专利名称：具有散热装置的led光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件，尤其涉及一种具有散热装置的LED光源。
背景技术：
由于发光二极管具有低耗电量、低发热量、寿命长等优点；因此，在电子显示及照明等领域，发光二极管正在逐渐取代能耗高、寿命短的传统照明灯具。
发光二极管光源在执行预定的工作时，通常会产生很大的热量；这些热量需要散发出去。倘若这些热量无法有效地被逸散，将会影响到发光二极管光源的正常运行。
DLC (Diamond-like carbon,类金刚石)镀膜不但具有良好的导热系数,且同时在各个方向上具有同样的导热能力，因此被广泛应用于发光二极管光源中进行散热。
一种现有发光二极管光源包括散热装置和发光芯片。散热装置包括金属基板和设置于金属基板的一侧的类金刚石层，发光芯片设置于类金刚石层上。
然而，金属基板和类金刚石层的热膨胀系数相差数倍，当发光芯片产生的热量通过散热基板散发时，很容易发生类金刚石层自金属基板上剥离的现象，从而导致发光二极管光源失效。发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种类金刚石层与基板结合稳定的LED(light emitting diode,发光二极管)光源。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种LED光源，包括散热装置、LED芯片以及电极层，散热装置包括基板、第一过渡层和类金刚石层，第一过渡层附着于基板和类金刚石层之间，其中，第一过渡层与基板和类金刚石层之间产生的附着力均大于基板与类金刚石层相互附着时产生的附着力，且第一过渡层的热膨胀系数介于类金刚石层与基板之间，LED芯片设置于类金刚石层上，LED芯片电连接至电极层。
其中，基板的表面具有凹凸结构，第一过渡层和类金刚石层设置于表面上，且形状与表面相匹配。
其中，基板的表面包括谷部、相对于谷部向基板外侧突出的峰部以及倾斜连接谷部和峰部的连接部，LED芯片设置于类金刚石层的对应于谷部的区域上，电极层设置于类金刚石层的对应于峰部的区域上。
其中，LED光源进一步包括反光膜，反光膜设置于类金刚石层的对应于连接部的区域上。
其中，LED光源进一步包括第二过渡层，第二过渡层附着于电极层和类金刚石层之间，第二过渡层与电极层和类金刚石层之间产生的附着力均大于电极层与类金刚石层相互附着时产生的附着力，第二过渡层的热膨胀系数介于类金刚石层与电极层之间。
其中，LED光源进一步包括环氧树脂层，环氧树脂层附着于电极层和第一过渡层之间。
其中，电极层采用厚膜银浆印刷方式形成于类金刚石层上。
其中，基板是金属、陶瓷或高导热塑料。
其中，第一过渡层是镍、铜、铬、钛、娃、氮化钛、铬鹤、氮化铬、碳化钛中的一种或任意两种以上所组成的复合层。
其中，第二过渡层包括第一镍层、铜层和第二镍层，铜层位于第一镍层和第二镍层之间。
本发明的有益效果是区别于现有技术的情况，本发明LED光源散热装置采用第一过渡层连接基板和类金刚石层；且第一过渡层与基板和类金刚石层之间产生的附着力大于基板与类金刚石层相互附着时产生的附着力，第一过渡层的热膨胀系数介于类金刚石层和基板之间，不但提高了基板和类金刚石层之间的附着力；且三者的热膨胀系数依次递增或递减，能有效改善基板与类金刚石之间因热膨胀系数相差过大而出现的热失配问题；因此，类金刚石层与金属基板的结合良好，能延长LED光源的使用寿命。
图I是本发明
图2是本发明
图3是本发明
图4是本发明
图5是本发明
图6是本发明
图7是本发明LED光源第一实施例的不意图 LED光源第二实施例的示意图 LED光源第三实施例的示意图 LED光源第四实施例的示意图 LED光源第五实施例的不意图 LED光源第六实施例的示意图 LED光源第七实施例的示意图。
具体实施方式
参阅图1，本发明第一实施例LED光源100包括散热装置10、LED芯片11、电极层 12和过渡层13。散热装置10包括基板101、过渡层102和类金刚石层(DLC，Diamond-like carbon) 103。LED芯片设置于类金刚石层103上，电极层12亦设置至类金刚石层103上； 且LED芯片11通过导线(未标示)电连接至电极层12。本实施例中，LED芯片11是水平结构的LED芯片。
基板101大致呈板状。基板101可以选择金属、陶瓷或高导热塑料等导热性能较好的材料。过渡层102附着于基板101和类金刚石层103之间，过渡层102与基板101之间产生的附着力、过渡层102与类金刚石层103之间产生的附着力均大于基板101和类金刚石层103直接相互附着时产生的附着力。过渡层102的热膨胀系数介于类金刚石层103 和基板101之间。
