本實(shí)用新型涉及光學(xué)元件制造領(lǐng)域，具體涉及一種表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片。

背景技術(shù)：

LED是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與熒光節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電能發(fā)光，具有壽命長(zhǎng)、光效高、無輻射、低功耗等眾多優(yōu)點(diǎn)，隨著節(jié)能和綠色照明理念的提出，LED作為光源逐漸被引入到照明燈具中。

目前，日用燈泡、日光燈等日常照明燈所采用的發(fā)光源基本上是以白熾燈泡或熒光日光燈為主，然而，白熾燈泡和熒光日光燈的電光轉(zhuǎn)換效率都比較低，而且其熱量大，使用壽命短，一般僅有3000小時(shí)左右。

LED燈具功率普遍較大，一般70%以上的功率會(huì)被轉(zhuǎn)化為熱量，導(dǎo)致LED燈具內(nèi)部過于熱量集中，因此需要通過散熱翅片將熱量導(dǎo)出?，F(xiàn)有LED散熱翅片均為平面結(jié)構(gòu)，在有限的翅片固定架的空間里，翅片的散熱面積也因此受到限制，熱量從芯片傳到基板再傳到翅片上時(shí)，在翅片上的散熱效率不夠高而導(dǎo)致器件整體溫度偏高。通過傳統(tǒng)機(jī)加工方式在翅片表面上加工結(jié)構(gòu)可在有限的封裝空間中增加翅片散熱面積，然而傳統(tǒng)機(jī)加工方式加工翅片表面微齒的效率低，耗資大，且難以加工出小尺寸結(jié)構(gòu)。

而利用化學(xué)蝕刻的制造方法所制造的表面微齒結(jié)構(gòu)具有陣列結(jié)構(gòu)復(fù)制比高，制造周期短，制造工藝簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有LED翅片散熱性能不足及傳統(tǒng)機(jī)加工制造上的缺陷，本實(shí)用新型提供一種表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片。

表面微齒結(jié)構(gòu)有效增加散熱面積和提高翅片的輻射能力，表面微齒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的擾流作用提高了翅片的對(duì)流換熱能力。

本實(shí)用新型通過化學(xué)蝕刻的方式制備具有表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片，該表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的表面微齒結(jié)構(gòu)為陣列圓臺(tái)、陣列四棱臺(tái)或陣列溝槽。

進(jìn)一步地，所述表面微齒結(jié)構(gòu)的高度為200μm-1000μm。

進(jìn)一步地，所述陣列圓臺(tái)或陣列四棱臺(tái)中，單個(gè)圓臺(tái)或單個(gè)四棱臺(tái)的微齒頂面面積為0.25mm²-6mm²。

進(jìn)一步地，所述陣列溝槽的頂面寬度為0.5mm-2.8mm。

進(jìn)一步地，所述表面微齒結(jié)構(gòu)的微齒傾角為70-85°。

所述一種表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的制備方法，包括如下步驟：

（1）抗蝕模板的制備： AutoCAD軟件設(shè)計(jì)陣列圖形，利用噴墨打印將黑色不透明陣列圖形打印在透明制版膠片上，得到抗蝕模板；

（2）UV固化：平面的翅片表面經(jīng)拋光、除油處理后，通過熱塑封機(jī)將光致抗蝕干膜平整、無氣泡地貼合在翅片的表面，再將抗蝕模板對(duì)齊貼合在光致抗蝕干膜上，并用透明載玻片壓緊，進(jìn)行UV固化；

（3）顯影處理：將UV固化后的翅片完全浸入顯影劑溶液中進(jìn)行顯影，每隔10~15s取出翅片并擦拭脫落的光致抗蝕干膜；重復(fù)該步驟直至未經(jīng)UV固化的黑色油墨陣列圖形區(qū)域的光致抗蝕干膜全部脫落，清水清洗；

（4）蝕刻、脫模處理：將清洗后的翅片用蝕刻劑進(jìn)行蝕刻后，清水清洗；浸入脫模溶液中進(jìn)行脫模處理，直至翅片表面所有光致抗蝕干膜脫洗干凈；清水清洗，得到所述表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片。

