具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板及其封裝結構的製作方法
2023-06-01 07:40:46 1
專利名稱：具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板及其封裝結構的製作方法
技術領域：
本實用新型有關一種發光二極體封裝結構，特別是為了提供較佳的LED基板的熱效率。
背景技術：
因應市場的需要，目前業界開發了許多高功率發光二極體，由於發光二極體光源模組上的LED晶粒，具有點光源集中的特性與體積小的優點，故能廣泛運用在面光源、點光源、照明等用途。這些高功率發光二極體可以產生高亮度的光源，但相對也產生極高的熱源，而這些高熱源將會影響到高功率發光二極體的使用壽命，因此會在高功率發光二極體製作時，使用散熱效率較佳的材質來製作基座，讓發光晶片所產生的熱源直接傳遞於該基座上，以 確保高功率發光二極體的使用壽命，惟使用高散熱效率的材質會使業者的製造成本較高，相對的消費者亦需付出更多的代價。—般LED固定於具有電路介質的基板上,基板材質可為PCB多層板、金屬或陶瓷基板。氧化鋁基板是典型的結構陶瓷材料，一般常應用在需要承受機械應力的結構用零件，尤其利用其本身具有高熔點、高硬度、絕緣性佳、散熱效率高與耐蝕性優良等特性，可在嚴苛的高溫腐蝕性環境下使用或應用在電氣絕緣的用途。影響熱傳導的效率有眾多因素，除了電路本身的熱阻界面造成溫度落差外，其基板本身的材質與散熱面積亦是重要的因素之一，由於LED基座的體積通常很小，故其導熱速度受限，並使得熱源散熱不及，長久時間下來，可能損及發光晶片效能，使晶片光源均勻度不能滿足所需求的規格。
發明內容為解決前述問題，本實用新型提供一種具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板，包含—氧化鋁陶瓷基板，具有一第一側邊與一第二側邊，且該氧化鋁陶瓷基板於預定固晶區設置有至少一個導熱孔，該等導熱孔自該氧化鋁陶瓷基板的第一側邊延伸至第二側邊；及至少一個金屬柱位於該等導熱孔中。優選地，該等導熱孔通過雷射鑽孔或衝孔法形成圓形、方形或矩形。優選地，該等導熱孔用於以填孔印刷法將含銀材料或含錫材料填入其中以形成該
等金屬柱。優選地，該氧化鋁陶瓷基板為氧化鋁板或氮化鋁板。本實用新型另外提供一種發光二極體(LED)封裝結構，包含上述具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板；第一焊墊與一第二焊墊位於氧化鋁陶瓷基板的第一側邊，且第三焊墊與第四焊墊位於氧化鋁陶瓷基板的第二側邊，其中第一焊墊藉由第一導電孔與第三焊墊連接，而第二焊墊藉由第二導電孔與第四焊墊連接；電性連接至該第一焊墊與該第二焊墊的LED晶片。優選地，上述LED封裝結構，更包含用於連接該LED晶片與該等金屬柱的一連接層。優選地，該連接層為共晶層。優選地，該連接層為粘著層。優選地，該連接層為銀膠層或焊錫層。優選地，該等金屬柱在該氧化鋁陶瓷基板的第二側邊連接有一散熱片。本實用新型能夠達到以下效果 在固晶區下方的氧化鋁陶瓷基板中設置至少一個金屬柱，這些金屬柱會直接穿過氧化鋁陶瓷基板形成一快速的導熱途徑。當設於固晶區上的發光二極體晶片被點亮並開始產生熱源時，該等金屬柱便能迅速的引導熱源遠離固晶區至散熱片上，如此一來便能使發光二極體晶片能更有效率的發揮其功能。
圖I為依據本實用新型的較佳實施例的具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板的剖面圖。圖2為依據本實用新型的較佳實施例的具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板的上視圖。圖3為依據本實用新型的第一較佳實施例的發光二極體封裝結構的剖面圖。圖4為依據本實用新型的第一較佳實施例的發光二極體封裝結構的上視圖。圖5為依據本實用新型的第二較佳實施例的發光二極體封裝結構的剖面圖。