绝缘层最为重要，它起到传递热量和有效绝缘的作用。但是目前的导热绝缘层最高的导热系数只能达到2.2～3W/m-k，而且这种材料只有美国等个别的国家生产，我国只能达到1W/m-k左右，高导热材料必须依靠进口。然而这种材料相对于铝的导热系数220W/m-k和铜的导热系数386W/m-k来说仍然属于热的不良导体，成为LED散热设计中的瓶颈问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种结构简单、散热效果好、实用性强的LED散热结构。

本发明的技术方案是：LED散热结构包括铜嵌块6、PCB 7和LED芯片3。所述的铜嵌块外形呈工字型，这样既能保证铜嵌块和LED最大面积地接触，同时由于铜具有高的导热效率，故可以将热量迅速地向外扩散，亦可以根据实际需要在此基础上进行衍变；其厚度等于或近似等于PCB厚度，以保证LED芯片在回流焊中可以和铜嵌块有效地焊接在一起。所述PCB带有与所述铜嵌块外形相似但是尺寸较大的槽，槽壁覆铜1，这样槽和铜嵌块之间有一定的间隙，焊接过程中，在间隙上方刷一定量的锡膏，回流焊时锡膏熔化流入到间隙中，将铜嵌块和PCB焊接在一起，但是要保证间隙不能太大，否则锡膏会在PCB背面形成突起；PCB正面覆电路线路层5以及LED正负极焊盘4。所述LED芯片须采用热电分离结构，这种LED正负极接线焊盘8和散热焊盘9，LED芯片的正负极接线焊盘和PCB上的正负极焊盘回流焊焊接，其散热焊盘和铜嵌块回流焊焊接，由于所述PCB电热分离，故可以避免使用导热绝缘材料，使散热效果最大化。

附图说明

图1为新型LED散热结构爆炸示意图

图2为LED芯片底部视图

图中：1槽壁覆铜，2焊锡，3LED芯片，4LED正负极焊盘，5电路线路层，6铜嵌块，7PCB，8LED芯片正负极接线焊盘，9LED芯片散热焊盘。

具体实施方式

实际应用中根据需要设置不同数量的LED芯片，可以是单颗，也可以取多颗。首先PCB设计软件上设计好LED的位置，在相应位置处放置LED的正负极焊盘，设置铣槽的位置和大小，并连接好电路走线图。生产时铣出所需的槽并腐蚀出LED正负极导线，然后在PCB的槽壁和边缘处覆铜以备后期的焊接。将制作好的PCB放在光滑平整的工作平面上，取工字型铜嵌块分别放置在每个槽中间，使用网版在PCB的焊盘处、铜嵌块上以及铜嵌块和PCB板间的缝隙周围刷锡膏，再贴好LED芯片进行回流焊接。将PCB板上的正负极焊盘和相应的LED芯片上的正负极接线焊盘以及LED芯片的散热焊盘和铜嵌块焊接在一起，同时熔化后的锡膏流入PCB和铜嵌块之间的缝隙，完成铜嵌块和PCB间的焊接，最终LED芯片和铜嵌块以及PCB连接成一体。