專利名稱：高溫元件用電路基板及具該基板的led組件及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種可供高溫放熱的電子元件用的電路基板，尤其是指一種高溫元件用電路基板及具該基板的LED組件及其制法。
背景技術(shù)：
目前發(fā)光二極管(LED)已相當(dāng)普及，不僅體積小、反應(yīng)時(shí)間快、使用壽命長(zhǎng)、亮度不易衰減、且耐震動(dòng)，因此LED元件漸漸取代包括顯示器背光光源、照相機(jī)閃光燈、交通號(hào)志、車頭及車尾燈，甚至逐漸進(jìn)入一般照明市場(chǎng)。然而，隨著高功率LED照明設(shè)備的應(yīng)用發(fā)展，大電流所伴隨的高熱問(wèn)題，絕非目前一般印刷電路板材料或半導(dǎo)體基板所能承受，故成為眾所矚目的議題。為能承受高亮度LED所發(fā)的大量熱能，業(yè)界多選擇耐高溫的陶瓷基板或是具有高導(dǎo)熱效率的鋁基板作為L(zhǎng)ED晶粒的承載件。然而，這類的陶瓷基板的制作方式大都是將例如無(wú)機(jī)的氧化鋁粉與約30% 50%的玻璃材料加上有機(jī)黏結(jié)劑，使其混合均勻成為泥狀的漿料，接著利用刮刀把漿料刮成片狀，再經(jīng)由一道干燥過(guò)程將片狀漿料形成一片生胚，然后于生胚上鉆出導(dǎo)通孔，再分別于導(dǎo)通孔內(nèi)注入金屬料材填孔，并于生胚表面印制金屬線路，最后放置于燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，但是對(duì)于LED所發(fā)的大量熱能導(dǎo)離效率而言，陶瓷基板的導(dǎo)熱效率仍低于完全以金屬材質(zhì)制成的鋁基板的導(dǎo)熱效率，造成LED散熱受到影響。但是使用鋁基板做為承載件時(shí)，由于鋁基板具有導(dǎo)電特性，因此所需的電路并不能直接布設(shè)在鋁基板的表面上，如圖1所示，需在鋁基板11的表面先鋪設(shè)一層絕緣層12后，再于絕緣層12上布設(shè)形成兩對(duì)致能焊墊15，再將LED晶粒13設(shè)置在絕緣層12上，并將LED晶粒13的導(dǎo)電端打線導(dǎo)接至致能焊墊15，但是這使得LED晶粒13與鋁基板11間會(huì)因?yàn)榻^緣層12的隔絕，使得熱傳導(dǎo)的效率受到影響。

然而，為了使得LED晶粒產(chǎn)生的熱能可有效率地傳導(dǎo)至鋁基板，因此如圖2所示，于鋁基板21的表面以一體成形的方式，形成有一個(gè)導(dǎo)熱柱20，并再另外將一個(gè)預(yù)先成形的非導(dǎo)電材質(zhì)制成的杯狀殼體24黏著設(shè)置在鋁基板21上，且杯狀殼體24底層有一開口，可令導(dǎo)熱柱20穿過(guò)，使得杯狀殼體24能夠環(huán)繞導(dǎo)熱柱20，且杯狀殼體24內(nèi)部底層表面更形成有兩個(gè)供導(dǎo)接的致能焊墊25，接下來(lái)再將LED晶粒23直接設(shè)置在導(dǎo)熱柱20上，并將LED晶粒23的導(dǎo)電端分別打線導(dǎo)接至兩個(gè)致能焊墊25，最后將一種光可透膠體注入杯狀殼體24內(nèi)進(jìn)行封裝，因此，當(dāng)LED晶粒23受電發(fā)光后，其產(chǎn)生的熱能可直接被導(dǎo)熱柱20導(dǎo)引至鋁基板21，再由鋁基板21將熱能導(dǎo)離至其它地方，增加了散熱的效率。但是，導(dǎo)熱柱一體成形于鋁基板的方式，必需是要在一片基材上使用激光切割的方式成形，或是以融鑄的方式在一個(gè)具有預(yù)定形狀的模具中成形，或是以鋁擠型擠壓成形，使得導(dǎo)熱柱與鋁基板能夠一體成形，但是在使用激光切割的方式制作時(shí)，會(huì)因?yàn)楸仨氁獙?duì)一個(gè)鋁基材進(jìn)行切割，便會(huì)造成被切割的部份因此被浪費(fèi)掉，且供LED晶粒設(shè)置的基板其尺寸大都在數(shù)百微米左右，若以上述的制程方式進(jìn)行制作不僅難以做出如此精密的結(jié)構(gòu)，而且在制作過(guò)程中更會(huì)因?yàn)槭艿礁邷氐挠绊懏a(chǎn)生熱脹冷縮的現(xiàn)象，更使得制作出的導(dǎo)熱柱會(huì)產(chǎn)生角度上的誤差。