本发明涉及一种覆晶式led的快速导热构造，技术领域涉及一导热用的金属基板以及一共晶焊接于金属基板上的覆晶式led(flip-chipled)；共晶焊接后二者之间形成一共晶结合的导热路径，能够将该覆晶式led运作时产生的废热，在极小的空间里无界面阻碍(boundarybarrier)地快速导出到外部散热，进而可以在相同面积下提高覆晶式led的输出功率及使用寿命。
背景技术：
众所周知，led虽然具有省电、使用寿命长、体积小等各种优点，但是led运作发光时会产生废热，该废热如果无法有效地快速传导到外部散热，其高热将会对led上的萤光粉、硅胶造成光衰或其他损害，此特性将直接或间接影响到led的使用寿命以及品质，而且使led的输出功率受到限制，所以，如何提升led的散热效率一直是相关业者努力的目标。
其次，近年来覆晶(flip-chip)封装技术的发展对于二极管元件而言是一个非常重要的里程碑。所谓“覆晶”，是将晶片的电极连接点在制程中长出凸块(bump)，然后将晶片翻转过来使凸块与基板直接焊接而得其名。由于制程中，不需要如同传统晶粒封装时，必须将晶粒的两个电极分别与电极接脚利用焊接或打线方式电连接，所以让二极管元件成品的体积可以大幅缩小到接近晶粒核心尺寸，因此称为晶粒尺寸封装(csp)。
上述覆晶封装技术固然能够应用在led上，制作出覆晶式led使而其体积大幅缩小，然而覆晶式led底部的空间极小，若无法将运作时产生的废热快速导出散热，则应用在例如多数个覆晶式led阵列所组成的照明灯具时，只能将各覆晶式led之间的间距加宽、分散排置，以避免各覆晶式led产生的废热集中。但如此一来，即便每一个覆晶式led的体积再小，还是无法让应用端(例如前述灯具)的体积缩小。
此外，关于热的传导技术中，当热由甲介质到乙介质时，因二者两相接触面的接触状况不一，例如表面干净度、粗糙度、硬软度、接触压力等等，造成电子云层因温度差异，在游动时由一方介质的表面再到另一方质的表面热传导时会产生热传导界面阻碍(boundarybarrier)。而热传导界面阻碍，或可通过导热膏、锡浆、银浆、礸石膏等导热性较佳的介质来尽量降低阻碍，但导热效果仍不如共晶焊接来得有效率。
目前已知的相关技术中，cn101030613a将一覆晶式led焊接在一导热基板上，其散热方式是将覆晶式led的负极焊接在该导热基板上的焊层上，以期能快速导热。然而，该cn101030613a在导热基板上先设置一层绝缘膜再设置焊层，使led负极必须通过绝缘膜才能将废热传导到导热基板，除了绝缘膜的材质具有较高的热阻以外，绝缘膜与led之间、以及绝缘膜与导热基板之间，还形成了两个热传导界面阻碍(boundarybarrier)，显然无法达到快速导热的功效。
中国台湾专利m500997在覆晶式led的正极与负极之间设置了一个固晶胶，并且在散热基板的绝缘膜上相对应设置一缺口，然后使覆晶式led底部的固晶胶通过缺口与散热基板连接来导热。这种方式虽然在覆晶式led与散热基板之间少了一层绝缘膜，然而利用固晶胶的导热效果并不甚佳，该固晶胶与led之间以及固晶胶与与导热基板之间，仍然多出了两个热传导界面阻碍，其导热效率仍然不理想。
cn103066193a在一般的smd型led底面一体设置了一正、负极焊盘以及一散热焊盘，并且在pcb铜箔线路的正负极接点之间另外设置一h形铜嵌块，利用铜嵌块与led的散热焊盘焊接来导热。这种结构设计中，由于smd型led的散热焊盘并非直接由led晶体引出，而是间接由led安装的pcb或支架上接出，因此这种结构设计仍然存在两组热传导界面阻碍。此外，虽在正、负极铜箔线路之间，再额外设置一h形铜嵌块，但也只是增加后段传热的面积，无法改善热传导效果。
技术实现要素：
