[发明专利]一种高导热LED大功率封装支架

说明书

  

技术领域

    本发明涉及一种LED封装配件，尤其涉及一种高导热LED大功率封装支架。 

背景技术

现已可以生产出0.5W---5W大功率LED产品，例如美国流明（Lumileds）公司的Luxeon LED ，其特点是利用较大面积的金属底座，并用铝基板做为散热片，将芯片发光时所产生的热传导于空气中，但是铜铝基板散热还是不能解决LED高热量问题。在金属底座上用单颗大尺寸芯片或多颗小尺寸芯片封装，也能有效的提高LED的功率和亮度，但也是小幅度的提高，因基板散热不够，还是无法解决芯片工作时的高热量问题，导致LED芯片容易衰减、崩溃，且工艺较难、成本高，不易推广。 

另外，同时将几十颗或几百颗普通LED拼成的灯，该LED高度集中在一基材上，发光时高热无法散出，而导致LED容易死灯，外面开关恒源电流控制难，电流不大稳定容易造成衰减快、一致性不好、寿命短，难以作为照明光源。所以以上技术都难免存在LED功率小、亮度低、一致性差、发热高、成本高，只能在局部范围内应用，如手电筒、城市亮化，而难以平民家庭化、社会化推广。 

LED封装热阻主要包括材料(散热基板和热沉结构)内部热阻和介面热阻。散热基板的作用就是吸引晶片产生的热量，并传导到热沉上，实现与外界的热交换。常用的散热基板材料包括矽、金属(如铝，铜)、陶瓷(如Al2O3，AIN，SiC)和复合材料等。如Nichia公司的第三代LED采用CuW做衬底，将 1mm晶片倒装在CuW衬底上，降低了封装热阻，提高了发光功率和效率；Lamina Ceramics公司则研制了低温共烧陶瓷金属基板，并开发了相应的LED封装技术。该技术首先制备出适于共晶焊的大功率LED晶片和相应的陶瓷基板，然后将LED晶片与基板直接焊接在一起。由于该基板上集成了共晶焊层、静电保护电路、驱动电路及控制补偿电路，不仅结构简单，而且由于材料热导率高，热介面少，大大提高了散热性能，为大功率LED阵列封装提出了解决方案。德国Curmilk公司研制的高导热性覆铜陶瓷板，由陶瓷基板(AIN和Al2O3)和导电层(Cu)在高温高压下烧结而成，没有使用黏结剂，因此导热性能好、强度高、绝缘性强。其中氮化铝(AIN)的热导率为160 W/(m·K)，热膨胀系数为4.0×10-6/℃(与矽的热膨胀系数3.2×10-6/℃相当)，从而降低了封装热应力。生产工艺复杂，生产成本高，在很大程度上造成了LED封装支架成本很高，进而导致产品的市场竞争力不强。 

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种高导热LED大功率封装支架，提高了封装支架的导热性能的同时，还实现了对封装支架材料的成本控制，在提高封装支架散热性能的同时，还有效地降低了产品的生产成本，保证了LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。 

本发明公开的一种高导热LED大功率封装支架，包括散热基板、绝缘导热层和介电层，其中，散热基板由高导热性质的金属材料制成，且散热基板的表面设有电路，绝缘导热层和介电层覆盖于散热基板表面，散热基板由铝铜碳合金材料制成。本发明公开的高导热LED大功率封装支架，通过采用由铝铜碳合金制备的封装支架，成本低廉，生产工艺简单，在提高了封装支架的导热性能的同时，还实现了对封装支架材料的成本控制，在提高封装支架散热性能的同时，还有效地降低了产品的生产成本，保证了LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。 

本发明公开的一种高导热LED大功率封装支架的一种改进，铝铜碳合金中铝含量为91～95%，铜含量为1.5～2.5%，碳含量为3～7%，余量为磷、硫、锌。本改进通过设定铝铜合金的低铜组份以及高碳含量，在有效地保证合金所制作的封装支架的力学性能的同时，还有效地保证了封装支架的散热导热能力，同时还有效地控制了封装支架的生产成本。 

本发明公开的一种高导热LED大功率封装支架的一种改进，铝铜碳合金中铝含量为92～94%，铜含量为1.8～2.2%，碳含量为4～6%，余量为磷、硫、锌。本改进通过进一步地设定铝铜合金中的低铜组份以及高碳含量，在有效地保证合金所制作的封装支架的力学性能的同时，还有效地保证了封装支架的散热导热能力，同时还有效地控制了封装支架的生产成本。