降低led灯热阻的方法
【专利摘要】本发明提供一种降低LED灯热阻的方法，该方法包括如下步骤：S1.提供一LED芯片和铜基板，所述铜基板的表层至少部分覆盖有绝缘层，所述铜基板上未覆盖绝缘层的区域定义铜基板散热焊盘；所述LED芯片具有散热焊盘；将所述LED芯片的散热焊盘直接与铜基板的散热焊盘相焊接；S2.提供散热器和高导热率的导热材料，将铜基板与散热焊盘相对侧与散热器利用高导热率的导热材料连接在一起。本发明的降低LED灯热阻的方法能够有效降低LED芯片和铜基板，以及铜基板和散热器之间的热阻。由本发明的方法制造的LED灯的散热效率高，使用寿命长，且该方法操作简便，易于推广。
【专利说明】降低LED灯热阻的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种降低热阻的方法，尤其涉及一种应用于LED灯上的降低热阻的方法。
【背景技术】
[0002]LED灯，是一种利用高亮度白色发光二极管作为发光源的LED灯。其核心部件即为LED7LED是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能，从而为周围环境提供照明。LED灯具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等诸多优点。
[0003]目前，有的LED灯的LED被设置在一导热基板上。具体地，该导热基板上覆盖有一层绝缘层，绝缘层上具有覆铜层，LED即被焊接在覆铜层上。如此设计的LED等热阻较大，不利于LED灯发光时产生的热量的散发。
[0004]同时，现有的LED灯的导热基板通常通过一些具有填充作用的填充材料固定于散热器上，这是因为如果直接将导热基板通过螺接方式固定于散热器上，由于导热基板和散热器的表面是凹凸不平的，二者相接触时会产生一定的间隙而无法做到充分的接触，从而这些间隙会影响导热的效果。因此，要用一定填充材料将这些间隙填充。
[0005]上述带有导热膏的LED灯发光照明时，LED发光产生的热量先通过导热基板，再通过填充材料传递到散热器上进行散热。但由于散热器和导热基板的导热率远大于填充材料的导热率，因此填充材料了发光产生的热量不能够快速地传递和散发，成为了 LED灯散热的瓶颈，进而降低了 LED灯的使用寿命。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种降低LED灯热阻的方法，该方法克服了现有技术中LED灯，尤其是一些大功率LED灯热阻较大的问题。
[0007]为实现上述发明目的，本发明的一种降低LED灯热阻的方法，该方法包括如下步骤:
51.提供一LED芯片和铜基板，所述铜基板的表层至少部分覆盖有绝缘层，所述铜基板上未覆盖绝缘层的区域定义铜基板散热焊盘；所述LED芯片具有散热焊盘；将所述LED芯片的散热焊盘直接与铜基板的散热焊盘相焊接；
52.提供散热器和高导热率的导热材料，将铜基板与散热焊盘相对侧与散热器利用高导热率的导热材料连接在一起。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述LED芯片具有正极焊盘及负极焊盘；所述铜基板的绝缘层上设置有第一覆铜层区域和第二覆铜区域；所述步骤S2之前还包括将所述LED芯片的正极焊盘焊接在第一覆铜区域上；将所述负极焊盘焊接在第二覆铜区域上。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述铜基板上开设有若干通孔，相应地，所述散热器上开设有与铜基板上的通孔位置和数量相对应的螺孔所述，步骤S2具体包括:
将高导热率的导热材料均匀附着于所述铜基板与散热焊盘相对侧的壁面上； 将附着有导热材料铜基板置于散热器上；
调整铜基板的位置，使铜基板上的通孔和散热器上的螺孔相对应；
提供若干螺钉，将螺钉穿过通孔将铜基板与散热器相螺接。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述导热材料选自高导热率的导热膏、石墨片及导热垫片。
[0011]为实现上述发明目的，本发明的另一种降低LED灯热阻的方法，该方法包括如下步骤:
53.提供一LED芯片和铜基板，所述铜基板的表层至少部分覆盖有绝缘层，所述铜基板上未覆盖绝缘层的区域定义铜基板散热焊盘；所述LED芯片具有散热焊盘；将所述LED芯片的散热焊盘直接与铜基板的散热焊盘相焊接；
54.提供散热器和锡膏，散热器具有一焊接面，将铜基板与散热焊盘相对侧与散热器的焊接面利用锡膏焊接在一起。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述步骤S4具体包括:
541.提供一加热装置，开启加热装置，进行焊接前的预热；