而且杯狀殼體如果不是以具有反光及導(dǎo)熱的材質(zhì)制成，便無(wú)法令LED晶粒所發(fā)的光能夠在杯狀殼體集中地朝同一方向射出，令發(fā)光效率降低，且所發(fā)的光照射至杯狀殼體時(shí)所產(chǎn)生的熱能亦無(wú)法透過(guò)杯狀殼體導(dǎo)引至鋁基板上，再者，由于杯狀殼體是以黏著的方式設(shè)置在基板上，因此附著的效果很可能會(huì)隨著時(shí)間或高溫影響而下降，故經(jīng)由此種制程制造出的產(chǎn)品，品質(zhì)并非絕佳，產(chǎn)品定位因而較低。因此，如何能提供一種具有高導(dǎo)熱效率、并且可以輕易制作出形成有導(dǎo)熱柱的基板，還能夠精密及準(zhǔn)確地制作整體結(jié)構(gòu)，尤其在導(dǎo)熱柱的形成過(guò)程中，更不會(huì)因?yàn)槭艿綔夭钣绊懚斐山嵌壬系恼`差，并且可供LED晶粒所發(fā)的光能夠更集中地朝同一方向射出，以及供LED晶粒發(fā)的光照射時(shí)產(chǎn)生的熱能亦可導(dǎo)引至基板上，而且附著于基板上且環(huán)繞導(dǎo)熱柱的環(huán)繞結(jié)構(gòu)可以有長(zhǎng)時(shí)間的附著效果，不會(huì)輕易掉落，將是提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要方向。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的之一在于提供一種可供高溫放熱的電子元件用、且具有高散熱效率的電路基板。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有延伸至基版的一側(cè)表面的環(huán)繞壁結(jié)構(gòu)的電路基板。本發(fā)明的又一目的在于提供一種具有高散熱效率、且可輕易制作出精密及準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)的LED組件。本發(fā)明的又一目的在于提供一種可以輕易制作出形成有導(dǎo)熱柱的LED組件的制作方法。本發(fā)明的再一目 的在于提供一種能夠精密及準(zhǔn)確的制作整體結(jié)構(gòu)的LED組件的制作方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種導(dǎo)熱柱的形成過(guò)程中，不會(huì)有角度上產(chǎn)生誤差問(wèn)題的電路基板的LED組件的制作方法。依照本發(fā)明揭示的一種高溫放熱電路元件用電路基板，是供設(shè)置至少一個(gè)高溫放熱電路兀件，該電路基板包括一片基板本體；一層結(jié)合至該基板本體一側(cè)表面、且其中形成有至少一個(gè)穿孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層；至少一個(gè)自該基板本體暴露部分經(jīng)該至少一個(gè)穿孔、朝遠(yuǎn)離該基板本體方向?qū)嵫由?、并使其與該絕緣層緊密接觸的金屬導(dǎo)熱柱；及一個(gè)形成于該絕緣層上、供上述高溫放熱電路元件導(dǎo)接的導(dǎo)電回路。而依照本發(fā)明揭露的一個(gè)LED組件，包括至少一個(gè)具有二致能端部、受電發(fā)光的LED晶粒；及一片電路基板,包括一片基板本體；一層結(jié)合至該基板本體一側(cè)表面、且其中形成有至少一個(gè)穿孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層；至少一個(gè)自該基板本體暴露部分經(jīng)該至少一個(gè)穿孔、朝遠(yuǎn)離該基板本體方向?qū)嵫由?、并使其與該絕緣層緊密接觸、供上述LED晶粒絕緣且導(dǎo)熱設(shè)置的金屬導(dǎo)熱柱；一個(gè)形成于該絕緣層上、供上述LED晶粒致能端部導(dǎo)接的導(dǎo)電回路；上述導(dǎo)電回路更包括至少一對(duì)形成于該絕緣層上、供上述LED晶粒的致能端部導(dǎo)接設(shè)置的致能焊墊；及一層設(shè)置于上述LED晶粒上的透光絕緣封裝。而依照本發(fā)明揭示的一種LED組件的制作方法，包括下列步驟
