本发明涉及发光装置制造技术，特别涉及一种具导通孔的散热基板的发光装置及其制造方法。
背景技术：
任何封装后的电子组件，当输入电源使电子组件产生输出信号，经一段时间后，电子组件必定产生热源，假如没有适当的散热路径或方法，电子组件效能势必会衰退或瞬间损坏，因而如何解决热源产生的问题，对本领域而言将是一个非常重要的议题。
在所有的电子组件中，以发光二极管组件(LED)对于热源为最棘手问题，目前对于LED的亮度与效率不断提升的同时，也提高了热源产生量，假如缺乏适当的散热路径，散掉热源而使温度下降，LED的效率与亮度势必衰退，甚至导致LED的损坏，由此可知，在追求高效率、高亮度的LED组件时，散热问题将是影响LED寿命的关键因素。以氮化镓(GaN)蓝光LED为例，GaN蓝光LED的基板为蓝宝石(Al2O3，sapphire)，属于一种高硬度、高绝缘但是不导热的基板，故会影响散热，以目前最常用的散热方式，就是将蓝宝石基板以铜基板取代，以增加其导热性，但由于铜属于导体，铜基板易产生翘曲，故工艺上难度将会提高。
因此，需要找出一种LED散热机制，使得追求高效率、高亮度的LED组件的同时，可降低LED热源的影响，更重要的，若能采用高硬度和高绝缘的基板，将无需采用绝缘层以及避免易翘曲等问题，此将成为本技术领域的人士所亟欲解决的技术课题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种发光装置及其制造方法，通过于导通孔填入高导热金属，将可提供发光装置有效的散热路径。
本发明的发光装置，包括：一基板，其形成有至少一导通孔，且该至少一导通孔内具有金属；一金属布线层，其形成于该基板上；以及一发光二极管，其通过焊垫贴合于该金属布线层。
此外，本发明还提供一种发光装置的制造方法，包括：提供一基板；于该基板中形成至少一导通孔；将金属填入该至少一导通孔内；于该基板上形成金属布线层；以及将发光二极管通过焊垫贴合于该金属布线层。
由上述内容可知，本发明的发光装置及其制造方法，利用高硬度、高绝缘、高散热的基板，于该基板形成导通孔并填入高导热金属，藉此解决发光装置的散热问题，其中，高导热金属除了可以当成散热的路径外，也可作为信号的传送路径输入端，通过上述设计，可提供发光装置有效散热，故可降低因过热导致的LED效率不佳与亮度衰退，甚至是LED的损坏，将有助于提高LED的寿命。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明所提出的发光装置的剖视图；
图2为说明本发明的发光装置的散热示意图；
图3A-图3E为说明本发明的发光装置的制造流程；
图4A和图4B为说明本发明的发光装置一变形实施例的剖视图；
图5A和图5B为说明本发明的发光装置另一变形实施例的剖视图；
图6A和图6B为说明本发明的发光装置又一变形实施例的剖视图；
图7为说明本发明的发光装置一具体实施例的剖视图；
图8为显示以阵列结构方式形成本发明的发光装置的示意图；
图8A为图8的上视图；
图8B为图8的下视图。
其中，附图标记
1发光装置
11基板
111导通孔
112金属材料
12、12’金属布线层
13发光二极管
14、14’焊垫
15金属
21、22、23路径
46、66承载基板
47、57、67焊垫
68金属层
79光杯
791反射镜面
800切割走道
w宽度
S芯片与芯片间的信号
具体实施方式
以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效，也可藉由其它不同的具体实施例加以施行或应用。
图1为本发明所提出的发光装置的剖视图。如该图所示，本发明的发光装置1包括：基板11、金属布线层12以及发光二极管13。于基板11中形成有至少一导通孔111，且该至少一导通孔内充填金属15，金属布线层12形成于该基板11上，而发光二极管13通过焊垫14贴合于金属布线层12。如图1所示，上下结构呈对称结构。
于一实施例中，基板11可为高传导散热的陶瓷材料，例如AIN、Al2O3或BeO等，或者是复合陶瓷材料，例如陶瓷加金属材料，此外，基板11也可为各类有机无机散热基板，例如以钻石加金属的复合材料或玻璃加金属的复合材料制成者，也可采用耐热可塑性基板(例如：PI、PET、PE、PP、PA、COC、PC、PES、PMMA...等)、可挠基板(例如：不锈钢板、超薄玻璃、塑料薄膜...等)、金属基板(例如：铝、铜、银、金、钨...等)或是硅基板来作为本实施例所述的基板11。以陶瓷材料所组成的陶瓷基板而言，具有热导率高、热膨胀系数接近硅晶圆、低翘曲度、耐热性佳以及高绝缘性，另外，于导通孔111内的金属15可为铜金属或任意金属材料。