圖6為依據本實用新型的第三較佳實施例的發光二極體封裝結構的剖面圖。主要元件符號說明100、氧化鋁陶瓷電路板；101、氧化鋁陶瓷基板；103、第一側邊；105、第二側邊；106、預定固晶區；107、第一焊墊；109、第二焊墊；111、第三焊墊；113、第四焊墊；115、第一導電孔；116、第一導電柱；117、第二導電孔；118、第二導電柱；119、LED 晶片;121、焊線；123、焊線；125、導熱孔；127、金屬柱；129、連接層；131、散熱片；300、發光二極體封裝結構；321、焊線；323、錫球層；421、錫球層；423、錫球層。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本實用新型並能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。請參照圖I及圖2，圖I是依據本實用新型的較佳實施例的具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板的剖面圖；圖2為依據本實用新型的較佳實施例的具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板的上視圖。本實用新型提供一種具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板100，包含氧化鋁陶瓷基板101，具有第一側邊103與第二側邊105，且氧化鋁陶瓷基板101於預定固晶區106設置有至少一個導熱孔125，該等導熱孔125自氧化鋁陶瓷基板101的第一側邊103延伸至第二側邊105 ;及至少一個金屬柱127位於該等導熱孔125中。導熱孔125可通過雷射鑽孔或衝孔法形成圓形、方形或矩形，可依需要形成其他任何形狀。導熱孔125可利用填孔印刷法將含銀材料或含錫材料填入其中以形成至少一個金屬柱127。如圖2所示，導熱孔125的大小、數量及排列方式可依所須導熱速率及加工方便性決定，並不以圖中所示者為限。 位於導熱孔125的兩側邊可分別設置第一導電孔115及第二導電孔117，可利用填孔印刷法將含銀材料或含錫材料填入其中，以形成第一導電柱116及第二導電柱118。請參照圖3及圖4，圖3是依據本實用新型的第一較佳實施例的發光二極體封裝結構的剖面圖；圖4為依據本實用新型的第一較佳實施例的發光二極體封裝結構的上視圖。如圖3所示，本實用新型的發光二極體封裝結構300包含氧化鋁陶瓷基板101，具有第一側邊103與第二側邊105 ;第一焊墊107與第二焊墊109位於氧化鋁陶瓷基板101的第一側邊103，且第三焊墊111與第四焊墊113位於氧化鋁陶瓷基板101的第二側邊105，其中第一焊墊107藉由第一導電孔115與第三焊墊連接111，而第二焊墊109藉由第二導電孔117與第四焊墊113連接；LED晶片119藉由二焊線121、123電性連接至第一焊墊107與第二焊墊109 ;及至少一個導熱孔125位於LED晶片119下方的氧化鋁陶瓷基板101中，該等導熱孔125自氧化鋁陶瓷基板101的第一側邊103延伸至第二側邊105。本實施例的氧化鋁陶瓷基板101為一具有較高導熱係數的基板，其可為氧化鋁板或氮化鋁板，但不以此為限。第一焊墊107藉由第一導電柱116與第三焊墊連接111，而第二焊墊109藉由第二導電柱118與第四焊墊113連接。金屬柱127成柱狀結構，藉由連接層129與LED晶片119接合。LED晶片119與金屬柱127接合前,可在金屬柱127接合部表面鍍上一鍍金屬層,之後再與LED晶片119在適當溫度下進行接合。LED晶片119與金屬柱127的接合方式，除了上述共晶方式外，也可藉由具有高導熱係數的粘膠進行接合，粘膠可為銅膠、銀膠或焊錫。此外，金屬柱127在氧化鋁陶瓷基板101的第二側邊105可連接有一散熱片131，散熱片131可以由高導熱係數的鋁或銅金屬製成。由於金屬柱127與LED晶片119是共晶接合，具有較低的熱阻抗，因此LED晶片119所產生的熱量可迅速經由連接層129傳導至下方穿過氧化鋁陶瓷基板101的散熱柱127，再由導熱柱127傳導至氧化鋁陶瓷基板101與散熱片131上，所以在整體導熱效率上可大幅提升。