專利名稱：金屬基板、散熱部件以及具有該散熱部件的半導體裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于半導體散熱技術領域，具體涉及金屬基板、散熱部件以及具有該 散熱部件的半導體裝置。特別涉及一種用于LED光源且?guī)в形⒉蹮峁艿慕饘倩濉?br> 背景技術：
電子及相關產業(yè)的發(fā)展有兩大趨勢， 一是追求小型化和集成化，二是追求高頻率 及高運算速度，導致單位容積電子元器件的發(fā)熱量大幅增加，事實上，電子設備的散熱問題 已成為制約電子工業(yè)發(fā)展的瓶頸。 對于大多數的半導體電子元件而言，它們是溫度敏感型器件，其自身溫度變化會 影響器件的性能，例如LED，雖然LED光源以其優(yōu)異的發(fā)光效率和良好的顯色性，以及長壽 命、反應靈敏等特點，正在很多場合逐步取代傳統(tǒng)光源。但是，LED光源會有80%左右的電 能在LED芯片工作時被轉化為熱量，如果LED芯片的發(fā)熱量不能及時疏導出去，就會燒壞 LED，有測試證明，LED芯片結溫每升高25度，LED的壽命將遞減一半。因此，為確保LED芯 片使用達到較長壽命，必須要將LED芯片工作溫度控制在一定范圍之內。根據權威LED芯 片制造商的資料，若可將LED芯片結點工作溫度控制在65°C以下，LED的整體壽命可連10 萬小時(以光衰30%計算)。 在目前的LED光源模塊中，基本上都是將多顆LED燈珠焊接在所謂的金屬核心的 印刷電路板(Metal Core PCB， MCPCB)金屬基板上，以此來強化散熱效果，再將金屬基板安 裝在有多片散熱鰭片的鋁合金散熱器上，通過散熱鰭片與空氣的自然對流換熱來散熱，解 決LED芯片的散熱問題。在這種結構中，熱量由LED芯片內部發(fā)出，通過LED封裝外殼傳遞 到金屬基板上，然后熱量再由金屬基板傳導到散熱器基板，再由散熱器基板橫向及縱向傳 導到散熱鰭片。最后熱量由多片散熱鰭片通過自然對流方式散發(fā)到周圍空氣中，完成整個 散熱過程。 在上述整個熱量傳遞過程中，導熱環(huán)節(jié)較多且熱阻大，散熱翅片溫場不均勻造成 散熱器效果低下，并且通常需要采用體積較大散熱器，使得散熱成本居高不下且燈具重量 增加造成安全隱患，這樣的設計不能有效地將LED芯片工作溫度控制在較低的水平。 就目前已知的電子冷卻方式中，微熱管(MHP)是已獲得證實是傳熱性能最佳且最 具潛力冷卻技術，它的等效導熱率是純銅的幾百倍，近年來已被應用于航空、航天、核能、微 電子等尖端領域，能有效地解決這些領域急需解決的散熱難題。本實用新型便是披露與一 種用于LED光源且?guī)в形⒉蹮峁艿慕饘倩宓男录夹g。

發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種金屬基板、散熱部件以及具有該散熱部件的半導 體裝置，能有效解決半導體元件的散熱問題，并將半導體元件工作溫度控制在較低的水平。 本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)的 金屬基板，其中，所述金屬基板內部設置復數個微槽熱管，所述金屬基板兩頭封閉，所述微槽熱管內部抽真空并容納受熱易汽化的工質，所述金屬基板外表面覆蓋有導熱 絕緣層，所述導熱絕緣層外表面涂覆導電層，所述導熱絕緣層，導電層與所述金屬基板結合 成為一體。 散熱部件，其中，包括有上述金屬基板以及與所述金屬基板重疊放置的散熱器；所 述金屬基板包括有相互平行的第一表面和第二表面，所述散熱器包括有散熱基板及散熱鰭 片，所述散熱基板的底面與所述金屬基板的第一表面貼合；所述散熱鰭片位于散熱基板的 頂部。 所述導電層和導熱絕緣層位于所述金屬基板的第二表面上。 具有上述散熱部件的半導體裝置，其中，包括有上述散熱部件和半導體元件，所述
