电子元件的散热装置转让专利
申请号 : CN200710145451.4
文献号 : CN101389202B
文献日 : 2010-07-28
发明人 : 沈建宏
申请人 : *鑫电光科技股份有限公司
摘要 :
本发明的电子元件散热装置其至少包含：至少一电子元件以及散热基座，该散热基座供电子元件置放，该散热基座包含有致密部份及多孔隙部份，并由该致密部分与电子元件接触，并可进一步于多孔隙部份下方设置散热部件，其散热部件可包含有导热液体，且该导热液体可由多孔隙部份所造成的毛细现象进入各孔隙中，使导热流体更快速将多孔隙部份的热源散去，以确保电子元件的工作效能及效率。
权利要求 :
1.一种电子元件的散热装置，其至少包含：
至少一电子元件；
散热基座，该散热基座供电子元件置放，该散热基座包含有致密部份及多孔隙部份，并由该致密部分与发光芯片接触，且该散热基座并设有导电部可与电子元件形成电性连接；
散热部件，该散热部件设于该多孔隙部份下方，该散热部件设有液体槽以及该液体槽中装设有导热液体，该多孔隙部份浸入该液体槽中。
2.如权利要求1所述电子元件的散热装置，其中该散热基座藉由陶瓷共烧制成。
3.如权利要求2所述电子元件的散热装置，其中该致密部份可以为高导热材质的陶瓷。
4.如权利要求1所述电子元件的散热装置，其中该散热基座中设有复数贯孔，各贯孔贯穿致密部份及多孔隙部份，该贯孔中设有散热材料。
5.如权利要求1所述电子元件的散热装置，其中该散热基座为金属材质，该致密部份为金属板材，而该多孔隙部份为金属微粒烧结而成，其中该金属板材上铺排有复数金属微粒，再经由烧结步骤，使各金属微粒形成多孔隙部份并与该金属板材形成一体。
6.如权利要求1所述电子元件的散热装置，其中该散热部件的液体槽底部可进一步设有热交换件。
7.如权利要求1所述电子元件的散热装置，其中该散热部件的液体槽进一步设有至少一出水口及进水口，而该出水口及进水口之间并设有液体流动管。
8.如权利要求7所述电子元件的散热装置，其中该散热部件的液体槽底部或液体流动管设有一热交换件。
9.如权利要求1所述电子元件的散热装置，其中该液体槽设有一开口，该开口可供该多孔隙部份容置并将该开口封闭，该多孔隙部份与开口间利用气密材料黏贴固定。
10.如权利要求1所述电子元件的散热装置，其中该多孔隙部份部份或全部浸入液体槽中。
说明书 :
技术领域
本发明有关于电子元件的散热装置，尤指一种用于电子元件中，该电子元件可以为发光芯片、半导体元件或IC等，可将电子元件的工作热源散去，以确保电子元件的工作效能及效率的散热装置。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)因其具有高亮度、体积小、重量轻、不易破损、低耗电量和寿命长等优点，所以被广泛地应用各式显示产品中，其发光原理如下：施加一电压于二极管上，驱使二极管里的电子与电洞结合，并进一步产生光，一般商品化的发光二极管10，请参照图1，其具有一发光芯片11置于一导线架14上，且该发光芯片11以导线12与该导线架14进行电性连结。此外该发光二极管10更包含一封装材料13包覆于该发光芯片11及导线架14并露出接脚15，用以保护该发光芯片11及导线12。
发光二极管虽被称为冷光源，但由于其芯片在发光同时亦有部分能量转换成热，其中心发光层的温度可达到约高达四百度左右。然而，封装二极管所用的封装材料，通常为具有断热效果的树脂类化合物，其热导效果不佳，因此热度无法向上由环氧树脂传导致而散发至空气，只能由导线慢慢向下传导。
当发光二极管10内的热量蓄积过高，易使包覆发光二极管10的封装材料13因受热不同而有不同的膨胀程度，导致导线架14与封装材料13间有间隙产生，易使空气或湿气的渗入而影响使用及缩短寿命，严重时更导致焊点或导线12脱落。
另一方面，若二极管芯片所产生的热量没有散发出去而持续累积，过高的工作温度导致发光二极管p-n接面发光层的能隙(junction)崩溃，如此一来，单位电流所能使发光二极管产生的亮度将大幅下降，因此发光效率即因而降低甚至破坏。由于热量限制了发光二极管所能注入的更大电流，使得发光二极管无法达到真正设定规格的标准。
