专利名称：高散热效率的发光二极管灯具基板及其灯具模块的制作方法
技术领域：
本创作是关于一种高散热效率的发光二极管灯具基板及其灯具模块，特别是指一 种直接利用平板式热管作为散热管道，并且可以直接设置多颗发光二极管晶粒于该平板式 热管而形成的灯具基板及其灯具模块。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode ；LED)具有体积小、耐冲击、寿命长、低耗电、 冷发光及无汞污染等等优点，成为最近照明领域中的研究发展重点。发光二极管的发展方 向从小功率朝向高功率发展，在应用面上更多元，由最早期的指示灯进步到现在发光二极 管照明产品。随着高功率发光二极管的广泛应用，散热的需求也渐渐提高。若这些余热未适时 的排出，将产生很多的问题。例如，发光效率降低、使用寿命减短、光色质量改变…等。所以 在热导设计方面，需要有效的散热结构来将余热导出模块，避免以上这些问题的发生。目前发光二极管灯具的散热方式，大部份是使用散热鳍片以提高散热面积方式， 其缺点为散热效率较差，散热模块的体积也较大。有的再利用散热较迅速的热管散热，以提 高其散热效率。然而，上述的散热方式都有共同的缺点，就是发光二极管组件产生的热量都需要 经过印刷电路板传递出去。印刷电路板是低热传导性的材料，从而发光二极管产生的热量 无法有效迅速地传递至外界。为了改善印刷电路板热阻值较大的问题，先前技术另发展出 金属基板的印刷电路板(Metal Core PCB ;MCPCB)。然而发光二极管组件产生的热量仍需 要经过金属基板的印刷电路板的各层材料、及散热膏(或散热贴片)，最后才能达到散热鳍 片或热管。再者，为了固定发光二极管灯具于热管及散热鳍片，先前技术通常使用结构复杂 的扣具。扣具不仅增加了成本，也占据空间。此外，组装扣具也耗费相当的人力。因此先前技术，首先在于如何改善发光二极管组件与热管的结合方式以增加热传 导的效率；此外，还要解决发光二极管组件如何简洁地结合于热管或散热鳍片。综上所述，本创作人有感上述缺点可改善，特潜心研究并配合学理的应用，终于提 出一种设计合理且有效改善上述缺点的创作。
发明内容本创作所要解决的技术问题，在于提供一种高散热效率的发光二极管灯具基板及 其灯具模块，特别是对于多颗发光二极管晶粒，提供高效率散热方案，以及简洁结合于平板 式热管的方案，该结合方案可以缩短热导途径以促进散热效能。为了解决上述技术问题，根据本创作的其中一种方案，提供一种高散热效率的发 光二极管灯具基板，其包括有一平板式热管具有一平坦的平面、一绝缘层及一导电层。该绝 缘层形成于该平板式热管的该平面上，并且分为一对绝缘电极区、及多个晶粒设置区位于该对绝缘电极区之间，该些晶粒设置区各供固定一发光二极管晶粒。该导电层包括有一对 导电电极区部份覆盖于该对绝缘电极区上，其中该平板式热管形成一凹陷部及多个围绕该 凹陷部的挡墙，该凹陷部具有一平坦底面，其中该绝缘层的该些晶粒设置区形成于该凹陷 部内。该挡墙呈倾斜状，其中该对绝缘电极区、及该对导电电极区形成于该挡墙上。为了解决上述技术问题，根据本创作的其中一种方案，提供一种高散热效率的发 光二极管灯具模块，包括一平板式热管，其具有一平坦的平面；一绝缘层形成于该平板式热 管的该平面上，该绝缘层区分为一对绝缘电极区、及多个设于该对绝缘电极区之间的晶粒 设置区；一导电层包括有一对导电电极区部份覆盖于该对绝缘电极区上；多个发光二极管 晶粒各自固定于该些晶粒设置区；以及一透明胶体覆盖于该些发光二极管晶粒上。该平板 式热管形成一凹陷部及多个围绕该凹陷部的挡墙，该凹陷部具有一平坦底面，其中该些晶 粒设置区、及该些多个发光二极管晶粒置于该凹陷部的该平坦底面上，其中该透明胶体固 定于该凹陷部内。该挡墙呈倾斜状以反射该些发光二极管晶粒的光线，其中该对绝缘电极 区、及该对导电电极区形成于该挡墙上。