[发明专利]一种用于激光照明的微流道集成散热荧光体及其制备方法

说明书

本发明属于半导体制造和照明显示相关技术领域，公开了一种用于激光照明的微流道集成散热荧光体及其制备方法，该微流道集成散热荧光体自下至上依次包括微流道散热器、封装基板(1)和荧光体；微流道散热器内设置有微流道，这些微流道用于容纳液态冷却介质，实现对荧光体的散热；微流道散热器是通过增材制造工艺制备在封装基板(1)的下表面。本发明通过对微流道集成散热荧光体的细节结构和集成方式进行改进，在封装基板的一面通过增材制造工艺形成微流道结构保证微型化，在封装基板的另一面与荧光体相结合，以减少热界面，可有效解决荧光体换热效率低下导致的可靠性问题和器件功率受限问题。

技术领域

本发明属于半导体制造和照明显示相关技术领域，更具体地，涉及一种用于激光照明的微流道集成散热荧光体及其制备方法。

背景技术

半导体照明技术具有高电光转换效率、结构紧凑、高发光效率等优点，其中发光二极管(LED)具有超长寿命、高光效、优异的显色指数和高集成度；激光二极管(LD)回避了LED在高功率下的效率骤降问题，可同时实现超高的功率密度、小的发散角、高准直性和超高亮度的光输出，使其在汽车照明、投影显示、可见光通讯等领域具有广阔的应用前景。大功率白光激光照明通常由蓝光LD激发荧光转换器产生，荧光转换器主要包括单晶、透明陶瓷和荧光玻璃，其中荧光玻璃膜具有制备工艺简单、成本低、荧光粉适应性强、发光可调等优势。然而，随着激光功率密度的提升，较小的辐射光斑使得被照射荧光玻璃膜区域的发热量迅速升高，导致该区域发光热饱和甚至产生高温猝灭，降低了LD器件的使用寿命和可靠性。因此，提升荧光体的散热效率至关重要。

在白激光照明应用中，荧光转换过程的产热大部分由封装散出。与LED不同，白激光照明采用多色激光作为激发光源。因此在大功率白激光照明的应用中，光斑处能量分布更集中，局部热流密度可高于800W/cm²，热聚集效应更明显，进而引发器件散热需求的激增。传统的被动式散热器及分体制备的主动散热器，因其换热效率低下，已无法满足大功率激光照明应用的换热需求。为提升散热效率，不仅需要增加导热基片将荧光玻璃膜热量的热量传导至封装，更要优化封装结构以增加换热效率。在导热基片方面，应在保证高导热性的同时兼具优异的光性能，可以采用金刚石、蓝宝石等高透光率材料，或白色陶瓷、银、铝等高反射率材料。在封装方面，优选封装材料，优化封装结构设计，并且在封装中结合更高效的主动散热技术是实现可靠光源的关键。

微流道液冷散热技术具有极高的换热效率，并且其换热效果随热界面的减少而增强。目前，微流道散热器仍存在工艺兼容性差、难以集成、热界面多等问题，虽已应用于功率器件的封装散热中，但现有封装形式并未发挥其散热能力优势。

因此，亟需提出一种新型的微流道集成散热荧光体，实现微流道结构、封装基板和荧光体的可靠集成，来满足高功率激光照明需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种用于激光照明的微流道集成散热荧光体及其制备方法，其中通过对细节结构和集成方式进行改进，在封装基板(如，陶瓷基片)的一面通过增材制造工艺形成微流道结构保证微型化，在封装基板的另一面与荧光体相结合(可直接涂覆荧光玻璃膜或与荧光体结合)，以减少热界面，可有效解决荧光体换热效率低下导致的可靠性问题和器件功率受限问题。本发明尤其可适用于激光照明，以应用于工作状态下的激光二极管(LD)器件为例，可以辅以低温液体在微流道内流动，提升换热效率，实现器件的降温，提高了大功率LD器件工作的可靠性。本发明利用高效散热微流道液冷技术大幅度改善了荧光体散热性能，在保证发光稳定性的同时显著提升光输出功率阈值，为大功率激光照明提供一种行之有效的解决方案。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于激光照明的微流道集成散热荧光体，其特征在于，自下至上依次包括微流道散热器、封装基板(1)和荧光体，所述荧光体通过所述封装基板(1)与所述微流道散热器相结合形成集成体；其中，所述微流道散热器内设置有微流道，这些微流道用于容纳液态冷却介质，实现对荧光体的散热；

所述微流道散热器是通过增材制造工艺制备在所述封装基板(1)的下表面。