542.将焊接用的锡膏均匀涂覆于所述铜基板的与LED芯片相对侧的壁面上；
543.将涂覆有锡膏的铜基板固定于散热器上；
544.利用加热装置对固定有铜基板的散热器进行加热，以使锡膏融化；
545.待锡膏充分融化后，将散热器和铜基板与加热装置分离以使锡膏冷却，从而使散热器和基板焊接在一起。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述加热装置为调温加热板。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述步骤S43具体包括将散热器与焊接面相对的一面预先放置于调温加热板上，待散热器的温度达到所需温度后，再将涂覆有锡膏的铜基板固定于散热器上。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述所需温度为190°C ;散热器置于调温加热板上后，调节调温加热器的温度至250°C，保持f 2min。
[0016]作为本发明的进一步改进，所述加热装置为回流焊设备。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明的降低LED灯热阻的方法能够有效降低LED芯片和铜基板，以及铜基板和散热器之间的热阻。由本发明的方法制造的LED灯的散热效率高，使用寿命长，且该方法操作简便，易于推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的降低LED灯热阻的方法一【具体实施方式】的流程图；
图2为本发明的降低LED灯热阻的方法的另一【具体实施方式】的流程图；
图3为图2所示步骤S4的具体方法流程图；
图4为对LED芯片与铜基板焊接时的示意图；
图5为应用图1所示方法的KZM筒灯的立体爆炸图；
图6为对KZM筒灯的散热器和铜基板进行连接的立体示意图；
图7为应用图2所示方法的LED高天棚灯的立体爆炸图；
图8为对LED高天棚灯的散热器与铜基板焊接时的立体示意图； 图9为图8中虚线部分的局部放大图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
[0020]如图1所示，为本实施方式中降低LED灯热阻的方法的流程图。该方法具体包括如下步骤:
S1.提供一 LED芯片和铜基板，所述铜基板的表层至少部分覆盖有绝缘层，所述铜基板上未覆盖绝缘层的区域定义铜基板散热焊盘；所述LED芯片具有散热焊盘；将所述LED芯片的散热焊盘直接与铜基板的散热焊盘相焊接；
S2提供散热器和高导热率的导热材料，将铜基板与散热焊盘相对侧与散热器利用高导热率的导热材料连接在一起。本实施方式中，上述导热材料可以选自高导热率的导热膏、石墨片及导热垫片。
[0021]具体地，所述LED芯片具有正极焊盘及负极焊盘；所述铜基板的绝缘层上设置有第一覆铜层区域和第二覆铜区域；所述步骤S2之前还包括将所述LED芯片的正极焊盘焊接在第一覆铜区域上；将所述负极焊盘焊接在第二覆铜区域上。
[0022]值得一提的是，所述铜基板上开设有若干通孔，相应地，所述散热器上开设有与铜基板上的通孔位置和数量相对应的螺孔所述，步骤S2具体包括:
将高导热率的导热材料均匀附着于所述铜基板与散热焊盘相对侧的壁面上；
将附着有导热材料铜基板置于散热器上；
调整铜基板的位置，使铜基板上的通孔和散热器上的螺孔相对应；
提供若干螺钉，将螺钉穿过通孔将铜基板与散热器相螺接。
[0023]如此设计，可进一步保证铜基板和散热器连接的稳固性。
[0024]如图2所示，为本实施方式中另一技术方案的降低LED灯热阻的方法流程图，图2所示方法的具体包括如下步骤
53.提供一LED芯片和铜基板，所述铜基板的表层至少部分覆盖有绝缘层，所述铜基板上未覆盖绝缘层的区域定义铜基板散热焊盘；所述LED芯片具有散热焊盘；将所述LED芯片的散热焊盘直接与铜基板的散热焊盘相焊接；
54.提供散热器和锡膏，散热器具有一焊接面，将铜基板与散热焊盘相对侧与散热器的焊接面利用锡膏焊接在一起。
[0025]由于锡膏的导热率大于普通的导热膏的导热率，因此利用锡膏将铜基板和散热器焊接起来能够显著减低散热器和铜基板之间的热阻。
[0026]如图3所示，为图2所示步骤S4的具体方法流程图。
[0027]进一步地,所述步骤S4具体包括:
541.提供一加热装置，开启加热装置，进行焊接前的预热；
542.将焊接用的锡膏均匀涂覆于所述铜基板的与LED芯片相对侧的壁面上；
543.将涂覆有锡膏的铜基板固定于散热器上；
544.利用加热装置对固定有铜基板的散热器进行加热，以使锡膏融化； S45.待锡膏充分融化后，将散热器和铜基板与加热装置分离以使锡膏冷却，从而使散热器和铜基板焊接在一起。