半導體元件固定在所述導電層上。 所述半導體元件為一種LED光源裝置。 綜上，本實用新型的有益效果是 本實用新型提供一種金屬基板、散熱部件以及具有該散熱部件的半導體裝置，用 于LED光源且?guī)в形⒉蹮峁艿慕饘倩鍍炔吭O置復數個微槽熱管，本實用新型應用于LED 光源模塊并采用一體化的結構設計，將微槽熱管、多顆LED燈珠和散熱器集成在一個模塊 內，能有效解決LED芯片的散熱問題，并將LED芯片工作溫度控制在較低的水平。采用此新 型結構設計，熱量由LED芯片內部發(fā)出，通過LED封裝外殼傳遞到內部設置復數個微槽熱管 的金屬基板上，微槽熱管管壁受熱后內部的工質迅速地汽化，并將熱量傳遞到微槽熱管各 處，再由微槽熱管各處均勻地傳導至散熱器的散熱基板，最后由散熱鰭片以自然對流方式 散發(fā)到周邊空氣中，完成整個散熱過程。通過微槽熱管超強的熱傳導能力，使LED芯片工作 時所發(fā)出的熱量迅速地傳導到散熱鰭片上并散發(fā)到周圍空氣中，使芯片保持較低的工作溫 度，延長芯片使用壽命。 熱量由LED芯片傳遞至周邊空氣整個過程中，內部設置復數個微槽熱管的金屬基 板將LED芯片產生的熱源迅速進行均溫，使得整個散熱模塊熱阻減小且散熱鰭片溫場均 勻，散熱有效面積增大，此新型結構有效地減小散熱器體積并使得LED燈具結構緊湊重量 減輕。

圖1是本實用新型具有上述散熱部件的半導體裝置的立體結構示意圖； 圖2是本實用新型具有上述散熱部件的半導體裝置的橫截面結構示意圖； 圖3是本實用新型具有上述散熱部件的半導體裝置的金屬基板橫截面結構放大 示意圖； 圖4是本實用新型具有上述散熱部件的半導體裝置的金屬基板側面結構示意圖。
附圖標記說明 1、金屬基板，101、第一外表面，102、第二外表面2、散熱器，201、散熱基板，202、散 熱鰭片，3、導熱絕緣層，4、LED燈珠，5、微槽熱管8、凸凹槽，
具體實施方式本實用新型公開一種金屬基板l，如圖1、2、3、4所示，所述金屬基板1內部設置復數個微槽熱管5，所述金屬基板1兩頭封閉，所述微槽熱管5內部抽真空并容納受熱易汽化的工質，所述金屬基板1外表面覆蓋有導熱絕緣層3，所述導熱絕緣層3外表面涂覆導電層，所述導熱絕緣層3、導電層與所述金屬基板1結合成為一體。 所述導熱絕緣層3、導電層與所述金屬基板1采用均勻熱壓的方式結合成為一體。[0025] 如附圖1、2、3、4，為了實現(xiàn)良好的散熱性能，本實用新型采用微型熱管技術，在金屬基板(Metal Core PCB， MCPCB)內部設置復數個微槽熱管5。所述微槽熱管5的截面可以是圓形、方形、菱形、三角形、梯形、跑道圓形或多邊形等形狀。[0026] 所述的微槽熱管5的內壁還包括有多條凸凹槽。 優(yōu)選地，所述微槽熱管5內部排布多個截面為多邊型的凸凹槽8，凸凹槽8所形成的管道是相互平行排列的直管，凸凹槽8的截面可以為三角形，矩形，梯形或其它形狀。[0028] 所述凸凹槽8的深度方向的尺寸大于寬度尺寸。凸凹槽的相互連接部分51相互加強凸凹槽的強度及強化傳熱性能 所述設置有復數個微槽熱管5的金屬基板1采用鋁合金等金屬材料，經過擠壓或充壓加工工藝制成。金屬基板1在真空環(huán)境下進行灌裝液體工質譬如高純度的去離子水，液體工質均勻分布在各獨立的凸凹槽8管路，所述管路內將形成毛細管結構，并形成熱管效應。這種結構具備了熱管傳熱效率高的特性。 散熱部件，其中，包括有上述金屬基板以及與所述金屬基板1重疊放置的散熱器
2 ;所述金屬基板包括有相互平行的第一表面101和第二表面102，所述散熱器2包括有散
熱基板201及散熱鰭片202，所述散熱基板201的底面與所述金屬基板的第一表面101貼
合；所述散熱鰭片202位于散熱基板201的頂部。 所述導電層和導熱絕緣層位于所述金屬基板的第二表面上。 覆蓋于金屬基板的導熱絕緣層面積小于金屬基板的第二外表面面積。 所述散熱器2與所述金屬基板1 一起擠壓成型或通過焊接工藝結合。 具有上述散熱部件的半導體裝置，其中，包括有上述散熱部件和半導體元件，所述
