具有与基板集成的散热结构的光学器件阵列基板及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有内置散热结构的光学器件阵列基板，及它的制造方法，其中该光学器件阵列基板本身用作散热片，并在基板的底部形成耦合孔以便使散热杆与其耦合。本发明的具有内置散热结构的光学器件阵列基板主要包含有：具有在其顶面上布置的多个光学器件和在其底面中形成的多个耦合孔的光学器件阵列基板；和具有在其顶端上形成的耦合突起物且耦合到每个耦合孔的杆状散热杆。在上述结构中，该耦合孔有螺纹，该耦合突起物也有螺纹以与耦合孔螺纹耦合。该耦合孔形成为具有向下变窄的锥形物，并且该耦合突起物形成为具有向下变窄的锥形物，以便即使在冰点以下的温度下的收缩状态与耦合孔精确地耦合。该散热杆的表面的特征在于，在其上而不在耦合突起物上形成绝缘涂层。可以移除一些散热杆的部分绝缘涂层以用作电极。
【专利说明】具有与基板集成的散热结构的光学器件阵列基板及其制造方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有内置散热结构的光学器件阵列基板及其制造方法，更具体地，涉及一种具有内置散热结构的光学器件阵列基板，其中光学器件阵列基板本身用作散热片，并在基板底部形成耦合孔以便使散热杆与其耦合。
【背景技术】
[0002]通常，半导体发光二极管(LED)作为环境友好型光源受到了各个领域的关注。最近，由于LED的应用扩展到各个领域，如室内和室外照明、汽车前灯和显示设备的背光单元(BLU),因此需要高的光学效率和优良的热散发特性。对于高效率的LED，主要要改善LED的材料或者结构，然而这需要改善LED封装的结构和其中使用的材料。
[0003]在这种高效率的LED中，会产生高温热量，因此该热量必须有效地散发，否则LED的温度上升会导致特性老化从而缩短寿命。在高效率的LED封装中，对由LED产生的热的有效散发进行的努力正在取得进展。
[0004]在下文中，包括LED的任何一种发光的器件将称为‘光学器件’，以矩阵形式排列的超过两个光学器件的任何产品将称为‘光学器件阵列’。光学器件(或者基板)的水平排列称为‘行’，且垂直排列称为‘列’，因此，在每列中垂直排列的光学器件彼此平行连接时，在每行中水平排列的光学器件会串行连接。
[0005]图1是使用现有技术的垂直绝缘层的光学器件阵列实例的透视图。如图1所示，在使用现有技术的垂直绝缘层的光学器件阵列中，其中形成有从顶部到底部穿透基板30 (例如，铝或者铜基板)的超过两个的绝缘层32 (称为‘垂直绝缘层’)，因此基板30的两个邻近部分被位于所述邻近部分之间的对应的垂直绝缘层32隔离。
[0006]在这种结构中，当端子，例如布置在任一列(参考垂直绝缘层32)的在光学器件40一端的阳极端子经由导线42等电连接到对应列的基板时；端子，例如在所述光学器件另一端的负极端子，也经由导线42等电连接到位于所述垂直绝缘层32另一侧的相邻列的另一基板。因此，在基板左侧的端部或者右侧的端部布置的基板部分可以分别用作阳极和阴极。图1中的附图标记34表示腔，该腔包括越过邻接垂直绝缘层32的两列而形成的具有向下变窄的锥形物的凹洞，用于增强光学器件40的反光效率，并且光学器件40及与其连接的导线42都被容纳在腔34内。
