专利名称：热电分离的发光二极管座体及其散热单元结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热电分离的发光二极管座体及其散热单元结构，特别 是涉及一种用以承载高功率发光二极管的热电分离的发光二极管座体及其 散热单元结构。
背景技术：
由于高功率发光二极管晶片的制造技术不断进步，所以发光二极管晶 片的发光效率也不断提升，并且使得发光二极管可应用的范围也越来越广 泛，但是目前却未能有效地发光二极管的输入功率转换成光能，反而是将 大部分的输入功率转换成热能，所以若能使发光二极管座体结构分别提供 导热及导电的路径，则可提高发光二极管座体结构的导热速度，进而可将 大部分的输入功率转换成光能，将可提升发光二极管的发光效率。
如美国专利公告第7,098,483号中揭露的一种可操作于高温下的发光 二极管座体结构，其包括一金属基板、 一陶瓷基板及一发光二极管。金属基 板包括一热连接板及一对电极，热连接板及电极设置于金属基板下方。陶瓷 基板设置于金属基板上，而发光二极管则固晶于金属基板或陶瓷基板上。发 光二极管经由金属基板导热结合热连接板，并且电极电性连接于在下方的
电连接板。热流也可借由多条导热体导热连接于热连接板而加强导热，使 热可加速传导出。
虽然上述揭露的发光二极管座体结构可提供热电分离的途径，进而加 快散热速度，但是上述的发光二极管座体结构仅能承载面上型发光二极管 (Face-up LED),而无法承载多颗金属基板垂直发光二极管(Vertical LED Mental alloyed Substrate, VLEDMS )。因为金属基板垂直发光二极管采用 了垂直电流路径，其N极电极位于发光二极管上方，而P极电极位于发光 二极管下方，并利用金属作为基板的材质，所以当多颗金属基板垂直发光 二极管同时设置在发光二极管座体结构中时，金属基板垂直发光二极管借 由导热体与金属基板导热结合时，将会发生短路的现象。
由此可见，上述现有的发光二极管座体结构在结构与使用上，显然仍 存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相 关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被 发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相 关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的热电分离的发光二极管座体及其散热单元结构，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极 需改进的目标。
有鉴于上述现有的发光二极管座体结构存在的缺陷，本发明人基于从 事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用， 积极加以研究创新，以期创设一种新型的热电分离的发光二极管座体及其 散热单元结构，能够改进一般现有的发光二极管座体结构，使其更具有实 用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出 确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的发光二极管座体结构存在的缺陷，而 提供一种新型的热电分离的发光二极管座体及其散热单元结构，其是将散 热单元设计成为 一种热电分离的结构，所要解决的技术问题是使其即使设 置了多颗发光二极管在发光二极管座体中，亦不会有热、电无法分离的问 题，非常适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据
本发明提出的一种热电分离的发光二极管座体结构，其包括 一散热单元， 其具有一绝缘散热基材，该绝缘散热基材的 一侧面上形成有至少 一第 一导
电部及至少一第一导热结合部；以及一座体单元，其包括 一座体本体，具 有一晶粒区及一底面；多条导热体，其穿透该座体本体，又该些导热体的 一第一端部用以与设置于该晶粒区的发光二极管导热结合，而该些导热体 的一第二端部用以与该第一导热结合部导热结合；以及至少一导电体，形
