增進散熱的發光裝置的製作方法
2023-05-28 15:11:41
專利名稱：增進散熱的發光裝置的製作方法
技術領域：
本發明關於一種發光裝置，特別關於一種具高散熱能力的發光裝置者。
背景技術：
由於發光二極體(LED)具有低耗能和高照明效率的優勢，因此，發光二極體快速地被使用在許多的電子產品上，例如行動裝置、廣告燈箱、螢幕、信號燈、汽車轉向信號燈等等。如眾所周知的，發光二極體發光時會產生大量的熱，因此，需使用散熱裝置藉以輔助散逸大量的熱能。傳統的發光二極體封裝結構主要是包括一散熱裝置、設置於該散熱裝置上的一發光二極體晶片，以及一覆蓋該發光二極體晶片上的封裝膠體。藉以將發光二極體發出的光 透過封裝體向外射出。因為封裝體通常使用高分子材料製作而成，由於高分子材料的導熱性較差，因此大部分的熱能需透過輔助的散熱裝置散熱。此外，為達到高照明度的要求，高功率發光二極體的使用是必然的趨勢。然而，因高功率發光二極體所產生熱能更高，使得一般的散熱裝置無法有效地散逸的更多的熱，造成高功率發光二極體亮度的下降及壽命的減少。因此，需要更複雜的散熱設計輔助散熱，相對的，複雜的散熱設計將會增加發光二極體封裝的體積、重量和成本。
發明內容
本發明一實施例提供一種增進散熱的發光裝置，其包含一導線架、一晶片、多條金屬線、一封膠，以及多個不導電的納米碳球。其中，該晶片固定於導線架上，多條金屬線電性連接晶片與導線架。且多個不導電納米碳球混入封膠內。再藉由封膠包覆導線架、晶片和該多條金屬線。本發明另一實施例提供一種增進散熱的發光裝置，其包含一基板、一晶片、一封膠，以及多個不導電納米碳球，其中多個凸塊設置於晶片的焊墊，利用晶片覆晶接合於基板上。而多個不導電納米碳球則混合於封膠內，其中封膠至少部份包覆基板和晶片。本發明另一實施例提供一種增進散熱的發光裝置，其包含一基板、一晶片、一封膠、多條金屬線、一透鏡部，以及多個不導電納米碳球。多條金屬線電性連接晶片與基板。多個不導電納米碳球則混合在透鏡部，其中封膠至少部分包覆基板、晶片和多條金屬線。上文已相當廣泛地概述本發明的技術特徵及優點，俾使下文的本發明詳細描述得以獲得較佳了解。構成本發明的權利要求標的的其它技術特徵及優點將描述於下文。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應了解，可相當容易地利用下文揭示的概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或工藝而實現與本發明相同的目的。本發明所屬技術領域中具有通常知識者亦應了解，這類等效建構無法脫離後附的權利要求所界定的本發明的精神和範圍。
圖I顯示本發明一第一實施例的發光裝置的截面示意圖；圖2顯示本發明一第二實施例的發光裝置的截面示意圖；圖3顯示本發明一第三實施例的發光裝置的截面示意圖；圖4顯示本發明一第四實施例的發光裝置的截面示意圖；圖5顯示本發明一第五實施例的發光裝置的截面示意圖；圖6顯示本發明一第六實施例的發光裝置的截面示意圖；圖7顯示本發明一第七實施例的發光裝置的截面示意圖；以及圖8顯示本發明一第八實施例的發光裝置的截面示意圖。
具體實施例方式圖I顯示本發明的第一實施例的增進散熱發光裝置10截面示意圖。圖2顯示本發明一第二實施例的增進散熱的發光裝置20截面示意圖。參照圖I與圖2所示，增進散熱的發光裝置10或20包含一導線架13、一晶片12、多條金屬線15、一封膠14和多個不導電納米碳球(non-electricalIy conductive carbon nanocapsules) 16,其中晶片 12 固定於導線架13 ;多條金屬線15電性連接晶片12和導線架13 ;封膠14與多個不導電納米碳球16混合併包覆晶片12、導線架13和該多條金屬線15。如圖I所示，該增進散熱的發光裝置10更包含一螢光膠11。該螢光膠11覆蓋晶片12，將晶片12的部份發光轉變成互補色光，而互補色光可與晶片12的另一部份發光混合，以模擬白光。在另一實施例中，該螢光膠11中亦可混合多個不導電的納米碳球16。如圖I和圖2所示，該導線架13可包含一陰極13a和一陽極13b。如眾所周知，晶片12內包含摻雜雜質(impurity)的半導體材料,藉此產生p_n接合。