根据本创作的其中一种实施方式，进一步包括一隔离环形成于该些发光二极管晶 粒的外围。根据本创作的另一种实施方式，其中该平板式热管形成一凹陷部及多个围绕该凹 陷部的挡墙，该凹陷部具有一平坦底面，其中该些晶粒设置区及该些多个发光二极管晶粒 置于该平坦底面上。本创作具有以下有益效果一、本创作不需要电路板或金属基板，藉此缩短该发光二极管晶粒与该平板式热 管之间热传导的路径，以增加散热效率。本创作可选择性地设置该隔离环于该些发光二极管晶粒的外围。当利用胶质框体 为该隔离环时，具有高度可调整性，可方便调整其形状。三、本创作可利用该平板式热管直接形成该凹陷部，而不需要隔离环。该发光二极 管灯具模块的整体尺寸更薄。此外该倾斜状挡墙有利于反射该些发光二极管晶粒的光线。以上关于本创作内容的说明以及以下实施方式的说明用以举例并解释本创作的 原理，并且提供本创作的保护范围进一步的解释。
图IA至图IE为本创作的高散热效率的发光二极管灯具模块的制造流程示意图。图2A至图2E为本创作的高散热效率的发光二极管灯具模块另一个实施例的流程 示意图。图2F为本创作的高散热效率的发光二极管灯具模块再一实施例的俯视图。图3为本创作依图IE的剖视图。图4为本创作依图IE另一实施例的剖视图。图5为本创作发光二极管灯具模块未具有隔离环的第一实施例的剖视图。图6为本创作发光二极管灯具模块未具有隔离环的第二实施例的剖视图。图7为本创作发光二极管灯具模块未具有隔离环的第三实施例的剖视图。图8为本创作发光二极管灯具模块未具有隔离环的第四实施例的剖视图。[0028]符号说明平板式热管100凹陷部102隆起平台106绝缘电极区2la、2Ib绝缘条状区M导电电极区31a、31b、31a发光二极管晶粒40隔离环 50、50a
平面101 挡墙 103、105
绝缘层20 晶粒设置区22 导电层30
、31b，导电条状区33
导线 41、43、45 透明胶体60连接器70具体实施方式
请参阅图IA至图1E，为本创作的高散热效率的发光二极管灯具基板及其灯具模 块的制造流程示意图。如图IA所示，本创作包括一平板式热管(Flatheat pipe,FHP) 100, 该平板式热管100上形成有一平坦的平面101。该平板式热管100为一长形板体，较佳为多 流道设计，其用处在于可以增加内部液体容量、增加毛细力和使内部流体液气分流，减少液 气相互之间的摩擦力。该平板式热管100的该平面101形成一绝缘层20。该绝缘层区20可分为一对绝 缘电极区21a、21b、及多个晶粒设置区22位于该对绝缘电极区21a、21b之间。该绝缘层20 的用途在于作为一层与该平板式热管100绝缘地隔离的底层。该晶粒设置区22是为着晶 粒(如第一 C图中组件40所示)能绝缘且良好导热地置于该平板式热管100上。该绝缘层20的材料，特别是针对该绝缘电极区21a、21b，可以是高分子材料，或者 是使用低热阻导热绝缘材料，例如可以采用紫外线硬化性树脂(UV胶)、高导热的环氧树 脂，或环氧树脂加上玻璃纤维(Epoxy+Glass Fabric)，或者高导热的环氧玻纤布粘结片。另 一种方式，特别是针对该些晶粒设置区22，可以是使用导热银胶，通过网版印刷的方式形成 于该平板式热管100上，然后预烘烤30分钟左右，温度为摄氏90至100度。请参考图1B，本创作还包括一导电层30形成该绝缘层20上。该导电层30包括一 对导电电极区3la、3Ib部份覆盖于该对绝缘电极区2la、2Ib上。该对导电电极区3la、3Ib 作为电极以连接电源。该导电层30的材料可以是导电浆料，例如铜胶、银胶、银铝浆、铝浆、 或贵金属浆料，其优点在于可以丝网印刷。另外该导电电极区31a、31b可以是铜箔，经过蚀 刻形成印刷电路，可负荷较大电流。