TWI520386B - 發光二極體總成的結構與其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種散熱的結構，且特別是有關於一種發光二極體元件的散熱結構。
隨著全球環保的意識抬頭，節能省電已成為當今的趨勢。發光二極體產業是近年來最受矚目的產業之一。發展至今，發光二極體產品已具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命週期長、且不含汞，具有環保效益...等優點。隨著高功率高亮度發光二極體(HB LED)的發展，發光二極體應用於照明、顯示器背光源、汽車燈源及迷你型投影機等市場潛力愈來愈引起注意。
圖1繪示為習知之發光二極體總成的剖面圖。請參照圖1，在習知的發光二極體總成100中，包括一散熱器102。而在散熱器102的上表面104形成一介電層110。而後在介電層110上形成圖案化的導電層112。其中，導電層112的材質可以是銅。最後，藉由錫膏122將一發光二極體116的電極118與導電層112接合。
在習知的發光二極體總成100中，發光二極體116發光時所產生的熱能，需要依序透過錫膏122、導電層112與介電層110後，才會傳導到散熱器102上，因而導致發光二極體總成100的散熱效能不佳，並且進而影響到發光二極體116的發光效能。
因此，本發明提供一種發光二極體總成的結構，可以具有較佳的散熱效能。
另外，本發明也提供一種發光二極體總成的製作方法，可以製作具有較佳散熱效能的發光二極體總成。
本發明提供一種發光二極體總成的結構，包括一散熱器。在散熱器的上表面上，配置一經表面處理所形成的介電層，其具有至少一第一孔洞，以裸露出上表面的部分。在介電層上，則是配置一導電層，其具有多個導線，並且導電層也具有至少一第二孔洞，以裸露出該第一孔洞。在第一孔洞和第二孔洞中，配置有一導熱層，其直接接合至散熱器裸露在第一孔洞和第二孔洞之上表面的部份。另外，一發光二極體可以透過導熱層直接與散熱器的上表面接合。此發光二極體還具有一對電極，分別與導電層上的導線接合。
在本發明之一實施例中，導熱層可以是散熱膏，在另外一些實施例中，導熱層則可以是錫膏。
從另一觀點來看，本發明也提供一種發光二極體總成的製作方法，包括在一散熱器的一上表面上形成一經表面處理所形成的介電層，並且在介電層中預留至少一第一孔洞，以裸露散熱器之上表面的部分。接著，在介電層上塗布一導電層，並且預留形成至少一第二孔洞，以將第一孔洞裸露出來。另外，將一發光二極體放置在第一孔洞和第二孔洞中，並且利用一導熱層直接將發光二極體元件接合到裸露在第一孔洞和第二孔洞中散熱器之上表面的部份。而發光二極體單元還具有一對電極，可以分別與導電層上的導線接合。
在本發明之一實施例中，在導熱層和散熱器的上表面之間，還可以進行一表面處理，而形成一表面處理層，已使導熱層和散熱器的上表面之間有較佳的接合效果。
另外，在導電層的部分和介電層的部分二者至少其中之一上，還可以形成保護層。
由於在本發明中，發光二極體元件是透過導熱層直接接合在散熱器上，因此本發明會具有較佳的散熱效能。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖2為本發明第一實施例發光二極體總成的剖面圖。本實施例所提供的發光二極體總成200，包括一散熱器202，其材質例如是鋁合金或鎂合金或導熱性金屬。散熱器202具有一上表面204和一下表面206。其中，在散熱器202的下表面206上，配置有多個散熱鰭片208。
散熱器202的上表面204上配置一經表面處理(surface treatment)所形成的介電層210。介電層210是由絕緣材料經過表面處理後形成在散熱器202的上表面204。其中，介電層210的表面處理可為網版印刷塗布或噴墨印刷。介電層210可包含絕緣材料，如氧化鋁，較佳具有良好導熱特性並可與散熱器202緊密結合(bonding)。介電層210至少具有一第一孔洞212，會將散熱器202之上表面204的部分裸露出來。
介電層210上形成一導電層214。此導電層214的材質為一導電化合物，例如是銅、銀微粒和樹脂形成的銅漿或銀漿等，其特性較佳具有黏著性及導電性。導電層214在相對於第一孔洞212的位置形成一第二孔洞216。第一孔洞212與第二孔洞216至少部份重疊。並藉由第一孔洞212與第二孔洞216的重疊部份令散熱器202的部分上表面204裸露。
一發光二極體220配置在第一孔洞212和第二孔洞216中。發光二極體220包括散熱部222以及電極226a和226b。在本實施例中，發光二極體220的散熱部222會透過利用散熱膏228當作導熱層而接合在散熱器202的上表面204上。藉此，發光二極體220在工作時所產生的熱量就會透過散熱膏228而傳導至散熱器202上。在本實施例中，散熱膏228可以是具有導電性的導熱膏(例如是銅漿或銀漿)，或是不具導電性的導熱膏。
發光二極體220的電極226a和226b，會分別電性連接導電層214。在本實施例中，電極226a,226b各別與導電層214的接合處利用導電膠230加以固定。
