用于电子器件的热沉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于电子器件的热沉，其包括尺寸适于容纳电路的内壳和导热金属外壳。金属外壳包括：小于6.3246mm的厚度；具有第一直径且尺寸适于支撑可操作地连接至电路的电子器件的第一封闭端；以及具有第二直径的第二端，其中第一直径大于第二直径。内壳至少部分地在外壳内。外壳由单个金属片构成。金属外壳的最薄部分小于或等于金属外壳最厚部分的0.75倍。根据本实用新型的热沉能用于对电子器件如LED进行有效的热处理。
【专利说明】用于电子器件的热沉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热沉，尤其是用于电子器件如发光二极管的热沉。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)是由掺杂半导体材料制成的光源。当电子和空穴在P-N结中结合且发射光子时，发射出光。除了光以外，由LED生成的大量能量还以热的形式释放。较高的结温度将降低LED的效率和寿命。用于热处理的有效的热沉将增加LED光源的效率和寿命O
[0003]现有的LED热沉典型地由主要使用压铸技术的鳍式设计构成。其他的设计包括挤出管加上插入式模压鳍片。
实用新型内容
[0004]本实用新型所解决的技术问题是电子器件如LED不能得到有效的热处理。
[0005]本实用新型的一个目的是提供一种用于热处理的有效的热沉，其能用于电子器件如 LED。
[0006]为了实现上述目的，根据本实用新型，提供了一种用于电子器件的热沉，包括:
[0007]尺寸适于容纳电路的内壳；
[0008]导热的金属外壳，所述导热的金属外壳包括:
[0009]小于6.3246mm的厚度；
[0010]具有第一直径且尺寸适于支撑可操作地连接至所述电路的电子器件的第一封闭端；以及
[0011]具有第二直径的第二端，
[0012]其中第一直径大于第二直径；
[0013]其中内壳至少部分地在外壳内；以及
[0014]外壳由单个金属片构成。
[0015]可选地，外壳与内壳物理接触。
[0016]可选地，外壳的第二端在靠近内壳第二端处与内壳物理接触。
[0017]可选地，所述热沉进一步包括在外壳的第一端和第二端之间的位于外壳中的多个开孔。
[0018]可选地，当与导热外壳的第一封闭端热连通的电子器件发热时，空气通过开孔吸入，且经对流对内壳、外壳和电子器件中至少之一进行冷却。
[0019]可选地，金属片是铝片。
[0020]可选地，金属外壳的外表面是平坦的。
[0021]可选地，金属外壳的外表面是波纹状的。
[0022]可选地，外壳的表面的至少一部分具有在6.5 μ in至200 μ in范围内的Ra值。
[0023]可选地，外壳具有带纹理的表面粗糙度，其中纹理由机械粗糙化和涂敷之一来形成。
[0024]可选地，外壳至少部分地涂敷有石墨。
[0025]可选地，外壳由AA1050铝合金，1100铝合金，3003铝合金，3004铝合金和3104铝
合金之一构成。
[0026]可选地，电子器件是发光二极管。
[0027]可选地，所述热沉进一步包括覆盖金属外壳的第一封闭端的圆顶部，其中圆顶部是透光或半透光的。
[0028]可选地，所述热沉进一步包括在金属外壳的第一封闭端上的光反射器。
[0029]可选地，内壳由金属构成。
[0030]可选地，内壳由单个金属片构成。
[0031]可选地，内壳由塑料构成。
[0032]可选地，金属外壳的厚度从第一封闭端向第二端减小。
[0033]可选地,金属外壳的最薄部分小于或等于金属外壳最厚部分的0.75倍。
[0034]本实用新型能实现的技术效果包括:根据本实用新型的热沉能用于对电子器件如LED进行有效的热处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]下文中以示例的方式对本实用新型进行详细的描述，但并不旨在将本实用新型限制于此，这些描述与附图结合可以得到更好地理解，图中相同的附图标记表示相同的部件，其中:
[0036]图1示出拉伸和部分再拉伸的金属片的截面；
[0037]图2示出包含内壳和外壳的整体结构的截面；
[0038]图3示出拉伸和部分拉伸的金属片的截面；
[0039]图4示出金属圆筒的截面，其中圆筒的下半部被切断为金属带；
[0040]图5示出金属带被折叠为部分地围绕未切断部分之后图4的金属圆筒的截面；
[0041]图6示出根据一个实施例的热沉的侧面透视截面图；
[0042]图7示出图6的热沉的部分截面的侧视图；
[0043]图8示出根据另一实施例的热沉的透视部分截面图；
[0044]图9示出图8的热沉的部分截面的侧视图；
[0045]图10示出根据另一实施例的热沉的透视部分截面图；
[0046]图11示出图10的热沉的部分截面的侧视图；
[0047]图12示出根据另一实施例的热沉的透视部分截面图；
[0048]图13示出图12的热沉的部分截面的侧视图；
[0049]图14示出根据一个实施例的外壳的透视部分截面图；
[0050]图15示出图14的外壳的部分截面的侧视图；
[0051]图16不出根据另一实施例的外壳的透视部分截面图；
[0052]图17示出图16的外壳的部分截面的侧视图；
[0053]图18示出LED的外罩的一个实施例的侧面透视图；
[0054]图19示出图18的外罩的部分截面的侧视图；[0055]图20示出图18和19的外罩的侧面分解图；
[0056]图21示出LED的外罩的另一实施例的侧面透视图；
[0057]图22示出图21的外罩的部分截面的侧视图；
[0058]图23示出图21和22的外罩的侧面分解图；
