专利名称：金属基板、散热部件以及具有该散热部件的半导体装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于半导体散热技术领域，具体涉及金属基板、散热部件以及具有该 散热部件的半导体装置。特别涉及一种用于LED光源且带有微槽热管的金属基板。
背景技术：
电子及相关产业的发展有两大趋势， 一是追求小型化和集成化，二是追求高频率 及高运算速度，导致单位容积电子元器件的发热量大幅增加，事实上，电子设备的散热问题 已成为制约电子工业发展的瓶颈。 对于大多数的半导体电子元件而言，它们是温度敏感型器件，其自身温度变化会 影响器件的性能，例如LED，虽然LED光源以其优异的发光效率和良好的显色性，以及长寿 命、反应灵敏等特点，正在很多场合逐步取代传统光源。但是，LED光源会有80%左右的电 能在LED芯片工作时被转化为热量，如果LED芯片的发热量不能及时疏导出去，就会烧坏 LED，有测试证明，LED芯片结温每升高25度，LED的寿命将递减一半。因此，为确保LED芯 片使用达到较长寿命，必须要将LED芯片工作温度控制在一定范围之内。根据权威LED芯 片制造商的资料，若可将LED芯片结点工作温度控制在65°C以下，LED的整体寿命可连10 万小時(以光衰30%计算)。 在目前的LED光源模块中，基本上都是将多颗LED灯珠焊接在所谓的金属核心的 印刷电路板(Metal Core PCB， MCPCB)金属基板上，以此来强化散热效果，再将金属基板安 装在有多片散热鳍片的铝合金散热器上，通过散热鳍片与空气的自然对流换热来散热，解 决LED芯片的散热问题。在这种结构中，热量由LED芯片内部发出，通过LED封装外壳传递 到金属基板上，然后热量再由金属基板传导到散热器基板，再由散热器基板横向及纵向传 导到散热鳍片。最后热量由多片散热鳍片通过自然对流方式散发到周围空气中，完成整个 散热过程。 在上述整个热量传递过程中，导热环节较多且热阻大，散热翅片温场不均匀造成 散热器效果低下，并且通常需要采用体积较大散热器，使得散热成本居高不下且灯具重量 增加造成安全隐患，这样的设计不能有效地将LED芯片工作温度控制在较低的水平。 就目前已知的电子冷却方式中，微热管(MHP)是已获得证实是传热性能最佳且最 具潜力冷却技术，它的等效导热率是纯铜的几百倍，近年来已被应用于航空、航天、核能、微 电子等尖端领域，能有效地解决这些领域急需解决的散热难题。本实用新型便是披露与一 种用于LED光源且带有微槽热管的金属基板的新技术。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种金属基板、散热部件以及具有该散热部件的半导 体装置，能有效解决半导体元件的散热问题，并将半导体元件工作温度控制在较低的水平。 本实用新型是通过以下技术方案来实现的 金属基板，其中，所述金属基板内部设置复数个微槽热管，所述金属基板两头封闭，所述微槽热管内部抽真空并容纳受热易汽化的工质，所述金属基板外表面覆盖有导热 绝缘层，所述导热绝缘层外表面涂覆导电层，所述导热绝缘层，导电层与所述金属基板结合 成为一体。 散热部件，其中，包括有上述金属基板以及与所述金属基板重叠放置的散热器；所 述金属基板包括有相互平行的第一表面和第二表面，所述散热器包括有散热基板及散热鳍 片，所述散热基板的底面与所述金属基板的第一表面贴合；所述散热鳍片位于散热基板的 顶部。 所述导电层和导热绝缘层位于所述金属基板的第二表面上。 具有上述散热部件的半导体装置，其中，包括有上述散热部件和半导体元件，所述
