发光装置及其制造方法与流程

本发明涉及发光装置的制造技术，特别涉及发光装置及其制造方法。

背景技术：

现有的COB(板上芯片，Chip On Board)基板主要有两种：

1)金属基板，以导热系数高的金属，如纯铜，纯铝等做基板8’的基材，上面粘合印刷线路板4’。印刷线路板4’的电气线路与金属基板间由绝缘材料5’隔离。LED(发光二极管，Light Emitting Diode)芯片1’用胶3’粘合在金属基板上，各芯片间用金属线2’键合做电气连接，连接后芯片的正负极分别通过印刷线路板4’与LED驱动电源的输出端连接。LED芯片1’与金属基板作导热连接，LED芯片1’通过印刷线路板与LED驱动电源的输出端作电气连接。具体结构如图1所示，还包括荧光胶6’和围坝7’，基板8’通过导热胶10’或螺丝或导热胶加螺丝(铆接或压接)或钎焊与散热器9’连接；

2)陶瓷基板，以导热系数高的不导电陶瓷材料，如氮化铝，氧化铝等做基板8’的基材，上面烧结金属印刷线路4’。LED芯片1’用胶3’粘合在陶瓷基板上，各芯片间用金属导线2’键合做电气连接，连接后芯片的正负极分别通过金属印刷线路4’与LED驱动电源的输出端连接。LED芯片1’与陶瓷基板作导热连接，LED芯片1’通过金属导线2’键合印刷线路4’与LED驱动电源的输出端作电气连接。COB基板的作用是提供LED芯片以一定的排列固定在基板上，与基板形成导热连接和电气连接。制成的COB光源的基板，再用螺钉、胶合或焊接的方式同散热器9’连接。具体结构如图2所示，类似地，还包括荧光胶6’和围坝7’，基板8’通过导热胶10’或螺丝或导热 胶加螺丝(铆接或压接)或钎焊与散热器9’连接。

但是本发明的发明人发现，上述结构还存在以下缺点：

1)对最终制成的LED灯泡而言，LED芯片导热途径长，热阻大；

2)生产过程耗材料，耗能大，生产成本高；

3)生产过程有化学腐蚀和清洗过程，不环保；

4)LED光源在LED灯泡的生产组装时工艺繁杂，生产效率低；

5)长期工作可靠性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种发光装置及其制造方法，使得芯片导热途径短、热阻小，并且耗材少、组装简单，可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种发光装置，发光装置包括芯片、导电线路、绝缘层、光源基板和散热器基板；

芯片置于光源基板的表面，光源基板与散热器基板原子间结合或分子间结合；

导电线路与光源基板之间设有绝缘层；

芯片的正负极分别通过导电线路与驱动电源的输出端连接。

本发明的实施方式还公开了一种发光装置的制造方法，制造方法包括以下步骤：

提供散热器基板；

使光源基板与散热器基板原子间结合或分子间结合；

在光源基板上形成导电线路和绝缘层，其中绝缘层设于导电线路与光源 基板之间；

在光源基板的表面放置芯片，并将芯片的正负极分别通过导电线路与驱动电源的输出端连接。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

在本发明的发光装置中，光源基板与散热器基板原子间结合或分子间结合，以形成为整体，从而在光源基板与散热器基板的原子间结合或分子间结合处形成直接散热通路，使得置于其上的芯片的导热途径短、热阻小。

进一步地，使用熔接焊或搅拌摩擦焊或超声波焊接使光源基板与散热器基板形成为整体，在生产过程中没有焊料消耗。

进一步地，芯片的正负极使用超声波焊接与导电线路进行电连接，不但连接性能可靠，而且无焊料损耗。

进一步地，散热器基板与散热器的其余部分使用相同的材料，具有相同的热膨胀系数，从而不容易引起因变形造成的损坏，可靠性高。

附图说明

图1是现有的LED发光装置的结构示意图。

图2是现有的LED发光装置的结构示意图。

图3是本发明第一实施方式中一种发光装置的结构示意图；

图4是本发明第二实施方式中一种发光装置的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于 以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种发光装置。图3是该发光装置的结构示意图。该发光装置包括芯片1、导电线路4、绝缘层5、光源基板8和散热器基板9。