[0059]图24示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的几个视图；
[0060]图25不出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的几个视图；
[0061]图26不出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的几个视图；
[0062]图27示出根据一个实施例包含支板和表面的整体结构的顶视图和侧视图；
[0063]图28示出根据另一实施例包含支板和表面的整体结构的顶视图和侧视图；
[0064]图29a不出根据一个实施例包含内壳和表面的整体结构的顶视图；
[0065]图29b示出图29a示出的结构的侧面截面图。
[0066]图30a示出根据一个实施例的支板的顶视图；
[0067]图30b以截面示出图30a的支板；
[0068]图31a不出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0069]图31b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0070]图32a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0071]图32b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0072]图33a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧侧视图；
[0073]图33b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0074]图34a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0075]图34b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0076]图35a不出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0077]图35b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0078]图36a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0079]图36b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0080]图37a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0081]图37b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0082]图38a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0083]图38b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0084]图39a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0085]图39b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0086]图40a不出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0087]图40b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0088]图41a不出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的底视图；
[0089]图41b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0090]图41c示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0091]图41d不出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0092]图42a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0093]图42b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；[0094]图43a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0095]图43b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0096]图44a示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧视图；
[0097]图44b示出根据一些实施例可形成热沉的一部分的外壳的侧面透视图；
[0098]图45示出根据一个实施例的热沉的部分截面的侧视图；
[0099]图46示出根据一个实施例的热沉的侧视图；
[0100]图47示出图45的热沉的截面侧视图；
[0101]图48示出图45和46中热沉的分解侧视图；
[0102]图49示出图45，46和47中热沉的分解透视图；
[0103]图50示出根据另一实施例的热沉的侧视图；