本创作进一步可以依据需求而局部地涂布一防焊层，例如通过涂布防焊油墨 (Solder Mask)而形成该防焊层。该防焊层可以局部地覆盖该导电层30，其功用在于保护 局部的电路及电极；该防焊层也可以直接覆盖在该平板式热管上，以隔绝空气中的水气而 避免氧化。涂布完防焊油墨后，可进一步依据需求，作表面抗氧化处理，以加强表层抗氧化 能力。该防焊层的涂布方式可以是利用网版印刷而形成。至此，本创作已完成基础的发光二极管的灯具基板。此灯具基板可供设置多颗发 光二极管晶粒，进而形成一灯具模块。通过本创作，提供该些发光二极管晶粒一种高效率的 散热方案。该些发光二极管晶粒很简洁地结合于该平板式热管100，不需透过其它电路基板或金属基板，进而提高热传导效率。此外，相较散热鳍片或金属基板，该平板式热管100具 有良好的散热效率。请参考图1C，显示本创作布晶的流程。图IC中显示多个发光二极管晶粒(LED chips) 40固定于该些晶粒设置区22。此外，该图中包括提供一隔离环50于该些发光二极管 晶粒40的外围。该隔离环50是用以限制并固定覆盖于该些发光二极管晶粒40的透明胶 体(如图IE组件60所示)。为着节省制程的时间，本创作在完成设置铜箔(印刷铜膏)、 发光二极管晶粒、及隔离环，甚至可设置一对连接器于该导电电极区之后。然后一起烘烤固 定，约一至二小时，温度为摄氏150度左右。上述隔离环50可以是选择性地形成于该平板式热管100上，其可由该平板式热管 100本身的结构所替代，请容后述。请参考图1D，其显示本创作打线(wiring)的示意图。在固定该些发光二极管晶粒 40后，本创作通过导线电连接该些发光二极管晶粒40于该对导电电极区31a、31b。本实施 例以打线方式说明，每一该发光二极管晶粒40各有一对导线41，相邻近的该些发光二极管 晶粒40以该导线41彼此串连连接。最外侧该些发光二极管晶粒40以该导线41电连接于 该对导电电极区31a、31b。上述提供该隔离环50的步骤可以是在本创作打线完成之后。该 些导线41可以是金线、铜线或铝线。请参考图1E，为本创作的高散热效率的发光二极管灯具模块的完成俯视图。本创 作还包括一透明胶体60覆盖于该些发光二极管晶粒40上，其中该透明胶体60含有荧光粉 (phosphor powder)作为光线颜色混光材料。烘烤后，即完成本创作的高散热效率的发光二 极管灯具模块。该透明胶体60其其荧光粉成分可视灯具需要调整。本创作一种具体实施 的例子，涂布该透明胶体60之后，烘烤约一小时，温度为摄氏170度。该透明胶体60形状 可以是向上微突以提供聚光作用、或者具平坦表面。请参阅图2A至图2E，为本创作的高散热效率的发光二极管灯具模块另一个实施 例的流程示意图。图2A与图IA的差异在于，其中该绝缘层20进一步包括形成多个绝缘条 状区M，该些绝缘条状区M平行排列于该平板式热管100上且位于该些晶粒设置区22之 间。图2B与图IB的差异在于，该导电层30进一步包括多个导电条状区33覆盖于该 些绝缘条状区对。图2C与图IC类似，亦即固定该些发光二极管晶粒40于该些晶粒设置区22。此 外，提供该隔离环50于该些发光二极管晶粒40的外围，用以限制并固定覆盖于该些发光二 极管晶粒40的透明胶(如图2E组件60所示)。图2D与图ID的差异在于，相邻近的该些发光二极管晶粒40其中一条该导线43 不是彼此串连连接，而是连接于该导电条状区33。最外侧该些发光二极管晶粒40以另一条 该导线43电连接于该对导电电极区31a、31b。本实施例的优点在于该导线43具有较短的 长度。由于打线通常是以昂贵的金线实施，较短的该导线43可节省成本，用较少贵重金属 资源。图2E与图IE类似，该透明胶体60覆盖于该些发光二极管晶粒40上。请参考图2F，为本创作的另一实施例的俯视图。本创作进一步可设置至少一连接 器70于该平板式热管100上。此实施例将作为左侧电极的该导电电极区31a延伸至右侧，