半導體元件固定在所述導電層上。 所述半導體元件為一種LED光源裝置。 本實用新型所提供的內部設置復數個微槽熱管的金屬基板l，可以應用于LED光源，多顆LED燈珠4通過回流焊等焊接工藝固定在所述的金屬基板1上；所述金屬基板1位于LED燈珠4和散熱器2之間，所述LED燈珠固定在金屬基板的外表面上并與導電電路連通。 LED光源通電工作時，熱量由LED芯片發(fā)出，通過LED封裝外殼傳遞到內部設置復
數個微槽熱管5的金屬基板1上，微槽熱管5管壁受熱后內部的工質迅速地汽化，并將熱量
傳遞到微槽熱管5各處，再由微槽熱管各處均勻地傳導至散熱器2的散熱基板201，最后由
散熱鰭片202以自然對流方式散發(fā)到周邊空氣中，完成整個散熱過程。 上述所列具體實現(xiàn)方式為非限制性的，對本領域的技術人員來說，在不偏離本實
用新型范圍內，進行的各種改進和變化，均屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求金屬基板(1)，其特征在于所述金屬基板(1)內部設置復數個微槽熱管(5)，所述金屬基板(1)兩頭封閉，所述微槽熱管(5)內部抽真空并容納受熱易汽化的工質，所述金屬基板(1)外表面覆蓋有導熱絕緣層(3)，所述導熱絕緣層(3)外表面涂覆導電層，所述導熱絕緣層(3)、導電層與所述金屬基板(1)結合成為一體。
2. 根據權利要求1所述的金屬基板(l)，其特征在于所述導熱絕緣層(3)、導電層與 所述金屬基板(1)采用均勻熱壓的方式結合成為一體。
3. 根據權利要求l所述的金屬基板(l)，其特征在于所述微槽熱管(5)的截面是圓 形、方形、菱形、三角形、梯形、跑道圓形或多邊形。
4. 根據權利要求l所述的金屬基板(l)，其特征在于所述的微槽熱管(5)的內壁還包括有多條凸凹槽。
5. 根據權利要求4所述的金屬基板(l)，其特征在于所述微槽熱管(5)內部排布多個 截面為多邊型的凸凹槽(8)，所述凸凹槽(8)所形成的管道是相互平行排列的直管，所述凸 凹槽(8)的截面為三角形或矩形或梯形。
6. 根據權利要求5所述的金屬基板(l)，其特征在于所述金屬基板(1)采用鋁合金等 金屬材料，經過擠壓或充壓加工工藝制成；所述受熱易汽化的工質為高純度的去離子水，均 勻分布在各獨立的凸凹槽(8)管路中。
7. 散熱部件，其特征在于包括有如權利要求1至6中任何一項所述的金屬基板以 及與所述金屬基板(1)重疊放置的散熱器(2);所述金屬基板包括有相互平行的第一表面 (101)和第二表面(102)，所述散熱器(2)包括有散熱基板(201)及散熱鰭片(202)，所述散 熱基板(201)的底面與所述金屬基板的第一表面(101)貼合；所述散熱鰭片(202)位于散 熱基板(201)的頂部。
8. 根據權利要求7所述的散熱部件，其特征在于所述導電層和導熱絕緣層位于所述 金屬基板的第二表面上；覆蓋于金屬基板的導熱絕緣層面積小于金屬基板的第二外表面面 積；所述散熱器(2)與所述金屬基板(1) 一起擠壓成型或通過焊接工藝結合。
9. 具有如權利要求8或9所述散熱部件的半導體裝置，其特征在于包括有上述散熱 部件和半導體元件，所述半導體元件固定在所述導電層上。
10. 根據權利要求9所述的半導體裝置，其特征在于所述半導體元件為一種LED光源 裝置。
專利摘要本實用新型提供一種金屬基板、散熱部件以及具有該散熱部件的半導體裝置，用于LED光源帶有微槽熱管的金屬基板內部設置復數個微槽熱管結構，金屬基板兩頭封閉，內部抽真空并容納受熱易汽化的工質。金屬基板外表面覆蓋有導熱絕緣層，導熱絕緣層上面涂覆導電層，導熱絕緣層，導電層與金屬基板均勻熱壓結合成為一體。金屬基板的外表面設置散熱鰭片，金屬基板通過回流焊與多顆LED燈珠結合并固定在金屬基板上面；金屬基板位于LED燈珠和散熱鰭片之間。本實用新型所披露的散熱技術能有效解決LED芯片的散熱問題，并將LED芯片工作溫度控制在較低的水平。
文檔編號H01L25/00GK201549488SQ200920236750
公開日2010年8月11日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2009年9月30日
發(fā)明者王冬雷 申請人:廣東德豪潤達電氣股份有限公司