专利名称：大功率led模块及其制作方法
技术领域：
本发明涉及LED照明技术领域，具体涉及一种大功率LED模块及其制作方法。
背景技术：
白光LED所使用的荧光料光转换效率会随温度上升而降低，当荧光材料温度超过700C以上时其光转换效率会急剧衰退，LED结温控制在70°C以内，才能有效确保LED的使用寿命，因此，对LED结温控制非常重要。而对LED结温的控制，涉及到LED的传热和散热能力。现有的大功率LED模块中，其热流通道为由LED芯片到固晶层，再传导到基板、导热硅月旨、热沉及散热模块，产生了多层接触热阻，热流通道的总热阻=散热器热阻+导热介质热阻(多层)，不利于LED芯片发出的热量快速的散发出去。而且在热流通道中，硅脂层是LED模块散热的瓶颈，导热硅脂在高温环境中使用一段时间后会出现“干化”或“硬化”现象，极大地影响其传热和散热效果。另外，现有当中的散热模块为铝基板散热模块，铝的散热能力强，但其吸热能力弱，不利于快速从热沉中吸收热量，减缓了整个热流通道的散热能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热阻小、散热性能好、使用寿命长的大功率LED模块，同时还提供了大功率LED模块的制作方法。为解决上述技术问题，本发明设计的技术方案如下:一种大功率LED模块的制作方法，包括以下步骤:I)将热沉回流焊接到散热模块上；2)将芯片焊材平帖在热沉上，再将LED芯片定位在热沉上，用双金线连接好芯片支架的“ + ” 极，然后将芯片透镜固定在芯片支架上；3 )用银融合材料将散热模块和热沉融合；4)最后在散热模块上喷涂一层热能转换层，完成大功率LED模块的制作。优选的，可以在将热沉回流焊接到散热模块上之前，先在散热模块的表面镀上一层厚度为0.01 0.02mm的由锌、镍和铜制成的热能传递层，再在热能传递层表面涂上一层银浆。上述方案所述散热模块可以为铜铝散热模块。由于铜比铝吸热快，但铜的散热比铝慢，用铜铝合金作为散热模块，既可以使热沉上的热量快速传导至散热模块的铝上，又使散热模块上的热量通过铜快速散发出去，达到快速传导热量和快速散热的效果。优选的，所述热能转换层可以为由氮化铝纳米材料和氧化锌纳米材料制成的纳米金属材料层。优选的，所述热沉可以由金刚石纳米材料和紫铜按0.8 1.2:2.5 3.5的比例
混合后经高温高压制成。优选的，所述金刚石纳米材料中可以混合有镍粉。
本发明同时还设计了由上述制作方法制成的大功率LED模块，包括带有电极的芯片支架、热沉和LED芯片，所述热沉设置在芯片支架内，所述LED芯片通过芯片焊材连接在热沉上，LED芯片通过金线与电极电连接，所述热沉下部设有散热模块，该散热模块表面上设有一层热能转换层。优选的，所述热能转换层可以为由氮化铝纳米材料和氧化锌纳米材料制成的纳米金属材料层。所述散热模块可以为铝散热模块、或铜铝散热模块，为了提高散热效果，所述散热模块最好为铜铝散热模块。优选的，在散热模块和热能转换层之间还可以设有由锌、镍和铜制成的热能传递层，该热能传递层的厚度为0.01 0.02mm。与现有技术相比，本发明具有以下优点:1、将LED芯片直接倒装在热沉上，通过减少热阻，改善Vf值，可提高LED芯片光效10% ;而且LED芯片和散热器(即包括热沉和散热模块)进行一体化整合，导热介质的热阻趋近于零，此时:散热热流通道的总热阻 散热器热阻；2、将热沉殖装在铜铝散热模块上，LED芯片和散热模块间实现单层热阻结构，相比传统大功率LED模块的多层热阻结构，可进一步减少热阻，极大的提高了灯具的传热散热能力；3、在散热模块表面喷涂纳米材料，将热能转`换成光能，以红外辐射方式加速散热，环境温度越高、功率越大，散热效果越明显，可降低灯具壳体温度的10% ；4、单层热阻结构，缩小了散热器的体积，有利于提高LED灯具的性价比；5、本方案的导热和散热能力在原结构不变的情况下可提升2倍，30W的大功率LED模块在常温下工作，实测Tj=41.V，壳体温度为39°C，散热器的表面温度T ^ Tj，并且只需控制散热器的面积就可控制LED灯具的Tj，控制Tj也就相当于控制LED灯具的光衰和寿命，可以极大的提闻灯具的使用寿命。
图1为本发明一种大功率LED模块的结构示意图。图中标号为:1、散热模块；2、银融合材料；3、芯片支架；4、芯片透镜；5、LED芯片；
6、芯片焊材；7、热沉。
具体实施例方式本发明一种大功率LED模块的制作方法，包括以下步骤:首先，在散热模块I的表面镀上一层热能传递层，再在热能传递层表面涂上银浆。所述的散热模块I为铜铝散热模块I，其是通过在铝上镀铜制成。所述的热能传递层，可以为传热性能高的金属及金属合金，在本优选实施方式中，最好为由锌、镍和铜制成的热能传递层，其厚度为0.01 0.02mm。其次，将热沉7回流焊接到散热模块I上。所述的热沉7由金刚石纳米材料和紫铜按0.8 1.2:2.5 3.5的比例混合后，经高温高压制成，最好是按比例为1:3混合。在金刚石纳米材料中，还混合有镍粉。