進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述陣列圖形為陣列圓形、陣列矩形或陣列條形。

進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述翅片包括銅翅片。

進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述UV固化的固化功率為1kw，UV主波峰為365nm，照射距離為100~150mm，固化時(shí)間為10~15s。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述顯影劑溶液是按照光致抗蝕干膜專用顯影劑與水的質(zhì)量比為1:60~1:80配制的，所述光致抗蝕干膜專用顯影劑的主要成分為碳酸鈉。

進(jìn)一步地，步驟（4）中，所述蝕刻劑是200~300g/L的Na₂S₂O₈溶液。

進(jìn)一步地，步驟（4）中，所述蝕刻是在40~60℃的水浴環(huán)境下蝕刻60~120min。

進(jìn)一步地，步驟（4）中，所述脫模溶液是按照脫模劑與水的質(zhì)量比為1：40~1:60配制的，所述脫模劑的主要成分為氫氧化鈉。

所述一種表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片用于LED封裝器件散熱時(shí)，翅片限位槽通過焊接固定在LED基板底部；具有表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片嵌入翅片限位槽，并通過螺栓和螺母將翅片固定在翅片限位槽中；單個(gè)LED封裝器件中具有多個(gè)翅片通過此方式固定；翅片固定柱向上支撐翅片，翅片固定柱底部通過螺釘固定于LED基板支撐架的底部，并通過調(diào)節(jié)螺釘將翅片的位置完全固定；物料連接模塊連接在LED基板上部，LED模塊連接在物料連接模塊上部，再用燈罩蓋住LED模塊。LED模塊通過電功率轉(zhuǎn)化的熱量通過物料連接模塊均勻地?cái)U(kuò)散在LED基板上，再由LED基板傳至底部的表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片進(jìn)行散熱，有效導(dǎo)出LED模塊產(chǎn)生的熱量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）本實(shí)用新型表面微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的表面微齒結(jié)構(gòu)有效增加散熱面積和提高翅片的輻射能力，表面微齒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的擾流作用提高了翅片的對(duì)流換熱能力，實(shí)現(xiàn)LED封裝器件散熱性能的優(yōu)化，提高了LED封裝器件使用可靠性和壽命；

（2）本實(shí)用新型利用化學(xué)蝕刻的制造方法所制造的表面微齒結(jié)構(gòu)具有陣列結(jié)構(gòu)復(fù)制比高，制造周期短，制造工藝簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為陣列圓形結(jié)構(gòu)抗蝕模板的示意圖；

圖2為表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的SEM示意圖；

圖3為表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱銅翅片上的自然對(duì)流示意圖；

圖4為表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的軸測(cè)圖；

圖5為表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)LED散熱翅片的LED封裝器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為表面具有陣列四棱臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的軸測(cè)圖；

圖7為表面具有陣列溝槽微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的軸測(cè)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍作出更為清楚明確的界定。

實(shí)施例1

制備表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片

（1）抗蝕模板的制備：利用AutoCAD軟件設(shè)計(jì)陣列圓形圖形，將黑色不透光陣列圓形圖形利用噴墨打印的方式打印至透明制版膠片上，制成抗蝕模板；得到的陣列圓形結(jié)構(gòu)的抗蝕模板的示意圖如圖1所示；

（2）對(duì)材料為銅的平面翅片進(jìn)行表面拋光及除油處理，通過熱塑封機(jī)將光致抗蝕干膜平整、無氣泡地貼合在翅片表面；將抗蝕模板對(duì)齊貼合放置在表面有光致抗蝕干膜的銅翅片上，并用1mm厚透明載波片壓緊抗蝕模板，放置于手提UV固化機(jī)底部進(jìn)行UV固化，UV固化功率為1kw，UV主波峰為365nm，照射距離為150mm，固化時(shí)間為15s；