a)于一片基板本體上形成一層具有至少一個(gè)穿孔及至少一組環(huán)繞該至少一個(gè)穿孔的環(huán)孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層；b)在該基板本體上，經(jīng)由上述至少一個(gè)穿孔部分朝遠(yuǎn)離該基板本體方向，導(dǎo)熱延伸成長(zhǎng)一個(gè)與該絕緣層緊密接觸的金屬導(dǎo)熱柱，并經(jīng)由上述至少一組環(huán)孔部分朝對(duì)應(yīng)上述金屬導(dǎo)熱柱方向延伸出一組環(huán)繞壁；c)于該絕緣層上形成一個(gè)導(dǎo)電回路，該導(dǎo)電回路包括至少一對(duì)形成于該絕緣層上的致能焊墊；d)將至少一個(gè)具有二致能端部、受電發(fā)光的LED晶粒以電氣絕緣且導(dǎo)熱地方式焊接至前述金屬導(dǎo)熱柱，并使前述致能端部分別導(dǎo)接至上述致能焊墊；及e)在上述至少一組環(huán)繞壁中，形成封閉上述至少一個(gè)LED晶粒的透光絕緣封裝。由于本發(fā)明所揭示的高溫元件用電路基板及具該基板的LED組件及其制法，是先在基板本體上附著一層光阻膜，并以一個(gè)具有預(yù)定圖案的光罩蓋在光阻膜，接著再進(jìn)行光阻膜的曝光及顯影作業(yè)，使得光阻膜改變其相結(jié)構(gòu)而形成具有穿孔的絕緣層，再于基板本體從穿孔暴露的部份進(jìn)行電鍍，使得金屬導(dǎo)熱柱可形成于穿孔內(nèi)，并可與絕緣層緊密接觸，而且使用本發(fā)明的電路基板的制作方法是利用曝光及顯影的微影制程，不僅可以輕易制作出形成有金屬導(dǎo)熱柱的電路基板，且形成的金屬導(dǎo)熱柱更不會(huì)受到溫差影響而造成角度上的誤差，令整體結(jié)構(gòu)能夠精密及準(zhǔn)確地制作出，而且可供LED晶粒所發(fā)的光能夠更集中地朝同一方向射出，以及供LED晶粒發(fā)的光照射至環(huán)繞壁所產(chǎn)生的熱能亦可被導(dǎo)引至基板本體上，而且本發(fā)明的環(huán)繞壁形成的方式是同樣從基板本體上以電鍍?cè)龊裥纬傻?，因此在附著度上是高于一般具有環(huán)繞結(jié)構(gòu)的殼體以黏著于基板上的附著度，所以不會(huì)輕易松脫，達(dá)成上述所有的目的。
圖1是公知于鋁基板的表面鋪設(shè)一層絕緣層后再于絕緣層上布設(shè)形成兩對(duì)致能焊墊的LED元件的側(cè)視圖；圖2是公知將一個(gè)預(yù)先成形的杯狀殼體黏著設(shè)置在鋁基板上的LED元件的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的高溫元件用電路基板的制造流程圖；圖4是本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的高溫元件用電路基板的基板本體的俯視圖；圖5是圖4的基板本體表面壓印一層光阻膜的側(cè)視圖；圖6是圖5的光阻膜上覆蓋一個(gè)光罩，同時(shí)以紫外線照射的側(cè)視圖；圖7是圖6于基板本體的表面形成一個(gè)跨越脆弱部的絕緣層，且絕緣層更形成有一個(gè)穿孔的側(cè)視圖；圖8是圖7的基板本體對(duì)應(yīng)穿孔暴露的表面進(jìn)行電鍍，延伸成長(zhǎng)一個(gè)金屬導(dǎo)熱柱的側(cè)視圖；圖9是圖8的絕緣層表面在各個(gè)金屬導(dǎo)熱柱兩側(cè)位置鉆出貫穿孔，分別將一條被絕緣包覆的漆包線設(shè)置在貫穿孔內(nèi)，共同構(gòu)成一組導(dǎo)電回路的側(cè)視圖；圖10是圖9的絕緣層的表面的俯視圖；圖11是本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的具有該高溫放熱電路元件用的電路基板的LED組件及制作方法的流程圖12是本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的具有該高溫放熱電路元件用的電路基板的LED組件的設(shè)置LED晶粒并打線至兩個(gè)致能焊墊并進(jìn)行封裝的側(cè)視圖；圖13是圖12的電路基板逐個(gè)分離而完成的LED組件的側(cè)視圖；圖14是本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