圖3為本發明第二實施例發光二極體總成的剖面圖。本實施例大致上與前一實施例相同。兩者差異處在於本實施例中的發光二極體結構不同，以及上表面204中裸露在第一孔洞212和第二孔洞216的部份400進行電鍍或真空濺鍍，藉以增強散熱膏228的接合。另外，在本實施例中，在散熱膏228與散熱器202的上表面204之間，還可以進行表面處理製程，例如是利用電鍍或是真空濺鍍來進行表面處理，而形成表面處理層232。藉此，就可以加強散熱膏228與散熱器202之間的接合。
圖4繪示為依照本發明第三較佳實施例發光二極體總成的剖面圖。請參照圖4，本實施例大致上與第二實施例相同。差異處在於，在導電層214和介電層210的上方，分別形成保護層402a和402b。在本實施例中所揭露的剖面圖中，發光二極體220的電極226a和226b是並排在發光二極體220的一側。另外，在本實施例中，是利用散熱膠404當作導熱層，而將發光二極體220的導熱部222接合在散熱器202的上表面204上。由於散熱膠404相較於前述實施例的散熱膏228，具有較佳黏著性，因此本實施例可以增強散熱器202與發光二極體220之間的接合效果。
另外，由於保護層402a形成於導電層214之部分的上方，以及形成在導電層214與散熱膠404之間，因此可以防止導電層214受到毀損。類似地，在本實施例中，由於介電層210至少部分上也形成保護層402b，因此也可以保護介電層210。
圖5繪示為依照本發明第四實施例發光二極體總成的剖面圖。請參照圖5，本實施例大致上與第三實施例相同。差異處在於，在本實施例中，是以錫膏502a取代第三實施例中的散熱膠504，並且在錫膏502a與散熱器202之上表面204之間進行表面處理製程，而形成一表面處理層504a，以增強錫膏504與散熱器202的接合效果。
特別的是，在本實施例中，發光二極體220的電極226a也是透過錫膏502b而接合在導電層214上。同樣地，在導電層214與錫膏502b之間也可以進行表面處理，而形成表面處理層504b。
圖6繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種發光二極體總成之製作方法的示意圖。請參照圖6，首先，如步驟S602所述，在一散熱器的上表面上形成一經表面處理所形成的介電層，並且在介電層中預留至少一第一孔洞，以裸露散熱器之上表面的部分。其中，形成介電層方式包括網印或是塗布製程。接著，如步驟S604所述，在介電層210上塗布一導電層，並且在導電層中預留至少一第二孔洞，以將第一孔洞裸露出來。其中，第二孔洞與第一孔洞至少部份重疊，並藉由第一孔洞與
第二孔洞的重疊部份令散熱器的部分上表面裸露。在本實施例中，形成導電層的方式，可以利用網版印刷塗布或噴墨印刷來形成。在另外的實施例中，導電層也可以利用真空濺鍍的方式來形成。之後，再如步驟S606所述，在圖案化的導電層上還可以直接形成多條導線。
此外，在步驟S608中，在第一孔洞和第二孔洞中會形成一散熱層，以發光一發光二極體直接接合在散熱器的上表面上。在一些實施例中，可以在散熱器的上表面和導熱層之間進行表面處理，以使導熱層與散熱器之間有較佳的接合性。最後，進行步驟S610，就是將發光二極體的一對電極接合到導電層上的導線。在一些實施例中，會利用導電膠將發光二極體的電極接合在導線上。
綜上所述，本發明中的發光二極體會透過導熱層而直接接合到散熱器上。因此，本發明會有較佳的散熱效果，並且因而有效地改善了發光二極體的發光效能。
另外，由於在本發明中，介電層和導電層都可以利用塗布的製程形成在散熱器上，以改善整體散熱的效能。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200．．．發光二極體總成
102、202．．．散熱器
104、204．．．上表面
106．．．散熱膏
108．．．金屬層
110、210．．．介電層
112、214．．．導電層
116、220．．．發光二極體
118、226a、226b．．．電極
122、502a、502b．．．錫膏
206．．．下表面
208．．．散熱鰭片
212．．．第一孔洞
216．．．第二孔洞
222．．．散熱部
228．．．散熱膏
230．．．導電膠
232、504a、504b．．．表面處理層
402a、402b．．．保護層
404．．．散熱膠
圖1繪示為習知之發光二極體總成的剖面圖。
圖2繪示為依照本發明第一實施例的一種發光二極體總成的剖面圖。
圖3繪示為依照本發明第二實施例的一種發光二極體總成的剖面圖。
圖4繪示為依照本發明第三較佳實施例發光二極體總成的剖面圖。
圖5繪示為依照本發明第四實施例發光二極體總成的剖面圖。
圖6繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種發光二極體總成之製作方法的示意圖。
200．．．發光二極體總成
202．．．散熱器
204．．．上表面
206．．．下表面
208．．．散熱鰭片
210．．．介電層
212、216．．．孔洞
214．．．導電層
220．．．發光二極體元件
222．．．散熱部
226a、226b．．．電極
228．．．散熱膏