半导体元件固定在所述导电层上。 所述半导体元件为一种LED光源装置。 综上，本实用新型的有益效果是 本实用新型提供一种金属基板、散热部件以及具有该散热部件的半导体装置，用 于LED光源且带有微槽热管的金属基板内部设置复数个微槽热管，本实用新型应用于LED 光源模块并采用一体化的结构设计，将微槽热管、多颗LED灯珠和散热器集成在一个模块 内，能有效解决LED芯片的散热问题，并将LED芯片工作温度控制在较低的水平。采用此新 型结构设计，热量由LED芯片内部发出，通过LED封装外壳传递到内部设置复数个微槽热管 的金属基板上，微槽热管管壁受热后内部的工质迅速地汽化，并将热量传递到微槽热管各 处，再由微槽热管各处均匀地传导至散热器的散热基板，最后由散热鳍片以自然对流方式 散发到周边空气中，完成整个散热过程。通过微槽热管超强的热传导能力，使LED芯片工作 时所发出的热量迅速地传导到散热鳍片上并散发到周围空气中，使芯片保持较低的工作温 度，延长芯片使用寿命。 热量由LED芯片传递至周边空气整个过程中，内部设置复数个微槽热管的金属基 板将LED芯片产生的热源迅速进行均温，使得整个散热模块热阻减小且散热鳍片温场均 匀，散热有效面积增大，此新型结构有效地减小散热器体积并使得LED灯具结构紧凑重量 减轻。
图1是本实用新型具有上述散热部件的半导体装置的立体结构示意图； 图2是本实用新型具有上述散热部件的半导体装置的横截面结构示意图； 图3是本实用新型具有上述散热部件的半导体装置的金属基板横截面结构放大 示意图； 图4是本实用新型具有上述散热部件的半导体装置的金属基板侧面结构示意图。
附图标记说明 1、金属基板，101、第一外表面，102、第二外表面2、散热器，201、散热基板，202、散 热鳍片，3、导热绝缘层，4、LED灯珠，5、微槽热管8、凸凹槽，
具体实施方式本实用新型公开一种金属基板l，如图1、2、3、4所示，所述金属基板1内部设置复数个微槽热管5，所述金属基板1两头封闭，所述微槽热管5内部抽真空并容纳受热易汽化的工质，所述金属基板1外表面覆盖有导热绝缘层3，所述导热绝缘层3外表面涂覆导电层，所述导热绝缘层3、导电层与所述金属基板1结合成为一体。 所述导热绝缘层3、导电层与所述金属基板1采用均匀热压的方式结合成为一体。[0025] 如附图1、2、3、4，为了实现良好的散热性能，本实用新型采用微型热管技术，在金属基板(Metal Core PCB， MCPCB)内部设置复数个微槽热管5。所述微槽热管5的截面可以是圆形、方形、菱形、三角形、梯形、跑道圆形或多边形等形状。[0026] 所述的微槽热管5的内壁还包括有多条凸凹槽。 优选地，所述微槽热管5内部排布多个截面为多边型的凸凹槽8，凸凹槽8所形成的管道是相互平行排列的直管，凸凹槽8的截面可以为三角形，矩形，梯形或其它形状。[0028] 所述凸凹槽8的深度方向的尺寸大于宽度尺寸。凸凹槽的相互连接部分51相互加强凸凹槽的强度及强化传热性能 所述设置有复数个微槽热管5的金属基板1采用铝合金等金属材料，经过挤压或充压加工工艺制成。金属基板1在真空环境下进行灌装液体工质譬如高纯度的去离子水，液体工质均匀分布在各独立的凸凹槽8管路，所述管路内将形成毛细管结构，并形成热管效应。这种结构具备了热管传热效率高的特性。 散热部件，其中，包括有上述金属基板以及与所述金属基板1重叠放置的散热器
2 ;所述金属基板包括有相互平行的第一表面101和第二表面102，所述散热器2包括有散
热基板201及散热鳍片202，所述散热基板201的底面与所述金属基板的第一表面101贴
合；所述散热鳍片202位于散热基板201的顶部。 所述导电层和导热绝缘层位于所述金属基板的第二表面上。 覆盖于金属基板的导热绝缘层面积小于金属基板的第二外表面面积。 所述散热器2与所述金属基板1 一起挤压成型或通过焊接工艺结合。 具有上述散热部件的半导体装置，其中，包括有上述散热部件和半导体元件，所述
半导体元件固定在所述导电层上。 所述半导体元件为一种LED光源装置。 本实用新型所提供的内部设置复数个微槽热管的金属基板l，可以应用于LED光源，多颗LED灯珠4通过回流焊等焊接工艺固定在所述的金属基板1上；所述金属基板1位于LED灯珠4和散热器2之间，所述LED灯珠固定在金属基板的外表面上并与导电电路连通。 LED光源通电工作时，热量由LED芯片发出，通过LED封装外壳传递到内部设置复