请参照图2，显示一发光二极管数组装置20，其为发光二极管的进一步应用。该发光二极管数组装置20包含复数个发光二极管10以高密度数组型式黏着于一基材21，由于其热源更为集中，因此上述因热所造成的发光芯片劣化现象在发光二极管数组装置20中更为明显。
为解决上述问题，以获致更高亮度的发光二极管，许多改善的方法已纷纷被提出，如中国台湾专利公告号第I261938号，其即揭示一种发光二极管散热系统，如图3所示，该发光二极管散热系统30包含有：一具有开口311的散热本体31、一承载座32、至少一发光芯片33以及与该发光芯片33形成电性连接的电路板34，该承载座32设置于该散热本体上31，且与该散热本体的开口311抵接，并与该散热本体31之间构成一空腔312，该发光芯片33则设置于该承载座32上，该发光芯片33的正下方具有一贯孔321贯穿该承载座32，该发光芯片33完全覆盖该贯孔321之上，而该空腔312中填充有冷却液35，使该发光芯片33的底部藉由该贯孔321与该冷却液35接触，以藉由该冷却液35将发光芯片33的工作热源散去；然而，该冷却液35容易由发光芯片33与贯孔321间的缝隙溢出，而影响发光芯片33与电路板34的电性连接，容易形成短路。
发光二极管虽被称为冷光源，但由于其芯片在发光同时亦有部分能量转换成热，其中心发光层的温度可达到约高达四百度左右。然而，封装二极管所用的封装材料，通常为具有断热效果的树脂类化合物，其热导效果不佳，因此热度无法向上由环氧树脂传导致而散发至空气，只能由导线慢慢向下传导。
当发光二极管10内的热量蓄积过高，易使包覆发光二极管10的封装材料13因受热不同而有不同的膨胀程度，导致导线架14与封装材料13间有间隙产生，易使空气或湿气的渗入而影响使用及缩短寿命，严重时更导致焊点或导线12脱落。
另一方面，若二极管芯片所产生的热量没有散发出去而持续累积，过高的工作温度导致发光二极管p-n接面发光层的能隙(junction)崩溃，如此一来，单位电流所能使发光二极管产生的亮度将大幅下降，因此发光效率即因而降低甚至破坏。由于热量限制了发光二极管所能注入的更大电流，使得发光二极管无法达到真正设定规格的标准。
请参照图2，显示一发光二极管数组装置20，其为发光二极管的进一步应用。该发光二极管数组装置20包含复数个发光二极管10以高密度数组型式黏着于一基材21，由于其热源更为集中，因此上述因热所造成的发光芯片劣化现象在发光二极管数组装置20中更为明显。
为解决上述问题，以获致更高亮度的发光二极管，许多改善的方法已纷纷被提出，如中国台湾专利公告号第I261938号，其即揭示一种发光二极管散热系统，如图3所示，该发光二极管散热系统30包含有：一具有开口311的散热本体31、一承载座32、至少一发光芯片33以及与该发光芯片33形成电性连接的电路板34，该承载座32设置于该散热本体上31，且与该散热本体的开口311抵接，并与该散热本体31之间构成一空腔312，该发光芯片33则设置于该承载座32上，该发光芯片33的正下方具有一贯孔321贯穿该承载座32，该发光芯片33完全覆盖该贯孔321之上，而该空腔312中填充有冷却液35，使该发光芯片33的底部藉由该贯孔321与该冷却液35接触，以藉由该冷却液35将发光芯片33的工作热源散去；然而，该冷却液35容易由发光芯片33与贯孔321间的缝隙溢出，而影响发光芯片33与电路板34的电性连接，容易形成短路。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的藉由散热装置将电子元件的工作热源散去，以确保电子元件的工作效能及效率，其中该电子元件可以为发光芯片、半导体元件或IC等。
为达上述目的，本发明的电子元件散热装置，其至少包含：至少一电子元件以及散热基座，该散热基座供电子元件置放，该散热基座包含有致密部份及多孔隙部份，并由该致密部分与电子元件接触，并可进一步于多孔隙部份下方设置散热部件，其散热部件可包含有导热液体，且该导热液体可由多孔隙部份所造成的毛细现象进入各孔隙中，使导热流体更快速将多孔隙部份的热源散去，以确保电子元件的工作效能及效率。