[0104]图51示出图49的热沉的截面侧视图；
[0105]图52示出图49和50中热沉的分解侧视图；
[0106]图53示出图49，50和51中热沉的分解透视图；
[0107]图54示出制造热沉的一个实施例的可能的制造流程。
【具体实施方式】
[0108]本专利申请要求于2012年3月22日提交的、申请号为61/614，284的美国临时专利申请的优先权，其全部内容以引用的方式合并于此。
[0109]本实用新型提供了一种装置，包括:尺寸适于容纳电路的内壳；以及导热的金属外壳。该外壳由单个金属片构成。导热的金属外壳具有:小于0.249英寸(6.3246mm)的厚度；具有第一直径且尺寸适于支撑可操作地连接至电路的电子器件的第一封闭端；以及具
有第二直径的第二端。第一直径大于第二直径。
[0110]在一些实施例中，从第一封闭端向第二端，金属外壳的厚度减小。在一些实施例中，金属外壳最薄部分小于或等于金属外壳最厚部分的0.75倍。
[0111]外壳的渐减厚度可通过球面分布或指数分布来限定，例如:厚度=a*exp(b*外壳高度)，其中0.8 <a< 1.5; 0.008 <b <0.03。其中a为外壳唇缘(第二端)处的最终厚度，b为基于对外壳的最大初始厚度和最终唇缘厚度的曲线拟合而生成的参数。在等式中，b为外壳的初始和最终厚度以及外壳高度的函数。
[0112]内壳至少部分地在外壳内。在一些实施例中，内壳由金属构成。在一些实施例中，内壳由单个金属片构成。在一些实施例中，内壳由塑料构成。
[0113]在一些实施例中，外壳与内壳物理接触。在一些实施例中，外壳的第二端在靠近内壳第二端处与内壳物理接触。
[0114]在一些实施例中,外壳在外壳的第一端和第二端之间具有多个开孔。
[0115]在一些实施例中，当与导热外壳的第一封闭端热连通的电子器件产生热时，空气通过开孔吸入，并且经由对流对内壳、外壳和电子器件中的至少一个进行冷却。
[0116]在一些实施例中，构成外壳的单个金属片是招片。在一些实施例中，夕卜壳由AA1050、1100、3003、3004 以及 3104 中的一个构成。
[0117]在一些实施例中，金属外壳的外表面是平坦的。在一些实施例中，金属外壳的外表面是波纹状的。在一些实施例中，外壳表面的至少一部分具有在5 μ in至200 μ in范围内的Ra值。在一些实施例中，外壳表面的至少一部分具有在6.5 μ in至120 μ in范围内的Ra值。在一些实施例中，外壳表面的至少一部分具有在6.5 μ in至110 μ in范围内的Ra值。在一些实施例中，外壳表面的至少一部分具有在8.5μ in至15μ in范围内的Ra值。在一些实施例中，外壳表面的至少一部分具有在104 μ in至120 μ in范围内的Ra值。在一些实施例中，外壳具有带纹理的表面粗糙度，其中纹理由机械粗糙化和涂敷中之一来形成。在一些实施例中，外壳至少部分地涂敷有石墨。
[0118]在一些实施例中,外壳的第一封闭端尺寸适于支撑发光二极管。
[0119]在一些实施例中，装置进一步地包括覆盖金属外壳的第一封闭端的圆顶部，其中圆顶部是透光或半透光的。
[0120]在一些实施例中，装置进一步包括在金属外壳的第一封闭端上的光反射器。
[0121]一个实施例包括热沉，其包含:导热的金属内壳；覆盖金属内壳的第一端且尺寸适于支撑电子器件的导热支板；以及导热外壳。一些实施例还包括围绕支板的表面。导热外壳包括具有第一直径的第一端和具有第二直径的第二端。在一些实施例中，第二直径小于第一直径。内壳至少部分地在外壳内。外壳与支板热连通。
[0122]电子器件可以是任意数字或模拟的、离散或集成的半导体装置，包括诸如发光二极管(“LED’s”)或有机发光二极管(“OLED’ s”)的光电装置。运行中，发热电子器件与支板热连通。
[0123]支板与内壳和外壳热连通。在一些实施例中，支板还与表面热连通。可通过直接或间接的物理接触来实现热连通。
[0124]在一些实施例中，支板与内壳直接地物理接触。例如，支板的尺寸适于放置在内壳的第一端上，与内壳的第一端摩擦地接合，或是可通过任意机械附接、收缩配合、钎焊、导热胶、熔焊或本领域已知的任意方式附接至内壳的第一端。在一些实施例中，支板和内壳是由单片金属构成的单个器件，且可由单片金属一体形成。
[0125]在一些实施例中，内壳和外壳直接物理接触。例如，在一些实施例中，内壳和外壳在靠近它们各自的第二端处直接物理接触。在一些实施例中，内壳第二端的外表面与外壳第二端的内表面直接物理接触。由于在这种布置中，内壳与支板热传导且直接物理接触，因而外壳通过直接的物理接触与支板热连通。
[0126]在另一实施例中，内壳和外壳由单个金属片一体形成。
[0127]在一些实施例中，导热表面围绕且直接物理接触支板。在一些实施例中，表面是环形的且形成围绕支板的环。在一些实施例中，支板和表面由单片金属构成，由单片金属一体形成。在一些实施例中，表面在靠近内壳第一端处与内壳直接物理接触。在一些实施例中，表面和内壳由单片金属构成，由单片金属一体形成。
[0128]在一些实施例中,表面在靠近外壳第一端处与外壳直接物理接触。例如，表面具有约等于外壳第一端的内直径的直径。外壳至少部分地围绕内壳，且表面的外直径与外壳第一端的内直径摩擦地接合。在一些实施例中，表面和外壳由单个金属片一体形成。
[0129]在一些实施例中，表面是环形的且形成围绕支板的环。在一些实施例中，表面具有多个开孔。在一些实施例中，表面包括多个轮辐(spokes)。
