专利名称：封装结构与封装方法
技术领域：
本发明系有关于一种封装结构及封装方法，且特别有关于一种将热电组件整合于金属印刷电路板之封装结构及封装方法。
背景技术：
热电组件又称为致冷器，为一种主动冷却方式，而能致冷使温度低于室温，一般的散热片为被动冷却，温度需要高于环境才有散热功能。若于热电组件之热端接上相同的散热片，因热电组件为主动冷却，不断带走冷端的热量，所以冷端可以低于室温，可作为高发热功率之电子组件冷却之用，对于组件的性能提升有很大的帮助，且热电组件不需使用任何冷却剂，可连续工作，无污染、无动件、无噪音，寿命长，安装容易，且体积小重量轻，应用于封装散热将会拥有极大的优势。
金属电路板，因有较佳的散热能力，故现在广为IC业者或LED厂商所使用，而热电组件整合到金属电路板上，是此创意提案的优越之处，其更能有效的把热迅速带走，避免不必要的热的累积，进而造成组件的性能大大降低。
目前LED的电性接合方式有两种，一为引线接合(Wire Bonding)方式，另一为倒装晶片(Flip Chip)，其皆能运用在金属电路板上。我们利用热电组件冷端吸热的功能，将LED所产生的热量有效率地传至与下方的金属电路板，使其寿命与亮度有效的提升。抑或利用热电组件控温的功能，将LED的温度控制在某一固定温度，使其波长或颜色不会随温度变化而有所偏移，这在注重颜色调配的应用上，此结构能有效的克服。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明一较佳实施例系揭露一种封装结构，包括一金属基板；一印刷电路板，形成于该金属基板上；一热电组件(thermo-electricdevice)，形成于该印刷电路板内及/或上；以及一发光二极管(LED)，形成于该热电组件上。
本发明另一较佳实施例之封装结构，更包括一绝缘层，其中该绝缘层形成于该金属层与该印刷电路板之间。
本发明另一较佳实施例之封装结构，更包括一介电层，形成于该热电组件上，其中该介电层具有多个凹槽。
本发明另一较佳实施例之封装结构，更包括一散热模块。
本发明另一较佳实施例之封装结构，更包括一个连接器、一个驱动IC、以及一个电阻。
本发明其它较佳实施例亦提供一种封装方法，包括首先，提供一印刷电路板，其中该印刷电路板具有一铜箔层。接着，将该铜箔层图案化而形成多个第一电极，并露出该印刷电路板之部分表面。之后，形成多个P极与多个N极于该多个第一电极上。然后，形成多个第二电极于该P极与该N极上，其中该第一电极、该P极、该N极以及该第二电极构成一热电组件。接着，形成一发光二极管于该热电组件上，并将该印刷电路板压合或黏贴于一金属基板上。
本发明其它较佳实施例亦提供一种封装方法，包括首先，将第一印刷电路板层迭于第二印刷电路板上，其中该第二印刷电路板具有一铜箔层，且该铜箔层介于第一印刷电路板层与该第二印刷电路板之间。接着，形成多个开口于第一印刷电路板内，并露出该铜箔层部分表面。之后，将该铜箔层图案化而形成多个第一电极，并露出该第二印刷电路板之部分表面。然后，形成多个P极与多个N极于该多个第一电极上。接着，形成多个第二电极于该P极与该N极上，其中该第一电极、该P极、该N极以及该第二电极构成一热电组件。之后，形成一发光二极管于该热电组件上，并将该印刷电路板压合或黏贴于一金属基板上。
根据本发明之方法，藉由热电组件与金属印刷电路板整合，可以有效地提高LED与印刷电路板、连接器、驱动IC、以及电阻等组件之散热效率，进而增进组件之性能。例如，LED的亮度与寿命皆大幅增加。
为让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
第1a～1h图系绘示本发明一较佳实施例之封装结构之制作流程图；第2a～2h图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之制作流程图；第3a～3e图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之制作流程图；第4图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之变形例；第5图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之变形例；第6图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之变形例；第7图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之变形例；第8图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之应用例；第9图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之应用例；第10图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之应用例。
