专利名称：基板与散热结构的结合改良的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种异质性材质结合的应用，特别是关于一种基板与散热结构的
结合改良ο
背景技术：
近年来，发光二极管(LED)的应用版图持续地向消费市场扩大，白光照明的应用 也随着全球暖化的议题，让LED继背光应用之后持续发烧。然而，随着LED发光源的必然替 代趋势，散热问题将正式成为对LED发展与产品渗透率之关键影响；散热不佳会造成几个 严重的现象，首先会造成波长的改变，例如从450nm的蓝光变成480nm的蓝绿色，其次会造 成亮度降低(LED内部量子转换效率被降低)，甚至最后还会影响产品可靠性(热会降低封 装材料寿命)。在高功率发光二极管(High Power LED)方面，目前为解决高发热量的问题，有使 用陶瓷基板、铜基板或铝基板做为散热载板。但其中除了铜基板因具备有金属的焊接性，可 以直接使基板与散热鳍片进行焊接来提高散热效率。其余二种载板都具有焊接不易的问 题。陶瓷基板由于材料特性问题，传统使用银胶印刷使表面紧密附着一层金属层，方可进行 后加工制程。目前市面上以铝基板做为金属基印刷电路板为主要大宗，若要以铝基板做为 高功率发光二极管载板时，铝基板的不可焊接特性就变成在提高热传效能时的首要克服要 件。参阅图1所示，其显示现有使用陶瓷基板的发光二极管模组100的主要结构，包括 有一基板1 (陶瓷基板)、一银胶层11 (涂布于顶面)、一散热胶12 (涂布于底面)，一散热鳍 片13以及一 LED晶粒14。由于陶瓷基板1属绝缘材料，所以使用银胶印刷的方式来形成导 电线路层，以进行后续与LED晶粒封装加工，而在其背面仍以涂抹散热胶方式做为与散热 鳍片13的连结。这时银胶层11及散热胶12这二部份的热传系数与陶瓷基板1仍有一大 段差异，进而形成阻碍热源传导的主要所在。参阅图2所示，其显示现有使用铝基板的发光二极管模组200的主要结构，包括有 一基板2 (铝基板)、其顶面具有一绝缘层21 (低热传系数)、一电路层23、一散热胶24 (低 热传系数)、一散热鳍片25以及一 LED晶粒26。散热路径是由LED所产生的热源经过绝缘 层21、铝基板2、散热胶24、散热鳍片25发散到大气中。其中在绝缘层21及散热胶24这二 个介面是目前热流传导中热阻的主要来源。若要提高热流的传导，将基板2与散热鳍片25 及LED晶粒26与基板2可直接以金属介面相互粘接是改善方法之一，但由于铝材的不易焊 接性，故要将基板与鳍片以金属介面直接焊接有其操作上的困难度。
实用新型内容然而，陶瓷基板及铝基板虽然具有热传导性较佳的优点，但是陶瓷基板、铝材或其 他具有焊接不易性质的基板，要将此类具有焊接不易性质的基板与散热鳍片以金属介面直 接焊接有其操作上的困难度。[0007]缘此，本实用新型的一目的即是提供一种基板与散热结构的结合改良，主要采用 真空镀膜法在基板进行表面处理，形成金属薄层后以利后续焊接结合作业。本实用新型为解决现有技术的问题所采用的技术手段为一种基板与散热结构的 结合改良，包括一基板，具有一顶面及一底面，该基板的顶面以真空镀膜法镀有一第一金 属层， 该基板的底面以真空镀膜法镀有一第二金属层；一散热结构，透过一结合手段使该基 板底面的第二金属层结合于该散热结构。在本实用新型的实施例中，分别以陶瓷基板及铝 基板作为实施例说明。经由本实用新型所采用的技术手段，无论是使用陶瓷基板、铝基板(金属材质)或 其他所有具有焊接不易性质的基板，均可以真空镀膜法将热源的传导介面由高分子胶系改 为传热性质较佳的金属介面，大幅提升整体热传系数，解决此类基板的不可焊接特性，并藉 由热传导性的提升以延长LED晶粒封装的寿命及使用效率。
图1显示现有使用陶瓷基板的发光二极管模组；图2显示现有使用铝基板的发光二极管模组；图3显示本实用新型基板与散热结构的结合改良的第一实施例；图4显示本实用新型基板与散热结构的结合改良的第二实施例；图5显示本实用新型基板与散热结构的结合改良的第三实施例。主要元件符号说明发光二极管模组100基板1银胶层11散热胶12散热鳍片13LED 晶粒 14发光二极管模组200基板2绝缘层21电路层23散热胶24散热鳍片25LED 晶粒 26发光二极管模组300基板3顶面 301底面 302第一金属层321第二金属层322电子元件33[0036]接线331焊锡332散热结构34导热贴附面341发光二极管模组400基板4顶面 401底面 402第一金属层411第二金属层412电路图型42电路层421绝缘层422电子元件43接线431焊锡432散热结构44导热贴附面441基板5顶面 501底面 502第一金属层511第二金属层512电路图型52电路层521绝缘层522电子元件53接线531焊锡532散热结构54导热贴附面54具体实施方式