附着于基板101和类金刚石层103之间的过渡层102可以是一层或多层镀层。当过渡层102是一层镀层，可以选择镍铜、铬、钛、硅、氮化钛、铬钨、氮化铬、碳化钛中的一种。 当过渡层102是多层镀层，可以选择前述两种或两种以上材料逐层镀覆。
例如，过渡层102包括逐层镀覆的镍层和铜层，或者包括逐层镀覆的铬层和铜层， 或者包括逐层镀覆的镍层、铬层和铜层，或者包括逐层镀覆的镍层、钛层和铜层，或者包括逐层镀覆的铬层、钛层和铜层，或者包括逐层镀覆的镍层、铬层和硅层，或者包括逐层镀覆的镍层和硅层，或者包括逐层镀覆的等等。实验证明，当过渡层102为逐层镀覆的第一铜层、镍层和第二铜层时，过渡层102与基板101和类金刚石层103之间的附着力极佳。
过渡层13附着于电极层12和类金刚石层103之间，过渡层13与电极层12之间产生的附着力、过渡层13与类金刚石层103之间产生的附着力均大于电极12和类金刚石层103直接相互附着时产生的附着力。过渡层13的热膨胀系数介于类金刚石层103和电极层12之间。
附着于电极层12和类金刚石层103之间的过渡层13可以是一层或多层镀层。当过渡层13是一层镀层，可以选择镍铜、铬、钛、硅、氮化钛、铬钨、氮化铬、碳化钛中的一种。 当过渡层13是多层镀层，可以选择前述两种或两种以上材料逐层镀覆。
例如，过渡层13包括逐层镀覆的铬层和氮化铬层，或者包括逐层镀覆的铬层和铬钨层，或者包括逐层镀覆的钛层和氮化钛层，或者包括逐层镀覆的镍层和铜层，或者包括逐层镀覆的硅层、铬层和铬钨层等等。
请参照图2，本发明第二实施例LED光源200包括散热装置20、LED芯片21、电极层22和过渡层23。散热装置20包括基板201、过渡层202和类金刚石层203。
与第一实施例LED光源100相比，本实施例LED光源200的基板201的表面204 具有凹凸结构，过渡层202和类金刚石层203设置于表面104上，且过渡层202和类金刚石 203的形状与表面204相匹配。表面204的截面形状例如波浪形、锯齿形、方波形等等。类金刚石层203具有的凹凸结构在有限的光源占有面积上增大了类金刚石层203的表面积， 有利于类金刚石层203将LED芯片的热量快速传递出去。
本实施例中，基板201的表面204包括谷部205、相对谷部205向基板201外侧凸出的峰部206，以及倾斜连接谷部205和峰部206的连接部207。LED芯片21设置于类金刚石层203的对应于谷部205的区域上，使LED芯片与基板201的底部距离更短，有利于减少类金刚石层203至基板201的传导热阻。
请一并参照图3，本发明第三实施例LED光源300包括散热装置30、LED芯片 31、电极层32和过渡层33。散热装置30包括基板301、过渡层302和类金刚石层(DLC， Diamond-like carbon) 303。
与第二实施例相比，本实施例LED光源300进一步包括反光膜34。反光膜34设置于类金刚石层303的对应于连接部307的区域上，LED芯片31设置于类金刚石层303的对应于谷部305的区域上，电极层32设置于类金刚石层303的对应于峰部306的区域上。
反光膜34可以是由铝或银等材料制成的高发射膜，可以使LED芯片的侧面光线和上表面的大角度光线的发射方向趋于垂直于LED芯片的上表面,进而提高LED芯片的出光效率。
请参照图4和图5,图4和图5所示本发明的第四和第五实施例分别与图2和图3 所示第二和第三实施例对应。
第二和第三实施例LED光源200、300中的LED芯片21、31均为水平结构LED芯片， 同一 LED芯片的两电极(未图示)均设置于芯片的顶部。与第二和第三实施例相比，而第四和第五实施例LED光源400、500中的LED芯片41、51均为垂直结构LED芯片，同一 LED芯片的两电极(未图示)其中之一位于芯片的顶端，而另一位于芯片的底端。
LED芯片41、51的电极一般采用金、银或铜等超导电材料制成，与电极层42、52的材料相同或类似，与类金刚石层403和503直接附着的附着力较差。因此，第四和第五实施例中，LED电源400和500还进一步包括分别附着于LED芯片41、51和类金刚石层403、503 之间的过渡层45、55。
过渡层45、55的材料和目的与过度层43和53相同，在此不再赘述。
请参照图6，与图5所示第五实施例LED光源500相比，本实施例LED光源600的电极层62采用厚膜银浆印刷方式形成与类金刚石层603上。LED芯片61的底部电极与类金刚石层603之间亦采用厚膜银浆印刷的方式连接。
采用厚膜银浆印刷的方式能直接制成电极层603，及将LED芯片61的底部电极牢固连接至类金刚石层603，有效改善电极材料与类金刚石层603之间附着力差的问题。
请一并参照图7，与第一实施例LED光源100相比，本发明第七实施例LED光源700 进一步包括环氧树脂层76。环氧树脂层76附着于电极层72和过渡层702之间。