6与右侧该导电电极区31b靠近排列。然后，将该连接器70分别连接于该对导电电极区31a、 31b，藉此可方便将此发光二极管灯具模块连接于电源。请参考图3，为本创作依图IE的剖视图。本实施例中该隔离环50为一金属框体。 金属框体的优体在于反光良好。此图中该金属框体50以方型为例，然而不限于此。例如可 以具有凹面状的内侧壁以增进聚光的作用。请参考图4，为本创作依图IE另一实施例的剖视图。本实施例中该隔离环50a为 使用非透明的热硬化型塑料质框体，其优点在于具有高度可调整性，可方便调整其形状，例 如圆形、方形、或多边形。使用淡色的胶质框体同样可利于增进反光功能，例如可填加具银 色的颜料。甚至可以进一步在完成胶质的该隔离环50a后，涂上一层反光层。请参考图5，为本创作发光二极管灯具模块未具有隔离环的实施例的剖视图。此 实施例用以解释本创作可以选择性地不设置该隔离环的作法。其作法在于该平板式热管 100上形成一凹陷部102，该凹陷部102具有一平坦底面。该凹陷部102由多个挡墙103围 绕。其中该些晶粒设置区(未标号)、及该些多个发光二极管晶粒40置于该凹陷部102内 该平坦底面上，其中该透明胶体60受限而固定于该凹陷部102内，并不需要隔离环。其中 该对绝缘电极区(未标号)、及该对导电电极区31a、31b形成于该凹陷部102的外面而邻近 该凹陷部102。该凹陷部102可以是以钻磨、研磨、或刀具去除等方式完成。此实施例中，该 些发光二极管晶粒40更靠近该平板式热管100的液体流道，具更好的导热效果。此外，该 发光二极管灯具模块的高度较前述的实施例为低，整体尺寸更薄。请参考图6，为本创作发光二极管灯具模块未具有隔离环的第二实施例的剖视图。 此实施例与图5差异处在于，其中该凹陷部102为倾斜状的挡墙105所围绕，该呈倾斜状挡 墙105有利于反射该些发光二极管晶粒40的光线。请参考图7，为本创作发光二极管灯具模块未具有隔离环的第三实施例的剖视图。 此实施例与图6差异处在于，其中包括如图2A至图2E中的作法，进一步包括该些导电条状 区33及位于该些导电条状区33下的绝缘条状区(未图示)。此外，本实施例将该对绝缘电 极区(未标号)、该对导电电极区31a’、31b’延伸至该倾斜状的挡墙105上(如前述图IB 说明，该对绝缘电极区(未标号)设于该对导电电极区下)。此实施例的优点不仅未设置隔 离环，并且利用较短的该导线43、45将该些发光二极管晶粒40分别电性连接至该些导电条 状区33以及该对导电电极区31a’、31b’。值得一提的，本创作中该些发光二极管晶粒40的位置可以设于该平板式热管100 的流道上。以图7为例，每一流道设有二排的该发光二极管晶粒40，藉此热量可以直接传导 至流道，而通过流道内的工作液体导弓丨出去。请参考图8，为本创作发光二极管灯具模块未具有隔离环的第四实施例的剖视图。 此实施例与图6差异处在于，利用一隆起平台106替代凹陷部，供该些发光二极管晶粒40 置于该隆起平台106上。该对导电电极区31a、31b则置于该隆起平台106外侧。该透明胶 体60覆盖该隆起平台106并局部覆盖该对导电电极区31a、31b。因此，透过本创作高散热效率的发光二极管灯具基板及其灯具模块，具有如下述 的特点及功能一、本创作中该些发光二极管晶粒40直接置于散热良好的该平板式热管100上， 不需要电路板或金属基板，藉此缩短该发光二极管晶粒40与该平板式热管100之间热传导的路径，以增加散热效率。二、本创作可选择性地设置该隔离环50于该些发光二极管晶粒40的外围。当利 用胶质框体为该隔离环50a时，具有高度可调整性，可方便调整其形状。本创作可利用该平板式热管100直接形成该凹陷部102，而不需要隔离环。该发光 二极管灯具模块的整体尺寸更薄。此外该倾斜状挡墙105有利于反射该些发光二极管晶粒 40的光线。综上所述，仅为本创作较佳实施例而已，自不能以此限定本案的保护范围，因此依 本案申请范围所做的均等变化或修饰，仍属本案所涵盖的范围。