（3）將主要成分為碳酸鈉的光致抗蝕干膜專用顯影劑與水按照1：60的質(zhì)量比配置成顯影劑溶液，將表面光致抗蝕干膜進(jìn)行過UV固化處理的銅翅片完全浸入顯影劑溶液中進(jìn)行顯影，每間隔15s取出銅翅片并用無塵布對(duì)翅片表面經(jīng)顯影處理而脫落的光致抗蝕干膜進(jìn)行擦拭，再放入顯影劑溶液中急需顯影；重復(fù)該步驟直至未經(jīng)UV固化的黑色油墨陣列圓形圖形區(qū)域的光致抗蝕干膜全部脫落，取出翅片并清水清洗；

（4）配置300g/L的Na₂S₂O₈的蝕刻劑，在40℃水浴環(huán)境下進(jìn)行120min蝕刻，把完成蝕刻的銅翅片清水清洗干凈；按照1：40的質(zhì)量比將主要成分為氫氧化鈉的脫模劑與水配比，配置脫模溶液，并把清洗干凈后的銅翅片完全浸入脫模溶液中進(jìn)行脫模處理，直至銅翅片表面所有光致抗蝕干膜脫洗干凈，再次使用清水進(jìn)行清洗，得到表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片。

得到的表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的SEM示意圖如圖2所示，單個(gè)圓臺(tái)的微齒頂面面積為6mm²，上臺(tái)面為近似圓形，發(fā)生側(cè)蝕現(xiàn)象使圓臺(tái)微齒產(chǎn)生傾角。

得到的表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片上的自然對(duì)流示意圖如圖3所示，由圖3可知，氣流經(jīng)過圓臺(tái)表面時(shí)產(chǎn)生了擾流現(xiàn)象，更大的散熱面積以及更長(zhǎng)的氣體流動(dòng)距離使得散熱效果得到增強(qiáng)。

圖4為得到的表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的軸測(cè)圖，由圖4可知，圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的高度為960μm，微齒傾角為70°。

得到的表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片用于LED封裝器件的散熱，LED封裝器件的結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括： LED模塊1，燈罩2，物料連接模塊3， LED基板4，表面微齒結(jié)構(gòu)翅片5，LED基板支撐架6，底部螺釘7，螺栓8，螺母9，翅片限位槽10，翅片固定柱11。

物料連接模塊3連接在LED基板4上部，LED模塊1連接在物料連接模塊3上部，燈罩2蓋住LED模塊1；翅片限位槽通10過焊接固定在LED基板4底部，表面具有圓臺(tái)陣列微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片5嵌入翅片限位槽10，并通過螺栓8與螺母9將翅片5固定于翅片限位槽10中，單個(gè)LED封裝器件中具有8個(gè)翅片通過此方式固定；翅片固定柱11向上支撐翅片5，翅片固定柱11底部通過螺釘7固定于LED基板支撐架6底部，并通過調(diào)節(jié)螺釘7將翅片5位置完全固定。

采用表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片組裝的LED封裝器件與普通具有平面翅片結(jié)構(gòu)的LED封裝器件相比，工作溫度降低26.3%。

實(shí)施例2

制備表面具有陣列四棱臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片

（1）抗蝕模板的制備：利用AutoCAD軟件設(shè)計(jì)陣列矩形圖形，將黑色不透光陣列矩形圖形利用噴墨打印的方式打印至透明制版膠片上，制成抗蝕模板；

（2）對(duì)材料為銅的平面翅片進(jìn)行表面拋光及除油處理，通過熱塑封機(jī)將光致抗蝕干膜平整、無氣泡地貼合在翅片表面；將抗蝕模板對(duì)齊貼合放置在表面有光致抗蝕干膜的銅翅片上，并用1mm厚透明載波片壓緊抗蝕模板，放置于手提UV固化機(jī)底部進(jìn)行UV固化，UV固化功率為1kw，UV主波峰為365nm，照射距離為120mm，固化時(shí)間為12s；

（3）將主要成分為碳酸鈉的光致抗蝕干膜專用顯影劑與水按照1：70的質(zhì)量比配置成顯影劑溶液，將表面光致抗蝕干膜進(jìn)行過UV固化處理的銅翅片完全浸入顯影劑溶液中進(jìn)行顯影，每間隔12s取出銅翅片并用無塵布對(duì)翅片表面經(jīng)顯影處理而脫落的光致抗蝕干膜進(jìn)行擦拭，再放入顯影劑溶液中急需顯影；重復(fù)該步驟直至未經(jīng)UV固化的黑色油墨陣列矩形圖形區(qū)域的光致抗蝕干膜全部脫落，取出翅片并清水清洗；