成于该座体本体上，其具有一第二导电部设置于该晶粒区处，又具有一第 三导电部设置于该底面上，且该第三导电部系与该第一导电部电性连接。 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的发光二极管座体结构，其中所述的绝缘散热基材是由一金属基 材结合一绝缘层。
前述的发光二极管座体结构，其中所述的绝缘层为一氧化铝层。 前述的发光二极管座体结构，其中所述的绝缘层为一氮化铝层。 前述的发光二极管座体结构，其中所述的绝缘层为一类钻石碳层。 前述的发光二极管座体结构，其中所述的绝缘散热基材为一氧化铝基材。
前述的发光二极管座体结构，其中所述的绝缘导热基材为一氮化铝基材。
前述的发光二极管座体结构，其中所述的座体本体为一印刷电路板。 前述的发光二极管座体结构，其中所述的座体本体为一陶瓷基板。前述的发光二极管座体结构，其中所述的散热单元与该座体本体是以 一锡/锑或一锡/铅的焊接材为结合材料。
前述的发光二极管座体结构，其进一步具有至少一第二导热结合部，其 是该些导热体的该第二端部导热结合，并再与该第一导热部导热结合。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本
发明提出的一种热电分离的散热单元，其包括 一绝缘散热基材；至少一
第一导电部，形成于该绝缘散热基材的一侧面上；以及至少一第一导热结
合部，形成于该侧面上。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的散热单元，其中所述的绝缘散热基材是由一金属基材结合一绝缘层。
前述的散热单元，其中所述的绝缘层为一氧化铝层。 前述的散热单元，其中所述的绝缘层为一氮化铝层。 前述的散热单元，其中所述的绝缘层为一类钻石碳层。 前述的散热单元，其中所述的绝缘散热基材为一氧化铝基材。 前述的散热单元，其中所述的绝缘导热基材为一氮化铝基材。 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案 可知，本发明的主要技术内容如下
为了达到上述目的，本发明提供了一种热电分离的发光二极管座体结 构，其包括 一散热单元，其具有一绝缘散热基材，绝缘散热基材的一侧面上 形成有至少一第一导电部及至少一第一导热结合部；以及一座体单元，其包 括 一座体本体，具有一晶粒区及一底面；多条导热体，其穿透座体本体，又 导热体的一第一端部用以与设置于晶粒区的发光二极管导热结合，而导热 体的一第二端部用以与第一导热结合部导热结合；以及至少一导电体，形成
于座体本体上，其具有一第二导电部设置于晶粒区处，又具有一第三导电 部设置于底面上，且第三导电部与第一导电部电性连接。
另夕卜，为了达到上述目的，本发明另提供了一种热电分离的散热单元， 其包括 一绝缘散热基材；至少一第一导电部，形成于绝缘散热基材的一 侧面上；以及至少一第一导热结合部，形成于侧面上。
借由上述技术方案，本发明热电分离的发光二极管座体及其散热单元 结构至少具有下列优点及有益效果
一、 能设置多颗发光二极管于发光二极管座体中，亦不会有热、电无法 分离的问题。
二、 选用成本较低的材质作为绝缘散热基材，亦能有热电分离的功效， 可大幅降低制造成本。
综上所述，本发明为一种热电分离的发光二极管座体及其散热单元结构。热电分离的发光二极管座体包括散热单元以及座体单元，其中散热单 元为一种热电分离的结构，其具有绝缘散热基材，并于绝缘散热基材的一侧 面上形成有第一导电部及第一导热结合部。由于散热单元为一种热电分离 的结构，所以当多颗发光二极管结合于座体单元时，亦可进行热电分离。本 发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品的结构或功能上皆有较 大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有 的发光二极管座体结构具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有 产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附
图，详细i兌明如下。
图1为本发明的一种热电分离的发光二极管座体结构的实施例图。 图2为本发明的一种热电分离的发光二极管座体结构的剖面实施例图。 图3为本发明的一种热电分离的散热单元的实施例图。 图4为本发明的一种热电分离的发光二极管座体结构的分解结合实施 例图。
10:发光二极管座体结构11:散热单元
