專利名稱：模塊及其制造方法和配有該模塊的照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塊和一種制造這種模塊的方法以及一種配有該模塊的照明裝置。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今高功率LED模塊與照明裝置中，LED通常放置在印制板上。為了獲得良好的散熱效果，這樣的印制板通常需要通過螺釘固定在金屬熱沉、特別是鋁合金熱沉上。參考圖I中所示出的實例，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的模塊存在的缺點一方面在于，鋁合金熱沉
(2)的熱輻射系數(shù)較低，電絕緣性和抗腐蝕性也較差。另一方面在于，印制板(3)需要通過螺釘(9)固定在熱沉(2)上，這特別是對于陶瓷基底的印制板⑶尤為不便，因為在鉆孔時很容易對陶瓷基底的印制板⑶和印制在其上的電路⑷及光源(5)造成損壞。此外，在印制板與散熱片之間常常需要熱接觸金屬，這將引起更多的熱阻。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提供一種模塊。根據(jù)本發(fā)明的這種模塊，可以夠提供良好的散熱特性、電絕緣特性與抗腐蝕特性，而且實現(xiàn)了印制板和熱沉之間無螺釘?shù)倪B接，并且也能簡化工藝過程和降低成本。本發(fā)明的該目的由一種模塊來實現(xiàn)，該模塊包括基底、熱沉以及設(shè)置在基底上的電路和至少一個光源，該熱沉和基底由陶瓷一體制成。在本發(fā)明的范疇中，光源可以為LED。本發(fā)明的構(gòu)思突破了先前分別制作印制板和熱沉、隨后進(jìn)行組裝的傳統(tǒng)方法，從而實現(xiàn)印制板和熱沉一體地由陶瓷制成。通過將熱沉和印制板設(shè)計為一體，有利地避免了在兩者之間使用附加的中間介質(zhì)以及固定件，例如現(xiàn)有技術(shù)中的粘合劑、緊固螺釘或類似物。由于沒有中間介質(zhì)以及固定件，因此不會增加模塊的熱阻。由于金屬容易被氧化或腐蝕，因此由陶瓷制成的熱沉和基底相對較耐腐蝕。根據(jù)本發(fā)明的模塊不僅減少了制造成本和工藝流程，而且概括地說，具有良好的散熱特性、電絕緣特性與抗腐蝕特性。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式，電路印制在基底上。優(yōu)選地，該基底是熱沉的一個端面。將熱沉的一個端面用作基底，有利于印制電路，并且便于安裝。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式，熱沉通過模制工藝以及燒結(jié)工藝制成。由此有利地簡化了制造過程，制成的熱沉具有和基底集成為一體的構(gòu)型。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中提出，電路通過絲網(wǎng)印刷印制在基底上。絲網(wǎng)印刷技術(shù)可以很好地把電路印刷到作為陶瓷基底的端面上，從而仍然實現(xiàn)絲網(wǎng)印刷的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，至少一個光源以SMT工藝安裝在基底上。優(yōu)選地，陶瓷由Al2O3制成。這種Al2O3的純度為96%到99. 9999%。當(dāng)然也可以選用其他高熱導(dǎo)率的材料，例如氮化鋁等。此外，本發(fā)明的另一個目的在于，提出一種制造上述模塊的方法，其中該方法包括以下步驟A)制造和陶瓷基底集成為一體的陶瓷熱沉，B)在基底上印制電路，C)將至少一個光源安裝在基底上。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的方案中提出，在步驟A)中具有以下步驟al)提供摻雜有石蠟的陶瓷粉末，經(jīng)過加熱成為陶瓷漿體；a2)提供與基底和所述熱沉相應(yīng)的模型，在預(yù)定的壓力和溫度下將陶瓷漿體噴注成型為毛坯；a3)燒結(jié)毛坯并去除石蠟。根據(jù)al)至a3)的步驟，可以以低成本高效地生產(chǎn)，由此制成的熱沉具有和基底集成為一體的構(gòu)型。根據(jù)本發(fā)明的全陶瓷模塊，優(yōu)選地，熱沉的導(dǎo)熱率在20到30W/m*K之間。根據(jù)步驟A)制成的集成有基底的熱沉具有良好的熱導(dǎo)率，由此能實現(xiàn)用戶所希望的散熱效果。 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的方案中提出，所述步驟B)還包括以下步驟bl)提供含銀的導(dǎo)電漿體，利用絲網(wǎng)印刷工藝在基底上印制電路，其中導(dǎo)電漿體中銀與鈀的比例為80 20，并且電路的厚度為ΙΟ-ΙΟΟμπι ;b2)在130_150°C下將印制有電路的基底烘烤15_30分鐘；b3)在850°C下對基底進(jìn)行燒結(jié)；和b4)將焊料掩膜印制在基底上。