電流從陽極13b或p型材料側流向陰極13a或n型材料側。當電子與空穴結合時，能量以光子(即光)的形式釋放。因此，當電子連續與空穴結合時，光便連續發射出。再參照圖I與圖2，導線架13可更包含一下沉結構(down set) 13c,晶片12設置於下沉結構13c中。螢光膠11可設置於下沉結構13c中並包覆晶片12。再者，封膠14包覆陰極13a的一末端部、陽極13b的末端部、下沉結構13c和圖I所示實施例的晶片12，並可進一步包覆圖I所示實施例的螢光膠11。除此之外，該封膠14可進一步形成一弧面的透鏡部141，該透鏡部141聚焦射出光，以增強光強度和控制光射出方向。於上述實施例中，該封膠14可包含絕緣環氧樹脂材料。在一實施例中，封膠14可包含熱固性高分子,例如娃基樹脂(silicone)、環氧樹脂(epoxy resin)、丙烯酸樹月旨(acrylics)或其他類似者。在另一實施例中，封膠14可包含熱塑性材料，例如聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、丙烯腈一丁二烯一苯二烯共聚物(acrylonitrile styrene butadiene copolymer)或其他類似者。如圖I與圖2所示，該發光裝置10或20包含多個不導電納米碳球16。該多個不導電納米碳球16散布在封膠14內。多個不導電納米碳球16可促進晶片12所產生的熱能散逸。特而言之，多個不導電納米碳球16可將晶片12所產生的熱能以紅外線福射(infraredradiation)的方式散逸，並能減少熱傳導路徑以達成散熱的目的，並因此能有效的降低該電子封裝的作業溫度。在一實施例中，不導電納米碳球16的表面可進行處理，以使不導電納米碳球16與封膠14之間可具有良好的界面粘著性。不導電納米碳球16可有效地將晶片12的熱能散出。而低填充量的不導電納米碳球16即足夠達成散熱目的。在一實施例中，封膠14內混合著重量百分比為10%或10%以下(較佳為1%)的納米碳球16。如此低填充量不會影響光從封膠14散射出。圖3顯示本發明一第三實施例的發光裝置30的截面示意圖。參照圖3所示，發光裝置30包含一基板33、一晶片32、多條金屬線35，以及一封膠34。晶片32固定於基板33。多條金屬線35電性連接晶片32和基板33。封膠34混合著多個不導電納米碳球16，且包覆晶片32、基板33和多條金屬線35。如圖3所示，基板33可包含陰極33a、陽極33b和一支撐部33c。陰極33a和陽 極33b的每一者形成於支撐部33c上，並從支撐部33c的一表面，沿該表面繞著相應的一側壁，且朝向及沿一相反表面延伸。在一實施例中，晶片32設置於陰極33a上。基板33可為印刷電路板，例如FR-4、FR-5、BT基板或其他類似者、金屬核心的印刷電路板(metal coreprinted circuit board)、陶瓷基板、彈性薄膜(flex film)或其它類似者。多個不導電納米碳球16混合的封膠34設置於基板33的上方，且包覆晶片32和該多條金屬線35，以散發晶片32所產生的熱。相同於先前實施例，重量百分比10%或10%以下(重量百分比較佳為1%)的不導電納米碳球16足以達成散熱的目的。且封膠34可包含絕緣環氧樹脂材料。在一實施例中，封膠34可包含熱固性高分子,例如娃基樹脂(silicone)、環氧樹脂(epoxy resin)、丙烯酸樹脂(acrylics)或其他類似者。在另一實施例中，封膠34可包含熱塑性材料，例如聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、丙烯臆一丁二烯一苯二烯共聚物(acrylonitrile styrene butadienecopolymer)或其他類似者。圖4顯示本發明一第四實施例的發光裝置40的截面示意圖。參照圖4所示，發光裝置40包含一基板33、一晶片32、多條金屬線35、一封膠44和多個不導電納米碳球16。晶片32固定於基板33。多條金屬線35電性連接晶片32和基板33。封膠44包覆晶片32和基板33的上表面。多個不導電納米碳球16混合於封膠44。基板33與圖3實施例的基板33相同，包括一陽極33b和一陰極33a，其中晶片32固定於陰極33a上。