[0130]外壳和/或表面可具有多种表面特征。在一些实施例中，外壳和/或表面具有多个开孔。外壳上的开孔介于第一端和第二端之间。开孔可采用多种形式和具有各种尺寸或形状，包括但不限于圆形、卵形、矩形、三角形、非对称的或不规则形状的孔或缝。在一些实施例中，外壳和/或表面包括多个轮福。在一些实施例中，开孔在外壳和/或表面上按照对称或非对称模式布置。在一些情况中，表面中的开孔可相对于外壳中的开孔取向成用以优化对支板的冷却。开口可覆盖外壳和/或表面的表面积的任意百分比，例如为小于10%, 10%,20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%和90%。在一些实施例中，外壳的第一端和第二端之间可无开孔。在一些实施例中，表面可形成没有开口的环形。
[0131]在一些实施例中,外壳和/或表面的表面是平坦的。在另一些实施例中,外壳和/或表面是波纹状的。可以诸如冲压的本领域已知的任意方式来形成波纹。外壳可采用多种形状。例如，外壳可为圆台状或可具有曲面形状，类似于标准白炽灯泡的下部。 [0132]在一些实施例中，外壳和/或表面的面是有纹理的，即具有至少为25 μ in的Ra值。在一些实施例中，外壳和/或表面的表面粗糙度具有在7 μ in至200 μ in范围内的Ra值。可按包括机械粗糙化的多种方式来制造这种纹理表面，例如喷丸、使用液体或粉末涂料涂敷外壳或任意其他本领域已知的方式，包括以下各项:
[0133]物理改性:喷射喷丸处理/喷砂处理，纹理加工,浮雕加工,放电纹理加工,抛光加
工
[0134]优点:均匀、无方向性外观
[0135]对于润滑剂流的成形性益处
[0136]由于增大了表面积和辐射能力，改善了散热性能
[0137]表面粗糙度范围:
[0138]
【权利要求】
1.一种用于电子器件的热沉，包括: 尺寸适于容纳电路的内壳； 导热的金属外壳，所述导热的金属外壳包括: 小于6.3246mm的厚度； 具有第一直径且尺寸适于支撑可操作地连接至所述电路的电子器件的第一封闭端；以及 具有第二直径的第二端， 其中第一直径大于第二直径； 其中内壳至少部分地在外壳内；以及 外壳由单个金属片构成。
2.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中外壳与内壳物理接触。
3.根据权利要求2的用于电子器件的热沉，其中外壳的第二端在靠近内壳第二端处与内壳物理接触。
4.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，进一步包括在外壳的第一端和第二端之间的位于外壳中的多个开孔。
5.根据权利要求4的用`于电子器件的热沉，其中当与导热外壳的第一封闭端热连通的电子器件发热时，空气通过开孔吸入，且经对流对内壳、外壳和电子器件中至少之一进行冷却。
6.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中金属片是铝片。
7.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中金属外壳的外表面是平坦的。
8.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中金属外壳的外表面是波纹状的。
9.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中外壳的表面的至少一部分具有在6.5 μ in至200 μ in范围内的Ra值。
10.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中外壳具有带纹理的表面粗糙度，其中纹理由机械粗糙化和涂敷之一来形成。
11.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中外壳至少部分地涂敷有石墨。
12.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中外壳由AA1050铝合金，1100铝合金，3003铝合金，3004铝合金和3104铝合金之一构成。
13.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中电子器件是发光二极管。
14.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，进一步包括覆盖金属外壳的第一封闭端的圆顶部，其中圆顶部是透光或半透光的。
15.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中进一步包括在金属外壳的第一封闭端上的光反射器。
16.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中内壳由金属构成。
17.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中内壳由单个金属片构成。
18.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中内壳由塑料构成。
19.根据权利要求1的用于电子器件的热沉，其中金属外壳的厚度从第一封闭端向第二端减小。
20.根据权利要求19的用于电子器件的热沉，其中金属外壳的最薄部分小于或等于金属外壳最厚部分 的0.75倍。
【文档编号】H01L33/64GK203521474SQ201320315039
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2012年3月22日
【发明者】E·楚, K·惠特克, J·R·布希克, J·舒普, N·拉古纳坦, L·F·维加, J·贝雷, G·L·迈尔斯, G·L·亨克, B·E·索克斯曼, A·J·费杜萨, R·E·迪克, D·G·博伊赛尔, E·M·肯泽维齐 申请人:美铝公司