数个微槽热管5的金属基板1上，微槽热管5管壁受热后内部的工质迅速地汽化，并将热量
传递到微槽热管5各处，再由微槽热管各处均匀地传导至散热器2的散热基板201，最后由
散热鳍片202以自然对流方式散发到周边空气中，完成整个散热过程。 上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本实
用新型范围内，进行的各种改进和变化，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求金属基板(1)，其特征在于所述金属基板(1)内部设置复数个微槽热管(5)，所述金属基板(1)两头封闭，所述微槽热管(5)内部抽真空并容纳受热易汽化的工质，所述金属基板(1)外表面覆盖有导热绝缘层(3)，所述导热绝缘层(3)外表面涂覆导电层，所述导热绝缘层(3)、导电层与所述金属基板(1)结合成为一体。
2. 根据权利要求1所述的金属基板(l)，其特征在于所述导热绝缘层(3)、导电层与 所述金属基板(1)采用均匀热压的方式结合成为一体。
3. 根据权利要求l所述的金属基板(l)，其特征在于所述微槽热管(5)的截面是圆 形、方形、菱形、三角形、梯形、跑道圆形或多边形。
4. 根据权利要求l所述的金属基板(l)，其特征在于所述的微槽热管(5)的内壁还包括有多条凸凹槽。
5. 根据权利要求4所述的金属基板(l)，其特征在于所述微槽热管(5)内部排布多个 截面为多边型的凸凹槽(8)，所述凸凹槽(8)所形成的管道是相互平行排列的直管，所述凸 凹槽(8)的截面为三角形或矩形或梯形。
6. 根据权利要求5所述的金属基板(l)，其特征在于所述金属基板(1)采用铝合金等 金属材料，经过挤压或充压加工工艺制成；所述受热易汽化的工质为高纯度的去离子水，均 匀分布在各独立的凸凹槽(8)管路中。
7. 散热部件，其特征在于包括有如权利要求1至6中任何一项所述的金属基板以 及与所述金属基板(1)重叠放置的散热器(2);所述金属基板包括有相互平行的第一表面 (101)和第二表面(102)，所述散热器(2)包括有散热基板(201)及散热鳍片(202)，所述散 热基板(201)的底面与所述金属基板的第一表面(101)贴合；所述散热鳍片(202)位于散 热基板(201)的顶部。
8. 根据权利要求7所述的散热部件，其特征在于所述导电层和导热绝缘层位于所述 金属基板的第二表面上；覆盖于金属基板的导热绝缘层面积小于金属基板的第二外表面面 积；所述散热器(2)与所述金属基板(1) 一起挤压成型或通过焊接工艺结合。
9. 具有如权利要求8或9所述散热部件的半导体装置，其特征在于包括有上述散热 部件和半导体元件，所述半导体元件固定在所述导电层上。
10. 根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于所述半导体元件为一种LED光源 装置。
专利摘要本实用新型提供一种金属基板、散热部件以及具有该散热部件的半导体装置，用于LED光源带有微槽热管的金属基板内部设置复数个微槽热管结构，金属基板两头封闭，内部抽真空并容纳受热易汽化的工质。金属基板外表面覆盖有导热绝缘层，导热绝缘层上面涂覆导电层，导热绝缘层，导电层与金属基板均匀热压结合成为一体。金属基板的外表面设置散热鳍片，金属基板通过回流焊与多颗LED灯珠结合并固定在金属基板上面；金属基板位于LED灯珠和散热鳍片之间。本实用新型所披露的散热技术能有效解决LED芯片的散热问题，并将LED芯片工作温度控制在较低的水平。
文档编号H01L25/00GK201549488SQ200920236750
公开日2010年8月11日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者王冬雷 申请人:广东德豪润达电气股份有限公司