参阅图3，是显示本实用新型基板与散热结构的结合改良的第一实施例。本实施 例中，以陶瓷基板的发光二极管模组300为例，其包括一基板3 (陶瓷基板)、一散热结构 34(散热鳍片)以及一电子元件33 (LED晶粒)。本实用新型的各实施例中所使用的散热鳍 片及LED晶粒，主要是作为例示而非仅限于此，亦可为其他种类的散热结构或是电子元件 (例如IC元件)。基板3具有一顶面301及一底面302，基板3的顶面301以真空镀膜法(溅镀)均勻地镀有一第一金属层321 (包括作为与电子元件结合的部分及与其电性连接的电路层)， 基板3的底面302以真空镀膜法(溅镀)镀有一第二金属层322 (与散热结构结合的部份)， 第一金属层321系经过图案化处理(例如曝光显影)以作为电路层，且第一金属层321及 第二金属层322可进一步经过电镀法进行增厚。散热结构34具有 一导热贴附面341，透过一结合手段(例如焊接法)使该基板3 底面302的第二金属层322结合于散热结构34的导热贴附面341。电子元件33透过一结合手段(例如焊接法)，焊接于基板3顶面301的第一金属 层321，并使基板3顶面301的第一金属层321经由将接线331以焊锡332焊接使其电性 连接电子元件33。本实施例的电子元件33虽以LED晶粒为例，但并非仅限于此，亦可为IC 元件或其他电子元件。本实施例的基板3顶面301的第一金属层321得以做为LED晶粒的固晶封装用， 而底面302的第二金属层322则可与散热结构34以焊锡进行焊接固定。和现有利用印刷 银胶的方式相比，本实施例的热源传导介面由高分子胶改为金属介面，可大幅提升整体热 传系数。本实用新型各实施例中所述的真空镀膜法主要为溅镀，可包括传统真空溅镀、低 温真空溅镀、批次式真空溅镀及连续式真空溅镀等，将靶材表面粒子打出并沉积在基板上 形成厚度为0. 5 μ m的金属薄膜，其材质可以是铜或钛等金属材质。而增厚步骤并非必要条 件，可视实际情况及需求而定。若无进行电镀增厚时，以本实施例为例，若欲以电镀增厚则 第一金属层321及第二金属层322以溅镀形成厚度约0. 1 0. 5 μ m。该领域熟习此技艺者 当知，此些概念可类推至后续实施例中，故在后续实施例中不再重复说明。参阅图4，是显示本实用新型基板与散热结构的结合改良的第二实施例。本实施 例中，以铝基板的发光二极管模组400为例，其主要包括一基板4(铝基板)、一散热结构 44 (散热鳍片)以及一电子元件43 (LED晶粒)。在基板4的顶面401形成有一绝缘层422，并以真空镀膜法在基板顶面预定位置局 部地镀有第一金属层411，并在底面402镀有第二金属层412。其中形成于绝缘层422上的 金属薄膜即为电路层421，以构成特定的电路图型42。接着，将基板4的第一金属层411、第 二金属层412及电路层421以电镀法进行增厚。相似地，散热结构44透过一焊接方式使基板4底面402的第二金属层412结合于 散热结构44的导热贴附面441。而电子元件43同样透过焊接法，焊接于基板4顶面401的 第一金属层411，并使基板4顶面401的第一金属层411经由其接线431以焊锡432焊接使 其电性连接于电子元件43。本实施例的效果及原理与上述实施例相似，可将热源传导介面 由高分子胶系改为金属介面以提升整体热传系数。另外，本实施例的基板3也可以是已经布好电路图型42的基板，直接将此基板溅 镀形成局部的第一金属层411及第二金属层412，而后续焊接LED晶粒及散热鳍片的步骤则 相同，在此不再赘述。此作法虽然在制程上有所不同，惟此种不同制程所得的结构仍属于本 实用新型的保护范围。参阅图5，是显示本实用新型基板与散热结构的结合改良的第三实施例。本实施 例同样以铝基板的发光二极管模组500为例，其主要包括一基板5 (铝基板)、一散热结构 54 (散热鳍片)以及一电子元件53 (LED晶粒)。[0078]以真空镀膜法在基板5顶面501镀有第一金属层511，并在底面502镀有第二金属 层512，第一金属层511及第二金属层512可视需要进行电镀增厚。