[实用新型]一种均热板、基于均热板的LED芯片封装结构及其芯片支架

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种LED发光模组芯片封装结构及散热技术，特别涉及一种适用于路灯、工矿灯、隧道灯等大功率LED发光模组的芯片封装结构及其散热。 

背景技术

在电子产品朝向更轻薄、更节能环保的需求下，高功率LED照明灯也有材料发光效率不足、散热技术无法突破的瓶颈，从而影响LED灯具的寿命。故系统散热设计是目前所有LED照明灯供应商面临的最大难题，尤其是高功率LED照明灯具，系统热设计的成败直接影响了LED照明灯的可靠性与否。为解决散热问题，从业者提出了不同的产品方案。目前的LED照明灯制造商多数采用陶瓷基板、铝基板或铜基板上阵列式封装LED芯片技术。但此类封装技术，LED芯片光线利用率低，LED芯片封装成本高，最为关键的是，其散热效果不理想。在灯具功率超过100W时，其不能解决LED芯片瞬间散热、快速散热和均匀散热等3个问题：（a）瞬间散热——在启动时，LED芯片会生产短时间高温冲击，然后温度快速回落到正常水平，这时需要解决瞬间高温导热，否则LED芯片容易疲劳损坏；（b）快速散热——LED PN结温度在80-90℃时，寿命在3万小时左右，60-70℃时，寿命在5万小时左右，因此工作中PN结温度越低越好；（c）均匀散热——大功率LED光源目前由多芯片集合封装而成，工作中，各芯片的PN结发热有高有低，需要保证各芯片之间的温度均匀分布，方可保障各芯片寿命的一致性。故普通封装方案不能满足大功率LED照明产品散热需求，导致大功率LED灯具寿命不足，故市场接受度差，所以需要更合适的LED照明灯散热设计方案，方可适应市场需求。 

如图1和图2所示，现有技术中的普通LED照明灯设有散热器1，散热器1的上表面固定有石墨片2，石墨片2的上表面固定有散热基板3，散热基板3的上表面涂布有导热硅脂4，导热硅脂4的上表面与芯片支架5的下表面固定，芯片支架5的内部设有连线端子排6，芯片支架5的上表面阵列放置LED芯片7，芯片支架5的上表面与LED芯片7通过银胶8固定连接，LED芯片7之间由导线9连接，LED芯片7与连线端子排6通过导线9连接，芯片支架5的上表面、LED芯片7和导线9的表面涂布有荧光胶10。现有技术中的普通LED照明灯有如下的缺失和不足： 

（1）LED芯片7与散热基板3之间有两层热阻，即芯片支架5产生一层热阻，导热硅 脂4产生一层热阻，直接影响LED芯片7的散热效果，进而在LED芯片7与散热基板3之间形成导热沙漏效应，LED芯片7的热量不能及时传递到散热基板3上。 

（2）散热基板3本身靠材质热传导散热，热传导效率只有400W/m-K左右，不能满足大功率LED灯具瞬间散热、快速散热和均匀散热3个要求，导致LED照明灯工作时LED芯片7的PN结界面温度超过90℃，使LED芯片7在短时间内形成强光衰，因为LED芯片7光衰超过30%时，判定LED照明灯寿命终止，故此种散热方式不能满足LED照明灯的寿命使用要求。 

（3）LED芯片7之间由导线9串联，导线9和LED芯片7的连接处发生断裂时会导致整串LED芯片7失效，从而使LED照明灯有较大的品质隐患。 

（4）芯片支架5的上表面、LED芯片7和导线9的表面整体涂布荧光胶10。此种结构，荧光胶10使用量高，而荧光胶10本身价格高昂，导致LED照明灯成本高，且LED芯片7发光会与荧光胶10作用产生热作用，导致LED照明灯发热量增加。 

（5）LED芯片7在芯片支架5上阵列排布，LED芯片7侧面的光线不可利用，导致LED芯片7光线利用率低，进而影响LED照明灯光效。 

（6）因芯片支架5本身不具有保障各区域温度一致的特性，LED芯片7的PN结发热有高有低，芯片间的温度不一致会导致LED芯片7寿命的不一致，进而影响LED照明灯的寿命。 

（7）芯片支架5与散热基板3之间使用导热硅脂4，而导热硅脂4需要低温存储，使用前需要回温，涂布均匀性难控制，涂胶不均匀会导致胶体间产生气泡，阻碍热传递，故为保障导热硅脂4涂布均匀性及精密性，导热硅脂4涂布作业耗费人工多。 

（8）导热硅脂4长时间工作后会因挥发产生硬化，硬化后会在胶体间产生空气腔体，导致热导率下降，直接对路灯寿命产生影响，降低了路灯的可靠性。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种均热板、基于均热板的LED芯片封装结构及其支架，以克服现有技术中的部分或全部缺陷。 

为实现上述目的，本实用新型所采用的具体技术方案是：