專利名稱：Led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
LED封裝結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明與LED燈具的散熱處理問題有關(guān)，特別涉及包含一導(dǎo)熱金屬基板的LED 封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
中國臺灣M272232新型專利案揭露一種二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中一例子揭露一晶 粒設(shè)于一基板上的凹穴內(nèi)，并連接形成在該基板上的印刷電路。該基板使用鋁、鋁合 金、銅、銅合金等金屬基材，該印刷電路與該基板之間具有一絕緣層。由于該絕緣層 (膠)的導(dǎo)熱性相對較低，所以該印刷電路上的熱會大量累積在該絕緣層，即發(fā)生嚴(yán)重的 積熱現(xiàn)象。
另一例子揭露該基板由氮化鋁、氧化鋁、碳化硅、氮化硼、碳復(fù)合材料或陶瓷 基材等材質(zhì)所制成，該印刷電路是藉由蒸鍍法、網(wǎng)印法或共燒法而形成。在這種做法 下，由于前述材質(zhì)的導(dǎo)熱性不如鋁、銅等金屬或合金，所以該基板還藉由螺絲鎖緊方式 或?qū)崮z結(jié)合一金屬制的散熱體。這表示該晶粒與印刷電路兩者與該金屬制散熱體之 間，還隔著該基板與該導(dǎo)熱膠或間隙(螺絲鎖緊方式是不可能使該基板與金屬制散熱體 之間完全沒有間隙存在)，所以，該晶粒與印刷電路上的熱都無法很快地傳導(dǎo)到該金屬制 散熱體上進行散熱。
臺灣1229948新型專利案揭露一種覆晶式發(fā)光二極管封裝陣列及其封裝單元， 主要揭露一發(fā)光二極管芯片設(shè)置于一陶瓷基板上，并連接該陶瓷基板上的金屬連線層。 該陶瓷基板是利用導(dǎo)熱膠黏于一金屬本體的凹穴內(nèi)的。在這種做法下，由于該發(fā)光二極 管芯片與金屬連線層兩者，與該金屬本體之間還隔著該陶瓷基板與該導(dǎo)熱膠等兩層，因 此，該發(fā)光二極管芯片與金屬連線層上的熱，是無法很快地傳導(dǎo)到該金屬本體上進行散 熱的。
總之，上述專利案中有關(guān)散熱部份的做法，仍有再加以改進的空間，以符合高 功率LED產(chǎn)品對散熱質(zhì)量上的高要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種散熱率良好的LED封裝結(jié)構(gòu)，其包括一金屬板，該金 屬板具有至少一凹穴，一導(dǎo)熱絕緣層直接形成于該金屬板的表面，一導(dǎo)線層直接形成于 該導(dǎo)熱絕緣層的表面，至少一 LED晶粒固定在該凹穴的底面，并與該導(dǎo)線層構(gòu)成電氣連 接，以及至少一光學(xué)透鏡罩住該凹穴。其中該導(dǎo)熱絕緣層為該金屬板的氧化物或氮化 物。
較佳地，該金屬板的材料為鋁，該導(dǎo)熱絕緣層的材料為氧化鋁。
較佳地，該金屬板的材料為鋁，該導(dǎo)熱絕緣層的材料為以氧化鋁為主的陶瓷材 料。
較佳地，本發(fā)明還包括熒光材料，其填充在該光學(xué)透鏡與凹穴之間的空間內(nèi)。該熒光材料可搭配藍光LED晶粒以產(chǎn)生白光。
無論如何，由于該LED晶粒與導(dǎo)線層兩者與該金屬板之間，完全沒有隔著先前 技術(shù)中的絕緣層(膠)、導(dǎo)熱膠或間隙，所以，該LED晶粒及導(dǎo)線層上的熱都可以很快地 傳導(dǎo)到該金屬板上進行散熱。據(jù)此，本發(fā)明能解決先前技術(shù)中既存在已久且至今無法克 服的問題。
至于本發(fā)明的更詳細技術(shù)內(nèi)容，將揭露于隨后的說明。


圖1為本發(fā)明一較佳例子的剖面示意圖。
