光源用芯片（晶片）散热双金属柱的制作方法
【专利摘要】发明提供一种光源用芯片（晶片）散热双金属柱，其包括用于吸收芯片（晶片）模组热量的吸热单元，以及用于排除模组热量的散热单元，所述吸热单元包括高热传导率的金属如铜、银及其合金的任一种以上所构成；所述散热单元是由铝、铜及其合金中任一种以上所构成。本发明利用复合材料技术，分别结合高导热、高散热等不同材料制成散热双金属柱，可适切地提升散热效率，延长芯片（晶片）使用寿命。
【专利说明】光源用芯片(晶片)散热双金属柱
【技术领域】
[0001]本发明涉及芯片(晶片)散热领域，特别是一种对于光源用的芯片(晶片)散热双金属柱材料。
【背景技术】
[0002]新近所发展的新型照明装置，如LED照明装置等，是一种电致发光组件，具备环保、能耗低与寿命长等优点，但依现有技术，LED所产生功率的75?85%将转换为热能，当热量无法获得有效的释放时，LED的发光效率与寿命便会大幅衰退，研究显示，LED每升高IO0C，寿命便减少一半，可见散热的重要性。
[0003]依照现有LED照明装置散热技术而言，大多是将LED芯片(晶片)、导热胶与散热铜柱合并封装，芯片(晶片)所产生的热量通过散热铜柱对外界环境进行热交换，以释放多余的热。目前普遍采用的散热铜柱大多以纯铜制成，铜虽吸热快速，然而散热却相对缓慢，此特性造成芯片(晶片)内部的热能无法快速排除，导致发光效率衰退，甚至使得LED芯片(晶片)发生早期损坏，严重影响使用寿命。
【发明内容】
[0004]为了解决现有的技术问题，本发明采用各种金属复合技术，分别结合具吸收芯片(晶片)热量的吸热单元与快速排除热量的散热单元，提供一种光源用芯片(晶片)散热双金属柱，可适切地提升芯片(晶片)的散热效率，延长使用寿命。
[0005]所述吸热单元是由包括高热传导率的金属如铜、银及其合金的任一种以上所构成，所述散热单元是由铝、铜及其合金中任一种以上所构成。
[0006]所述光源用芯片(晶片)散热双金属柱的制造方法，可采用锻造、压接、轧延、焊接等工艺加以制作。
[0007]所述光源用芯片(晶片)散热双金属柱，可包括电镀处理，以提升其操作性能。
[0008]相较于现有技术，本发明的有益效果是:分别采用高吸热率的材料制成吸热单元，以及高散热率的材料制成散热单元，并利用复合技术予以结合，所制造的光源用芯片(晶片)散热双金属柱具有散热效率高，从而延长使用寿命的优点，与现有技术相较，散热效能可获得提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的成品剖面示意图。
[0010]图2为本发明以锻造式加工完成的成品示意图。
[0011]图3为本发明以压接式成型加工的第I步骤示意图。
[0012]图4为本发明以压接式成型加工的第2步骤示意图。
[0013]图5为本发明以压接式成型加工的第3步骤示意图。
[0014]图6为本发明以压接式成型加工完成的成品示意图。[0015]图7为本发明以轧延式的示意图。
[0016]图8为本发明以轧延方式加工完成的成品示意图。
[0017]图9为本发明以焊接加工的成品示意图。
[0018]图10为本发明的散热试验图。
[0019]图11为本发明铜/铝、银/铜、银/铝与纯铜的散热试验图。
【具体实施方式】
[0020]本发明为解决现有纯铜制散热铜柱散热效率不佳的缺点，特以各种金属复合技术结合吸收芯片(晶片)热量的吸热单元与快速排除热量的散热单元，提供一种光源用芯片(晶片)散热双金属柱，可适切地提升芯片(晶片)的散热效率，并延长使用寿命。
[0021]以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[0022]如图1与图2所示，一种光源用芯片(晶片)散热双金属柱，包括吸热单元I与散热单元2，所述吸热单元I为铜、银及其合金，所述散热单元2为铝、铜及其合金所构成，本发明所述光源用芯片(晶片)散热双金属柱的制作工艺是利用各种金属复合技术，如鍛造法，将两种金属加以结合，接续成型至所需尺寸与形状。散热双金属柱成型完成后，利用热电偶量测温升过程，并将现有以纯铜制作的散热铜柱，以及本发明以吸热单元1、散热单元2结合制作的散热双金属柱所测得的数据进行比较。
[0023]除锻造方式制作散热双金属柱以外，亦有多种工艺可供制作，如压接法、轧延式、焊接法等，下列针对本发明作进一步叙述。
`[0024]以压接法进行制备，其工艺包括先将如图3所示的吸热单元I与散热单元2分别以对应的模具压接成型，所述吸热单元1，用于吸收来自光源芯片(晶片)所发出的热量，所述散热单元2，用于快速排除储存在芯片(晶片)内的热；再如图4所示，将冲压成型完成后的两个单元组合，将两个单元组合完毕以后，如图5所示，置于压接模具3再压制成所需形状(如图6所示)。
[0025]以轧延式进行制备，如图7所示，其工艺包括以轧延方式将吸热单元I与散热单元2作紧密接合，经过辊轧轮4，予以接合后可成为板、带、丝、线等形状。所述吸热单元I包括高热传导率的金属如铜、银及其合金的任一种以上所构成，用于吸收来自光源芯片(晶片)所发出的热量，所述散热单元2是由铝、铜及其合金中任一种以上所构成，用于快速排除储存在芯片(晶片)内的热。所述吸热单元I与散热单元2以轧延方式成型为板、带、丝、线等形状后，再加工成所需形状(如图8所示)，成型为本发明所述的一种光源用芯片(晶片)散热材料。