于另一实施例中，金属布线层12是利用图案化工艺以分别形成于各导通孔111上，且发光二极管13的P-N接面通过两个焊垫14、14’分别贴合于不邻接的金属布线层12和12’。
具体而言，发光二极管13与基板11间的贴合材料为有机或无机及金属材料，例如金或铜，另外，芯片与芯片间的贴合技术为点对点(ChiponChip)或面对面(WaferonWafer)的贴合方式或点对面方式(ChiponWafer)。因此，芯片与芯片间的信号S与导热路径，可藉由TSV技术与电镀工艺达成，也就是形成上述的至少一导通孔111。其中，导通孔111将基板11贯穿，其内部具有信号与导热路径，并于基板11上方与下方连接发光二极管13。
因此，发光装置1的发光二极管13藉由穿孔、电镀及贴合等技术，将信号彼此连接，热源也通过基板11与高热导的金属15传导，以将热源温度下降，故所形成的散热基板结构也适用于各类组件的散热目的。
另外，本发明将利用TSV铜工艺结构作为信号传输，故可取代打线工艺，使得发光二极管13的热源可藉由导通孔111内金属15(例如铜)作导热，也可间接传递到基板11进行散热，换言之，基板11提供散热功能，而导通孔111则有助于协助散热。当导通孔111其宽度(w)越大，其导热速度越快。另外，金属布线层12也可当成其散热处。
由上可知，本发明提出的发光装置1，是将高热传导系数的基板11，例如陶瓷基板，搭配TSV铜工艺以形成本实施例的散热基板，陶瓷与铜可视为一种陶瓷与金属的复合材料，具高热传导率与低热膨胀性，铜可作为散热路径以及降低LED界面温度，陶瓷材料不但具绝缘性(因而无需再形成介电层)，同时具高热传导率，与具低热膨胀性与蓝宝石(sapphire)基板较匹配，也不易产生热变形与热应力。
另外，本发明的发光装置1可依据发光二极管13的设置方式产生多种实施类型，也就是打线与不打线的不同需求。举例来说，于发光二极管13的P-N接面侧靠近一承载基板时，发光二极管13通过金属布线层12与承载基板形成信号通路，又或者，于发光二极管13的P-N接面侧远离承载基板时，则发光二极管13可通过一焊线与承载基板产生信号通路及散热路径。上述多种实施类型，后面将再详细描述。
图2为说明本发明的发光装置的散热示意图，说明通过本发明所提出的基板搭配TSV铜工艺所形成的散热基板，将提供多条导热路径进行散热。如图所示，路径21是提供发光二极管13的热源可通过金属布线层12(铜材料)进行导热，路径22是提供发光二极管13的热源可通过金属布线层12(铜材料)，再藉由基板11或导通孔111内金属15(铜)进行导热，路径23是提供发光二极管13的热源直接通过导通孔111内金属15(铜)进行导热。
由上可知，本发明利用基板11搭配TSV铜工艺所形成的散热基板，将可提供多条不同散热路径，有助于提升发光二极管13的热源的散热效果。
图3A-图3E为说明本发明的发光装置的制造流程。如图所示，将逐一说明于基板11搭配TSV铜工艺所形成的散热基板以及发光二极管13的贴合。
如图3A所示，提供一基板11，其具有高传导散热特性，可为AIN、Al2O3或BeO等，例如，基板11可以是利用陶瓷加金属材料所形成的复合陶瓷材料所制成，又或是各类有机无机散热基板，例如以钻石加金属的复合材料或玻璃加金属的复合材料所制成的基板，或采用耐热可塑性基板(如PI、PET、PE、PP、PA、COC、PC、PES、PMMA等)、可挠基板(如不锈钢板、超薄玻璃、塑料薄膜等)、金属基板(如铝、铜、银、金、钨等)或是硅基板来成为基板11。
如图3B所示，于该基板11中形成至少一导通孔111，本实施例可为二导通孔111。
如图3C所示，将金属15填入该导通孔111内，导通孔111中的金属15可为铜金属或任意金属材料，之后，于基板11上形成金属布线层12，可与导通孔111连接。
如图3D所示，于不邻接的金属布线层12上形成焊垫14。具体来说，金属布线层12通过图案化工艺于各导通孔111上形成焊垫14，且发光二极管13的P-N接面通过不同焊垫分别贴合至不邻接的金属布线层12，藉此提供信号导通的作用。
如图3E所示，将发光二极管13通过焊垫14贴合于金属布线层12，以完成所述的发光装置。上述的发光装置中，发光二极管13的热源可藉由导通孔111内金属15(铜)传导和散热，也可间接传递到基板11散热，故有助于发光装置整体散热效果。