为达上述目的，本发明的电子元件散热装置，其至少包含：至少一电子元件以及散热基座，该散热基座供电子元件置放，该散热基座包含有致密部份及多孔隙部份，并由该致密部分与电子元件接触，并可进一步于多孔隙部份下方设置散热部件，其散热部件可包含有导热液体，且该导热液体可由多孔隙部份所造成的毛细现象进入各孔隙中，使导热流体更快速将多孔隙部份的热源散去，以确保电子元件的工作效能及效率。
附图说明
图1为习有发光二极管装置的结构示意图；
图2为习有发光二极管数组装置的结构示意图；
图3为另一习有发光二极管散热统的结构示意图；
图4为本发明中电子元件散热装置第一实施例的结构示意图；
图5为本发明中电子组件散热装置第二实施例的结构示意图；
图6为本发明中电子组件散热装置第三实施例的结构示意图；
图7为本发明中电子组件散热装置第四实施例的结构示意图；
图8为本发明中电子组件散热装置第五实施例的结构示意图；
图9为本发明中电子组件散热装置第六实施例的结构示意图；
图10为本发明中发光二极管数组装置的结构示意图。
【图号说明】
发光二极管10 发光芯片11
导线12 封装材料13
导线架14 接脚15
发光二极管装置数组20 基材21
散热系统30 散热本体31
开311 空腔312
承载座32 贯孔321
发光芯片33 电路板34
冷却液35 发光芯片41
散热基座42 凹槽421
致密部份422 多孔隙部份423
金属微粒4231 导电部424
贯孔43 散热材431
散热部件44 液体槽441
开口4411 出水4412
进水口4413 导热液体442
气密材料443 热交换件444
图2为习有发光二极管数组装置的结构示意图；
图3为另一习有发光二极管散热统的结构示意图；
图4为本发明中电子元件散热装置第一实施例的结构示意图；
图5为本发明中电子组件散热装置第二实施例的结构示意图；
图6为本发明中电子组件散热装置第三实施例的结构示意图；
图7为本发明中电子组件散热装置第四实施例的结构示意图；
图8为本发明中电子组件散热装置第五实施例的结构示意图；
图9为本发明中电子组件散热装置第六实施例的结构示意图；
图10为本发明中发光二极管数组装置的结构示意图。
【图号说明】
发光二极管10 发光芯片11
导线12 封装材料13
导线架14 接脚15
发光二极管装置数组20 基材21
散热系统30 散热本体31
开311 空腔312
承载座32 贯孔321
发光芯片33 电路板34
冷却液35 发光芯片41
散热基座42 凹槽421
致密部份422 多孔隙部份423
金属微粒4231 导电部424
贯孔43 散热材431
散热部件44 液体槽441
开口4411 出水4412
进水口4413 导热液体442
气密材料443 热交换件444
具体实施方式
本发明电子元件的散热装置，该散热装置可将电子元件工作所产生的热源散去，以确保电子元件的工作效能及效率，其中该电子元件可以为发光芯片、半导体元件或IC等，如图4的第一实施例所示，以发光芯片为例，该散热装置至少包含：
至少一电子元件，该电子元件可以为发光芯片41；
散热基座42，该散热基座42具有一凹槽421 供发光芯片41置放，该散热基座42包含有致密部份422及多孔隙部份423，并由该致密部分422与发光芯片41接触，且该散热基座42并设有导电部424可与发光芯片41形成电性连接；
散热部件44，该散热部件44设于该多孔隙部份423下方，该散热部件44设有液体槽441以及该液体槽441中装设有导热液体442，如图所示的实施例中，该多孔隙部份423仅部分浸入该液体槽441中，其中，该液体槽441设有一开4411，该开4411可供该多孔隙部份423容置并将该开口4411封闭，且该多孔隙部份423与开4411间利用气密材料443黏贴固定。
如本图第一实施例中，该散热基座42藉由不同成分的陶瓷共烧制成致密部份422以及多孔隙部份423，其中该致密部份422可以为具有高导热材质的陶瓷；而当发光芯片41工作时，其工作热源由致密部份422传送至多孔隙部份423，该多孔隙部份423中复数微小孔隙形成毛细现象，使导热流体442得以进入各孔隙中，并同时与各贯孔43的散热材431接触，以利用导热液体442的流动循环达到整体均温，加速散热效果。