[0007]图2是示出使用现有技术的水平绝缘层的光学器件阵列实例的横截面图，且为了方便仅示例了一列光学器件。如图2所示，在使用水平绝缘层的光学器件阵列中，使用粘合剂60等将光学器件66安装在基板50 (例如，铝或铜基板)的顶部上；在邻近基板50的光学器件66的左边和右边区域中，保持与光学器件66保持一定距离形成绝缘层62。在每个绝缘层62上形成导电层64，使得光学器件66的阳极端子和阴极端子经由导线68电连接到导电层64。图2中的附图标记70表示用来存储包含例如荧光材料等的保护性密封剂80的坝。[0008]图3是描述现有技术的常见光学器件阵列的散热结构的示意横截面图。如图3所示，现有技术的光学器件阵列的散热结构通过将散热片20贴附到图1或图2示出的光学器件阵列的底部来实现，且所述散热片20包括有:作为与光学器件阵列基板10的隔离体的散热板22 ;和从所述散热板22平行向下扩展的大量散热翼片24。这种散热片20可以通过对铝或铜等挤压成形而形成为单一结构。同时，由于在光学器件基板10和散热片20机械地连接在一起时产生的气隙，为了防止散热特性退化，将热垫或者油膏插入在光学器件基板10和散热片20之间用于改善粘附性或者绝缘特性。
[0009]然而，根据如上所述的现有技术的光学器件阵列的散热结构，由于使用被机械地连于光学器件阵列基板上的散热片、相对于光学器件阵列基板物理分离的主体；不知怎么地由于减小的粘附性而导致散热特性退化问题；考虑到这个问题，可以插入热垫或者油膏，然而，这将会引起复杂的工艺。
[0010]此外，由于散热翼片仅平行地排列在一个方向上,仅在一方向上形成通风空气路径，因此导致散热困难。
[0011]同时，在2002年9月5日公布的韩国专利公布N0.69806中提供了使用帕尔贴器件冷却微处理器即CPU的冷却组件；根据该公布，公开了发散在帕尔贴器件处发生的热的散热片，其中在散热板的一面上以矩阵形式排列了许多凹洞，并且由或者相同于或者不同于散热板的材料制成的许多散热杆通过施加压力(强行插入)而被装配入凹洞中。
[0012]然而，由于这种散热片采用的结构使不同主体的散热杆连接到作为隔离体而不是导电基板本身的散热板，在采用这种结构作为光学器件阵列的散热结构时，基板和散热板之间的粘附性是仍然存在的问题。此外，由于没有准备电绝缘措施，当外部物质被插入在散热杆之间时可能会发生短路，另外，当握住散热杆操作器件时可能会发生电击。
【发明内容】
[0013]技术问题
[0014]本发明的一个目的，被设计用来解决上述问题，是提供具有内置散热结构的光学器件阵列基板及其制造方法，其中光学器件阵列本身用作散热片，并且在基板的底部形成耦合孔以使散热杆与其耦合。
[0015]解决问题的方案
[0016]为实现上述目的，具有本发明的内置散热结构的光学器件阵列基板包括:光学器件阵列基板，其具有在它的上表面上布置的多个光学器件和在它的底面上形成的多个耦合孔；以及至少一个耦合杆，其具有在它的顶部形成的耦合突起物并被耦合到每个各自的所述奉禹合孔中。
[0017]在上述结构中，所述耦合孔的特征在于所述耦合孔有螺纹，且所述耦合突起物也有螺纹以便螺纹耦合到所述耦合孔。
[0018]一方面，每个所述耦合孔都具有向下变窄的锥形物，且每个所述耦合突起物也都具有向下变窄的锥形物，以便即使在冰点以下的温度下收缩时也会精确地耦合到一个所述奉禹合孔。
[0019]另一方面，所述耦合突起物可以形成具有一个以上的纵向狭槽的类似空心圆筒形状，并且在所述耦合突起物的端部可以形成具有向下变宽的锥形物的闩结构，该锥形物的顶端的直径等于或小于耦合突起物主体直径，而底端的直径大于耦合突起物主体的直径，并且在每个所述耦合孔的顶部上可以形成用以与所述闩结构相匹配的闭锁槽。
[0020]可以移除一些所述耦合杆的部分绝缘涂层，以用作电极。
[0021]根据本发明的其它特征，具有内置散热结构的光学器件阵列基板的制造方法包括以下步骤:(a)准备在其底面上形成有多个耦合孔的金属基板；(b)在所述金属基板的顶面上形成多个光学器件；(C)准备在其端部形成有用于与所述耦合孔耦合的耦合突起物的散热杆；和((1)在使所述散热杆在冰点以下的温度下收缩后将所述耦合突起物耦合至所述耦合孔，之后将温度上升至室温。
[0022]发明的有益效果
[0023]根据本发明的具有内置散热结构的光学器件阵列基板及其制造方法，由于该光学器件阵列基板本身用作散热片的散热板，因此能够更容易且更快地产生热传递，另外，不需要用于热垫或者油膏等的沉积过程，从而简化了工艺。