在此有利的是，通過成熟的絲網(wǎng)印刷技術(shù)高效率地實現(xiàn)將電路印制在陶瓷基底上。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的方案中提出，所述步驟C)還包括以下步驟Cl)利用固體焊膏將至少一個光源安裝在印制有電路的基底上，其中固體焊膏中錫、銀、銅的比例為96. 5 3. 00 0.5;c2)對安裝有至少一個光源的基底進(jìn)行回流焊接和清洗。由此可以將光源牢固地安裝在基底上。而且根據(jù)本發(fā)明有利的是，由于基底和熱沉均為陶瓷材料，因此無需對這樣形成的電路層進(jìn)行絕緣處理。此外本發(fā)明提出一種照明裝置，該照明裝置具有燈頭、反射體以及根據(jù)本發(fā)明的模塊。由于根據(jù)本發(fā)明的模塊由陶瓷制成，從而降低了該照明裝置的制造成本。應(yīng)該理解，以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是列舉和說明性質(zhì)的，目的是為了對要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的說明。


附圖構(gòu)成本說明書的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。這些附解了本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號表示。圖中示出圖I是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的模塊的一個實例，圖2根據(jù)本發(fā)明的模塊的立體圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的立體分解圖。
具體實施方式
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的模塊I的立體圖。其中通過模制工藝將熱沉2和基底3以一體的形式燒制而成，在此柱形熱沉2的一個端面設(shè)計為基底3。和基底3集成為一體的熱沉2完全由陶瓷制成，優(yōu)選這種陶瓷的成分主要是Al2O3，其純度較高，可以優(yōu)選地為96%至Ij 99. 9999%。由此制成的熱沉2的具有所期望的高導(dǎo)熱率，例如可以有利在20到30W/m*K之間。當(dāng)然也可以選用其他高熱導(dǎo)率的材料，例如氮化鋁等。根據(jù)這種一體設(shè)計，無需將基底和熱沉進(jìn)行組裝，并且進(jìn)而無需使用附加的部件，例如金屬散熱片、螺釘、粘合劑等。因此同時也避免了可能在附加的部件和電路之間的短路情況。 由此可以使模塊的熱阻最小化，并且在實際應(yīng)用中特別優(yōu)選地體現(xiàn)了陶瓷熱沉的電絕緣性和抗腐蝕性。此外可以從圖中看出，電路4印制在基底3上，并且安裝有光源5。電路4在基底3上的印制過程由此實現(xiàn)，即利用絲網(wǎng)印刷工藝將含銀的導(dǎo)電漿體根據(jù)電路布置印制在基底3上，并且在適合的溫度下、例如130-150°C下將印制有電路4的基底3烘烤足夠的時間，根據(jù)具體要求該時間可以為15-30分鐘，隨后在高溫下，在此為850°C下對基底3進(jìn)行燒結(jié)，最后將焊料掩膜印制在基底上。其中導(dǎo)電漿體中銀與鈀以適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行混合，例如可以為80 20，并且電路的厚度為10-100 μ m，該厚度可以通過絲網(wǎng)層的厚度來控制。光源5在基底3上的安裝過程以SMT工藝來實現(xiàn)，即首先利用固體焊膏將光源5安裝在印制有電路4的基底3上，其中固體焊膏中錫、銀、銅的比例優(yōu)選的為96.5 3.00 O. 5，當(dāng)然也可以選用其它具有類似特性或比例的固體焊膏。隨后對安裝有光源5的基底3進(jìn)行回流焊接和清洗，從而使光源5和基底3固定連接。通過以上步驟可以低成本高效率地制造根據(jù)本發(fā)明的模塊。由于這種模塊無需單獨的印制板，并且也不需要以螺釘固定印制板，因此可以被廣泛應(yīng)用。圖3是根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的立體分解圖。該照明裝置具有燈頭6、反射體7和圖2中的根據(jù)本發(fā)明的模塊I。在該實施例中，燈頭6和反射體7彼此固定連接，利用設(shè)置在燈頭6上的鎖定機(jī)構(gòu)8、在此為鎖定夾，和根據(jù)本發(fā)明的模塊I固定地組裝在一起?；蛘邿纛^6和反射體7也可以一體集成地設(shè)計，并且同樣和模塊I固定地組裝在一起。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。參考標(biāo)號表I 模塊2 熱沉3 基底4 電路5 光源6 燈頭7反射體8鎖定機(jī)構(gòu)9 螺釘
