专利名称：Led封装结构的制作方法
LED封装结构技术领域
本发明与LED灯具的散热处理问题有关，特别涉及包含一导热金属基板的LED 封装结构。
背景技术：
中国台湾M272232新型专利案揭露一种二极管封装结构，其中一例子揭露一晶 粒设于一基板上的凹穴内，并连接形成在该基板上的印刷电路。该基板使用铝、铝合 金、铜、铜合金等金属基材，该印刷电路与该基板之间具有一绝缘层。由于该绝缘层 (胶)的导热性相对较低，所以该印刷电路上的热会大量累积在该绝缘层，即发生严重的 积热现象。
另一例子揭露该基板由氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硼、碳复合材料或陶瓷 基材等材质所制成，该印刷电路是藉由蒸镀法、网印法或共烧法而形成。在这种做法 下，由于前述材质的导热性不如铝、铜等金属或合金，所以该基板还藉由螺丝锁紧方式 或导热胶结合一金属制的散热体。这表示该晶粒与印刷电路两者与该金属制散热体之 间，还隔着该基板与该导热胶或间隙(螺丝锁紧方式是不可能使该基板与金属制散热体 之间完全没有间隙存在)，所以，该晶粒与印刷电路上的热都无法很快地传导到该金属制 散热体上进行散热。
台湾1229948新型专利案揭露一种覆晶式发光二极管封装阵列及其封装单元， 主要揭露一发光二极管芯片设置于一陶瓷基板上，并连接该陶瓷基板上的金属连线层。 该陶瓷基板是利用导热胶黏于一金属本体的凹穴内的。在这种做法下，由于该发光二极 管芯片与金属连线层两者，与该金属本体之间还隔着该陶瓷基板与该导热胶等两层，因 此，该发光二极管芯片与金属连线层上的热，是无法很快地传导到该金属本体上进行散 热的。
总之，上述专利案中有关散热部份的做法，仍有再加以改进的空间，以符合高 功率LED产品对散热质量上的高要求。发明内容
本发明目的在于提供一种散热率良好的LED封装结构，其包括一金属板，该金 属板具有至少一凹穴，一导热绝缘层直接形成于该金属板的表面，一导线层直接形成于 该导热绝缘层的表面，至少一 LED晶粒固定在该凹穴的底面，并与该导线层构成电气连 接，以及至少一光学透镜罩住该凹穴。其中该导热绝缘层为该金属板的氧化物或氮化 物。
较佳地，该金属板的材料为铝，该导热绝缘层的材料为氧化铝。
较佳地，该金属板的材料为铝，该导热绝缘层的材料为以氧化铝为主的陶瓷材 料。
较佳地，本发明还包括荧光材料，其填充在该光学透镜与凹穴之间的空间内。该荧光材料可搭配蓝光LED晶粒以产生白光。
无论如何，由于该LED晶粒与导线层两者与该金属板之间，完全没有隔着先前 技术中的绝缘层(胶)、导热胶或间隙，所以，该LED晶粒及导线层上的热都可以很快地 传导到该金属板上进行散热。据此，本发明能解决先前技术中既存在已久且至今无法克 服的问题。
至于本发明的更详细技术内容，将揭露于随后的说明。
图1为本发明一较佳例子的剖面示意图。
图2为该较佳例子的俯视图。
图3为本发明另一较佳例子的俯视图。
图4为本发明再一较佳例子的剖面示意图。
具体实施方式
图1、图2为本发明LED封装结构的一个例子，其包括一金属板1，一导热绝缘 层2形成于该金属板1上，一导线层3形成于该导热绝缘层2上，一 LED晶粒4，以及一 光学镜片5。
该金属板1有一表面，该表面有一圆锥状的凹穴10。该凹穴10可透过雷射打 孔、机械钻孔、蚀刻等方式来制作。该凹穴10周围的壁面的斜度约45度，藉以获得较 好的光反射效果。该金属板1的材料以选择热传性良好且易形成随后结构的金属为佳， 例如铝。
该导热绝缘层2是直接形成于该金属板1表面上的层，例如金属化合物层(即氧 化膜层或氮化膜层)，它具有良好的绝缘性与导热性。在该金属板1为铝的情形下，该导 热绝缘层2就是氧化铝或氮化铝，这一点是先前技术中所未见的。该导热绝缘层2还可 以是一层沉积在该金属板1表面上的陶瓷材料或高分子材料。形成该导热绝缘层2的方 法包含有热氧化法、气相沉积法或阳极处理法等等。此外，该导热绝缘层2仅形成在该 金属板1上具有该凹穴10的那一面，但不包括该凹穴10的表面。
该导线层3是直接形成于该导热绝缘层2上的层，例如在粗化该导热绝缘层2的 表面步骤之后，再使用化学铜析镀法镀上一层铜，然后再进行图案化蚀刻步骤，以得到 具有预定电路图案的导线层3。该电路图案中包括用于连接该LED晶粒4的P、N电极 的焊垫(pad)。
该LED晶粒4可使用导热胶或焊锡，固定在该凹穴10的底面，该底面是该金属 板1的一部份。该LED晶粒4上的P、N电极是透过导线40连接到该金属导线层3的 焊垫。该LED晶粒4可选用红光、绿光或蓝光LED晶粒，如果希望发出白光，可使用 高功率的蓝光LED晶粒搭配YAG荧光材料，或其它能跟蓝光LED晶粒配合产生白光的 荧光材料。