主要组件符号说明120、230、300、400、500、600、700、800、900、1000～金属基板115、225、325、430、520、560、620、645、725、850～P极110、220、320、425、515、555、615、640、720、840～N极100、200、305～印刷电路板105a、125、215、235、310、327、420、435、545、565、510、525、610、625、635、650、715、730、760、830、860～电极130、240、330、440、570、575、580、655、880～阳极135、245、335、445、660、885～发光层140、250、340、450、665、890～阴极212～开口210～介层窗205、315、415、735～介电层405、505、530、540、605、630、705、810～绝缘层410、710、820～金属层740～发光二极管770～金属引线接合870～电阻865～驱动IC875～连接器960、1045～热管
1050～风扇系统970～鳍片具体实施方式
第1实施例第1a～1h图系绘示本发明一较佳实施例之封装结构之制作流程图。
如第1a图所示，首先提供一印刷电路板(PCB)100，其中上述印刷电路板100具有一铜箔层105。
如第1b图所示，接着将上述铜箔层105图案化而形成多个第一电极105a，并露出上述印刷电路板之部分表面。
如第1c图所示，之后形成多个P极115与多个N极110于上述多个第一电极105a上。其中，上述第一电极105a系藉由一雕刻机而形成。在其它实施例中，上述第一电极105a系藉由一激光或蚀刻工艺而形成。
如第1d图所示，然后将上述印刷电路板100压合或黏贴于一金属基板120上。
如第1e图所示，之后形成多个第二电极125于上述P极115与上述N极110上，其中上述第一电极105a、上述P极115、上述N极110以及上述第二电极125构成一热电组件。
如第1f图所示，接着形成一阳极130于上述第二电极125上。
如第1g图所示，之后形成一发光层135于上述阳极130上。
如第1h图所示，之后形成一阴极140于上述发光层135上。其中，上述阳极130、上述发光层135以及上述阴极140构成一LED，并置于上述热电组件上。
上述LED发光时所产生之热量，系藉由下方之上述热电组件而将热传导至下方之金属基板而散出。
在其它实施例中，也可以在形成上述热电组件与LED于上述PCB上之后，最后再将PCB与上述金属基板压合或黏贴。
第2实施例第2a～2h图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之制作流程图。
如第2a图所示，首先将第一印刷电路板205层迭于第二印刷电路板200上，其中上述第二印刷电路板200具有一铜箔层(未显示)，且上述铜箔层介于第一印刷电路板205与上述第二印刷电路板200之间。其中，上述第一印刷电路板205内具有多个介层窗210以及多个开口212，且上述开口212露出上述铜箔层部分表面。
如第2b图所示，之后将上述铜箔层图案化而形成多个第一电极215，并露出上述第二印刷电路板200之部分表面。其中，上述第一电极215系藉由一雕刻机而形成。在其它实施例中，上述第一电极215系藉由一激光或蚀刻工艺而形成。
如第2c图所示，然后形成多个P极225与多个N极220于上述多个第一电极215上。
如第2d图所示，接着将上述印刷电路板200、205迭层结构压合或黏贴于一金属基板230上。
如第2e图所示，之后形成多个第二电极235于上述P极225与上述N极220上，其中上述第一电极215、上述P极225、上述N极220以及上述第二电极235构成一热电组件。
如第2f图所示，接着形成一阳极240于上述第二电极235上。
如第2g图所示，之后形成一发光层245于上述阳极240上。
如第2h图所示，之后形成一阴极250于上述发光层245上。其中，上述阳极240、上述发光层245以及上述阴极250构成一LED，并置于上述热电组件上。
上述LED发光时所产生之热量，系藉由下方之上述热电组件而将热传导至下方之金属基板而散出。
在其它实施例中，也可以在形成上述热电组件于上述PCB内，并形成上述LED于上述热电元上之后，再将PCB与上述金属基板压合或黏贴。
第3实施例第3a～3e图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之制作流程图。
如第3a图所示，提供一金属基板300。
如第3b图所示，在上述金属基板300放置一印刷电路板305，并于印刷电路板305上形成多个第一电极310。其中，上述第一电极310系藉由图案化上述印刷电路板305之铜箔层(未显示)而形成。其中，上述第一电极310系藉由一雕刻机而形成。在其它实施例中，上述第一电极310系藉由一激光或蚀刻工艺而形成。
如第3c图所示，在上述印刷电路板305上方形成具有多个开口之介电层315。
如第3d图所示，形成多个P极325与多个N极320于上述多个第一电极310上。