如圖4所不,該發光裝置40包含一反射體47。反射體47形成於基板33上，以將晶片32的發光反射至所需要的方向。反射體47可以是在封裝前在基板33周圍固定的外加元件，或者是基板33的一部分而封膠44可填充於反射體47內。再者，封膠44包含絕緣環氧樹脂材料，並包覆晶片32和該多條金屬線35。且該封膠44可混入重量百分比10%或10%以下(較佳為1%)的不導電納米碳球16，以促進晶片32的散熱。在一實施例中，封膠44可包含熱固性高分子，例如矽基樹脂(silicone)、環氧樹脂(epoxy resin)、丙烯酸樹脂(acrylics)或其他類似者。在另一實施例中，封膠44可包含熱塑性材料，例如聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、丙烯臆一丁二烯一苯二烯共聚物(acrylonitrile styrene butadienecopolymer)或其他類似者。在圖4中，發光裝置40更包含一透鏡48。該透鏡48設置於封膠44上，以將光導向所欲反射的方向。該透鏡48內亦可包含重量百分比10%或10%以下(較佳為1%)的不導電納米碳球16，藉此可於透鏡48中形成散熱路徑。其中，透鏡48可包含熱固性高分子，例如娃基樹脂(silicone)、環氧樹脂(epoxy resin)、丙烯酸樹脂(acrylics)或其他類似者；或者包含熱塑性材料，例如聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚對苯二甲酸乙二酯(p olyethylene terephthalate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、丙烯臆一丁二烯一苯二烯共聚物(acrylonitrile styrene butadienecopolymer)或其他類似者。圖5顯示本發明一第五實施例的發光裝置50的截面示意圖。參照圖5所示，發光裝置50包含一基板53、一晶片52、多條金屬線55、封膠54和多個不導電納米碳球16。多條金屬線55電性連接基板53和晶片52。封膠54與多個不導電納米碳球16混合，並包覆晶片52。如圖5所示，基板53可為具一開口的印刷電路板。散熱件51可用於發光裝置50內，插置在基板53的開口中，而晶片52設置於散熱件51上。散熱件51可例如以金屬製成。該封膠54可包覆晶片52和該多條金屬線55。多個不導電納米碳球16混入封膠54內，如此晶片52產生的熱可有效地以熱輻射的方式，從封膠54散出。在一實施例中，重量百分比10%或10%以下(較佳為I重量百分比)的不導電納米碳球16混入封膠54內。如圖5所示，絕緣材料59被用來覆蓋散熱件51的露出表面，作為電性絕緣。多個不導電納米碳球16可包含於絕緣材料59內，使得晶片52的產熱可有效地從絕緣材料59散逸。該絕緣材料59可包含熱固性高分子，例如矽基樹脂(silicone)、環氧樹脂(epoxy resin)、丙烯酸樹脂(acrylics)或其他類似者；或者包含熱塑性材料，例如聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、丙烯腈一丁二烯一苯二烯共聚物(acrylonitrile styrene butadiene copolymer)或其他類似者。在一實施例中，以絕緣材料59與多個不導電納米碳球16的混合物的總重計，重量百分比在10%或10%以下(較佳為1%)的不導電納米碳球16混入絕緣材料59內。再參圖5所不，發光裝置50包含透鏡58。透鏡58設置於封膠54上，以將光導向所欲發射的方向。透鏡58可包含熱固性高分子，例如矽基樹脂(silicone)、環氧樹脂(epoxy resin)、丙烯酸樹脂(acrylics)或其他類似者；或者包含熱塑性材料，例如聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、丙烯腈一丁二烯一苯二烯共聚物(acrylonitrile styrene butadiene copolymer)或其他類似者。如圖5所示，發光裝置50包含一反射體57和一透鏡58。反射體57設置於封膠54的周圍來反射光,藉此增加光強度。