230．．．導電膠
Claims (25)
- 一種發光二極體總成，包括：一散熱器，具有一上表面；一經表面處理所形成的介電層，該介電層由絕緣材料經過表面處理後形成在散熱器的上表面，並具有至少一第一孔洞，以裸露出該散熱器之上表面的部分；一導電層，形成在該介電層上，並具有多個導線，且該導電層具有至少一第二孔洞，該第二孔洞與該第一孔洞至少部份重疊，並藉由第一孔洞與第二孔洞的重疊部份令部分上表面裸露；一導熱層，配置在該第一孔洞和第二孔洞中，並直接接合至該散熱器的上表面；一保護層，形成於該導電層與該導熱層之間，以保護該導電層；以及一發光二極體，具有電極，電極分別電性連接該導電層，且該發光二極體接合該導熱層，並藉由該導熱層而令發光二極體的熱量傳導至裸露在第一孔洞和第二孔洞中的部份上表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該散熱器的材料為鋁合金或鎂合金。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該導熱層為具有導電性的散熱膏。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該導熱層為不具有導電性的散熱膏。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該導熱層為含錫之散熱膏。
- 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體總成，其中 在與含錫之散熱膏接觸的部份導電層進行電鍍或真空濺鍍。
- 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體總成，其中在與含錫之散熱膏接觸的部份上表面進行電鍍或真空濺鍍。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該發光二極體的電極和該導電層之間具有一導電膠。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該介電層的表面處理可為網版印刷塗布或噴墨打印。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該介電層包含絕緣材料。
- 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體總成，其中該絕緣材料包含氧化鋁。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該導電層的材質為一導電化合物。
- 如申請專利範圍第12項所述之發光二極體總成，其中該導電化合物可為銅漿或銀漿。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該上表面中裸露在第一孔洞和第二孔洞的部份進行電鍍或真空濺鍍。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該導熱層之材料為一散熱膠。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該部份導電層上方形成另一保護層。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該發光二極體與介電層之間形成另一保護層。
- 一種發光二極體總成的製作方法，包括下列步驟：在一散熱器的一上表面上形成一經表面處理所形成的介 電層，並在該介電層預留至少一第一孔洞，以裸露該散熱器之上表面的部分；在該介電層上塗布一導電層，並預留至少一第二孔洞，以將該第一孔洞裸露出來；直接在圖案化的導電層上形成多個導線；在該第一孔洞和該第二孔洞中形成一導熱層，以將一發光二極體直接接合到裸露在該第一孔洞和該第二孔洞中該散熱器之上表面的部份，且該發光二極體單元具有一對電極，分別與該導電層上的導線接合；以及在該導電層與該導熱層之間形成一保護層，以保護該導電層。
- 如申請專利範圍第18項所述之製作方法，其中形成該導電層的步驟包括進行網版印刷塗布製程。
- 如申請專利範圍第18項所述之製作方法，其中形成該導電層的步驟包括進行真空濺鍍製程。
- 如申請專利範圍第18項所述之製作方法，其中在將該導熱層之材料接合至該散熱器的步驟前，更包括將該導熱層與該散熱器的上表面之間進行表面處理製程。
- 如申請專利範圍第21項所述之製作方法，其中進行該表面處理製程的步驟，包括進行電鍍製程和真空濺鍍製程二者其中之一。
- 如申請專利範圍第18項所述之製作方法，其中將該發光二極體之電極接合至該導電層的步驟，包括利用導電膠或含錫之散熱膏將發光二極體的電極接合至該導線。
- 如申請專利範圍第18項所述之製作方法，更包括在該介電層之部分的上方形成另一保護層，以保護該介電層。
- 如申請專利範圍第18項所述之製作方法，更包括在該導電層之部分的上方形成另一保護層，以保護該導電層。
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