专利名称：一种高导热led大功率封装支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种LED封装配件，尤其涉及ー种高导热LED大功率封装支架。
背景技术：
现已可以生产出O. 5W5W大功率LED产品，例如美国流明(LumiIeds)公司的Luxeon LED，其特点是利用较大面积的金属底座，并用铝基板做为散热片，将芯片发光时所产生的热传导于空气中，但是铜铝基板散热还是不能解决LED高热量问题。在金属底座上用单颗大尺寸芯片或多颗小尺寸芯片封装，也能有效的提高LED的功率和亮度，但也是小幅度的提高，因基板散热不够，还是无法解决芯片工作时的高热量问题，导致LED芯片容易衰减、崩溃，且エ艺较难、成本高，不易推广。 另外，同时将几十颗或几百颗普通LED拼成的灯，该LED高度集中在一基材上，发光时高热无法散出，而导致LED容易死灯，外面开关恒源电流控制难，电流不大稳定容易造成衰减快、一致性不好、寿命短，难以作为照明光源。所以以上技术都难免存在LED功率小、亮度低、一致性差、发热高、成本高，只能在局部范围内应用，如手电筒、城市亮化，而难以平民家庭化、社会化推广。LED封装热阻主要包括材料(散热基板和热沉结构)内部热阻和介面热阻。散热基板的作用就是吸引晶片产生的热量，并传导到热沉上，实现与外界的热交换。常用的散热基板材料包括矽、金属(如铝，铜)、陶瓷(如A1203，AIN，SiC)和复合材料等。如Nichia公司的第三代LED采用CuW做衬底，将Imm晶片倒装在CuW衬底上，降低了封装热阻，提高了发光功率和效率；Lamina Ceramics公司则研制了低温共烧陶瓷金属基板，并开发了相应的LED封装技木。该技术首先制备出适于共晶焊的大功率LED晶片和相应的陶瓷基板，然后将LED晶片与基板直接焊接在一起。由于该基板上集成了共晶焊层、静电保护电路、驱动电路及控制补偿电路，不仅结构简单，而且由于材料热导率高，热介面少，大大提高了散热性能，为大功率LED阵列封装提出了解决方案。德国Curmilk公司研制的高导热性覆铜陶瓷板，由陶瓷基板(AIN和A1203)和导电层(Cu)在高温高压下烧结而成，没有使用黏结剂，因此导热性能好、強度高、绝缘性強。其中氮化铝(AIN)的热导率为160 Wパm· K)，热膨胀系数为4.0X10-6/°C (与矽的热膨胀系数3.2 X 10-6/°C相当)，从而降低了封装热应力。生产エ艺复杂，生产成本高，在很大程度上造成了 LED封装支架成本很高，进而导致产品的市场竞争カ不强。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了ー种高导热LED大功率封装支架，提高了封装支架的导热性能的同时，还实现了对封装支架材料的成本控制，在提高封装支架散热性能的同吋，还有效地降低了产品的生产成本，保证了 LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。本发明公开的ー种高导热LED大功率封装支架，包括散热基板、绝缘导热层和介电层，其中，散热基板由高导热性质的金属材料制成，且散热基板的表面设有电路，绝缘导热层和介电层覆盖于散热基板表面，散热基板由铝铜碳合金材料制成。本发明公开的高导热LED大功率封装支架，通过采用由铝铜碳合金制备的封装支架，成本低廉，生产エ艺简单，在提高了封装支架的导热性能的同时，还实现了对封装支架材料的成本控制，在提高封装支架散热性能的同吋，还有效地降低了产品的生产成本，保证了 LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。本发明公开的ー种高导热LED大功率封装支架的一种改进，铝铜碳合金中铝含量为91 95%，铜含量为I. 5 2. 5%，碳含量为3 7%，余量为磷 、硫、锌。本改进通过设定铝铜合金的低铜组份以及高碳含量，在有效地保证合金所制作的封装支架的力学性能的同吋，还有效地保证了封装支架的散热导热能力，同时还有效地控制了封装支架的生产成本。本发明公开的ー种高导热LED大功率封装支架的一种改进，铝铜碳合金中铝含量为92 94%，铜含量为I. 8 2. 2%，碳含量为4 6%，余量为磷、硫、锌。本改进通过进ー步地设定铝铜合金中的低铜组份以及高碳含量，在有效地保证合金所制作的封装支架的力学性能的同吋，还有效地保证了封装支架的散热导热能力，同时还有效地控制了封装支架的生产成本。本发明公开的ー种高导热LED大功率封装支架的又一种改进，铝铜碳合金中铝含量为93%，铜含量为I. 9%，碳含量为5%，余量为磷、硫、锌。本改进采用限定的特定值的合金组份含量，有效地提高了合金材料的热传导能力，提高了封装基板的散热效果，在保证了产品质量的同吋，还有效地降低了生产成本，保证了 LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。本发明公开的ー种高导热LED大功率封装支架，通过采用由铝铜碳合金制备的封装支架，成本低廉，生产エ艺简单，在提高了封装支架的导热性能的同时，还实现了对封装支架材料的成本控制，在提高封装支架散热性能的同吋，还有效地降低了产品的生产成本，保证了 LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
，进ー步阐明本发明，应理解下述具体实施方式
仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本发明公开的ー种高导热LED大功率封装支架，包括散热基板、绝缘导热层和介电层，其中，散热基板由高导热性质的金属材料制成，且散热基板的表面设有电路，绝缘导热层和介电层覆盖于散热基板表面，散热基板由铝铜碳合金材料制成。本发明公开的高导热LED大功率封装支架，通过采用由铝铜碳合金制备的封装支架，成本低廉，生产エ艺简单，在提高了封装支架的导热性能的同时，还实现了对封装支架材料的成本控制，在提高封装支架散热性能的同吋，还有效地降低了产品的生产成本，保证了 LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。作为ー种优选，铝铜碳合金中铝含量为91%、91. 5%、92%、92. 5%、93%、93. 5%、94%、94. 5%,95% 以及 91 95% 中的任ー值，铜含量为 I. 5%、1· 6%、1· 7%、1· 8%、1· 9%、2· 0%、2· 1%、2.2%、2· 3%、2· 4%、2· 5% 以及 I. 5 2· 5% 中的任ー值，碳含量为 3%、4%、5%、6%、7% 以及 3 7%中的任ー值，余量为磷、硫、锌。通过设定铝铜合金的低铜组份以及高碳含量，在有效地保证合金所制作的封装支架的力学性能的同吋，还有效地保证了封装支架的散热导热能力，同时还有效地控制了封装支架的生产成本。作为一种优选，招铜碳合金中招含量为92 94%,铜含量为I. 8 2. 2%,碳含量为4 6%，余量为磷、硫、锌。通过进ー步地设定铝铜合金中的低铜组份以及高碳含量，在有效地保证合金所制作的封装支架的力学性能的同吋，还有效地保证了封装支架的散热导热能力，同时还有效地控制了封装支架的生产成本。作为一种优选,招铜碳合金中招含量为92 94%,铜含量为I. 8 2. 2%,碳含量为4 6%，余量为磷、硫、锌。采用限定的特定值的合金组份含量，有效地提高了合金材料的热传导能力，提高了封装基板的散热效果，在保证了产品质量的同吋，还有效地降低了生产成本，保证了 LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。
实施例一
铝铜碳合金中铝含量为91%、铜含量为I. 5%、碳含量为7%、余量为磷、硫、锌以及其它不可避免的杂质，合金的导热系数为250 ff/(m -K)，实验中以4X4间距2mm均布Imm芯片发光4小时，芯片上方Icm处温度为47°C，实验过程中峰值光强为8001m，平均光强7201m。实施例ニ
铝铜碳合金中铝含量为95%、铜含量为I. 8%、碳含量为3%、余量为磷、硫、锌以及其它不可避免的杂质,合金的导热系数为270 ff/(m ·Κ),实验中以4X4间距2mm均布Imm芯片发光4小时，芯片上方Icm处温度为45°C，实验过程中峰值光强为8201m，平均光强7401m。实施例三
铝铜碳合金中铝含量为93%、铜含量为2. 5%、碳含量为4%、余量为磷、硫、锌以及其它不可避免的杂质，合金的导热系数为280 ff/(m · K),实验中以4X4间距2mm均布Imm芯片发光4小时，芯片上方Icm处温度为44°C，实验过程中峰值光强为8101m，平均光强7501m。实施例四
铝铜碳合金中铝含量为93%、铜含量为I. 9%、碳含量为5%、余量为磷、硫、锌以及其它不可避免的杂质,合金的导热系数为290 ff/(m ·Κ),实验中以4X4间距2mm均布Imm芯片发光4小时，芯片上方Icm处温度为44°C，实验过程中峰值光强为8001m，平均光强7701m。本发明公开的ー种高导热LED大功率封装支架，通过采用由铝铜碳合金制备的封装支架，成本低廉，生产エ艺简单，在提高了封装支架的导热性能的同时，还实现了对封装支架材料的成本控制，在提高封装支架散热性能的同吋，还有效地降低了产品的生产成本，保证了 LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
权利要求
1.ー种高导热LED大功率封装支架，其特征在于它包括散热基板、绝缘导热层和介电层，其中，散热基板由高导热性质的金属材料制成，且散热基板的表面设有电路，绝缘导热层和介电层覆盖于散热基板表面，散热基板由铝铜碳合金材料制成。
2.根据权利要求I所述的高导热LED大功率封装支架，其特征在于所述的铝铜碳合金中铝含量为91 95%，铜含量为I. 5 2. 5%，碳含量为3 7%，余量为磷、硫、锌。
3.根据权利要求2所述的高导热LED大功率封装支架，其特征在于所述的铝铜碳合金中铝含量为92 94%，铜含量为I. 8 2. 2%，碳含量为4 6%，余量为磷、硫、锌。
4.根据权利要求3所述的高导热LED大功率封装支架，其特征在于所述的铝铜碳合金中铝含量为93%，铜含量为I. 9%，碳含量为5%，余量为磷、硫、锌。
全文摘要
本发明公开的一种高导热LED大功率封装支架，包括散热基板、绝缘导热层和介电层，其中，散热基板由高导热性质的金属材料制成，且散热基板的表面设有电路，绝缘导热层和介电层覆盖于散热基板表面，散热基板由铝铜碳合金材料制成。本发明解决的技术问题在于提高LED封装的散热性能。通过本发明公开的高导热LED大功率封装支架，提高了封装支架的导热性能的同时，还实现了对封装支架材料的成本控制，在提高封装支架散热性能的同时，还有效地降低了产品的生产成本，保证了LED灯的发光效率和光色均匀度，提高了发光色温的可控性。
文档编号C22C21/00GK102683569SQ20121009890
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者张姗姗, 牟小波, 韦海洋 申请人:溧阳通亿能源科技有限公司