如第3e图所示，形成多个第二电极327于上述P极325与上述N极320上，其中上述第一电极310、上述P极325、上述N极320以及上述第二电极327构成一热电组件。接着，在每一个热电组件上形成LED，此LED包括一阳极330、一发光层335以及一阴极340。
第4实施例第4图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之变形例。
本实施例之封装结构包括一金属基板400；一绝缘层405，形成于上述金属基板400上；一金属层410，形成于上述绝缘层405上，且具有多个开口；一介电层415，形成于上述金属层上，且具有多个开口；多个热电组件(thermo-electric device)，分别形成于上述开口内；以及一发光二极管，形成于该热电组件上。其中，上述热电组件包括第一电极420、一P极430、一N极425、以第二电极435。其中，上述发光二极管包括一阳极440、一发光层445以及一阴极450。
第5实施例第5图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之变形例。此实施例之特色在于构成一热电组件之迭层结构。
本实施例之封装结构包括一金属基板500；一绝缘层505，形成于上述金属基板500上；第一热电组件(thermo-electric device)，形成于上述绝缘层505上；一绝缘层530，形成于上述第一热电组件上；一金属层535，形成于上述绝缘层530上，且具有多个开口；一介电层550，形成于上述金属层535上，且具有相同之上述多个开口；多个第二热电组件(thermo-electricdevice)，分别形成于上述开口内；以及一发光二极管，形成于上述第二热电组件上。其中，上述第一热电组件包括一电极510、一P极520、一N极515、以及一电极525。其中，上述第二热电组件包括一电极545、一P极560、一N极555、以一电极565。其中，上述发光二极管包括一阳极570、一发光层575以及一阴极580。
第6实施例第6图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之变形例。此实施例之特色在于构成一热电组件之迭层结构。
本实施例之封装结构包括一金属基板600；一绝缘层605，形成于上述金属基板600上；第一热电组件(thermo-electric device)，形成于上述绝缘层605上；一绝缘层630，形成于上述第一热电组件上；多个第二热电组件(thermo-electric device)，以一定间隔分别形成于上述绝缘层630上；以及一发光二极管，形成于上述第二热电组件上。其中，上述第一热电组件包括一电极610、一P极620、一N极615、以及一电极625。其中，上述第二热电组件包括一电极635、一P极645、一N极640、以一电极650。其中，上述发光二极管包括一阳极655、一发光层660以及一阴极665。
第7实施例第7图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之变形例。
本实施例之封装结构包括一金属基板700；一绝缘层705，形成于上述金属基板700上；一金属层710，形成于上述绝缘层705上，且具有多个第一开口；多个热电组件，置于上述第一开口内；一介电层735，形成于上述金属层710上，且具有多个凹槽，其中凹槽表面镀有一层反射膜745；多个LED 740，分别形成于上述凹槽内；多个透镜750；多个电极760；以及多个金属引线接合770。其中，上述热电组件包括第一电极715、一P极725、一N极720、以第二电极730。
第8实施例第8图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之应用例。
本实施例之封装结构包括一金属基板800；一绝缘层810，形成于上述金属基板800上；一金属层820，形成于上述绝缘层810上，且具有多个开口；多个热电组件(thermo-electric device)，分别形成于上述开口内；一发光二极管，形成于上述热电组件上；以及一个连接器875、一个驱动IC 865、以及一个电阻870，分别置于上述金属层820上方。其中，上述热电组件包括第一电极830、一P极850、一N极840、以第二电极860。其中，上述发光二极管包括一阳极880、一发光层885以及一阴极890。
第9实施例第9图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之应用例。
将第1、2实施例或其它实施例与一散热模块连接，则构成本实施例。其中，上述散热模块包括一热管(heat pipe)960与一鳍片(fin)970，且此热管960连接金属基板900与鳍片970。
第10实施例第10图系绘示本发明另一较佳实施例之封装结构之应用例。