圖2為該較佳例子的俯視圖。
圖3為本發(fā)明另一較佳例子的俯視圖。
圖4為本發(fā)明再一較佳例子的剖面示意圖。
具體實施方式
圖1、圖2為本發(fā)明LED封裝結(jié)構(gòu)的一個例子，其包括一金屬板1，一導(dǎo)熱絕緣 層2形成于該金屬板1上，一導(dǎo)線層3形成于該導(dǎo)熱絕緣層2上，一 LED晶粒4，以及一 光學(xué)鏡片5。
該金屬板1有一表面，該表面有一圓錐狀的凹穴10。該凹穴10可透過雷射打 孔、機械鉆孔、蝕刻等方式來制作。該凹穴10周圍的壁面的斜度約45度，藉以獲得較 好的光反射效果。該金屬板1的材料以選擇熱傳性良好且易形成隨后結(jié)構(gòu)的金屬為佳， 例如鋁。
該導(dǎo)熱絕緣層2是直接形成于該金屬板1表面上的層，例如金屬化合物層(即氧 化膜層或氮化膜層)，它具有良好的絕緣性與導(dǎo)熱性。在該金屬板1為鋁的情形下，該導(dǎo) 熱絕緣層2就是氧化鋁或氮化鋁，這一點是先前技術(shù)中所未見的。該導(dǎo)熱絕緣層2還可 以是一層沉積在該金屬板1表面上的陶瓷材料或高分子材料。形成該導(dǎo)熱絕緣層2的方 法包含有熱氧化法、氣相沉積法或陽極處理法等等。此外，該導(dǎo)熱絕緣層2僅形成在該 金屬板1上具有該凹穴10的那一面，但不包括該凹穴10的表面。
該導(dǎo)線層3是直接形成于該導(dǎo)熱絕緣層2上的層，例如在粗化該導(dǎo)熱絕緣層2的 表面步驟之后，再使用化學(xué)銅析鍍法鍍上一層銅，然后再進行圖案化蝕刻步驟，以得到 具有預(yù)定電路圖案的導(dǎo)線層3。該電路圖案中包括用于連接該LED晶粒4的P、N電極 的焊墊(pad)。
該LED晶粒4可使用導(dǎo)熱膠或焊錫，固定在該凹穴10的底面，該底面是該金屬 板1的一部份。該LED晶粒4上的P、N電極是透過導(dǎo)線40連接到該金屬導(dǎo)線層3的 焊墊。該LED晶粒4可選用紅光、綠光或藍光LED晶粒，如果希望發(fā)出白光，可使用 高功率的藍光LED晶粒搭配YAG熒光材料，或其它能跟藍光LED晶粒配合產(chǎn)生白光的 熒光材料。
該光學(xué)鏡片5是用來罩住該凹穴10的，并經(jīng)適當(dāng)光學(xué)設(shè)計，以提高該LED晶粒 4的光輸出效率。該光學(xué)鏡片5的材料可選用塑料或玻璃。該光學(xué)鏡片5可選用卡扣方 式或膠合方式來固定。上述的熒光材料可以填充在該光學(xué)鏡片5與該凹穴10之間。
圖3為在上述的金屬板1上配置多個LED晶粒4的情形。在此情形下，該金屬 板1上需要制作對應(yīng)該些LED晶粒4之?dāng)?shù)量的凹穴10。形成在該金屬板1上的導(dǎo)熱絕 緣層2上的導(dǎo)線層3，是用于連接該些LED晶粒4，例如并聯(lián)或串聯(lián)。每一凹穴10中的 LED晶粒4可選用藍光LED晶粒，搭配每一凹穴10中所填充的上述熒光材料，就能發(fā)出 多道白光。
如果需要，該導(dǎo)線層3所構(gòu)成的電路圖案中還可包括用于焊接一控制電路中的 SMT組件，例如電阻、電容、功率晶體、IC等等。該控制電路是用來控制該LED晶粒4 的運作。圖4為本發(fā)明的另一較佳例子，即上述的導(dǎo)熱絕緣層2可延伸到上述的凹穴10 內(nèi)。更進一步的，上述導(dǎo)線層3中的焊墊也可再延伸到該凹穴10內(nèi)，以方便處理該LED 晶粒4之P、N電極與對應(yīng)焊墊之間的組裝作業(yè)，例如使用覆晶方式組裝。