有鉴于上述已知技术的各种缺失，本发明人以累积多年相关领域研究设计的实务经验，发明出一种能快速导热的覆晶式led导热构造，其目的在于：通过金属基板与覆晶式led之间共晶结合的导热路径，让覆晶式led运作时的废热可以在极小的空间里无界面阻碍(boundarybarrier)地快速导出到外部散热，不但可以在相同面积下提高覆晶式led的输出功率及使用寿命，而且大幅简化制程。
为达成上述目的，本发明覆晶式led导热构造，包括一导热用的金属基板以及一共晶焊接在该金属基板上的覆晶式led，其中：
该覆晶式led底部一体延伸有二凸块，该二凸块彼此间隔排列而分别作为一正极焊盘、以及一负极焊盘；
该金属基板上贴合有一层绝缘膜，该绝缘膜表面相对于覆晶式led的底部设有一与正极焊盘共晶焊接的正极铜箔线路、一相对于负极焊盘的窗口、以及一与负极焊盘共晶焊接的负极铜箔线路，且该金属基板在窗口位置延伸有一共晶焊接部，该共晶焊接部顶部裸露于该窗口；以及
该正极焊盘与正极铜箔线路之间、以及负极焊盘与该共晶焊接部及负极铜箔线路之间共晶焊接，进而分别在各共晶焊接位置形成共晶结合层，使覆晶式led与金属基板之间通过各共晶结合层而形成共晶结合的导热路径。
实施时，所述正极铜箔线路与共晶焊接部上方分别设置有一层焊层，其中该共晶焊接部上方的焊层侧向延伸至负极铜箔线路上方，且各焊层经共晶焊接后分别形成所述的共晶接合层。
实施时，所述共晶焊接部与正极铜箔线路之间设有绝缘体。
本发明另提供一种覆晶式led导热构造，包括一导热用的金属基板以及一共晶焊接在该金属基板上的覆晶式led，其中：
该覆晶式led底部一体延伸有至少三个凸块，该至少三个凸块彼此间隔排列而分别作为一正极焊盘、一负极焊盘、以及至少一导热焊盘；
该金属基板上贴合有一层绝缘膜，该绝缘膜表面相对于覆晶式led的底部设有：一与正极焊盘共晶焊接的正极铜箔线路、一与负极焊盘共晶焊接的负极铜箔线路、以及一相对于导热焊盘的窗口，且该金属基板在窗口位置延伸有一共晶焊接部；
该共晶焊接部顶部裸露于该窗口，以供所述的导热焊盘共晶焊接于该共晶焊接部上，进而使覆晶式led底部与金属基板之间在各共晶焊接位置分别形成一共晶结合层，其中覆晶式led的至少一导热焊盘与金属基板的共晶焊接部之间通过该相对应的共晶结合层而形成一共晶结合的导热路径。
凭借上述构造，当覆晶式led发光时，由于该负极焊盘或导热焊盘是由覆晶式led底部一体延伸、该共晶焊接部是由金属基板延伸，因此负极焊盘或导热焊盘与该共晶焊接部之间经共晶焊接所形成的共晶结合层，即可在覆晶式led与金属基板之间形成一共晶结合的导热路径，进而让覆晶式led发光时产生的废热，在覆晶式led底部极小的空间里无界面阻碍地快速传导到金属基板上以供散热；此外，所述覆晶式led与铜箔线路之间的共晶焊接结构，使铜箔线路可以在不造成短路漏电为原则下尽量扩大线路宽度，以增加散热面积的方式来补偿、改善铜箔线路与金属基板之间绝缘膜的高热阻问题，而且能够在相同面积下提高覆晶式led的输出功率及使用寿命。
实施时，所述覆晶式led底部的正极焊盘与负极焊盘设置在覆晶式led底部的两侧，该至少一导热焊盘设置在该正极焊盘与负极焊盘之间。
实施时，所述共晶焊接部、正极铜箔线路以及负极铜箔线路上方，分别设置有至少一层共晶焊接用的焊层，各焊层经共晶焊接后，分别形成所述的共晶结合层，且所述共晶焊接部与正极铜箔线路及负极铜箔线路之间分别设有白漆等绝缘体。
实施时，该导热焊盘为多数个彼此间隔设置在正极焊盘与负极焊盘之间，且该共晶焊接部上的共晶结合层之间以及多个导热焊盘之间的位置填充有锡浆或导热膏。
实施时，所述共晶焊接部是在该绝缘膜贴合于金属基板表面后，在该绝缘膜的窗口内填充金属材料，并且以共晶焊接方式使该窗口内的金属材料与金属基板表面共晶焊接所构成。
实施时，所述共晶焊接部是以腐蚀方式将金属基板表面相对于窗口位置以外的区域去除一固定厚度所形成，使该共晶焊接部顶面突出于金属基板表面，并且在绝缘膜贴合于金属基板表面后穿过该窗口而裸露。