权利要求1.一种高散热效率的发光二极管灯具基板，其特征在于，包括一平板式热管，其具有一平坦的平面；一绝缘层，形成于该平板式热管的该平面上，该绝缘层区分为一对绝缘电极区、及多个 设于该对绝缘电极区之间的晶粒设置区，该些晶粒设置区各供固定一发光二极管晶粒；及一导电层，包括有一对导电电极区部份覆盖于该对绝缘电极区上，其中该平板式热管 形成一凹陷部及多个围绕该凹陷部的挡墙，该凹陷部具有一平坦底面，其中该绝缘层的该 些晶粒设置区形成于该凹陷部内。
2.根据权利要求1所述的高散热效率的发光二极管灯具基板，其特征在于，该绝缘层 进一步包括多个绝缘条状区平行排列于该平板式热管上且位于该些晶粒设置区间，该导电 层进一步包括多个导电条状区覆盖于该些绝缘条状区。
3.根据权利要求1所述的高散热效率的发光二极管灯具基板，其特征在于，该对绝缘 电极区、及该对导电电极区形成于该凹陷部的外面。
4.根据权利要求1所述的高散热效率的发光二极管灯具基板，其特征在于，该挡墙呈 倾斜状，其中该对绝缘电极区、及该对导电电极区形成于该挡墙上。
5.一种高散热效率的发光二极管灯具模块，其特征在于，包括一平板式热管，其具有一平坦的平面；一绝缘层，形成于该平板式热管的该平面上，该绝缘层区分为一对绝缘电极区、及多个 设于该对绝缘电极区之间的晶粒设置区；一导电层，包括有一对导电电极区部份覆盖于该对绝缘电极区上；多个发光二极管晶粒各自固定于该些晶粒设置区，该些发光二极管晶粒各连接有一对 导线，最外侧的该些发光二极管晶粒各以其中一条该导线连接于该些导电电极区；及一透明胶体覆盖于该些发光二极管晶粒上。
6.根据权利要求5所述的高散热效率的发光二极管灯具模块，其特征在于，该绝缘层 进一步包括多个绝缘条状区平行排列于该平板式热管上且位于该些晶粒设置区之间，该导 电层进一步包括多个导电条状区覆盖于该些绝缘条状区，其中该些发光二极管晶粒的其中 一条该导线连接于该些导电条状区。
7.根据权利要求5所述的高散热效率的发光二极管灯具模块，其特征在于，进一步包 括一隔离环形成于该些发光二极管晶粒的外围，其中该隔离环为一金属框体或一胶质框 体。
8.根据权利要求5所述的高散热效率的发光二极管灯具模块，其特征在于，该平板式 热管形成一凹陷部及多个围绕该凹陷部的挡墙，该凹陷部具有一平坦底面，其中该些晶粒 设置区、及该些多个发光二极管晶粒置于该凹陷部的该平坦底面上，其中该透明胶体固定 于该凹陷部内。
9.根据权利要求8所述的高散热效率的发光二极管灯具模块，其特征在于，该对绝缘 电极区、及该对导电电极区形成于该凹陷部的外面。
10.根据权利要求8所述的高散热效率的发光二极管灯具模块，其特征在于，该挡墙呈 倾斜状以反射该些发光二极管晶粒的光线，其中该对绝缘电极区、及该对导电电极区形成 于该挡墙上。
专利摘要一种高散热效率的发光二极管灯具基板及其灯具模块，该灯具基板包括一平板式热管形成一平坦的平面、一绝缘层形成于该平面上、及一导电层。该绝缘层含有一对绝缘电极区及多个设于该对绝缘电极区之间的晶粒设置区。该导电层包括有一对导电电极区部份覆盖于该对绝缘电极区。该灯具模块包括多个发光二极管晶粒固定于该些晶粒设置区且通过导线连接于该对导电电极区、及一覆盖于该些发光二极管晶粒上的透明胶体。本创作解决具有多颗发光二极管晶粒的高功率灯具模块的散热问题，缩短热导途径以促进散热效能。
文档编号H01L25/075GK201853703SQ20102024942
公开日2011年6月1日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者陈彦桦 申请人:可成科技股份有限公司