111:绝缘散热基材112:第一导电部
113:第一导热结合部114:金属基材
115:绝缘层12:座体单元
121:座体本体122:导热体
123:导电体124:晶粒区
125:底面126:第二导热结合部
127:第二导电部128:第三导电部
20:发光二极管21:基板
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的热电分离的发光二极 管座体及其散热单元结构其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说 明如后。
图1为本发明的一种热电分离的发光二极管座体结构10的实施例图。 图2为本发明的一种热电分离的发光二极管座体结构10的剖面实施例图。图3为本发明的一种热电分离的散热单元11的实施例图。图4为本发明的 一种热电分离的发光二极管座体结构10的分解结合实施例图。
如图1所示，本实施例为一种热电分离的发光二极管座体结构10，其包 括 一散热单元ll;以及一座体单元12。
如图2所示，散热单元ll，其包括一绝缘散热基材lll;至少一第一导 电部112;以及至少一第一导热结合部113。
绝缘散热基材lll，其可以为一氧化铝基材、 一氮化铝基材或一碳化硅 (SiC)基材，但是由于导热效果较佳的氧化铝基材的制造成本较高，所以绝 缘散热基材111也可选用制造成本较低的金属基材114，并且在绝缘散热基 材111上结合一绝缘层115。
如图2所示，结合绝缘层115的原因是因为如果是放置了多颗金属基 板垂直发光二极管20于座体单元12中时，由于金属基板垂直发光二极管 20的基板21也是金属材质，而为了避免多颗金属基板垂直发光二极管20 在利用打线技术彼此电性连接后会与金属基材114间发生短路的现象，所 以本实施例是在金属基材114上结合绝缘层115用以提供电性绝缘，并可 确保设置多颗金属基板垂直发光二极管20于发光二极管座体结构10时不 会发生短路的现象。
金属基材114上的绝缘层115不但要具有电性绝缘的特性，也要同时 具有良好的导热效果，因此绝缘层115的材质可以选用氧化铝、氮化铝或 类钻石碳(Diamond-Like Carbon, DLC),并可利用镀膜技术使绝缘层115 形成于金属基板上，例如类钻石碳层可利用物理气相沈积技术(Phys ica 1 Vapor Deposition, PVD)镀在金属基材114上。如此可以不但使绝缘散热 基材111具有良好的导热效果，也可降低制造成本。
如图3所示，第一导电部112,其形成于绝纟彖散热基材111的一侧面上， 并且位于绝缘散热基材111的边缘，用以与座体单元12的第三导电部128 电性结合。如图1所示，第一导电部112的其中一部份外露于座体单元12 外，用以与其他发光二极管座体结构作电性连接，并提供散热单元ll的导 电途径。
如图2所示，第一导热结合部113，形成于绝缘散热基材111上，并且 与第一导电部112位于同一侧面，并且位于靠近绝缘散热基材111的中间 区域。任两个第一导热结合部113之间彼此不相互接触，并且任一第一导 热结合部113亦不与第一导电部112相互接触。第一导热结合部113主要 是用以提供独立的导热途径，并且借由第一导热结合部113提供独立的导 电途径，所以使得散热单元11成为热电分离的结构。
座体单元12，其包括 一座体本体121;多条导热体122;以及至少一 导电体123。座体本体121，其具有一晶粒区124及一底面125，晶粒区124用以放 置发光二极管20,有时依使用需求也可同时放置多颗发光二极管20。座体 本体121可以为一印刷电路板或一陶乾基板，由于陶乾基板也具有良好的 热传导特性，所以也可借由陶瓷基板快速地将热传导远离发光二极管20。
多条导热体122，其穿透座体本体121,导热体122分别具有一第一端 部及一第二端部，第一端部用以与设置于晶粒区124的发光二极管20的底 部导热结合，而第二端部则用以与散热单元11的第一导热结合部113导热 结合。发光二极管20累积的热可自第一端部经由导热体122传导至第二端 部，再由第二端部传导至散热单元11的第一导热结合部113，多条导热体 122可提供足够的导热途径，并能进一步加快导热速度。
为了再进一步提高导热体122与第一导热结合部113间的导热速度，可 再增加至少一第二导热结合部126导热结合于导热体122的第二端部后，再 将第二导热结合部126与第一导热结合部113导热结合，借此增加导热体 122的第二端部与第一导热结合部113的接触面积，并提高将导热体122将 热传导至第一导热结合部113的速度。