本发明提出利用基板搭配TSV铜工艺以提供较佳散热效果。前述提到图1所完成的发光装置1，其结构可依据工艺调整或设计需求而有所改变，下面图4A、图4B、图5A、图5B、图6A和图6B将说明各种不同的变形实施例。
如图4A所示，其中，于基板11形成有至少一导通孔111，发光二极管13位于基板11一侧，而金属布线层12形成在基板11另一侧。于此结构下，导通孔111内金属15和金属布线层12将具热传导特性而可提供散热功能，另外，基板11的平行式P-N接面靠近基板11，故通过导通孔111内金属15和金属布线层12可与承载基板(图未示)电性导通，因此，同时具备信号传导的功用。
如图4B所示，其为图4A所示结构的变化，其中，基板11、至少一导通孔111、金属布线层12和发光二极管13的组成关系与图4A相似。于本实施例中，将发光装置倒置于承载基板46上，由于基板11的平行式P-N接面是靠近基板11，通过导通孔111内金属15以及金属布线层12进行信号传递，故自金属布线层12打线至承载基板46上的焊垫47，以产生信号传导的效果，而基板11和导通孔111内金属15(例如铜)可提供散热。
如图5A所示，其中，于基板11上形成有金属材料112，其功用与本发明的导通孔内的金属相似，于该金属材料112上形成金属布线层12，而发光二极管13位于金属布线层12上。于此结构下，金属材料112和金属布线层12具热传导特性而可提供散热功能，另外，基板11的平行式P-N接面连接金属布线层12，故金属材料112和金属布线层12可与承载基板(图未示)电性导通，故同时有信号传导的效果。
如图5B所示，其为图5A所示结构的变化，其中，金属布线层12和发光二极管13的组成关系与图5A相似。于本实施例中，将金属布线层12和发光二极管13倒置于基板11上，因基板11的平行式P-N接面仍是靠近金属布线层12，故自金属布线层12打线至基板11的焊垫57上，以产生信号传导的效果，而散热可通过基板11来完成。
如图6A所示，其中，于基板11形成有至少一导通孔111，发光二极管13位于基板11一侧，通过一金属层68(例如铜层)与基板11连接，而金属布线层12形成在基板11另一侧。于此结构下，金属层68、导通孔111内金属15和金属布线层12将具热传导特性而可将热传导至承载基板66来达到散热目的。另外，由于基板11的平行式P-N接面远离基板11，故自发光二极管13打线至承载基板66的焊垫67上，以产生信号传导的效果。
如图6B所示，其为图6A所示结构的变化，其中，基板11、至少一导通孔111、金属布线层12和发光二极管13的组成关系与图6A相似。于本实施例中，基板11的平行式P-N接面则是靠近金属层68，故通过金属层68、导通孔111内金属15和金属布线层12可与承载基板66电性连接，无需采用打线，因此，同时具备信号传导的功用。
图7为说明本发明的发光装置一具体实施例的剖视图。如图所示，除了图1中所示的发光装置1的结构组成外，更包括可于金属布线层12上形成具有反射镜面791的光杯79，如此由发光二极管13所发出的光线，通过反射镜面791的折射，将提升发光二极管13的出光效率与聚旋光性。
上述各种变化，是利用基板中导通孔的金属产生热传导和电性连接的效果，故本发明即是利用基板搭配TSV铜工艺所形成的散热基板，将有助于发光装置运作时的散热。
图8为显示以阵列结构方式形成本发明的发光装置的示意图。图8A为图8的上视图，图8B为图8的下视图。如图1所示的发光装置结构，本发明可于基板11上方与下方连接发光二极管13。故为了方便工艺，可于大面积的基板11上，通过TSV工艺、电镀铜技术以及发光二极管13贴合工艺，制作出大面积阵列结构，而其制造方法与图3所示的流程相同。
如其上视图和下视图所示，由于基板11上、下方接贴合有发光二极管13，故通过切割走道800(虚线)依据需求大小进行裁切，将可产出所需大小的发光装置。
综上所述，本发明的发光装置及其制造方法，利用高硬度、高绝缘、高散热的基板，于基板的导通孔内填入高导热金属，利用高导热金属当成散热的路径，藉此解决发光装置的散热问题，故可降低发光装置因散热问题导致的LED效率不佳、亮度衰退或是损坏，因而可提高LED的寿命。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。