[0024]此外，由于散热翼片是杆状结构，增加了该散热表面，从而能够提高散热效率，此夕卜，能够更流畅地实现通风。另外，由外部物质引起的短路能够被绝缘涂层阻止，而且能够减少电击的危险。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是示出使用现有技术的垂直绝缘涂层的光学器件阵列实例的透视图。
[0026]图2是示出使用现有技术的水平绝缘涂层的光学器件阵列实例的横截面图。
[0027]图3是描述现有技术的典型光学器件阵列的散热结构的示意横截面图。
[0028]图4是在根据本发明示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板中具有垂直绝缘涂层的光学器件阵列基板的横截面图。
[0029]图5是示出其底面轮廓的图4中光学器件阵列基板的局部分解透视图。
[0030]图6是在根据本发明另一示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板中具有垂直绝缘涂层的光学器件阵列基板的横截面图。
[0031]图7是在根据本发明示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板中具有水平绝缘涂层的光学器件阵列基板的横截面图。
[0032]图8是在根据本发明另一示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板中具有水平绝缘涂层的光学器件阵列基板的横截面图。
[0033]图9是描述根据本发明示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选示例性实施例、具有内置散热结构的光学器件阵列基板及其制造方法。
[0035]图4是在根据本发明示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板中具有垂直绝缘涂层的光学器件阵列基板的横截面图；为了方便，示出了包括三列(关于垂直绝缘层)的光学器件阵列。图5是示出其底面轮廓的图4中光学器件阵列基板的局部分解透视图。如图4和5所示，根据本发明的具有内置散热结构的光学器件阵列基板100，在该基板100中，例如铝或铝合金基板或者铜或铜合金基板110，形成由从上到底部贯穿基板的多于两个的绝缘层(在下文中称为‘垂直绝缘层’)112 (见图1);因此，位于垂直绝缘层112每侧的基板110的两部分彼此电绝缘。
[0036]在这种结构中，在端子，例如在任一列(参考垂直绝缘层112)中布置的在光学器件120的一端的阳极，经由导线122等电连接到对应列的基板时；端子，例如在所述光学器件另一端的阴极，经由导线122等也电连接到位于所述垂直绝缘层112的另一侧的邻近列的另一基板。因此，在基板的左侧的端部或者右侧的端部布置的基板部分分别用作阳极和阴极。图4中的附图标记116表示腔，其包括越过邻接垂直绝缘层112的两列而形成的具有向下变窄的锥形物的凹洞，用于提高光学器件120的反光效率，并且光学器件120及连接它的导线122都被容纳在腔116内。附图标记130表示密封剂，其中可以包含荧光材料等。
[0037]根据本发明的示例性实施例，在衬底110下面，形成了用于散热杆的多个耦合孔，优选为相对于光学器件每行一个，且相对于垂直绝缘层112每列一个，例如有螺纹的耦合孔114。因此,优选基板的厚度为大于5mm至20mm。
[0038]接着，该散热杆200和210可以用具有优良散热特性的金属制成，如铝基材料或者铝合金等，并且在杆的端部形成用于螺纹耦合耦合孔114的螺纹端202和210。这种螺纹端202和210的直径可以形成为小于散热杆200和210的直径，或者代替地与散热杆200和210相同的直径。