在第一金属层511上形 成有包括由电路层521及绝缘层522所组成之电路图型52，且其经过图案化处理例如曝光 显影，以形成特定的电路图型。[0079]相似地，散热结构54透过一焊接方式使基板5底面502的第二金属层512结合于 散热结构54的导热贴附面541。而电子元件53同样透过焊接法，焊接于基板5顶面501的 第一金属层511，并使基板5顶面501的第一金属层511经由其接线531以焊锡532焊接使 其电性连接于电子元件53。本实施例的效果及原理与上述实施例相似，可将热源传导介面 由高分子胶改为金属介面以提升整体热传系数。由以上实施例可知，本实用新型所提供的基板与散热结构的结合改良确具产业上 的利用价值，惟以上的叙述仅为本实用新型的较佳实施例说明，凡精于此项技艺者当可依 据上述的说明而作其它种种的改良，惟这些改变仍属于本实用新型的精神及权利要求范围 中。
权利要求1.一种基板与散热结构的结合改良，其特征在于，包括一基板，具有一顶面及一底面，该基板的顶面以真空镀膜法镀有一第一金属层，该基板 的底面以真空镀膜法镀有一第二金属层；一散热结构，透过一结合手段结合于该基板底面的第二金属层。
2.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该基板顶面的第一 金属层还包括透过该结合手段结合一电子元件。
3.如权利要求2所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该电子元件为一LED 晶粒或IC元件。
4.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该真空镀膜法为溅镀。
5.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该第一金属层及第 二金属层的材质为铜或钛。
6.如权利要求1项所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该第一金属层为 局部地形成于该基板的顶面。
7.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该基板为一已布有 电路图型的基板。
8.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该基板为一陶瓷基板。
9.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该基板为一铝基板。
10.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该基板的第一金属 层及第二金属层的厚度至少为0. 5 μ m。
11.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该基板的第一金属 层及第二金属层还以一电镀法进行增厚使其厚度至少为0. 5μπι。
12.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该散热结构为一散 热鳍片。
13.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该第一金属层为一 电路层。
14.如权利要求1所述的基板与散热结构的结合改良，其特征在于，该结合手段为一焊 接法。
专利摘要本实用新型揭露一种基板与散热结构的结合改良，包括一基板，具有一顶面及一底面，该基板的顶面以真空镀膜法镀有一第一金属层，该基板的底面以真空镀膜法镀有一第二金属层；一散热结构，透过一结合手段使该基板底面的第二金属层结合于该散热结构。无论是使用陶瓷基板、铝基板(金属材质)或其他具有焊接不易特性的基板，均可以真空镀膜法将热源的传导介面由高分子胶系改为传热性质较佳的金属介面，大幅提升整体热传系数，延长LED晶粒封装的寿命及使用效率。
文档编号H01L33/48GK201887076SQ20102056278
公开日2011年6月29日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者吴煜明, 杨维钧, 赵伟杰, 陈怡臻 申请人:柏腾科技股份有限公司