上述芯片1置于光源基板8的表面，光源基板8与散热器基板9原子间结合或分子间结合。

可以理解，光源基板8通过金属焊接与散热器基板9原子间结合或分子间结合。金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体(同种金属或异种金属)产生原子(分子)间结合而连接成一体的连接方法。金属焊接包括逆变电阻焊、直流电阻焊、熔接焊、搅拌摩擦焊等等。

在本实施方式中，优选地，光源基板8通过熔接焊或搅拌摩擦焊或超声波焊接与散热器基板9原子间结合或分子间结合。使用熔接焊或搅拌摩擦焊或超声波焊接使光源基板8与散热器基板9形成为整体，在生产过程中没有焊料消耗。可以理解，熔接焊是以超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块金属的接合面产生摩擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。搅拌摩擦焊是通过高速旋转的搅拌头与被焊接材料表面间生成的摩擦热使搅拌头邻近区域的材料受热达到熔融状态，在搅拌头轴肩的锻造作用下，实现工件之间的连接。

可选地，光源基板8与散热器基板9之间包括至少两个焊接点，焊接点是圆孔形的。由于光源基板8本身材料的导热系数远大于传统导热胶的导热系数，光源基板8与散热器基板9之间的焊接点只需要较小面积，即可达到 散热效果。可以理解，在本发明的其他实施方式中，焊接点也可以是其他数量和/或其他形状，根据实际结构进行布置，不限于上述的配置。

此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，也可以使用高温高压或其他方式使光源基板8与散热器基板9原子间结合或分子间结合。

作为可选实施方式，光源基板8与散热器基板9的材料相同，例如都使用铝或铜。光源基板8与散热器基板9使用相同的材料，具有相同的热膨胀系数，从而不容易引起因变形造成的损坏，可靠性高。此外，可以理解，只要能形成散热通路，光源基板8与散热器基板9也可以采用不同的材料。

导电线路4与光源基板8之间设有绝缘层5。优选地，在本实施方式中，绝缘层5通过印刷或喷涂在光源基板8上形成。可以理解，在本发明的其他实施方式中，绝缘层5也可以通过光刻或其他传统方式形成。

通过印刷或喷涂的方法在光源基板8需要设置导电线路4的位置上形成绝缘层，在生产过程中不需要进行化学腐蚀和清洗，清洁环保。

可选地，导电线路4可以通过将成型后的金属箔接合于绝缘层5上形成，或者导电线路4和绝缘层5可以以印刷线路板形式粘合在光源基板8上。

在光源基板8需要设置导电线路4的位置上通过将成型后的金属箔接合于绝缘层5来形成导电线路4，在生产过程中不需要进行化学腐蚀和清洗，清洁环保。当然，可以理解，在本发明的其他实施方式中，导电线路也可以通过其他传统方式形成。

芯片1的正负极分别通过导电线路4与驱动电源的输出端连接。优选地，芯片1的正负极通过超声波焊接分别与导电线路4电连接以与驱动电源的输出端连接。这样，芯片1的正负极与导电线路4之间不但连接性能可靠，而且无焊料损耗。可以理解，超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。

此外，可以理解，在光源基板的表面放置单个芯片1时，引出该单个芯片1的一对正负极；在光源基板的表面放置多个芯片1时，可以将多个芯片1串联或并联后，引出一对正负极，也可以将多个芯片1串并联后，引出多对正负极。此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，多个芯片1也可以通过金属引线2键合、倒装焊、球焊等其他方式进行电连接，同样能实现本发明的技术方案。

优选地，在本实施方式中，芯片1通过粘合剂3粘合于光源基板8上。此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，也可以将芯片通过焊接材料焊接、烧结等其他方式置于光源基板上，不限于上述的粘合剂粘合。

在一个优选例中，上述发光装置还包括围坝7和荧光胶6。

如图3所示，在芯片1四周设有围坝7，荧光胶6填充于围坝7内并覆盖芯片1。

导电线路4的至少一部分在围坝7外以与驱动电源的输出端连接。

可以理解，在本发明的其他实施方式中，也可以不设围坝。

此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，也可以使用硅胶等其他材料来覆盖芯片，不限于上述的荧光胶。