具体实现方式为，首先在过渡层702上使用环氧树脂进行电极图形化丝网印刷并固化，从而在过渡层702上生成环氧树脂层76。再使用真空离子镀膜技术对整个过渡层702 镀类金刚石层703。类金刚石层703在非绝缘区域上生成，即类金刚石层703生成于过渡层 702上未被环氧树脂层76覆盖的区域上。最后，利用磁控溅射的方式对类金刚石层703所在的表面放入电镀液中进行电路覆盖，由于类金刚石与电路层材料之间的附着力很差，而环氧树脂与电路层材料之间的附着力很好，因此，在对类金刚石层703和环氧树脂层76进行电镀液加厚的过程中，类金刚石层703上的电镀层自然脱落，而环氧树脂层76上的电镀层形成电路层72 ;从而在过渡层702之上通过环氧树脂层76形成牢固结合的电路层72。
区别于现有技术，本发明LED光源散热装置100、200、300、400、500、600、700采用过渡层 102、202、302、402、502、602、702 连接基板 101、201、301、401、501、601、701 和类金刚石层 103、203、303、403、503、603、703 ;且过渡层 102、202、302、402、502、602、702 与基板和类金刚石层之间产生的附着力大于基板与类金刚石层相互附着时产生的附着力，过渡层 102、202、302、402、502、602、702的热膨胀系数介于类金刚石层和基板之间，不但提高了基板和类金刚石层之间的附着力；且三者的热膨胀系数依次递增或递减，能有效改善基板与类金刚石之间因热膨胀系数相差过大而出现的热失配问题；因此，类金刚石层与金属基板的结合良好，能延长LED光源的使用寿命。。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种LED光源，其特征在于，所述LED光源包括散热装置、LED芯片以及电极层，所述散热装置包括基板、第一过渡层和类金刚石层，所述第一过渡层附着于所述基板和所述类金刚石层之间，其中，所述第一过渡层与所述基板和所述类金刚石层之间产生的附着力均大于所述基板与所述类金刚石层相互附着时产生的附着力，且所述第一过渡层的热膨胀系数介于所述类金刚石层与所述基板之间，所述LED芯片设置于所述类金刚石层上，所述LED 芯片电连接至所述电极层。
2.根据权利要求I所述的LED光源，其特征在于，所述基板的表面具有凹凸结构，所述第一过渡层和所述类金刚石层设置于所述表面上，且形状与所述表面相匹配。
3.根据权利要求2所述的LED光源，其特征在于，所述基板的表面包括谷部、相对于所述谷部向所述基板外侧突出的峰部以及倾斜连接所述谷部和所述峰部的连接部。
4.根据权利要求3所述的LED光源，其特征在于，所述LED芯片设置于所述类金刚石层的对应于所述谷部的区域上，所述电极层设置于所述类金刚石层的对应于所述峰部的区域上；所述LED光源进一步包括反光膜，所述反光膜设置于所述类金刚石层的对应于所述连接部的区域上。
5.根据权利要求I所述的LED光源，其特征在于，所述LED光源进一步包括第二过渡层，所述第二过渡层附着于所述电极层和所述类金刚石层之间，所述第二过渡层与所述电极层和所述类金刚石层之间产生的附着力均大于所述电极层与所述类金刚石层相互附着时产生的附着力，所述第二过渡层的热膨胀系数介于所述类金刚石层与所述电极层之间。
6.根据权利要求I所述的LED光源，其特征在于，所述LED光源进一步包括环氧树脂层，所述环氧树脂层附着于所述电极层和所述第一过渡层之间。
7.根据权利要求I所述的LED光源，其特征在于，所述电极层采用厚膜银浆印刷方式形成于所述类金刚石层上。
8.根据权利要求I所述的LED光源，其特征在于，所述基板是金属、陶瓷或高导热塑料。
9.根据权利要求8所述的LED光源，其特征在于，所述第一过渡层是镍、铜、铬、钛、硅、 氮化钛、铬钨、氮化铬、碳化钛中的一种或任意两种以上所组成的复合层。
10.根据权利要求9所述的LED光源，其特征在于，所述第二过渡层包括第一镍层、铜层和第二镍层，所述铜层位于所述第一镍层和所述第二镍层之间。
全文摘要
本发明公开了一种LED光源，包括散热装置、LED芯片以及电极层，散热装置包括基板、第一过渡层和类金刚石层，第一过渡层附着于基板和类金刚石层之间，其中，第一过渡层与基板和类金刚石层之间产生的附着力均大于基板与类金刚石层相互附着时产生的附着力，且第一过渡层的热膨胀系数介于类金刚石层与基板之间，LED芯片设置于类金刚石层上，LED芯片电连接至电极层。通过上述方式，本发明LED光源的类金刚石层与金属基板的结合良好，能延长LED光源的使用寿命。
文档编号F21Y101/02GK102983124SQ20121045764
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者柴广跃, 徐健, 刘 文, 李倩珊, 冯丹华, 廖世东, 许文钦, 胡永恒, 章锐华, 熊龙杰 申请人:深圳大学