的具有該高溫放熱電路元件用的電路基板的制作方法的流程圖；圖15是本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的具有該高溫放熱電路元件用的電路基板的基板本體壓印光阻膜，再于光阻膜上覆蓋一個(gè)具有預(yù)定形狀的光罩，并以例如紫外線照射，使光阻膜形成一個(gè)具有穿孔的絕緣層的側(cè)視圖；圖16是圖15的基板本體對(duì)應(yīng)穿孔暴露的表面進(jìn)行電鍍,延伸成長(zhǎng)一個(gè)金屬導(dǎo)熱柱的側(cè)視圖；圖17是圖16的基板本體對(duì)應(yīng)穿孔所暴露的部分進(jìn)行電鍍,延伸成長(zhǎng)一個(gè)金屬導(dǎo)熱柱，及形成一個(gè)環(huán)繞金屬導(dǎo)熱柱的環(huán)繞底層的側(cè)視圖；圖18是圖17的絕緣層及金屬導(dǎo)熱柱覆著一層光阻膜，并蓋上一個(gè)具有預(yù)定圖案的光罩再進(jìn)行曝光，再 對(duì)光阻膜進(jìn)行顯影，令環(huán)繞底層露出，再進(jìn)行電鍍令環(huán)繞底層增厚的側(cè)視圖；圖19是圖18的剩余光阻膜去除后，增厚的環(huán)繞底層形成環(huán)繞壁的側(cè)視圖；圖20是圖19的基板本體上形成有環(huán)繞壁的俯視圖；圖21是圖19的環(huán)繞壁內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)熱接觸至金屬導(dǎo)熱柱的LED晶粒的側(cè)視圖；圖22是圖19的環(huán)繞壁內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)熱接觸至金屬導(dǎo)熱柱的LED晶粒的俯視圖；圖23是圖21的環(huán)繞壁內(nèi)注入光可透膠體固化后形成封閉LED晶粒的透光絕緣封裝的側(cè)視圖；圖24是圖22的環(huán)繞壁內(nèi)注入光可透膠體固化后形成封閉LED晶粒的透光絕緣封裝的俯視圖。
權(quán)利要求
1.一種高溫放熱電路元件用電路基板，是供設(shè)置至少一個(gè)高溫放熱電路元件，該電路基板包括 一片基板本體； 一層結(jié)合至該基板本體一側(cè)表面、且其中形成有至少一個(gè)穿孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層； 至少一個(gè)自該基板本體暴露部分經(jīng)該至少一個(gè)穿孔、朝遠(yuǎn)離該基板本體方向?qū)嵫由臁⒉⑹蛊渑c該絕緣層緊密接觸的金屬導(dǎo)熱柱；及 一個(gè)形成于該絕緣層上、供上述高溫放熱電路元件導(dǎo)接的導(dǎo)電回路。
2.如權(quán)利要求1所述的電路基板，其中該絕緣層是一層光阻膜。
3.如權(quán)利要求1所述的電路基板，其中該絕緣層中，更形成有至少一組環(huán)繞該至少一個(gè)穿孔的環(huán)孔；及該電路基板更包括至少一組由該基板本體經(jīng)上述環(huán)孔、朝對(duì)應(yīng)上述金屬導(dǎo)熱柱方向延伸的環(huán)繞壁。
4.如權(quán)利要求3所述的電路基板，其中上述每組環(huán)繞壁分別包括兩片彼此對(duì)應(yīng)的半環(huán)繞部件，上述每組環(huán)繞壁中的兩片半環(huán)繞部件分別具有兩端緣，上述每?jī)善瑢?duì)應(yīng)半環(huán)繞部件的對(duì)應(yīng)端緣間分別夾一間隙，以及上述導(dǎo)電回路包括分別行經(jīng)前述間隙的致能電極段。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的電路基板，其中該金屬導(dǎo)熱柱是選自銅、銀、金、鈦、鈦合金、鎳、鎳合金、鎳鉻合金所構(gòu)成的集合。