[0026]以焊接法进行制备，如图9所示，其工艺包括首先将吸热单元I与散热单元2分别成型，再利用对应的焊材将两者焊合。
[0027]测试方法I (开放空间测试):以一恒定热源平均410.8°C对散热铜柱与散热双金属柱(铜/铝)进行加热，测试时间10小时，每0.5小时纪录一次，依序纪录不同材质的温升变化。
[0028]测试结果如图10所示，图中Λ符号为发热源随时间的温度变化曲线、图中〇符号为传统以纯铜制成的散热铜柱受到平均410.8°C热源时随时间的温度变化曲线、图中□符号为本发明以复合技术制成的散热双金属柱(铜/铝)。[0029]从图10中可以看出，传统以纯铜制作的散热铜柱受到散热速率不佳的问题限制，因此热量无法即时排除，在输入平均410.8°C热源加热I~10小时后，所测得的温度平均为340.50C ο由于铜的导热快(401J/m2.K.s)，但散热慢(铜的热容为0.8188 cal/cm3_°C )，铝的导热稍慢(237J/m2.K.s)，但散热速度快(铝的热容为0.5859cal/cm3-°C )，本实施例结合吸热佳的铜与散热佳的铝所制作的散热双金属柱的散热效果明显优于传统散热铜柱，如图10的附表所示，在输入平均410.8°C热源加热I~10小时后，本发明散热双金属柱(铜/铝)所测得的温度平均为241.8°C，与传统散热铜柱平均340.5°C相较，本发明的温度可降低98.7V (340.50C -241.8°C)，约降低24% (82.9% -58.9% )，从而可延长芯片(晶片)的使用寿命，且铝拥有质轻、价廉与易加工等特点，可进一步提升产品的应用性与竞争力。
[0030]测试方法2 (密闭空间测试):测试方法为以一稳定热源约平均259.1°C对散热铜柱与三种散热双金属柱(铜/铝、银/铜、银/铝)进行加热，并在密闭空间内进行测试，测试时间10小时，每0.5小时纪录一次，依序纪录不同材质的温升变化。图11为本发明散热双金属柱(铜/铝、银/铜、银/铝)与传统散热铜柱的温度变化试验图，图中Λ符号为发热源随时间的温度变化曲线、图中〇符号为传统以纯铜制成的散热铜柱的温度变化曲线、图中□符号为本发明以复合技术制成的散热双金属柱(铜/铝)、图中?符号为本发明以复合技术制成的散热双金属柱(银/铜)、图中▲符号为本发明以复合技术制成的散热双金属柱(银/铝)。在密闭环境中，可以发现传统纯铜制散热铜柱在第3小时後温升特性即逐渐劣化，温升逐渐地高於本发明的散热双金属柱，该性能的劣化推断与纯铜于高温中易氧化有关。与传统散热铜柱相较，可看出本发明对密闭空间的散热性能仍有显着的改善。
[0031]本发明采用高吸热效率的金属或合金，如铜、银及其合金中任一种以上作为吸热单元，
[0032]以及高散热效率的金属或合金，如铝、铜及其合金中任一种以上作为散热单元，提供一种构造简单、价廉、易加工的光源用芯片(晶片)散热材料，并且所达到的散热效率优于现有技术以纯铜制作者，可快速降低芯片(晶片)温度，延长使用寿命。如必要时，并可在本发明散热双金属柱表面施以电镀处理。
[0033]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作进一步详细说明，其实施例与附图是为了显示本发明的设计构思，本发明的保护范围不应局限于所述说明。对于本发明所属【技术领域】的技术人员来说，在不脱离本发明所构思的前提下，尚可做出若干等效推演或替换，皆应视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种光源用芯片(晶片)散热双金属柱，其包括用于吸收芯片(晶片)模组热量的吸热单元，以及用于排除模组热量的散热单元。
2.根据权利要求1所述的光源用芯片(晶片)散热双金属柱，其特征在于:所述吸热单元包括高热传导率的金属如铜、银及其合金的任一种以上所构成，所述散热单元是由铝、铜及其合金中任一种以上所构成。
3.根据权利要求1与权利要求2所述的光源用芯片(晶片)散热双金属柱，其特征在于:所述吸热单元与散热单元是以锻造法制作。
4.根据权利要求1与权利要求2所述的光源用芯片(晶片)散热双金属柱，其特征在于:所述吸热单元与散热单元是以压接法制作。
5.根据权利要求1与权利要求2所述的光源用芯片(晶片)散热双金属柱，其特征在于:所述吸热单元与散热单元是以焊接法制作。
6.根据权利要求1与权利要求2所述的光源用芯片(晶片)散热双金属柱，其特征在于:所述吸热单元与散热单元是以轧延式制作。
7.根据权利要求1与权利要求2所述的光源用芯片(晶片)散热双金属柱，其特征在于:制成的散热双金属柱可在表面施加电镀处理。
【文档编号】H01L33/64GK103594614SQ201210289524
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月15日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】林铭漳, 蔡明振, 韩大鹏 申请人:品元企业股份有限公司