透鏡58將光導向所欲發射的方向。圖6顯示本發明一第六實施例的發光裝置60的截面示意圖。參照圖6所示，發光裝置60包含一基板33、一晶片32、一封膠34和多個不導電納米碳球16。基板33包含一陰極33a和一陽極33b。晶片32覆晶接合於陰極33a和陽極33b。封膠34覆蓋晶片32。多個不導電納米碳球16與封膠34混合。如圖6所示，發光裝置60可更包含螢光粉，混合於封膠34內，以讓發光裝置60可模擬出白光。且封膠34混合多個不導電納米碳球16，如此晶片32產生的熱可有效地從封膠34散出。此外,該封膠34可塑造成球形或部分球形(partial sphere),以將光導向所欲的方向。發光裝置60可更包含一光學兀件62和一反射層61。光學兀件62形成於封膠34的周圍，以提供一保護封膠34的作用。且該反射層61形成於光學元件62與封膠34之間，用以反射晶片32的發光，以增加發光強度。
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圖7顯示本發明一第七實施例的發光裝置70的截面示意圖。參照圖7所示，發光裝置70包含多個接點71、一散熱件72、一基板73、一圖案化的導電膠層74、一晶片75、一封膠76，以及多個不導電納米碳球16。散熱件72設置於多個接點71之間。基板73包含一圖案化金屬層731。圖案化的導電膠層74電性連接多個接點71和圖案化金屬層731。晶片75覆晶接合於圖案化金屬層731上，且與散熱件72熱耦合。封膠76設置於基板73上以包覆晶晶片75及圖案化的導電膠層74。多個不導電納米碳球16散布於封膠76內，使晶片75產生的熱可有效地以熱輻射方式從封膠76散出。散熱件72可以導熱材料製作，例如銅、鋁或其他類似者。導電膠層74包含焊料(solder material)、銀膠(silver paste)、異向性導電膠(anisotropic conductive film)或其他類似者。基板73更包含兩絕緣層732，其中金屬層731設置於兩絕緣層732之間。發光裝置70可更包含螢光粉，混合於封膠76內，以讓散熱發光裝置70可模擬出白光。發光裝置70可更包含一粘膠層77，其中粘膠層77形成於晶片75和散熱件72之間。粘膠層77將晶片75和散熱件72相互粘接一起，且電性絕緣晶片75和散熱件72。粘膠層77可包含多個不導電納米碳球16，如此晶片75產生的熱亦可有效地從粘膠層77散出。圖8顯示本發明一第八實施例的發光裝置80的截面示意圖。參照圖8所示，發光裝置80類似圖7顯示的發光裝置70，惟發光裝置80更包含一保護層82、一反射層81和封膠76。保護層82具有一開口，開口具有一截錐形狀(shape of truncated cone)。反射層81形成在界定該開口的表面上。封膠76充填於發光裝置80的反射層81內，而具有一彎曲凹面。類似地，多個不導電納米碳球16可散布於封膠76和粘膠層77內，使晶片75所產生的熱能可有效地從封膠76和粘膠層77以熱輻射的方式散出。本發明的技術內容及技術特點已揭示如上，然而本發明所屬技術領域中具有通常知識者應了解，在不背離後附權利要求所界定的本發明精神和範圍內，本發明的教示及揭示可作種種的替換及修飾。例如，上文揭示的許多工藝可以不同的方法實施或以其它工藝予以取代，或者採用上述二種方式的組合。此外，本案的權利範圍並不局限於上文揭示的特定實施例的工藝、機臺、製造、物質的成份、裝置、方法或步驟。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應了解，基於本發明教示及揭示工藝、機臺、製造、物質的成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本發明。因此，以下的權利要求用以涵蓋用以此類工藝、機臺、製造、物質的成份、裝置、方法或步驟。 ·
權利要求
1.一種增進散熱的發光裝置，包含 一導線架； 一晶片，固定於該導線架； 多條金屬線，電性連接該晶片與該導線架； 多個不導電納米碳球；以及 一封膠，與該多個不導電納米碳球混合，其中該封膠包覆該導線架、該晶片和該多條金屬線。
2.根據權利要求I所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，更包含一螢光膠，以覆蓋·該晶片。