（4）配置250g/L的Na₂S₂O₈的蝕刻劑，在50℃水浴環(huán)境下進(jìn)行90min蝕刻，把完成蝕刻的銅翅片清水清洗干凈；按照1：50的質(zhì)量比將主要成分為氫氧化鈉的脫模劑與水配比，配置脫模溶液，并把清洗干凈后的銅翅片完全浸入脫模溶液中進(jìn)行脫模處理，直至銅翅片表面所有光致抗蝕干膜脫洗干凈，再次使用清水進(jìn)行清洗，得到表面具有陣列四棱臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片。

得到的表面具有陣列四棱臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的軸測(cè)圖如圖6所示，由圖6可知，單個(gè)四棱臺(tái)的微齒頂面面積為5.5mm²，四棱臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的高度為550μm，微齒傾角為80°。

采用表面具有陣列四棱臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片組裝的LED封裝器件與普通具有平面翅片結(jié)構(gòu)的LED封裝器件相比，工作溫度降低22.7%。

實(shí)施例3

制備表面具有陣列溝槽微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片

（1）抗蝕模板的制備：利用AutoCAD軟件設(shè)計(jì)陣列條形圖形，將黑色不透光陣列條形圖形利用噴墨打印的方式打印至透明制版膠片上，制成抗蝕模板；

（2）對(duì)材料為銅的翅片進(jìn)行表面拋光及除油處理，通過熱塑封機(jī)將光致抗蝕干膜平整、無氣泡地貼合在翅片表面；將抗蝕模板對(duì)齊貼合放置在表面有光致抗蝕干膜的銅翅片上，并用1mm厚透明載波片壓緊抗蝕模板，放置于手提UV固化機(jī)底部進(jìn)行UV固化，UV固化功率為1kw，UV主波峰為365nm，照射距離為100mm，固化時(shí)間為10s；

（3）將主要成分為碳酸鈉的光致抗蝕干膜專用顯影劑與水按照1：80的質(zhì)量比配置成顯影劑溶液，將表面光致抗蝕干膜進(jìn)行過UV固化處理的銅翅片完全浸入顯影劑溶液中進(jìn)行顯影，每間隔10s取出銅翅片并用無塵布對(duì)翅片表面經(jīng)顯影處理而脫落的光致抗蝕干膜進(jìn)行擦拭，再放入顯影劑溶液中急需顯影；重復(fù)該步驟直至未經(jīng)UV固化的黑色油墨陣列條形圖形區(qū)域的光致抗蝕干膜全部脫落，取出翅片并清水清洗；

（4）配置200g/L的Na₂S₂O₈的蝕刻劑，在60℃水浴環(huán)境下進(jìn)行60min蝕刻，把完成蝕刻的銅翅片清水清洗干凈；按照1：60的質(zhì)量比將主要成分為氫氧化鈉的脫模劑與水配比，配置脫模溶液，并把清洗干凈后的銅翅片完全浸入脫模溶液中進(jìn)行脫模處理，直至銅翅片表面所有光致抗蝕干膜脫洗干凈，再次使用清水進(jìn)行清洗，得到表面具有陣列溝槽微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片。

得到的表面具有陣列溝槽微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片的軸測(cè)圖如圖7所示，由圖7可知，溝槽的頂面寬度為2.8mm，溝槽微齒結(jié)構(gòu)的高度為220μm，微齒傾角為85°。

采用表面具有陣列圓臺(tái)微齒結(jié)構(gòu)的LED散熱翅片組裝的LED封裝器件與普通具有平面翅片結(jié)構(gòu)的LED封裝器件相比，工作溫度降低15.2%。

以上僅僅說明本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路，在系統(tǒng)允許的情況下，本實(shí)用新型可以擴(kuò)展為其他的陣列結(jié)構(gòu)形式，也可為其他組件提供強(qiáng)化散熱功能，從而最大限度擴(kuò)展其功能。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方法，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)力要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。