[0028]上述加热设备可以是小型化的调温加热板，也可以根据生产加工的需要为回流焊设备。
[0029]当加热设备为调温加热板时，可以在S44步骤之前预先将固定有基板的散热器的与焊接面相对的一面置于调温加热板上；也可以预先将散热器放置于调温加热板上，对散热器进行单独加热，待达到所需温度后再将基板琐附在散热器上；也可以将散热器与附着有焊接材料的基板先进行固定连接，然后放置于具有一定温度的加热装置上。
[0030]具体地，预先放置于调温加热板上的散热器上还设置有用于指示温度的感温线。加热装置对散热器加热一段时间后，当操作人员发现感温线指示所需温度时，便将附着了焊接材料的基板固定于散热器上。为了将基板与散热器能够准确的配合连接，在靠近基板的边缘处开设有均匀分布的若干螺孔，相应地，在散热器的焊接面上设置有与上述若干螺孔的分布位置和数量相对应的安装孔。实际安装时，首先将螺孔与安装孔的位置对应好，再利用螺钉将二者进行预先的琐附。
[0031]由于锡膏的熔化温度数值范围为:18(Tl9(rC，因此，作为本实施方式的一种优选方案，上述感温线指示的所需温度为190°C。同时，散热器置于调温加热板上后，调节调温加热板的温度至250°C，并保持l?2min。
[0032]当加热装置为回流焊设备时，将涂覆有焊接材料的基板与散热器组装好后，将其通过传送带送入回流焊设备的炉膛内，同时，根据焊接材料的熔化温度，控制好炉膛内的温度及传送带的转速。
[0033]当然，本实施方式中的加热装置并不限于调温加热板及回流焊设备。本领域技术人员根据本发明的技术方案，通过不付出创造性劳动利用其他加热设备，并配合相应地调整本发明的焊接方法的操作步骤，实现与本发明相同的目的与效果的，同样属于本发明的保护范围之内。下面结合两个具体的实施例对本发明的降低热阻的方法进行进一步详细说明。
[0034]实施例一
如图4所示，为LED芯片10与铜基板20焊接时的示意图，为了清楚地体现铜基板20和LED芯片10的连接关系，对铜基板20采用了剖视图。
[0035]首先，提供一 LED芯片10和铜基板20，本实施例中的LED芯片10为热电分离式的，其具有散热焊盘101。本实施例中的铜基板20表层至少部分覆盖有绝缘层201，其中铜基板20上未覆盖有绝缘层201的部分定义铜基板散热焊盘200。将上述LED芯片10的散热焊盘101与铜基板20的铜基板散热焊盘200直接焊接起来。如此焊接，LED芯片与铜基板20之间没有绝缘层的阻隔，因此有效的降低了导热的热阻。
[0036]同时，LED芯片10还具有正极焊盘102和负极焊盘103，铜基板20上相应地设置有起到导电作用的第一覆铜层区域202和第二覆铜层区域203，将LED芯片10的正极焊盘102与第一覆铜层区域202焊接起来，将负极焊盘103与第二覆铜层区域203焊接起来。从而将LED芯片10和铜基板20焊接起来。
[0037]配合参照图5、图6所示，图5为应用本发明的降低热阻的方法的KZM筒灯100的立体爆炸图，图6为对KZM筒灯100的散热器30和铜基板20进行连接的立体示意图。[0038]提供高效率的导热材料40，优选地，本实施例中，导热材料40为高效率的导热膏。
[0039]将导热膏附着于上述铜基板20与LED芯片10相对侧的壁面上，将附着有导热膏的铜基板20放置于KZM筒灯100的散热器30上。同时，为了能将铜基板20与散热器30连接的更加牢固，在铜基板20上还开设有若干通孔，相应地，所述散热器30上开设有与铜基板20上的通孔204位置和数量相对应的螺孔。提供螺钉，将螺钉穿过通孔使铜基板20和散热器30进一步螺接起来。从而将铜基板20牢固地固定于散热器30上，本实施例中，由于铜基板20和散热器30之间附着有高导热率的导热膏，导热膏填充了两者接触面之间的间隙，从而热量传导时的热阻较低，导热效率高。
[0040]实施例二
本实施例中对LED芯片10与铜基板20的焊接与实施例一中的步骤相同，在此不再赘述。
[0041]如图7、图8、图9所示，图7为应用本发明的降低热阻的方法的LED高天棚灯300的立体爆炸图；图8为对LED高天棚灯300的散热器50与铜基板20焊接时的立体示意图，图9为图8中虚线部分的局部放大图。本实施例中，加热设备为调温加热板60。
[0042]首先，提供调温加热板60和焊接用的锡膏，开启调温加热板60，进行预热。上述散热器50具有与铜基板20相焊接的焊接面501。将散热器50与焊接面501相对侧置于调温加热板60上。将锡膏均匀涂覆铜基板与LED芯片10相对侧的壁面上，涂覆好后备用。将调温加热板60的温度调至250°C，保持f 2min。
[0043]为了观察散热器50的温度，在散热器50的焊接面501上设置一用于指示温度的感温线70。