權(quán)利要求
1.一種模塊⑴，包括基底⑶、熱沉(2)以及設(shè)置在所述基底(3)上的電路⑷和至少一個光源(5)，其特征在于，所述熱沉(2)和所述基底(3)由陶瓷一體制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模塊(1)，其特征在于，所述電路(4)印制在所述基底(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項所述的模塊(1)，其特征在于，所述基底(3)是所述熱沉(2)的一個端面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項所述的模塊(1)，其特征在于，所述熱沉(2)通過模制工藝以及燒結(jié)工藝制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項所述的模塊(1)，其特征在于，所述電路(4)通過絲網(wǎng)印刷印制在所述基底(3)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項所述的模塊(1)，其特征在于，所述至少一個光源(5)以SMT工藝安裝在所述基底(3)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I和2中任一項所述的模塊()，其特征在于，所述陶瓷由Al2O3制成。
8.—種制造根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的模塊的方法，所述方法包括以下步驟A)制造和陶瓷基底(3)集成為一體的陶瓷熱沉(2)，B)在所述基底(3)上印制電路(4)，C)將至少一個光源(5)安裝在所述基底(3)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征還在于，所述步驟A)還包括以下步驟 al)提供摻雜有石蠟的陶瓷粉末，經(jīng)過加熱成為陶瓷漿體； a2)提供與所述基底和所述熱沉相應(yīng)的模型，在預(yù)定的壓力和溫度下將所述陶瓷漿體噴注成型為毛坯； a3)燒結(jié)所述毛坯并去除所述石蠟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述熱沉(2)的導(dǎo)熱率在20到30W/m*K之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征還在于，所述步驟B)還包括以下步驟 bl)提供含銀的導(dǎo)電漿體，利用絲網(wǎng)印刷工藝在所述基底(3)上印制所述電路(4)，其中所述導(dǎo)電漿體中銀與鈀的比例為80 20，并且所述電路的厚度為10-100μπι;b2)在130-150°C下將印制有所述電路(4)的所述基底(3)烘烤15-30分鐘；b3)在850°C下對所述基底(3)進(jìn)行燒結(jié)；和b4)將焊料掩膜印制在所述基底(3)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征還在于，所述步驟C)還包括以下步驟 Cl)利用固體焊膏將所述至少一個光源(5)安裝在印制有所述電路(4)的所述基底(3)上，其中所述固體焊膏中錫、銀、銅的比例為96. 5 3. 00 0.5; c2)對安裝有所述至少一個光源(5)的所述基底(3)進(jìn)行回流焊接和清洗。
13.一種照明裝置，其特征在于，具有燈頭(6)、反射體(7)以及根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的模塊(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模塊(1)，包括基底(3)、熱沉(2)以及設(shè)置在基底(3)上的電路(4)和至少一個光源(5)，該熱沉(2)和基底(3)由陶瓷一體制成。根據(jù)本發(fā)明的這種模塊(1)，可以夠提供良好的熱特性、電絕緣特性與抗腐蝕特性，而且無需對電路層進(jìn)行絕緣處理，并且也能簡化工藝過程和降低成本。此外，本發(fā)明還涉及一種制造這種模塊的方法和一種配有這種模塊的照明裝置。
文檔編號H01L33/64GK102840464SQ20111016663
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者陳小棉, 陳鵬, 李皓, 陳友 申請人:歐司朗股份有限公司