[0039]另外，为了保持散热特性以及绝缘功能，可以用绝缘涂层204和214涂覆除螺纹端202和212以外的散热杆200和210的剩余区域，而且这种绝缘涂层204和214可以通过例如阳极电镀来实现，或者通过直接沉积绝缘涂料来实现。
[0040]散热杆200和210的横截面形状优选为圆形但不限制为圆形，而且它可以是任意形状，对于一些实例，它可以是空心管形。
[0041]同时，该散热杆200和210可以用作电极；在这种情况下，移除散热杆，例如位于左端的散热杆200和位于右端的任意散热杆200，的部分绝缘涂层之后，形成的暴露部分206可以用作电极。
[0042]图6是在根据本发明示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板中具有垂直绝缘涂层的光学器件阵列基板的横截面图；为了方便，为与图4中对应的元件分配了相同的附图标记，而且将省略它们的详细描述。在图6的示例性实施例中，实现了用于在都没有螺纹的耦合孔114'和耦合突起物202'之间耦合的耦合结构；用来代替光学器件阵列基板110'和散热杆200'和210'的螺纹耦合，在耦合之前通过在足够低的冰点以下的温度收缩散热杆200'和210'，使耦合突起物202'和212'的直径保持为小于耦合孔114'的直径；此时，将耦合突起物202'和212'耦合到耦合孔114'，之后使散热杆200'和210'受到室温影响以使耦合突起物202'和212'扩张到它们的初始状态，从而完成该耦合。在这种情况下，在耦合突起物202'和212'与耦合孔114'的直径彼此可以保持近似相等，或者根据环境的要求，如图所示，可以采用锥形结构，其中耦合孔114'和耦合突起物202'和212'的上端的直径略大于底端的直径，从而一旦它们耦合就很难分开。
[0043]图7是在根据本发明示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板中具有水平绝缘涂层的光学器件阵列基板的横截面图；为与图4中对应的元件分配了相同的附图标记，而且将省略它们的详细描述。在图7中，附图标记300表示基板，310表示粘合齐U，312表示绝缘层，316表示光学器件，318表示导线，320表示坝，和330表示密封剂(见图2)。
[0044]由于附图标记340表示螺纹耦合孔，210表示耦合杆，212表示螺纹端，及214表示绝缘涂层，因此这种结构可以相当于图4中的具有垂直绝缘涂层的光学器件阵列基板。类似地，图7中的光学器件阵列基板可以被修改成具有如图6所示的耦合孔和耦合突起物的结构。
[0045]图8是在根据本发明另一示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板中具有水平绝缘涂层的光学器件阵列基板的横截面图；为与图7中对应的元件分配了相同的附图标记，而且将省略它们的详细描述。在图8的示例性实施例中，散热杆210"的耦合突起物212"被实现为空心管形，并且在其中形成多于一个(在该示例性实施例中是4)的纵向(沿着轴)狭槽212b，使得在耦合时允许柔韧性并在耦合之后恢复原状。在这种情况下，在耦合突起物212"的端部，形成具有向下加宽的锥形物的闩结构，这意味着上端直径等于或者小于主体的直径，使得它能够通过滑入在光学器件阵列基板300'的底部形成的耦合孔340'而被插入；同时闩结构底端的直径优选大于耦合突起物212"的直径，从而一旦它们耦合就很难从耦合孔340'分开。还优选在耦合孔340'的上端形成闭锁槽340a。
[0046]经过修改，还可以将图8中的示例性实施例的耦合结构应用到图4中的具有垂直绝缘涂层的光学器件阵列基板。