[0044]注意上述感温线70，当感温线70指示的温度达到190°C，停止对散热器50的加热，并将感温线70移走。将上述涂覆有锡膏的铜基板20放置于散热器50上，同时调整铜基板20的位置，使铜基板20上的通孔204和散热器50上的螺孔502的位置相对应。再利用螺钉预先与至少两处螺502进行螺接，从而将铜基板10和散热器50琐附起来。铜基板10和散热器50组装好后，保持一定时间，锡膏在散热器50的加热下逐渐融化，待锡膏完全融化后，将散热器50和基板10与调温加热板60分离以使锡膏冷却，从而使散热器50和铜基板10焊接在一起。
[0045]本实施例中，锡膏填充了铜基板10和散热器50之间的间隙，且锡膏具有较高的导热率，能够有效的降低铜基板10和散热器50之间的热阻。LED芯片10发光时产生的热量的能够很快地散发出去，延长LED高天棚灯的使用寿命。
[0046]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0047]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种降低LED灯热阻的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: . S1.提供一 LED芯片和铜基板，所述铜基板的表层至少部分覆盖有绝缘层，所述铜基板上未覆盖绝缘层的区域定义铜基板散热焊盘；所述LED芯片具有散热焊盘；将所述LED芯片的散热焊盘直接与铜基板的散热焊盘相焊接； .S2提供散热器和高导热率的导热材料，将铜基板与散热焊盘相对侧与散热器利用高导热率的导热材料连接在一起。
2.根据权利要求1所述的降低LED灯热阻的方法，其特征在于，所述LED芯片具有正极焊盘及负极焊盘；所述铜基板的绝缘层上设置有第一覆铜层区域和第二覆铜区域；所述步骤S2之前还包括将所述LED芯片的正极焊盘焊接在第一覆铜区域上；将所述负极焊盘焊接在第二覆铜区域上。
3.根据权利要求1所述的降低LED灯热阻的方法，其特征在于，所述铜基板上开设有若干通孔，相应地，所述散热器上开设有与铜基板上的通孔位置和数量相对应的螺孔所述，步骤S2具体包括: 将高导热率的导热材料均匀附着于所述铜基板与散热焊盘相对侧的壁面上； 将附着有导热材料铜基板置于散热器上； 调整铜基板的位置，使铜基板上的通孔和散热器上的螺孔相对应； 提供若干螺钉，将螺钉穿过通孔将铜基板与散热器相螺接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的降低LED灯热阻的方法，其特征在于，所述导热材料选自高导热率的导热膏、石墨片及导热垫片。
5.一种降低LED灯热阻的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: . 53.提供一LED芯片和铜基板，所述铜基板的表层至少部分覆盖有绝缘层，所述铜基板上未覆盖绝缘层的区域定义铜基板散热焊盘；所述LED芯片具有散热焊盘；将所述LED芯片的散热焊盘直接与铜基板的散热焊盘相焊接； . 54.提供散热器和锡膏，散热器具有一焊接面，将铜基板与散热焊盘相对侧与散热器的焊接面利用锡膏焊接在一起。
6.根据权利要求5所述的降低LED灯热阻的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括: . 541.提供一加热装置，开启加热装置，进行焊接前的预热； . 542.将焊接用的锡膏均匀涂覆于所述铜基板的与LED芯片相对侧的壁面上； .543.将涂覆有锡膏的铜基板固定于散热器上； . 544.利用加热装置对固定有铜基板的散热器进行加热，以使锡膏融化； . 545.待锡膏充分融化后，将散热器和铜基板与加热装置分离以使锡膏冷却，从而使散热器和基板焊接在一起。
7.根据权利要求6所述的降低LED灯热阻的方法，其特征在于，所述加热装置为调温加热板。
8.根据权利要求7所述的降低LED灯热阻的方法，其特征在于，所述步骤S43具体包括将散热器与焊接面相对的一面预先放置于调温加热板上，待散热器的温度达到所需温度后，再将涂覆有锡膏的铜基板固定于散热器上。
9.根据权利要求8所述的降低LED灯热阻的方法，其特征在于，所述所需温度为190°C;散热器置于调温加热板上后，调节调温加热器的温度至250°C，保持f 2min。
10.根据权利要求6所述的降低LED灯热阻的方法，其特征在于，所述加热装置为回流焊设备 。
【文档编号】F21V17/12GK103471056SQ201210188104
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】张迎春, 张臣 申请人:苏州盟泰励宝光电有限公司