如图5的第二实施例中，该散热基座42中可进一步设有复数贯孔43，各贯孔43贯穿致密部份422及多孔隙部份423，该贯孔43中设有金属的散热材431，例如银，且该散热材431亦可与散热基座42一体共烧成型。
当发光芯片41工作时，其工作热源由致密部份422藉由贯孔43中的散热材431传送至多孔隙部份423，该多孔隙部份423中复数微小孔隙形成毛细现象，使导热流体442得以进入各孔隙中，并同时与各贯孔43的散热材431接触，以利用导热液体442的流动循环达到整体均温，加速散热效果。
当然，该散热部件44的液体槽441进一步设有至少一出水口4412及进水口4413，如图6所示，而该出水口4412及进水口4413之间并设有液体流动管443，该液体流动管443适当位置处设有一热交换件444，该热交换件444可以为复数散热鳍片或散热风扇，以作为该出水口4412流出的导热流体442经由该热交换件444与外部冷空气的热交换后，再由进水口4413进入液体槽441，以使液体槽441内的导热流体442温度降低，进而达到散热的效果。
再者，该多孔隙部份423亦可全部浸入该液体槽441中，如图7所示的第四实施例，而该液体槽441底部可进一步设有热交换件444，该热交换件444可以为复数散热鳍片或散热风扇，如图所示，该热交换件444为复数散热鳍片，其工作热源同样藉由多孔隙部份423中所具有导热流体442形成的流动循环，将热源散去。
如图8所示的第五实施例中，该散热基座42为金属材质，例如可为铜，该致密部份422为金属板材，再于金属板材上铺排有复数金属微粒4231，再经由烧结步骤，使各金属微粒形成多孔隙部份423并与该金属板材形成一体，且该散热基座42的多孔隙部份423下方同样可设有散热部件44，该多孔隙部份423亦可全部浸入该液体槽441中，如图所示的实施例中，该散热部件44的液体槽441进一步设有至少一出水口4412及进水口4413，而该出水口4412及进水口4413之间并设有液体流动管443，该液体流动管443适当位置处设有一热交换件444，该热交换件444可以为复数散热鳍片或散热风扇。
当发光芯片41工作时，其工作热源由致密部份422传送至多孔隙部份423，该多孔隙部份423中复数微小孔隙形成毛细现象，使导热流体442得以进入各孔隙中，并同时与各贯孔43的散热材431接触，以利用导热液体442的流动循环达到整体均温，加速散热效果。
如图9所示的第六实施例中，该液体槽441底部可进一步设有热交换件444，该热交换件444可以为复数散热鳍片或散热风扇，如图所示，该热交换件444为散热风扇。
如图10所示，该散热装置亦可应用于发光二极管数组，该散热基座42具有复数凹槽421以供复数发光芯片41置放，而形成发光二极管数组，同样可藉由该散热基座42及散热部件44可将各发光二极管的工作热源快速散去。
值得一提的是，本发明相较于习有具有下列优点：
1、该发光芯片结合散热装置，可将发光芯片的工作热源散去，以确保发光芯片的工作效能以及其发光效率。
2、本发明可进一步藉由导热液体流动循环的作用，达到热交换效用，以更有效率的方式达到散热的功能，使其可应用于高功率或高密度数组排列的发光芯片。
3、本发明的散热基座结合有致密部份及多孔隙部份，令该致密部份可有效隔绝发光芯片以及多孔隙部份，使多孔隙部份中流动的导热液体不会接触到发光芯片，而产生短路的缺点。
如上所述，本发明提供发光二极管一较佳可行的散热装置，爰依法提呈发明专利的申请；惟，以上的实施说明及图式所示，本发明较佳实施例者，并非以此局限本发明，是以，举凡与本发明的构造、装置、特征等近似、雷同者，均应属本发明的创设目的及申请专利范围之内。
至少一电子元件，该电子元件可以为发光芯片41；
散热基座42，该散热基座42具有一凹槽421 供发光芯片41置放，该散热基座42包含有致密部份422及多孔隙部份423，并由该致密部分422与发光芯片41接触，且该散热基座42并设有导电部424可与发光芯片41形成电性连接；
散热部件44，该散热部件44设于该多孔隙部份423下方，该散热部件44设有液体槽441以及该液体槽441中装设有导热液体442，如图所示的实施例中，该多孔隙部份423仅部分浸入该液体槽441中，其中，该液体槽441设有一开4411，该开4411可供该多孔隙部份423容置并将该开口4411封闭，且该多孔隙部份423与开4411间利用气密材料443黏贴固定。