相對于先前技術(shù)，本發(fā)明其中一例中的LED晶粒4因為是直接固定在該金屬板 1上，即該LED晶粒與金屬板之間沒有隔著該導(dǎo)熱絕緣層，使得該LED晶粒4所產(chǎn)生的 熱可以很快地傳到該金屬板1進行散熱。本發(fā)明另一例中的LED晶粒4與該金屬板1之 間，雖隔著該導(dǎo)熱絕緣層2，但由于該導(dǎo)熱絕緣層2的導(dǎo)熱性良好，至少優(yōu)于先前技術(shù)中 的導(dǎo)熱膠或間隙，所以，該LED晶粒4上的熱，相對來說還是能很快地傳到該金屬板1進 行散熱。至于本發(fā)明中的導(dǎo)線層3上的熱雖然是經(jīng)過該導(dǎo)熱絕緣層2才傳到該金屬板1， 然而，由于該導(dǎo)熱絕緣層2的導(dǎo)熱性良好，至少優(yōu)于先前技術(shù)中的絕緣層(膠)，所以， 不但不會發(fā)生嚴(yán)重的積熱現(xiàn)象，反而能很快地傳到該金屬板1上進行散熱。從而可知， 本發(fā)明對于LED晶粒4與導(dǎo)線層3的散熱問題，都作了良好的處置，所以，其整體散熱 效果明顯優(yōu)于先前技術(shù)中的已知方案。
再者，上述金屬板1的另一面(沒有凹穴10的另一面)，可再結(jié)合一金屬散熱 器，例如銅或鋁鰭片，以提高其散熱效果。
無論如何，任何人都可以從上述例子的說明中獲得足夠教導(dǎo)，并據(jù)而了解到本 發(fā)明確實具有產(chǎn)業(yè)上之實用性及創(chuàng)造性，且本發(fā)明在同一領(lǐng)域中均未見有相同或類似技 術(shù)揭露在先而具足有新穎性，本發(fā)明確已符合發(fā)明專利要件，現(xiàn)依法提出申請。
權(quán)利要求
1.一種LED封裝結(jié)構(gòu)，包括一金屬板，具有一表面，所述表面界定有至少一凹穴； 一導(dǎo)熱絕緣層，直接形成于所述金屬板的所述表面； 一導(dǎo)線層，直接形成于所述導(dǎo)熱絕緣層的表面；至少一 LED晶粒，固定在所述凹穴的底面，并與所述導(dǎo)線層構(gòu)成電連接；以及至少一光學(xué)透鏡，罩住所述凹穴；其中所述導(dǎo)熱絕緣層為所述金屬板的氧化物或氮化物。
2.依照權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬板的材料為鋁，所 述導(dǎo)熱絕緣層的材料為氧化鋁。
3.依照權(quán)利要求2所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括熒光材料，所述熒光 材料填充在所述光學(xué)透鏡與所述凹穴之間的空間內(nèi)。
4.一種LED封裝結(jié)構(gòu)，包括一金屬板，具有一表面，所述表面界定有至少一凹穴； 一導(dǎo)熱絕緣層，直接形成于所述金屬板的表面； 一導(dǎo)線層，直接形成于所述導(dǎo)熱絕緣層的表面；至少一 LED晶粒，固定在所述凹穴的底面，并與所述導(dǎo)線層構(gòu)成電連接；以及 至少一光學(xué)透鏡，罩住所述凹穴；其中所述金屬板的材料為鋁，所述導(dǎo)熱絕緣層的材料為以氧化鋁為主的陶瓷材料。
5.依照權(quán)利要求4所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，還包括熒光材料，其填充在所述光學(xué)透鏡 與所述凹穴之間的空間內(nèi)。
全文摘要
一種LED封裝結(jié)構(gòu)，包括一金屬板，該金屬板具有至少一凹穴，一導(dǎo)熱絕緣層直接形成于該金屬板的表面，一導(dǎo)線層直接形成于該導(dǎo)熱絕緣層的表面，至少一LED晶粒固定在該凹穴的底面。其中該導(dǎo)熱絕緣層為該金屬板的氧化物或氮化物，或是以氧化鋁為主的陶瓷材料。藉此結(jié)構(gòu)，該LED晶粒與導(dǎo)線層上的熱即能很快傳到該金屬板進行散熱。
文檔編號F21V19/00GK102022625SQ20091016650
公開日2011年4月20日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者劉明雄 申請人:明維投資股份有限公司