将第1、2实施例或其它实施例与一散热模块连接，则构成本实施例。其中，上述散热模块包括一热管(heat pipe)1045与一风扇(fans)系统1050，且此热管1045连接金属基板1000与风扇系统1050。
根据本发明之方法，藉由热电组件与金属印刷电路板整合，可以有效地提高LED与印刷电路板、连接器、驱动IC、以及电阻等组件之散热效率，进而增进组件之性能。例如，LED的亮度与寿命皆大幅增加。
根据本发明之方法，整合热电组件与金属印刷电路板之后，再加入适当的散热模块，更可以提高散热效率。
虽然本发明已以数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作任意之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种封装结构，包括一金属基板；一第一印刷电路板，形成于该金属基板上；一第一热电组件，形成于该第一印刷电路板上；以及一发光二极管，形成于该第一热电组件上。
2.如权利要求1所述之封装结构，更包括一绝缘层，其中该绝缘层形成于该金属层与该印刷电路板之间。
3.如权利要求2所述之封装结构，其中该热电组件具有多个P极、多个N极以及多个电极，其中该P极与该N极藉由该电极而形成电性连接。
4.如权利要求3所述之封装结构，其中该电极系由该印刷电路板之铜箔层所形成。
5.如权利要求4所述之封装结构，其中该热电组件系一迭层结构。
6.如权利要求4所述之封装结构，更包括一介电层，形成于该热电组件上，其中该介电层具有多个凹槽。
7.如权利要求6所述之封装结构，其中每一个凹槽表面具有一反射膜。
8.如权利要求7所述之封装结构，其中每一个凹槽内具有一个发光二极管。
9.如权利要求8所述之封装结构，其中每一个凹槽上方形成有一个透镜。
10.如权利要求4所述之封装结构，更包括一散热模块。
11.如权利要求10所述之封装结构，该散热模块包括一热管。
12.如权利要求10所述之封装结构，该散热模块包括一鳍片。
13.如权利要求10所述之封装结构，该散热模块包括一风扇。
14.如权利要求5所述之封装结构，更包括一个连接器、一个驱动IC、以及一个电阻。
15.如权利要求1所述之封装结构，其中该金属基板包括铝或铜。
16.如权利要求1所述之封装结构，更包括一第二热电组件，置于一第二印刷电路板内，其中该第二印刷电路板置于该第一热电组件上。
17.如权利要求1所述之封装结构，更包括一绝缘层，置于该第一热电组件上；以及一第二热电组件，置于该绝缘层上。
18.一种封装结构，包括一金属基板；一第一印刷电路板，形成于该金属基板上；一第一热电组件，形成于该第一印刷电路板内；以及一发光二极管，形成于该第一热电组件上。
19.如权利要求18所述之封装结构，更包括一绝缘层，置于该第一热电组件上；以及一第二热电组件，置于该绝缘层上。
20.一种封装方法，包括提供一印刷电路板，其中该印刷电路板具有一铜箔层；将该铜箔层图案化而形成多个第一电极，并露出该印刷电路板之部分表面；形成多个P极与多个N极于该多个第一电极上；形成多个第二电极于该P极与该N极上，其中该第一电极、该P极、该N极以及该第二电极构成一热电组件；形成一发光二极管于该热电组件上；以及将该印刷电路板压合或黏贴于一金属基板上。
21.如权利要求20所述之封装方法，其中该多个第一电极系藉由一雕刻机而形成。
22.如权利要求20所述之封装方法，其中该多个第一电极系藉由激光或蚀刻工艺而形成。
23.如权利要求20所述之封装方法，其中该发光二极管的形成方法系依序于该热电组件上形成一阳极、一发光层、一阴极。
24.一种封装方法，包括将第一印刷电路板层迭于第二印刷电路板上，其中该第二印刷电路板具有一铜箔层，且该铜箔层介于第一印刷电路板层与该第二印刷电路板之间；形成多个开口于第一印刷电路板内，并露出该铜箔层部分表面；将该铜箔层图案化而形成多个第一电极，并露出该第二印刷电路板之部分表面；形成多个P极与多个N极于该多个第一电极上；形成多个第二电极于该P极与该N极上，其中该第一电极、该P极、该N极以及该第二电极构成一热电组件；形成一发光二极管于该热电组件上；以及将该印刷电路板压合或黏贴于一金属基板上。
25.如权利要求24所述之封装方法，其中该多个第一电极系藉由一雕刻机而形成。
26.如权利要求24所述之封装方法，其中该多个第一电极系藉由一激光或蚀刻工艺而形成。
27.如权利要求24所述之封装方法，其中该发光二极管的形成方法系依序于该热电组件上形成一阳极、一发光层、一阴极。
全文摘要
本发明揭露一种封装结构，包括一金属基板；一印刷电路板，形成于该金属基板上；一热电组件(thermo－electric devices)，形成于该印刷电路板内及/或上；以及一发光二极管，形成于该热电组件上。本发明亦揭露一种封装方法。
文档编号H01L21/02GK101030612SQ200610051479
公开日2007年9月5日 申请日期2006年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者戴明吉, 刘君恺, 余致广, 吴仕先 申请人:财团法人工业技术研究院