再次，将芯片焊材6平帖在热沉7上，然后将LED芯片5定位在热沉7上，用双金线连接好芯片支架3的“ + ” 极，再将芯片透镜4固定在芯片支架3上。再次，用银融合材料2将散热模块I和热沉7融合，加固其结构。最后，在散热模块I上喷涂一层热能转换层，完成大功率LED模块的制作。所述的热能转换层，是将热能转换成光能，以红外辐射方式加速散热，其最好为由氮化铝纳米材料和氧化锌纳米材料制成的纳米金属材料层。本发明由上述制作方法制成的大功率LED模块，如图1所述，包括芯片透镜4、带有电极的芯片支架3、热沉7和LED芯片5，所述热沉7设置在芯片支架3内，所述LED芯片5通过芯片焊材6连接在热沉7上，LED芯片5通过金线与电极电连接，所述热沉7下部通过银融合材料2连接有散热模块1，该散热模块I表面上设有一层热能转换层。所述的芯片透镜4设在芯片支架3上方，将LED芯片5罩在其内。为了提高热能传递效率，在散热模块I和热能转换层之间还设有由锌、镍和铜制成的热能传递层，该热能传递层的厚度为0.01 0.02mm。在热能传递层的表面，还设有一层银浆。所述的热能转换层为由氮化铝纳米材料和氧化锌纳米材料制成的纳米金属材料层。所述散热模块I可以为铝散热模块1、或铜铝散热模块1，为了提高散热效果，在本优选实施方式中，所述散热模块I最好为铜铝散热模块I。所述热沉7和散热模块I间还设有融合材料，该融合材料为银融合材料2。
权利要求
1.功率LED模块的制作方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将热沉(7)回流焊接到散热模块(I)上； 2)将芯片焊材(6)平帖在热沉(7)上，再将LED芯片(5)定位在热沉(7)上，用双金线连接好芯片支架(3)的“ + ” 极，然后将芯片透镜(4)固定在芯片支架(3)上； 3)用银融合材料(2 )将散热模块(I)和热沉(7 )融合； 4)最后在散热模块(I)上喷涂一层热能转换层，完成大功率LED模块的制作。
2.根据权利要求1所述的大功率LED模块的制作方法，其特征在于:在将热沉(7)回流焊接到散热模块(I)上之前，先在散热模块(I)的表面镀上一层厚度为0.0l 0.02mm的由锌、镍和铜制成的热能传递层，再在热能传递层表面涂上一层银浆。
3.根据权利要求1所述的大功率LED模块的制作方法，其特征在于:所述散热模块(I)为铜铝散热模块。
4.根据权利要求1所述的大功率LED模块的制作方法，其特征在于:所述热能转换层为由氮化铝纳米材料和氧化锌纳米材料制成的纳米金属材料层。
5.根据权利要求1所述的大功率LED模块的制作方法，其特征在于:所述热沉(7)由金刚石纳米材料和紫铜按0.8 1.2:2.5 3.5的比例混合后经高温高压制成。
6.根据权利要求5所述的大功率LED模块的制作方法，其特征在于:所述金刚石纳米材料中混合有镍粉。
7.按权利要求1 6中任意一项所述的制作方法制成的大功率LED模块，包括带有电极的芯片支架(3 )、热沉(7 )和LED芯片(5 )，其特征在于:所述热沉(7 )设置在芯片支架(3 )内，所述LED芯片(5)通过芯片焊材(6)连接在热沉(7)上，LED芯片(5)通过金线与电极电连接，所述热沉(7 )下部设有散热模块(I)，该散热模块(I)表面上设有一层热能转换层。
8.根据权利要求7所述的大功率LED模块，其特征在于:所述热能转换层为由氮化铝纳米材料和氧化锌纳米材料制成的纳米金属材料层。
9.根据权利要求7所述的大功率LED模块，其特征在于:所述散热模块(I)为铜铝散热模块。
10.根据权利要求7所述的大功率LED模块，其特征在于:在散热模块(I)和热能转换层之间还设有由锌、镍和铜制成的热能传递层，该热能传递层的厚度为0.01 0.02mm。
全文摘要
本发明公开一种大功率LED模块的制作方法，其步骤1)将热沉回流焊接到散热模块上；2)将芯片焊材平帖在热沉上，再将LED芯片定位在热沉上，用双金线连接好芯片支架的“+”“-”极，然后将芯片透镜固定在芯片支架上；3)用银融合材料将散热模块和热沉融合；4)最后在散热模块上喷涂一层热能转换层，完成大功率LED模块的制作。另外还公开了大功率LED模块，包括带有电极的芯片支架、热沉和LED芯片，热沉设置在芯片支架内，LED芯片通过芯片焊材连接在热沉上，LED芯片通过金线与电极电连接，热沉下部设有散热模块，该散热模块表面上设有一层热能转换层。本发明的大功率LED模块的热阻小、散热快，使用寿命长。
文档编号F21S2/00GK103090231SQ201310023118
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者李继红 申请人:钦州盛和电子科技有限公司