实施时，所述共晶焊接部是在金属基板相对于窗口的位置向上冲压弯折所形成，使该共晶焊接部顶面突出于金属基板表面，并且穿过该窗口而裸露。
相较于现有技术，本发明在覆晶式led与金属基板之间形成共晶结合的导热路径，不但可以让覆晶式led发光时产生的废热，在覆晶式led底部极小的空间里无界面阻碍地快速传导到金属基板上以供散热，而且覆晶式led与铜箔线路之间的共晶焊接结构，使铜箔线路时可以在不造成短路漏电为原则下尽量扩大线路宽度，以增加散热面积的方式来补偿、改善铜箔线路与金属基板之间绝缘膜的高热阻问题，进而提高覆晶式led的输出功率及使用寿命，而且在实施时只需将覆晶式led与金属基板以共晶焊接技术即可结合，具有加工容易、节省成本的优点。
以下依据本发明的技术手段，列举出适于本发明的具体实施方式，并配合图式说明如后：
附图说明
图1是本发明第一具体实施方式的分解图。
图2是本发明第一具体实施方式的组合示意图。
图3是本发明第二具体实施方式的分解图。
图4是本发明第二具体实施方式的组合示意图。
图5是本发明第三具体实施方式的分解图。
图6是本发明第三具体实施方式的组合示意图。
图7是本发明第四具体实施方式的分解图。
图8是本发明第四具体实施方式的组合示意图。
图9是本发明第五具体实施方式的分解图。
图10是本发明第五具体实施方式的组合示意图。
图11是本发明第六具体实施方式的分解图。
图12是本发明第六具体实施方式的组合示意图。
图13是本发明中覆晶led具体实施方式的前视图。
图14是本发明中覆晶led具体实施方式的仰视图。
图15是本发明第七具体实施方式的分解图。
图16是本发明第七具体实施方式的组合示意图。
图17是本发明第八具体实施方式的分解图。
图18是本发明第八具体实施方式的组合示意图。
图19是本发明第九具体实施方式的组合示意图(1)。
图20是本发明第九具体实施方式的组合示意图(2)。
附图标记说明：10-金属基板；11-绝缘膜；11a-正极铜箔线路；11b-负极铜箔线路；12-窗口；13-共晶焊接部；13a-金属材料；13b-平台；13c-弯折段；14-绝缘体；20-覆晶式led；21-凸块；21a-正极焊盘；21b-负极焊盘；21c-导热焊盘；22-焊层；22a-共晶结合层；22b-锡浆或导热膏。
具体实施方式
如图1到图6所示，本发明能快速导热的覆晶式led导热构造的第一到第三具体实施方式，包括一导热用的金属基板10以及一共晶焊接在该金属基板10上的覆晶式led20，该金属基板10及覆晶式led20的详细结构如下：
该覆晶式led20的底部一体延伸有两个凸块21，该两个凸块21彼此间隔排列而分别作为一正极焊盘21a、以及一负极焊盘21b。实施时，所述覆晶式led20底部的两个凸块21在制作上可以配合覆晶式led20的制造过程一体完成，例如利用蚀刻开沟、黄光、离子布植或扩散等方式，即可以让覆晶式led20底部一体延伸出两个凸块21。
该金属基板10的表面贴合有一层绝缘膜11，该绝缘膜11的表面相对于覆晶式led20的底部设有：一与正极焊盘21a共晶焊接的正极铜箔线路11a、一与负极焊盘21b相对应的窗口12、以及一设置在窗口12侧边与负极焊盘21b共晶焊接的负极铜箔线路11b。
该绝缘膜11设置的目的是让金属基板10与正极铜箔线路11a及负极铜箔线路11b之间绝缘。实施时，该绝缘膜11是由绝缘材料所构成的薄膜，并且在制作过程中以印刷电路板制作方式设置正极铜箔线路11a及负极铜箔线路11b并且切割出窗口12后，将该绝缘膜11薄膜贴合于金属基板10上即可完成。
前述金属基板10的表面除了设有一层绝缘膜11以外，在相对于窗口12的位置延伸有一共晶焊接部13；该共晶焊接部13顶部裸露于该窗口12，使前述覆晶式led20底部的负极焊盘21b除了负极铜箔线路11b以外，同时共晶焊接于该共晶焊接部13上。
