[发明专利]一种改良散热的LED集成封装结构和制作方法

说明书

本发明公开了一种改良散热的LED集成封装结构和制作方法，使用金属基板上低温烧结陶瓷技术制成的MCPCB基板，配合一种特殊结构的柱状导热装置，改善了LED散热不良的缺陷，并通过大颗粒荧光粉、小颗粒荧光粉制成的两种荧光胶，改善了LED散热性能的同时克服了散热结构阻挡光线的缺陷。

技术领域

本发明涉及LED灯制造技术，特别是一种改良散热的LED集成封装结构和制造方法。

背景技术

在全球呈现能源危机状况和环境保护要求逐步提高的境遇下,从节能环保的角度来看,功耗低且寿命长的半导体照明产品已得到了世界公认。新世纪里极具发展潜力的半导体照明产业将席卷全球,带动新一轮全球性的LED显示器和照明光源的新兴革命。

随着灯具的发展，人们对照度和色温的要求越来越高，CSP集成封装可以把多颗LED封装在一起，满足不同的照度、流明、色温的需求，从而提高产品价值。CSP集成封装相比单颗大功率LED的应用更为灵活。可以通过不同的串并组合，满足不同电压和负载电流的要求，性价比尤为突出。

LED的核心部分是PN结，注入的电子与空穴在PN结复合时把电能直接转换为光能，部分的电能会转换为热能，尤其是低质量的芯片发热明显，这种热能具有巨大副作用，如果不能有效散热，会使LED内部温度升高，PN结的结温上升会直接影响到LED的发光效率，并大幅降低寿命。

中国专利公开了一种含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其专利号为CN201910119902.X，该设计使用两个荧光层叠加，通过不同粒径的荧光份，更好的捕获光线，使效率更好。其问题也非常明显，多个荧光层叠加，直接产生了多套荧光粉、封装设备的生产成本问题，而对单颗LED的简单封装，使用这个方法的收益无法填补成本。

发明内容

为了克服现有技术LED基板散热不良的缺陷，提供了一种改良散热的LED集成封装结构，并通过合理的应用，降低了高质量荧光胶结构生产成本。以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

一种改良散热的LED集成封装结构，包括，基板、LED芯片、荧光胶；，LED芯片设置在基板上，与基板内电路电连接，荧光胶包覆在LED芯片上。

作为优选，基板为一种金属基板上低温烧结陶瓷LTCCM制造的MCPCB基板。该技术制造的芯片具有更高的集成密度，减少了热传递距离，降低了结温。

作为优选，基板的材料为一种高导热系数的陶瓷材料，如氮化铝。使用高导热系数的材料可以加快热传递。

作为优选，基板上设有导热柱，设置在多个LED芯片的中心，该导热柱的材料是陶瓷基板材料或金属材料。该导热柱吸收由LED芯片与荧光粉散发出的热量，在高密度的情况下防止LED芯片过热，过热工作不但会影响芯片的运行，造成各种故障，还会影响产品寿命。

进一步的，两个LED芯片之间有多个导热柱，靠近LED芯片的导热柱高度低，远离LED芯片的导热柱高度高。应注意的是，过高的导热柱会遮挡光线，对LED发光效率产生影响。而通过高低不同的导热柱排布，使靠近LED芯片的的导热柱先开始吸收热量，并逐渐向远离LED芯片的导热柱传递热量，该方案靠近LED芯片的导热柱不会遮挡光线，在一定程度上提高了LED的发光效率。

进一步的，集成封装的四个LED芯片为一个聚落，聚落的中心有一个或多个导热柱，导热柱表面有斜度，并有镀银层。现有技术的导热柱方案通常使用均匀的分布结构，而从热力学角度上看，LED通常的使用方式都是常亮，温度逐渐上升后，在一定温度时进入平衡状态，如该平衡点温度高于芯片正常的工作温度，芯片，尤其是本方案提出的高密度集成芯片，在工作时大部分时间都会处于过热温度。而在四个LED芯片聚落的中心安装高效的导热柱结构，相比分散式的导热结构更容易达到减少芯片过热的目的。导热柱表面的斜度则有助于反射光线，因导热柱会遮盖部分位置，通过反射的方法可以在一定程度降低导热柱导致的光损失。