[发明专利]一种促进LED散热的PCB-氮化硼薄膜复合结构

说明书

本发明公开了一种促进LED散热的PCB‑氮化硼薄膜复合结构。本发明在PCB板上沉积制备一层定制形状的六方氮化硼薄膜，六方氮化硼薄膜上固定有n个并联或串联的LED芯片，LED芯片的两个电极与引出线相连，通过引出线连接到PCB板上的LED供电电极。本发明的PCB板上LED芯片散热结构工艺简单，在LED芯片与PCB板之间增加了六方氮化硼薄膜，由于六方氮化硼薄膜的高热导率，热量更容易通过六方氮化硼而非PCB板向外传输，于是便实现了让LED产生的热量沿着设计好的路径与方向传输，达到散热的效果的同时避免的热量扩散到PCB板上其他电路及元器件上，降低LED芯片工作时的最高结温，延长LED的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种PCB板上LED散热结构，具体涉及了一种促进LED散热的PCB-氮化硼薄膜复合结构。

背景技术

发光二级管(LED)具有节能、无辐射、使用寿命长、发光亮度高、发光效率高等优点，被认为是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。我国是全球第二大耗能国，照明用电量约占全部电能消耗的12％—15％。LED的耗电仅为白炽灯的1/8、荧光灯的1/2，发展LED照明对节能减排意义重大。然而，LED芯片体积很小，依靠自身散热困难，导致其结温升高，进而影响其寿命和可靠性。

目前解决PCB板上应用LED芯片的散热问题的方法有两种。第一种是在PCB板上铺铜等高热导率的金属薄膜，此方法主要应用于小功率LED芯片散热。具体做法是在PCB板上欲放置目标区域提前镀一层铜，然后将LED芯片固定在铜上，利用金属铜的高热导率来帮助小LED芯片散热。第二种是在PCB板上开一个尺寸合适的孔，此方法主要应用于大功率LED芯片的散热。具体做法是在PCB板目标区域开一个尺寸大于所用的带散热底板LED芯片的孔，然后将LED芯片及其散热底板固定在开孔中，从而保证LED产生的热量能通过散热底板直接散热至空气中，避免热量沿PCB板扩散到其他电子元器件上。

六方氮化硼是一种典型的宽禁带III－V族化合物半导体。它具有5.97eV的禁带宽度、耐高温高压、耐酸碱腐蚀、高的击穿电场、高的热导率、良好的绝缘性、热稳定性和化学稳定性及抗辐射等优点，h-BN可以作为半导体器件或集成电路的衬底热沉材料。

发明内容

鉴于现有存在的PCB板应用LED灯珠散热方式的缺点，本发明的目的是提供一种促进LED散热的PCB-氮化硼薄膜复合结构。

本发明的技术方案如下：

本发明包括PCB板、六方氮化硼薄膜、待散热LED芯片和导热胶，PCB板上沉积有六方氮化硼薄膜，六方氮化硼薄膜上通过导热胶固定安装有待散热LED芯片，待散热LED芯片与PCB板之间电连接。

所述六方氮化硼薄膜的形状与厚度根据LED散热方向、路径以及面积计算获得。

所述六方氮化硼薄膜是通过物理气相沉积法沉积在PCB板上，具体包括以下步骤：

1)清洁PCB板的表面，接着将金属掩模版固定在已表面清洁的PCB板表面后送入真空度为10^-3Pa的反应室；

2)向反应室通入保护气体氩气，调节反应室压强至0.1-1Pa，使得反应室中产等离子体；

3)控制PCB板的偏压在-300―-500V范围内，再以物理气相沉积法在PCB板1上进行六方氮化硼薄膜的沉积。

所述金属掩模版的材料为铜、不锈钢、钼中的一种。

所述金属掩模版的图案根据PCB板的尺寸、PCB板上可供六方氮化硼薄膜沉积的区域、LED芯片散热需求进行设置。

所述金属掩模版的厚度为0.3mm。

所述六方氮化硼薄膜的六方氮化硼含量为95％以上。

所述待散热LED芯片替换为安装有电容、电阻或电感的在使用过程会发热的芯片。