共晶焊接部13的制作方式有三种，其中一种如图1所示，是在该绝缘膜11贴合于金属基板10表面后，在该绝缘膜的窗口12内填充金属材料13a，使该窗口12内的金属材料13a与金属基板10表面共晶焊接后形成裸露于窗口12的共晶焊接部13。此外，所述共晶焊接部13与正极铜箔线路11a之间设有例如白漆等绝缘体14，以防止短路。
第二种共晶焊接部13的制作方式如图3所示，是预先将金属基板10表面上相对于窗口12的位置遮蔽，然后以腐蚀方式将被遮蔽位置以外的区域去除一固定厚度，使被遮蔽位置形成一平台13b，该平台13b突出于金属基板10表面而形成共晶焊接部13；当绝缘膜11贴合于金属基板10表面后，该共晶焊接部13顶面即可穿过窗口12而裸露；同样地，共晶焊接部13与正极铜箔线路11a之间设置有防止短路的绝缘体14。
第三种共晶焊接部13的制作方式如图5所示，是在金属基板10相对于窗口12的位置向上冲压，使金属基板10在被冲压部位形成一向上弯折的弯折段13c，该弯折段13c略具向上的弹性，以形成由金属基板10一体延伸的共晶焊接部13，且其顶面突出于金属基板10表面，在绝缘膜11贴合于金属基板10表面后穿过该窗口12而裸露；此实施例方式同样在共晶焊接部13与正极铜箔线路11a之间设置有防止短路的绝缘体14。
如第一到图6所示，为了方便将覆晶式led20的正极焊盘21a共晶焊接于正极铜箔线路11a、负极焊盘21b共晶焊接于金属基板10的负极铜箔线路11b及共晶焊接部13上，在正极铜箔线路11a、负极铜箔线路11b、以及共晶焊接部13上，分别设有至少一焊层22；其中，共晶焊接部13上的焊层22侧向延伸覆盖到负极铜箔线路11b上，的后将覆晶式led20与金属基板10进行共晶焊接工序，即可让各焊层22分别形成共晶结合层22a。
共晶焊接完成后，覆晶式led20的正极焊盘21a与正极铜箔线路11a电连接，负极焊盘21b与金属基板10上的共晶焊接部13及负极铜箔线路11b共晶焊接，使各部位的焊层22形成共晶结合层22a，则正极铜箔线路11a与负极铜箔线路11b分别连接正、负电源后，即可让覆晶式led20发光，并且通过各共晶结合层22a快速导热。
需说明的是，正极铜箔线路11a与负极铜箔线路11b分别连接正、负电源时，若为多颗覆晶式led20电路并联，可以将每一个负极铜箔线路11b都分别连接负极电源，若多颗覆晶式led20电路串联，则只须最末端的负极铜箔线路11b连接负极电源，即可完成电路设计，让覆晶式led20发光；此外，为改善串联的缺失，可以在不造成短路漏电为原则下尽量扩大正极铜箔线路11a与负极铜箔线路11b的线路宽度，以增加散热面积的方式来补偿、改善正极铜箔线路11a及负极铜箔线路11b与金属基板10之间绝缘膜11的高热阻问题。
当覆晶式led20发光时，由于正极焊盘21a与负极焊盘21b是由覆晶式led20底部一体延伸，而该共晶焊接部13是由金属基板10上延伸，因此可以通过前述各共晶结合层22a快速导热，尤其是负极焊盘21b与共晶焊接部13之间的共晶结合层22a，可以在覆晶式led20与金属基板10之间形成一共晶结合的导热路径，让覆晶式led20发光时所产生的废热，能够在覆晶式led20底部极小的空间里，无界面阻碍地快速传导到金属基板10上以供散热。
第七到图12为本发明的第四到第六具体实施方式示意图，与前述具体实施方式不同的是，该覆晶式led20的底部一体延伸有三个凸块21，该三个凸块21可以配合覆晶式led20的制造过程一体完成，且彼此间隔排列而分别作为一正极焊盘21a、一负极焊盘21b、以及一导热焊盘21c；图示中，该三个凸块21中作为正极焊盘21a与负极焊盘21b的凸块设置在覆晶式led20底部的两侧，而作为导热焊盘21c的凸块则设置在该正极焊盘21a与负极焊盘21b之间。
其次，金属基板10上贴合有一层绝缘膜11，该绝缘膜11的表面相对于覆晶式led20的底部设有：一与正极焊盘21a共晶焊接的正极铜箔线路11a、一与负极焊盘21b共晶焊接的负极铜箔线路11b、以及一相对于导热焊盘21c的窗口12。
