专利名称：热电分离的发光二极管座体结构及其散热单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热电分离的发光二极管座体结构及其散热单元，特别 是涉及用以承载高功率发光二极管的 一种热电分离的发光二极管座体结构 及其散热单元。
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 基板是包括一热连接板及一对电极，热连接板及电极是设置于金属基板下 方。陶瓷基板是设置于金属基板上，而发光二极管则固晶于金属基板或陶 乾基板上。发光二极管是经由金属基板导热结合热连接板，并且电极是电 性连接于在下方的电连接板。热流也可藉由多数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藉 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，而一般发光二极管座体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结构及其散热单元，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。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结构及其散热单元，所要解决的 技术问题是使其将散热单元设计成为 一种热电分离的结构，使得即使设置 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。本发明的另 一 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结构及其散热单元，所要解 决的技术问题是使其由于散热单元包含有绝缘散热基材，因此使用金属基 板的垂直式发光二极管亦可适用于发光二极管座体结构。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，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； 一导热部，其是穿透该座体本体，该导热部的一第一表 面与设置于该晶粒区的发光二极管导热结合，该导热部的一第二表面与该 第一导热结合部导热结合；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 该第三导电部是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。前述的热电分离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。前述的热电分离的发光二极管座体结构，其中所述的绝缘层是一氧化 铝层、 一氮化铝层或一类钻石碳层。前述的热电分离的发光二极管座体结构，其中所述的绝缘散热基材是 为一氧化铝基材、 一氮化铝基材、 一碳化硅基材或一陶瓷基材。前述的热电分离的发光二极管座体结构，其中所述的座体本体是一印 刷电路板或一陶资基板。前述的热电分离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/铅的焊接材料为结合材料。前述的热电分离的发光二极管座体结构，其中所述的导热部是为一氮 化铝、 一碳化硅或一氮化硼。前述的热电分离的发光二极管座体结构，其中所述的导热部是进一步 具有多数条导热体。前述的热电分离的发光二极管座体结构，其还具有至少一第二导热结 合部，其是与该导热部的该第二表面导热结合，并与该第一导热结合部导热 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。 前述的热电分离的散热单元，其中所述的绝缘散热基材是由一金属基材结合一绝缘层。前述的热电分离的散热单元，其中所述的绝缘层是为一氧化铝层、 一氮 化铝层或一类钻石碳层。前述的热电分离的散热单元，其中所述的绝缘散热基材是为一氧化铝 基材、 一氮化铝基材、 一碳化硅基材或一陶瓷基材。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方 案，本发明热电分离的发光二极管座体结构及其散热单元至少具有下列优 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，本发明是有关一种热电分离的发光二极管座体结构及其散 热单元。该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，并在绝缘散热基 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。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，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是本发明的发光二极管座体结构的一实施例的分解立体图。图2是本发明的发光二极管座体结构的一实施例的沿图1中A-A线的剖视图。图3是本发明的发光二极管座体结构的二实施例的沿图1中A-A线的 剖视图。图4是本发明的发光二极管座体结构的三实施例的沿图1中A-A线的剖视图。图5是图4的发光二极管座体结构的结合结构示意图。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:导热部123导热体124:导电体125晶粒区126:底面127第二导热结合部128:第二导电部129第三导电部20:发光二极管21:基板具体实施方式
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 管座体结构及其散热单元其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说 明如后。请参阅图1 ~图5所示，图1是本发明的发光二极管座体结构的一实施 例的分解立体图。图2是本发明的发光二极管座体结构的一实施例的沿图1 中A-A线的剖视图。图3是本发明的发光二极管座体结构的二实施例的沿 图1中A-A线的剖视图。图4是本发明的发光二极管座体结构的三实施例 的沿图1中A-A线的剖视图。图5是图4的发光二极管座体结构的结合结 构示意图。如图1所示，本实施例的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，上述的散热单元11，其包括一绝缘散热基材111;至少一第 一导电部112;以及至少一第一导热结合部113。该绝缘散热基材lll，其可以为一氧化铝基材、 一氮化铝基材、 一碳化 硅基材或一具高导热系数的陶瓷基材，但是由于导热效果较佳的氧化铝基 材的制造成本较高，因此如图4所示，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4所示，结合绝缘层115的原因是为了放置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在发光二极管座体结构10时不会发生短路 的现象。