3.根據權利要求2所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，該螢光膠與該多個不導電納米碳球混合。
4.根據權利要求I所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，該導線架包含一下沉結構，該晶片設置於該下沉結構。
5.根據權利要求I所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，該封膠包含一透鏡部。
6.根據權利要求I所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，混入該封膠的該多個不導電納米碳球的重量百分比小於10%。
7.一種增進散熱的發光裝置，包含 一基板； 一晶片，固定於該基板； 多個不導電納米碳球；以及 一封膠，與該多個不導電納米碳球混合，其中該封膠至少部份包覆該基板和該晶片。
8.根據權利要求7所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，更包含多條金屬線，電性連接該晶片與該基板。
9.根據權利要求7所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，該晶片覆晶接合於該基板。
10.根據權利要求7所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，更包含一散熱件，以與該晶片相接。
11.根據權利要求10所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，更包含一絕緣材料，其中該絕緣材料與該多個不導電納米碳球混合，且覆蓋該散熱件。
12.根據權利要求10所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，更包含一粘膠層和多個另外不導電納米碳球，該粘膠層粘接該晶片與該散熱件，該多個另外不導電納米碳球混入該粘膠層。
13.根據權利要求7所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，更包含一透鏡部，形成於該封膠上。
14.根據權利要求7所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，混入該封膠的該多個不導電納米碳球的重量百分比小於10%。
15.根據權利要求7所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，更包含一反射體，以圍繞該封膠。
16.根據權利要求7所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，更包含一粘著層和一反射體，其中該保護層繞著該封膠而形成，該反射體位於該保護層與該封膠之間。
17.—種增進散熱的發光裝置，包含 一基板； 一晶片，固定於該基板； 多條金屬線，電性連接該晶片與該基板； 一封膠，與多個不導電納米碳球混合，該封膠至少部份包覆該基板、該多條金屬線和該-H-* I I心片； 一透鏡部，設置於該封膠；以及 多個另外不導電納米碳球，混合於該透鏡部。
18.根據權利要求17所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，混入該封膠的該多個不導電納米碳球的重量百分比小於10%。
19.根據權利要求17所述的增進散熱的發光裝置，其特徵在於，更包含一反射體，以圍繞該封膠。
全文摘要
一種增進散熱的發光裝置，其包含一基板、一固定於基板上的晶片、一覆蓋晶片的封膠，以及多個混合在封膠內的納米碳球，以熱輻射方式促進晶片散熱。
文檔編號H01L33/64GK102800799SQ201210137370
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月4日 優先權日2011年5月26日
發明者劉安鴻, 蔡潤波, 王偉 申請人:南茂科技股份有限公司