同样的，该绝缘膜11是让金属基板10与正极铜箔线路11a及负极铜箔线路11b之间绝缘，实施时，该绝缘膜11是由绝缘材料所构成的薄膜，并且在制作过程中制作正极铜箔线路11a、负极铜箔线路11b以及切割出窗口12，然后将绝缘膜11贴合于金属基板10上即可完成。而金属基板10在相对于窗口12的位置延伸有一共晶焊接部13裸露于窗口12，使前述覆晶式led20底部的导热焊盘21c能够共晶焊接于该共晶焊接部13上。
图7到图12所示的第四到第六具体实施方式中，共晶焊接部13的制作方式如前所述有三种，其中第一种如图7所示，是在绝缘膜11的窗口12内填充金属材料13a与金属基板10共晶焊接而形成共晶焊接部13；第二种如图9所示，以腐蚀方式在金属基板10表面形成一向上凸起的平台13b，该平台13b突出于表面而形成共晶焊接部13；第三种则如图11所示，在金属基板10冲压一向上弯折的弯折段13c，该弯折段13c即形成由金属基板10一体延伸的共晶焊接部13。此实施例中，该共晶焊接部13与正极铜箔线路11a及负极铜箔线路11b之间分别设有例如白漆等绝缘体14，以防止短路。
如前所述，正极铜箔线路11a、负极铜箔线路11b、以及共晶焊接部13上方分别设有至少一焊层22，以方便将覆晶式led20共晶焊接于金属基板10的共晶焊接部13上。共晶焊接后，各焊层22分别形成共晶结合层22a，其中正极铜箔线路11a、负极铜箔线路11b分别与覆晶式led20的正极焊盘21a、负极焊盘21b电连接，当覆晶式led20导通电源发光时，产生的废热即可通过各共晶结合层22a所形成的共晶结合导热路径，在覆晶式led底部极小的空间里快速传导到金属基板10上以供散热，尤其是导热焊盘21c与共晶焊接部13之间的共晶结合层22a，让导热焊盘21c与共晶焊接部13之间能够无界面阻碍地快速导热。
图13及图14揭示本发明中，覆晶式led20的另一种具体实施方式，其与前述覆晶式led20的底部一体延伸一个导热焊盘21c的具体实施方式不同处在于，所述的导热焊盘21c为两个或者更多个间隔设置在正极焊盘21a与负极焊盘21b之间，例如图中所示的导热焊盘21c为两个，间隔设置在正极焊盘21a与负极焊盘21b之间。
图15到图20为本发明的第七到第九具体实施方式示意图，旨在揭示金属基板10搭配覆晶式led20具有如图13及图14所示的两个或者更多个导热焊盘21c时的具体实施方式；其中，金属基板10的共晶焊接部13制作方式如前所述有三种，其中第一种如图15及图16所示，是在绝缘膜11的窗口12内填充金属材料13a与金属基板10共晶焊接而形成共晶焊接部13；第二种如图17及图18所示，以腐蚀方式在金属基板10表面形成一向上凸起的平台13b，该平台13b突出于表面而形成共晶焊接部13；第三种则如图19及图20所示，在金属基板10冲压一向上弯折的弯折段13c，该弯折段13c即形成由金属基板10一体延伸的共晶焊接部13。至于设置白漆等绝缘体14防止短路等结构，都与前述实施例相同，在此不另赘述。
值得一提的是，请参阅图20所示，由于第七到第九具体实施方式中，覆晶式led20的导热焊盘21c为两个或者更多个间隔设置在正极焊盘21a与负极焊盘21b之间，使所述的这些多个导热焊盘21c彼此之间具有间隙，因此实施时，可以在共晶焊接部13顶部的共晶结合层22a之间、以及多个导热焊盘21c之间之间隙位置，填充、涂布锡浆或导热膏22b，让共晶焊接部13与每一个导热焊盘21c之间除了共晶结合层22a快速导热以外，还可以通过锡浆或导热膏22b增加彼此之间的导热面积。
以上实施例说明及图式，仅系举例说明本发明的较佳实施例，并非以此局限本发明的范围；举凡与本发明的目的、构造、装置、特征等近似或相雷同者，均应属本发明的专利范围。