该光学镜片5是用来罩住该凹穴10的，并经适当光学设计，以提高该LED晶粒 4的光输出效率。该光学镜片5的材料可选用塑料或玻璃。该光学镜片5可选用卡扣方 式或胶合方式来固定。上述的荧光材料可以填充在该光学镜片5与该凹穴10之间。
图3为在上述的金属板1上配置多个LED晶粒4的情形。在此情形下，该金属 板1上需要制作对应该些LED晶粒4之数量的凹穴10。形成在该金属板1上的导热绝 缘层2上的导线层3，是用于连接该些LED晶粒4，例如并联或串联。每一凹穴10中的 LED晶粒4可选用蓝光LED晶粒，搭配每一凹穴10中所填充的上述荧光材料，就能发出 多道白光。
如果需要，该导线层3所构成的电路图案中还可包括用于焊接一控制电路中的 SMT组件，例如电阻、电容、功率晶体、IC等等。该控制电路是用来控制该LED晶粒4 的运作。图4为本发明的另一较佳例子，即上述的导热绝缘层2可延伸到上述的凹穴10 内。更进一步的，上述导线层3中的焊垫也可再延伸到该凹穴10内，以方便处理该LED 晶粒4之P、N电极与对应焊垫之间的组装作业，例如使用覆晶方式组装。
相对于先前技术，本发明其中一例中的LED晶粒4因为是直接固定在该金属板 1上，即该LED晶粒与金属板之间没有隔着该导热绝缘层，使得该LED晶粒4所产生的 热可以很快地传到该金属板1进行散热。本发明另一例中的LED晶粒4与该金属板1之 间，虽隔着该导热绝缘层2，但由于该导热绝缘层2的导热性良好，至少优于先前技术中 的导热胶或间隙，所以，该LED晶粒4上的热，相对来说还是能很快地传到该金属板1进 行散热。至于本发明中的导线层3上的热虽然是经过该导热绝缘层2才传到该金属板1， 然而，由于该导热绝缘层2的导热性良好，至少优于先前技术中的绝缘层(胶)，所以， 不但不会发生严重的积热现象，反而能很快地传到该金属板1上进行散热。从而可知， 本发明对于LED晶粒4与导线层3的散热问题，都作了良好的处置，所以，其整体散热 效果明显优于先前技术中的已知方案。
再者，上述金属板1的另一面(没有凹穴10的另一面)，可再结合一金属散热 器，例如铜或铝鳍片，以提高其散热效果。
无论如何，任何人都可以从上述例子的说明中获得足够教导，并据而了解到本 发明确实具有产业上之实用性及创造性，且本发明在同一领域中均未见有相同或类似技 术揭露在先而具足有新颖性，本发明确已符合发明专利要件，现依法提出申请。
权利要求
1.一种LED封装结构，包括一金属板，具有一表面，所述表面界定有至少一凹穴； 一导热绝缘层，直接形成于所述金属板的所述表面； 一导线层，直接形成于所述导热绝缘层的表面；至少一 LED晶粒，固定在所述凹穴的底面，并与所述导线层构成电连接；以及至少一光学透镜，罩住所述凹穴；其中所述导热绝缘层为所述金属板的氧化物或氮化物。
2.依照权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述金属板的材料为铝，所 述导热绝缘层的材料为氧化铝。
3.依照权利要求2所述的LED封装结构，其特征在于，还包括荧光材料，所述荧光 材料填充在所述光学透镜与所述凹穴之间的空间内。
4.一种LED封装结构，包括一金属板，具有一表面，所述表面界定有至少一凹穴； 一导热绝缘层，直接形成于所述金属板的表面； 一导线层，直接形成于所述导热绝缘层的表面；至少一 LED晶粒，固定在所述凹穴的底面，并与所述导线层构成电连接；以及 至少一光学透镜，罩住所述凹穴；其中所述金属板的材料为铝，所述导热绝缘层的材料为以氧化铝为主的陶瓷材料。
5.依照权利要求4所述的LED封装结构，还包括荧光材料，其填充在所述光学透镜 与所述凹穴之间的空间内。
全文摘要
一种LED封装结构，包括一金属板，该金属板具有至少一凹穴，一导热绝缘层直接形成于该金属板的表面，一导线层直接形成于该导热绝缘层的表面，至少一LED晶粒固定在该凹穴的底面。其中该导热绝缘层为该金属板的氧化物或氮化物，或是以氧化铝为主的陶瓷材料。藉此结构，该LED晶粒与导线层上的热即能很快传到该金属板进行散热。
文档编号F21V19/00GK102022625SQ20091016650
公开日2011年4月20日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年5月20日
发明者刘明雄 申请人:明维投资股份有限公司