在本实施方式中，光源基板与散热器基板原子间结合或分子间结合，以形成为整体，从而在光源基板与散热器基板的原子间结合或分子间结合处形成直接散热通路，使得置于其上的芯片的导热途径短、热阻小。

在本发明的各个实施方式中，散热器基板9与散热器的其余部分可以是一体成型的，也可以是组装形成散热器。

例如，上述散热器基板9与散热器的其余部分可以过盈配合。此时，散热器的其余部分可以为适于与散热器基板9的形状进行过盈配合的构造，例如散热器套筒、散热器太阳花或其他构造等。由于散热器基板9本身材料的 导热系数远大于传统导热胶的导热系数，散热器基板9与散热器的其余部分之间只需要较小的接触面积，即可达到散热效果。

本发明第二实施方式涉及一种发光装置的制造方法。图4是该发光装置的制造方法的流程示意图。如图4所示，该发光装置的制造方法包括以下步骤：

在步骤401中，提供散热器基板。

此后进入步骤402，使光源基板与散热器基板原子间结合或分子间结合。在本实施方式中，优选地，通过熔接焊或搅拌摩擦焊或超声波焊接使光源基板与散热器基板原子间结合或分子间结合。使用熔接焊或搅拌摩擦焊或超声波焊接使光源基板与散热器基板形成为整体，在生产过程中没有焊料消耗。

可选地，光源基板与散热器基板之间包括至少两个焊接点，焊接点是圆孔形的。由于光源基板本身材料的导热系数远大于传统导热胶的导热系数，光源基板与散热器基板之间的焊接点只需要较小面积，即可达到散热效果。可以理解，在本发明的其他实施方式中，焊接点也可以是其他数量和/或其他形状，根据实际结构进行布置，不限于上述的配置。

此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，也可以使用高温高压或其他方式使光源基板与散热器基板原子间结合或分子间结合。

作为可选实施方式，光源基板与散热器基板的材料相同，例如都使用铝或铜。光源基板与散热器基板使用相同的材料，具有相同的热膨胀系数，从而不容易引起因变形造成的损坏，可靠性高。此外，可以理解，只要能形成散热通路，光源基板与散热器基板也可以采用不同的材料。

此后进入步骤403，在光源基板上形成导电线路和绝缘层，其中绝缘层设于导电线路与光源基板之间。

此后进入步骤404，在光源基板的表面放置芯片，并将芯片的正负极分 别通过导电线路与驱动电源的输出端连接。优选地，通过超声波焊接将芯片的正负极分别与导电线路电连接以与驱动电源的输出端连接。这样，芯片的正负极与导电线路之间不但连接性能可靠，而且无焊料损耗。

可以理解，在光源基板的表面放置单个芯片时，引出该单个芯片的一对正负极；在光源基板的表面放置多个芯片时，可以将多个芯片串联或并联后，引出一对正负极，也可以将多个芯片串并联后，引出多对正负极。此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，多个芯片也可以通过金属引线键合、倒装焊、球焊等其他方式进行电连接，同样能实现本发明的技术方案。

在本实施方式中，光源基板与散热器基板原子间结合或分子间结合，以形成为整体，从而在光源基板与散热器基板的原子间结合或分子间结合处形成直接散热通路，使得置于其上的芯片的导热途径短、热阻小。

在本发明的各个实施方式中，散热器基板与散热器的其余部分可以是一体成型的，也可以是组装形成散热器。

例如，上述制造方法还可以包括以下步骤：

使散热器基板与散热器的其余部分过盈配合。

此时，散热器的其余部分可以为适于与散热器基板的形状进行过盈配合的构造，例如散热器套筒、散热器太阳花或其他构造等。由于散热器基板本身材料的导热系数远大于传统导热胶的导热系数，散热器基板与散热器的其余部分之间只需要较小的接触面积，即可达到散热效果。

本实施方式是与第一实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

综上，不用导热胶或导热片，不用螺钉，本申请采用金属焊接，例如熔 接焊、摩擦熔接焊、超声波焊接等新工艺，将光源基板直接接合在散热部件上，生产效率高，导热效果好，生成成本低且长期工作可靠性高。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。