一種帶有電路結(jié)構(gòu)的鏡面金屬基led模塊、生產(chǎn)方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED燈具技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種帶有電路結(jié)構(gòu)和高導(dǎo)熱雙面金屬化陶瓷墊片的、鏡面金屬基或納米高反射涂層金屬基的LED模塊、應(yīng)用及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前傳統(tǒng)的LED封裝支架主要是LED顆粒密封在橫截面為倒梯形結(jié)構(gòu)的反光杯和塑料或陶瓷+金屬電極組成的支架內(nèi)，如圖1所示，LED顆粒左右有2根電極引腳延伸出支架外。這種傳統(tǒng)的方案工藝復(fù)雜，且由于使用塑料為反光材料，一方面導(dǎo)致反光效率低，另一方面由于外殼材料為塑料，其導(dǎo)熱性較差，散熱僅靠左右2根電極引腳，所以導(dǎo)致整體散熱效果很差。而陶瓷+金屬結(jié)構(gòu)的封裝器件，其導(dǎo)熱性能雖有所提升，但其光效率、導(dǎo)熱效率和綜合成本，都處于劣勢(shì)。更為重要的是，當(dāng)這些器件被應(yīng)用于燈具時(shí)，需要配套制備相應(yīng)的電路板、并用SMT設(shè)備對(duì)LED顆粒進(jìn)行相應(yīng)的貼片、焊接加工，從而增加了產(chǎn)業(yè)鏈的復(fù)雜性和成本。此外，因常規(guī)金屬基電路板或其它類型的電路板的使用，使得LED散熱路徑延長，或因常規(guī)電路板絕緣層極低的導(dǎo)熱系數(shù)(高檔的、PVD類金剛石高導(dǎo)熱電路板又價(jià)格極高)讓LED工作時(shí)的熱能不能順利散出，從而降低了 LED的光效、可靠性。
[0003]另外一種金屬基C0B封裝器件，如圖2所示，因其在鍍銀鋁基板甚至在鏡面鋁基板上，采用熱電分離和C0B的方式來封裝LED器件，使得LED的光、熱性能有所提升，但大多是有針對(duì)性的應(yīng)用設(shè)計(jì)，不能同時(shí)應(yīng)用于不同類型燈具；金屬基C0B大多在平面上進(jìn)行封裝，使得LED芯片間產(chǎn)生相互的發(fā)光干擾問題，造成硅膠/熒光粉材料的浪費(fèi)并增加其涂布難度而影響其發(fā)光性能。事實(shí)上采用普通金屬基C0B封裝的產(chǎn)品光效，甚至比上述獨(dú)立封裝的SMD LED光效還低。
[0004]常規(guī)金屬基C0B產(chǎn)品雖然解決了 LED發(fā)熱可直接擴(kuò)散到金屬基板的路徑問題，但它在燈具制備應(yīng)用時(shí)，需要填導(dǎo)熱膏再用螺釘加壓固定在金屬散熱器上，并因此增加了相應(yīng)的成本和熱阻，其散熱效果明顯降低。
[0005]還有一種免封裝LED，在芯片級(jí)加工時(shí)已經(jīng)涂覆熒光粉并留有可焊接電極，但其在燈具產(chǎn)品制造應(yīng)用時(shí)仍然需要一個(gè)良好的光、電、熱綜合環(huán)境，不能同時(shí)滿足常規(guī)芯片和免封裝LED的最終產(chǎn)品化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在光效低、成本高的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種帶有電路結(jié)構(gòu)的高反射金屬基LED模塊、應(yīng)用及其生產(chǎn)方法，可以徹底解決上述技術(shù)問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種帶有電路結(jié)構(gòu)的鏡面金屬基或納米高反射金屬基的LED模