导电体123，其具有一第二导电部127及一第三导电部128，导电体123 形成于座体本体121上，而第二导电部127设置于晶粒区124处，第三导 电部128则设置于底面125上，并且第三导电部128电性连"^于第一导电 部112。当使用发光二极管座体结构10时，利用直流电源提供驱动电流至 第一导电部112外露的部分，用以将驱动电流经由导电体123的第三导电 部128传导至第二导电部127，并且利用打线技术电性连接至发光二极管 20，用以驱动发光二极管20。
如图4所示，散热单元11与座体本体121之间分别借由第一导电部1U 对应于第三导电部128，以及第一导热结合部113对应于第二导热结合部 126而相互结合。散热单元11可借由焊接技术与座体本体121结合为一体， 且所使用的结合材料可以为一锡/锑或一锡/铅的焊接材，并使第一导电部 112电性连接于第三导电部128,以及第一导热结合部113导热结合于第二 导热结合部126，进而使得发光二极管座体结构IO成为一种热电分离的结 构。
借由分别提供导热及导电的途径，使发光二极管座体结构10能够更加 快速地将热导出并远离发光二极管20,而使得发光二极管20不会受到热的 影响而降低发光效率，并且本实施例的发光二极管座体结构10不但可承载 面上型发光二极管20，也可同时承载多颗金属基板垂直发光二极管20,进 而使得本实施例的发光二极管座体结构10具有更广泛的应用范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、一种热电分离的发光二极管座体结构，其特征在于其包括一散热单元，其具有一绝缘散热基材，该绝缘散热基材的一侧面上形成有至少一第一导电部及至少一第一导热结合部；以及一座体单元，其包括一座体本体，具有一晶粒区及一底面；多条导热体，其穿透该座体本体，又该些导热体的一第一端部用以与设置于该晶粒区的发光二极管导热结合，而该些导热体的一第二端部用以与该第一导热结合部导热结合；以及至少一导电体，形成于该座体本体上，其具有一第二导电部设置于该晶粒区处，又具有一第三导电部设置于该底面上，且该第三导电部系与该第一导电部电性连接。
2、 根据权利要求1所述的发光二极管座体结构，其特征在于'其中该绝 缘散热基材是由一金属基材结合一绝缘层。
3、 根据权利要求2所述的发光二极管座体结构，其特征在于其中该绝 缘层为一氧化铝层、 一氮化铝层或一类钻石碳层。
4、 根据权利要求1所述的发光二极管座体结构，其特征在于其中该绝 缘散热基材为一氧化铝基材、 一氮化铝基材或一碳化硅基材。
5、 根据权利要求1所述的发光二极管座体结构，其特征在于其中该座 体本体为 一 印刷电路板或一 陶乾基板。
6、 根据权利要求1所述的发光二极管座体结构，其特征在于其中该散 热单元与该座体本体是以一锡/锑或一锡/铅的焊接材为结合材料。
7、 根据权利要求l所述的发光二极管座体结构，其特征在于其进一步 具有至少一第二导热结合部，其是与该些导热体的该第二端部导热结合，并 与该第一导热结合部导热结合。
8、 一种热电分离的散热单元，其特征在于其包括 一绝缘散热基材；至少一第一导电部，形成于该绝缘散热基材的一侧面上；以及 至少一第一导热结合部，形成于该侧面上。
9、 根据权利要求8所述的散热单元，其特征在于其中该绝缘散热基材 是由一金属基材结合一绝缘层。
10、 根据权利要求9所述的散热单元，其特征在于其中该绝缘层为一氧 化铝层、 一氮化铝层或一类钻石碳层。
11、 根据权利要求8所述的散热单元，其特征在于其中该绝缘散热基材 为一氧化铝基材、 一氮化铝基材或一碳化硅基材。
全文摘要
本发明是有关于一种热电分离的发光二极管座体及其散热单元结构。热电分离的发光二极管座体包括散热单元以及座体单元，其中散热单元为一种热电分离的结构，其具有绝缘散热基材，并于绝缘散热基材的一侧面上形成有第一导电部及第一导热结合部。由于散热单元为一种热电分离的结构，所以当多颗发光二极管+结合于座体单元时，亦可进行热电分离。
文档编号H01L33/00GK101320717SQ200710165700
公开日2008年12月10日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者温士逸, 陈明鸿 申请人:钜亨电子材料元件有限公司