[0047]图9是描述根据本发明示例性实施例的具有内置散热结构的光学器件阵列基板的制造方法的流程图，并且它是用于制造图6示出的光学器件阵列基板的工艺流程图。如图9所示，首先，在步骤SlO中，准备具有在其底面上形成的耦合孔的金属基板；在步骤S20中，在所述基板的另一表面上形成光学器件。接着，在步骤S30和S40中，准备绝缘的散热杆，并且通过在冰点以下的温度冷却来收缩所述散热杆。接着，在步骤S50和S60中，在它们耦合到耦合孔的同时将散热杆的耦合突起物的温度提高至室温，从而结束该工艺。
[0048]本发明的具有内置散热结构的光学器件阵列基板及它的制造方法不限制于前述的示例性实施例，而且在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以进行它的各种修改。例如，不同于那些前述的示例性实施例，可以将其应用于各种修改的光学器件阵列基板，其包括光学器件阵列基板由圆板组成的并且以形成同心圆等的辐射图案布置多个光学器件的结构。
[0049](符号说明)
[0050]110,110/ ,300,300/:光学器件阵列基板，112:垂直绝缘层
[0051]114:螺纹耦合孔，114':耦合孔
[0052]116:腔，120:光学器件
[0053]122:导线，130:密封剂
[0054]200,200' ,210,210':耦合杆，202，212:螺纹端
[0055]202f，212'，212":耦合突起物，204，214:绝缘涂层
[0056]206:露出部分，310:粘合剂
[0057]312:绝缘层，314:导电层
[0058]316:光学器件，318:导线
[0059]320:坝，330:密封剂 [0060] 340:螺纹耦合孔，340':耦合孔
【权利要求】
1.一种具有内置散热结构的光学器件阵列基板，包括: 光学器件阵列基板，具有布置在其上表面上的多个光学器件和形成在其底面上的多个奉禹合孔；和 耦合杆，具有在其顶部上形成的耦合突起物，并被耦合到每个各自的所述耦合孔。
2.根据权利要求1的具有内置散热结构的光学器件阵列基板，其中: 所述耦合孔有螺纹，和 所述耦合突起物有螺纹且与所述耦合孔螺纹耦合。
3.根据权利要求1的具有内置散热结构的光学器件阵列基板，其中: 每个所述耦合孔具有向下变窄的锥形物，和 每个所述耦合突起物具有向下变窄的锥形物，以完全耦合到一个所述耦合孔中， 并且甚至在冰点以下的温度下收缩时也耦合到所述耦合孔。
4.根据权利要求1的具有内置散热结构的光学器件阵列基板，其中: 所述耦合突起物形成为具有多于一个纵向狭槽的类似空心圆筒形，并且在每个所述耦合突起物的端部形成具有向下加宽的锥形物的闩结构，该锥形物的顶端的直径等于或者小于耦合突起物主体的直径，而底端的直径大于耦合突起物主体的直径，并且所述耦合孔中形成有与所述闩结构相匹配的闭锁槽。
5.根据权利要求1到4中的任一项的具有内置散热结构的光学器件阵列基板，其中: 在除所述耦合突起物以外的所述耦合杆的顶面上形成绝缘涂层。
6.根据权利要求5的具有内置散热结构的光学器件阵列基板,其中: 在一些所述耦合杆中部分所述绝缘涂层被移除。
7.—种制造具有内置散热结构的光学器件阵列基板的方法，包括以下步骤: (a)准备金属基板，在该金属基板的底面上形成有多个耦合孔； (b)在所述金属基板的顶部上形成多个光学器件； (C)准备散热杆，在该散热杆的端部形成有用于与所述耦合孔耦合的耦合突起物；和 (d)在冰点以下的温度下收缩所述散热杆之后，将所述耦合突起物耦合到所述耦合孔，并升高至室温。
【文档编号】H01L33/48GK103782404SQ201280043866
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年7月26日 优先权日:2011年9月9日
【发明者】安范模, 南基明, 全永哲 申请人:普因特工程有限公司