圖5是依據本實用新型的第二較佳實施例的發光二極體封裝結構的剖面圖。與第一較佳實施例的差異在於本實施例的LED晶片119電性連接至第一焊墊107與第二焊墊109的方式改以焊線321連接至第一焊墊107，錫球層323連接至第二焊墊109。圖6是依據本實用新型的第三較佳實施例的發光二極體封裝結構的剖面圖。與第一較佳實施例的差異在於本實施例的LED晶片119電性連接至第一焊墊107與第二焊墊109的方式改以二錫球層421、423連接至第一焊墊107與第二焊墊109。以上所述實施例僅是為充分說明本實用新型而所舉的較佳的實施例，本實用新型 的保護範圍不限於此。本技術領域的技術人員在本實用新型基礎上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護範圍之內。本實用新型的保護範圍以權利要求書為準。
權利要求1.一種具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板，其特徵在於，包含 一氧化鋁陶瓷基板，具有一第一側邊與一第二側邊，且該氧化鋁陶瓷基板於預定固晶區設置有至少一個導熱孔，該等導熱孔自該氧化鋁陶瓷基板的第一側邊延伸至第二側邊；及 至少一個金屬柱位於該等導熱孔中。
2.如權利要求I所述的具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板，其特徵在於，該等導熱孔通過雷射鑽孔或衝孔形成圓形、方形或矩形。
3.如權利要求I所述的具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板，其特徵在於，該氧化鋁陶瓷基板為氧化鋁板或氮化鋁板。
4.一種含有權利要求I所述的具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板的LED封裝結構，其特徵在於，包含 一所述具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板； 一第一焊墊與一第二焊墊位於該氧化鋁陶瓷基板的第一側邊，且一第三焊墊與一第四焊墊位於該氧化鋁陶瓷基板的第二側邊，其中該第一焊墊藉由一第一導電孔與該第三焊墊連接，而該第二焊墊藉由一第二導電孔與該第四焊墊連接；及一 LED晶片，電性連接至該第一焊墊與該第二焊墊。
5.如權利要求4的LED封裝結構，其特徵在於，更包含連接該LED晶片與該等金屬柱的一連接層。
6.如權利要求5的LED封裝結構，其特徵在於，該連接層為共晶層。
7.如權利要求5的LED封裝結構，其特徵在於，該連接層為粘著層。
8.如權利要求5的LED封裝結構，其特徵在於，該連接層為銀膠層或焊錫層。
9.如權利要求4的LED封裝結構，其特徵在於，該等金屬柱在該氧化鋁陶瓷基板的第二側邊連接有一散熱片。
專利摘要本實用新型提供一種具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板及其封裝結構。具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板包含氧化鋁陶瓷基板，具有第一側邊與第二側邊，且氧化鋁陶瓷基板於預定固晶區設置有至少一個金屬柱，該等金屬柱自氧化鋁陶瓷基板的第一側邊延伸至第二側邊。在固晶區下方的氧化鋁陶瓷基板中設置至少一個金屬柱，這些金屬柱會直接穿過氧化鋁陶瓷基板形成一快速的導熱途徑。當設於固晶區上的發光二極體晶片被點亮並開始產生熱源時，該等金屬柱便能迅速的引導熱源遠離固晶區至散熱片上，如此一來便能使發光二極體晶片能更有效率的發揮其功能。
文檔編號H01L33/48GK202535631SQ20122002305
公開日2012年11月14日 申請日期2012年1月18日 優先權日2011年12月28日
發明者張正興, 李敏麗, 陳國湖 申請人:鋐鑫電光科技股份有限公司