如本图第一实施例中，该散热基座42藉由不同成分的陶瓷共烧制成致密部份422以及多孔隙部份423，其中该致密部份422可以为具有高导热材质的陶瓷；而当发光芯片41工作时，其工作热源由致密部份422传送至多孔隙部份423，该多孔隙部份423中复数微小孔隙形成毛细现象，使导热流体442得以进入各孔隙中，并同时与各贯孔43的散热材431接触，以利用导热液体442的流动循环达到整体均温，加速散热效果。
如图5的第二实施例中，该散热基座42中可进一步设有复数贯孔43，各贯孔43贯穿致密部份422及多孔隙部份423，该贯孔43中设有金属的散热材431，例如银，且该散热材431亦可与散热基座42一体共烧成型。
当发光芯片41工作时，其工作热源由致密部份422藉由贯孔43中的散热材431传送至多孔隙部份423，该多孔隙部份423中复数微小孔隙形成毛细现象，使导热流体442得以进入各孔隙中，并同时与各贯孔43的散热材431接触，以利用导热液体442的流动循环达到整体均温，加速散热效果。
当然，该散热部件44的液体槽441进一步设有至少一出水口4412及进水口4413，如图6所示，而该出水口4412及进水口4413之间并设有液体流动管443，该液体流动管443适当位置处设有一热交换件444，该热交换件444可以为复数散热鳍片或散热风扇，以作为该出水口4412流出的导热流体442经由该热交换件444与外部冷空气的热交换后，再由进水口4413进入液体槽441，以使液体槽441内的导热流体442温度降低，进而达到散热的效果。
再者，该多孔隙部份423亦可全部浸入该液体槽441中，如图7所示的第四实施例，而该液体槽441底部可进一步设有热交换件444，该热交换件444可以为复数散热鳍片或散热风扇，如图所示，该热交换件444为复数散热鳍片，其工作热源同样藉由多孔隙部份423中所具有导热流体442形成的流动循环，将热源散去。
如图8所示的第五实施例中，该散热基座42为金属材质，例如可为铜，该致密部份422为金属板材，再于金属板材上铺排有复数金属微粒4231，再经由烧结步骤，使各金属微粒形成多孔隙部份423并与该金属板材形成一体，且该散热基座42的多孔隙部份423下方同样可设有散热部件44，该多孔隙部份423亦可全部浸入该液体槽441中，如图所示的实施例中，该散热部件44的液体槽441进一步设有至少一出水口4412及进水口4413，而该出水口4412及进水口4413之间并设有液体流动管443，该液体流动管443适当位置处设有一热交换件444，该热交换件444可以为复数散热鳍片或散热风扇。
当发光芯片41工作时，其工作热源由致密部份422传送至多孔隙部份423，该多孔隙部份423中复数微小孔隙形成毛细现象，使导热流体442得以进入各孔隙中，并同时与各贯孔43的散热材431接触，以利用导热液体442的流动循环达到整体均温，加速散热效果。
如图9所示的第六实施例中，该液体槽441底部可进一步设有热交换件444，该热交换件444可以为复数散热鳍片或散热风扇，如图所示，该热交换件444为散热风扇。
如图10所示，该散热装置亦可应用于发光二极管数组，该散热基座42具有复数凹槽421以供复数发光芯片41置放，而形成发光二极管数组，同样可藉由该散热基座42及散热部件44可将各发光二极管的工作热源快速散去。
值得一提的是，本发明相较于习有具有下列优点：
1、该发光芯片结合散热装置，可将发光芯片的工作热源散去，以确保发光芯片的工作效能以及其发光效率。
2、本发明可进一步藉由导热液体流动循环的作用，达到热交换效用，以更有效率的方式达到散热的功能，使其可应用于高功率或高密度数组排列的发光芯片。
3、本发明的散热基座结合有致密部份及多孔隙部份，令该致密部份可有效隔绝发光芯片以及多孔隙部份，使多孔隙部份中流动的导热液体不会接触到发光芯片，而产生短路的缺点。
如上所述，本发明提供发光二极管一较佳可行的散热装置，爰依法提呈发明专利的申请；惟，以上的实施说明及图式所示，本发明较佳实施例者，并非以此局限本发明，是以，举凡与本发明的构造、装置、特征等近似、雷同者，均应属本发明的创设目的及申请专利范围之内。