6.一個(gè)LED組件，包括 至少一個(gè)具有二致能端部、受電發(fā)光的LED晶粒；及 一片電路基板，包括 一片基板本體； 一層結(jié)合至該基板本體一側(cè)表面、且其中形成有至少一個(gè)穿孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層； 至少一個(gè)自該基板本體暴露部分經(jīng)該至少一個(gè)穿孔、朝遠(yuǎn)離該基板本體方向?qū)嵫由?、并使其與該絕緣層緊密接觸、供上述LED晶粒絕緣且導(dǎo)熱設(shè)置的金屬導(dǎo)熱柱； 一個(gè)形成于該絕緣層上、供上述LED晶粒致能端部導(dǎo)接的導(dǎo)電回路；上述導(dǎo)電回路更包括至少一對(duì)形成于該絕緣層上、供上述LED晶粒的致能端部導(dǎo)接設(shè)置的致能焊墊；及 一層設(shè)置于上述LED晶粒上的透光絕緣封裝。
7.如權(quán)利要求6所述的LED組件，其中該絕緣層中，更形成有至少一組環(huán)繞該至少一個(gè)穿孔的環(huán)孔；及該電路基板更包括至少一組由該基板本體經(jīng)上述環(huán)孔、朝對(duì)應(yīng)上述金屬導(dǎo)熱柱方向延伸的環(huán)繞壁；及上述透光絕緣封裝是被填充于上述至少一組環(huán)繞壁中。
8.如權(quán)利要求7所述的LED組件，其中上述每組環(huán)繞壁分別包括兩片彼此對(duì)應(yīng)的半環(huán)繞部件；上述每組環(huán)繞壁中的兩片半環(huán)繞部件分別具有兩端緣；上述每?jī)善瑢?duì)應(yīng)半環(huán)繞部件的對(duì)應(yīng)端緣間分別夾一間隙；及上述導(dǎo)電回路包括分別行經(jīng)前述間隙、并導(dǎo)接至上述致能焊墊的致能電極段。
9.一種LED組件的制作方法，包括下列步驟 a)于一片基板本體上形成一層具有至少一個(gè)穿孔及至少一組環(huán)繞該至少一個(gè)穿孔的環(huán)孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層； b)在該基板本體上，經(jīng)由上述至少一個(gè)穿孔部分朝遠(yuǎn)離該基板本體方向，導(dǎo)熱延伸成長(zhǎng)一個(gè)與該絕緣層緊密接觸的金屬導(dǎo)熱柱，并經(jīng)由上述至少一組環(huán)孔部分朝對(duì)應(yīng)上述金屬導(dǎo)熱柱方向延伸出一組環(huán)繞壁； C)于該絕緣層上形成一個(gè)導(dǎo)電回路，該導(dǎo)電回路包括至少一對(duì)形成于該絕緣層上的致能焊墊； d)將至少一個(gè)具有二致能端部、受電發(fā)光的LED晶粒以電氣絕緣且導(dǎo)熱地方式焊接至前述金屬導(dǎo)熱柱，并使前述致能端部分別導(dǎo)接至上述致能焊墊；及 e)在上述至少一組環(huán)繞壁中，形成封閉上述至少一個(gè)LED晶粒的透光絕緣封裝。
10.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其中該步驟a)形成該絕緣層的步驟更包括下列次步驟 al)在該基板本體上壓印一層光阻膜； a2)將一對(duì)應(yīng)上述至少一個(gè)穿孔及上述至少一組環(huán)孔形狀的光罩覆蓋于該光阻膜上進(jìn)行曝光，使該光阻膜固化；及 a3)對(duì)該光阻膜進(jìn)行顯影，形成上述穿孔；以及 該步驟b)形成該金屬導(dǎo)熱柱的步驟是在該基板本體對(duì)應(yīng)上述穿孔的暴露部分進(jìn)行電鍍，以形成上述金屬導(dǎo)熱柱。
全文摘要
一種高溫元件用電路基板及具該基板的LED組件及其制法，是先在基板本體上附著一層光阻膜，并以一個(gè)具有預(yù)定圖案的光罩蓋在光阻膜，接著再進(jìn)行光阻膜的曝光及顯影作業(yè)，使得光阻膜改變其相結(jié)構(gòu)而形成具有穿孔的絕緣層，再于基板本體從穿孔暴露的部份進(jìn)行電鍍，使得穿孔內(nèi)形成一個(gè)金屬導(dǎo)熱柱，最后在絕緣層上設(shè)置一層導(dǎo)電回路，即完成可供高溫放熱電路元件用的電路基板，因此，當(dāng)例如LED晶粒接觸設(shè)置在金屬導(dǎo)熱柱上，再將LED晶粒的導(dǎo)電端部導(dǎo)接至導(dǎo)電回路，受電發(fā)光的LED晶粒所產(chǎn)生的熱能即可藉由金屬導(dǎo)熱柱導(dǎo)引至基板本體，增加散熱效率。
文檔編號(hào)H01L33/60GK103035813SQ201110302200
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者官淑燕 申請(qǐng)人:官淑燕