该金属基材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沉积技术(Physical 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2所示，该第一导电部112，其是形成于绝缘散热基材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的其中一部份是外露于座 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11的导电途径。如图2、图3及图4所示，该第一导热结合部113，形成于绝缘散热基 材111上，并与第一导电部112位于同一侧面，且位于靠近绝缘散热基材 111的中间区域。又任两个第 一导热结合部113之间彼此不相互接触，以及 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，并且藉由第一导热结合部113提 供独立的导电途径，使得散热单元11成为热电分离的结构。如图2及图3所示，上述的座体单元12，其包括 一座体本体121; 导热部122;以及至少一导电体123。该座体本体121,其具有一晶粒区125及一底面126，晶粒区125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瓷基板，由于陶瓷基板也具有良好 的热传导特性，所以也可藉由陶瓷基板快速地将热传导远离发光二极管20。该导热部122，其是穿透座体本体121，且导热部122分别具有一第一表 面及一第二表面。第一表面用以与设置于晶粒区125的发光二极管20的底 部导热结合，而第二表面则用以与散热单元11的第一导热结合部113导热 结合。发光二极管20累积的热可自第一表面经由导热部122传导至第二表 面，再由第二表面传导至散热单元11的第一导热结合部113。又导热部122 是可以为一氮化铝、 一碳化硅或一氮化硼。如图3及图4所示，该导热部122可进一步具有多数条导热体123，用 以提供增加导热途径，并能进一步加快导热速度。又为了再进一步提高导 热部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127导热结合于导热部122的第二表面后，再将第二导热结合部127 与第一导热结合部113导热结合，藉此增加导热部122的第二表面与第一导 热结合部113的接触面积，并提高将导热部122将热传导至第一导热结合 部113的速度。该导电体123,其具有一第二导电部128及一第三导电部129，导电体 123形成于座体本体121上，而第二导电部128是设置于晶粒区125处，第 三导电部129则设置于底面126上，并且第三导电部129是电性连接于第 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129传导至第二导电部128,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5所示，散热单元11与座体本体121之间分别藉由第一导电部112 对应于第三导电部129,以及第一导热结合部113对应于第二导热结合部 127而相互结合。散热单元11可藉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/铅的焊接材料，并使第一导电 部112电性连接于第三导电部129,以及第一导热结合部113导热结合于第 二导热结合部127,进而使得发光二极管座体结构10成为一种热电分离的 结构。藉由分别提供导热及导电的途径，使发光二极管座体结构IO能够更加 快速地将热导出并远离发光二极管20，因此使得发光二极管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IO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；一导热部，其是穿透该座体本体，该导热部的一第一表面与设置于该晶粒区的发光二极管导热结合，该导热部的一第二表面与该第一导热结合部导热结合；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，且该第三导电部是与该第一导电部电性连接。
2、 根据权利要求1所述的热电分离的发光二极管座体结构，其特征在 于其中所述的绝缘散热基材是由 一金属基材结合一绝缘层。
3、 根据权利要求2所述的热电分离的发光二极管座体结构，其特征在 于其中所述的绝缘层是一氧化铝层、 一氮化铝层或一类钻石碳层。
4、 根据权利要求1所述的热电分离的发光二极管座体结构，其特征在 于其中所述的绝缘散热基材是为一氧化铝基材、 一氮化铝基材、 一碳化硅 基材或一陶覺基材。
5、 根据权利要求1所述的热电分离的发光二极管座体结构，其特征在 于其中所述的座体本体是为 一印刷电路板或一陶瓷基板。
6、 根据权利要求1所述的热电分离的发光二极管座体结构，其特征在 于其中所述的散热单元与该座体本体是以一锡/锑或一锡/铅的焊接材料为 结合材料。
7、 根据权利要求1所述的热电分离的发光二极管座体结构，其特征在 于其中所述的导热部是为一氮化铝、 一碳化硅或一氮化硼。
8、 根据权利要求1所述的热电分离的发光二极管座体结构，其特征在 于其中所述的导热部是进一步具有多数条导热体。
9、 根据权利要求1所述的热电分离的发光二极管座体结构，其特征在 于其还具有至少一第二导热结合部，其是与该导热部的该第二表面导热结 合，并与该第一导热结合部导热结合。
10、 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。
11、 根据权利要求10所述的热电分离的散热单元，其特征在于其中所 述的绝缘散热基材是由 一金属基材结合一绝缘层。
12、 根据权利要求11所述的热电分离的散热单元，其特征在于其中所 述的绝缘层是一氧化铝层、 一氮化铝层或一类钻石碳层。
13、 根据权利要求10所述的热电分离的散热单元，其特征在于其中所 述的绝缘散热基材是一氧化铝基材、 一氮化铝基材、 一碳化硅基材或一陶 瓷基材。
全文摘要
本发明是有关一种热电分离的发光二极管座体结构及其散热单元。该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，并在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H01L23/498GK101404266SQ20081017123
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月27日 优先权日2007年10月31日
发明者张旭源 申请人:钜亨电子材料元件有限公司