[0009]塊，包括
[0010]高反射金屬基板，所述高反射金屬基板具有截面為梯形的反光杯陣列，每個(gè)反光杯兩側(cè)的金屬基板的上表面均貼合有封裝電極和反光電路；
[0011 ] 墊片，所述墊片固定于所述反光杯的底面上，且通過電路與所述封裝電極連接；所述墊片上下表面經(jīng)金屬化處理，上表面可適正裝、垂直、倒裝結(jié)構(gòu)的各類中、大功率LED芯片的銀漿、共晶、回流錫膏等固晶形式；
[0012]LED芯片，所述LED芯片與所述墊片的上表面連接；
[0013]所述反光杯內(nèi)設(shè)置有包覆LED芯片、墊片和電路連接處的封裝保護(hù)層；
[0014]所述LED芯片用于垂直或倒裝結(jié)構(gòu)，以共晶或錫焊的方法，通過雙面金屬化的高導(dǎo)熱絕緣墊片過渡，固定于鏡面金屬反光杯或金屬+納米高反射涂層杯底的封裝形式。
[0015]進(jìn)一步地，所述高反射金屬基板具有局部可焊或全部可焊處理的上表面，且具有用于焊接鍍層的下表面。
[0016]進(jìn)一步地，所述墊片的基材為高導(dǎo)熱絕緣陶瓷層，所述高導(dǎo)熱絕緣陶瓷層具有上下兩層經(jīng)金屬化處理的用于焊接的表面。
[0017]進(jìn)一步地，針對(duì)倒裝結(jié)構(gòu)芯片時(shí)，所述墊片的上表面可分割緣絕槽。
[0018]進(jìn)一步地，所述墊片通過其下表面與反光杯的底面共晶或回流焊接。
[0019]進(jìn)一步地，所述墊片的上表面具有可用于所述LED芯片與封裝電極之間形成電氣連接的共晶焊或錫膏焊接層兼金絲(或銀絲或銅絲或鋁線)鍵合層。
[0020]進(jìn)一步地，所述LED芯片通過高導(dǎo)熱的共晶膏/銀膠/錫膏與墊片的上表面焊接連接。
[0021]進(jìn)一步地，所述模塊可切割成方形、圓形、矩形或異形形成最終符合LED照明燈具設(shè)計(jì)應(yīng)用的形狀。
[0022]—種帶有電路結(jié)構(gòu)的鏡面金屬基LED模塊的生產(chǎn)方法，包括如下步驟:
[0023](1)高導(dǎo)熱鏡面金屬薄板經(jīng)過上表面局部、背面可焊接鍍層處理，沖壓出具有截面形狀為梯形(或碗形)的反光杯的陣列；或高導(dǎo)熱金屬薄板上下表面做可焊性處理后，先沖壓出具有截面形狀為梯形(或碗形)的反光杯的陣列，再做局部高反光納米涂層處理，形成封裝模塊本體；
[0024](2)將薄膜電路基材導(dǎo)體層表面鍍銀處理，預(yù)制成封裝電極和電路形狀，再將電路和封裝電極貼合在金屬基板上表面的預(yù)定位置上；
[0025](3)將高導(dǎo)熱絕緣陶瓷層預(yù)制成一定大小的墊片，所述墊片的上下兩個(gè)表面可焊接金屬化處理，并通過其下表面與反光杯的底面可共晶或回流焊接；
[0026](4)所述墊片的上表面與LED芯片焊接連接，LED芯片與封裝電極之間形成電氣連接，再對(duì)其進(jìn)行封裝保護(hù)。
[0027]進(jìn)一步地，所述已制備好的LED模塊進(jìn)行用于二次電氣保護(hù)的絕緣涂層或派瑞林涂層處理。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是:
[0029]1.模塊化且自帶有電路，設(shè)計(jì)、使用、安裝方便。
[0030]2.采用熱電一體化技術(shù)，LED芯片通過高導(dǎo)熱絕緣墊片焊接固定并封裝于高反射金屬基板1的金屬層表面，結(jié)合本體與金屬焊層與散熱器連接，散熱通暢有效，無散熱瓶頸效應(yīng)，從而降低了結(jié)溫，提升了光效和LED的利用效率。
[0031]3.獨(dú)立高反射鏡面反光杯，顯著提升了 LED的出光效率；熒光粉/硅膠用料勻均、節(jié)約，質(zhì)量可靠(LED芯片和熒光粉的溫升低、幾乎不出現(xiàn)變性退化變色漂移，以及光衰減)。
[0032]4.當(dāng)該模塊被裝入燈具后，模塊表面分布有較大面積的鏡面和局部的鍍銀電路表面，因此幾乎不吸收LED發(fā)出來的光；加上外圍的反光材料配置和使用，能較大提升燈具整體的發(fā)光效率。
[0033]5.燈具制造不涉及SMT設(shè)備、SMD LED封裝支架材料，簡化了產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)和降低了成本。
[0034]6.本發(fā)明特別適用于大功率高熱密度燈具，以及降低結(jié)溫提高光效的中小功率燈具，較SMD LED和COB LED而言，在使用同等LED芯片和熒光粉材料的情況下，光效可提高20%，溫升降低25攝氏度、成本節(jié)約15%以上。
[0035]7、本發(fā)明與在普通電路板上焊接垂直或倒裝LED器件的產(chǎn)品生產(chǎn)方式相比較，可有效改進(jìn)LED散熱效果，并能獲和更高的封裝光效；
【附圖說明】
[0036]圖1是本發(fā)明的帶有電路結(jié)構(gòu)的鏡面金屬基LED模塊立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2是圖1橫截面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3是本發(fā)明的帶有電路結(jié)構(gòu)的鏡面金屬基LED模塊應(yīng)用于燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4是適合倒裝芯片用的墊片立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖1-圖4中，1.鏡面金屬基板；11.反光杯；12.封裝電極；2.墊片；21.高導(dǎo)熱絕緣陶瓷層；22.倒裝芯片絕緣槽；3.LED芯片；4.封裝保護(hù)層；5.散熱器；6.金屬焊層。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0042]如圖1和圖2所示，一種帶有電路結(jié)構(gòu)的高反射金屬基LED模塊，包括
[0043]鏡面金屬基板(或普通金屬+納米反光涂層基板)1，鏡面金屬基板具有截面為梯形的反光杯陣列，每個(gè)反光杯11兩側(cè)的鏡面金屬基板的上表面均貼合有封裝電極12和反光電路；
[0044]墊片2，墊片2固定于反光杯11的底面上，且通過電路與封裝電極12連接；
[0045]LED芯片3，LED芯片3與墊片2的上表面連接；
[0046]反光杯11內(nèi)設(shè)置有包覆LED芯片3、墊片2和電路連接處的封裝保護(hù)層4。
[0047]上述LED模塊應(yīng)用于LED燈具時(shí)，所發(fā)出的光，經(jīng)鏡面金屬基板1上表面和反光杯11內(nèi)的鏡面、鍍銀電路反光表層，以及設(shè)計(jì)在模塊外圍的燈具腔體反光表面，這一系列綜合光學(xué)設(shè)計(jì)處理后，提升了光效。
[0048]鏡面金屬基板1具有局部可焊或全部可焊處理的上表面，且具有用于焊接鍍層的下表面，比如電鍍/化學(xué)鍍鎳、錫等可中低溫焊接涂層，以便于與可焊接性金屬散熱器進(jìn)行焊接，有利于散熱。
[0049]鏡面金屬基板1的厚度一致，其表現(xiàn)形式是，反光杯11的底面向下凸出于鏡面金屬基板1的下表面。
[0050]墊片2的基材為高導(dǎo)熱絕緣陶瓷層，高導(dǎo)熱絕緣陶瓷層具有上下兩層經(jīng)金屬化處理的用于焊接的表面。
[0051]如圖4所示，21的上表面應(yīng)對(duì)于正裝或垂直結(jié)構(gòu)芯片；為了適用于倒裝芯片，墊片2的上表面可通過絕緣槽22分為兩部分，長槽22