專利名稱：具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板及其封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)一種發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)，特別是為了提供較佳的LED基板的熱效率。
背景技術(shù)：
因應(yīng)市場的需要，目前業(yè)界開發(fā)了許多高功率發(fā)光二極體，由于發(fā)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(yōu)點，故能廣泛運(yùn)用在面光源、點光源、照明等用途。這些高功率發(fā)光二極體可以產(chǎn)生高亮度的光源，但相對也產(chǎn)生極高的熱源，而這些高熱源將會影響到高功率發(fā)光二極體的使用壽命，因此會在高功率發(fā)光二極體制作時，使用散熱效率較佳的材質(zhì)來制作基座，讓發(fā)光晶片所產(chǎn)生的熱源直接傳遞于該基座上，以 確保高功率發(fā)光二極體的使用壽命，惟使用高散熱效率的材質(zhì)會使業(yè)者的制造成本較高，相對的消費(fèi)者亦需付出更多的代價。—般LED固定于具有電路介質(zhì)的基板上,基板材質(zhì)可為PCB多層板、金屬或陶瓷基板。氧化鋁基板是典型的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，一般常應(yīng)用在需要承受機(jī)械應(yīng)力的結(jié)構(gòu)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(yōu)良等特性，可在嚴(yán)苛的高溫腐蝕性環(huán)境下使用或應(yīng)用在電氣絕緣的用途。影響熱傳導(dǎo)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(zhì)與散熱面積亦是重要的因素之一，由于LED基座的體積通常很小，故其導(dǎo)熱速度受限，并使得熱源散熱不及，長久時間下來，可能損及發(fā)光晶片效能，使晶片光源均勻度不能滿足所需求的規(guī)格。
發(fā)明內(nèi)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(cè)邊與一第二側(cè)邊，且該氧化鋁陶瓷基板于預(yù)定固晶區(qū)設(shè)置有至少一個導(dǎo)熱孔，該等導(dǎo)熱孔自該氧化鋁陶瓷基板的第一側(cè)邊延伸至第二側(cè)邊；及至少一個金屬柱位于該等導(dǎo)熱孔中。優(yōu)選地，該等導(dǎo)熱孔通過激光鉆孔或沖孔法形成圓形、方形或矩形。優(yōu)選地，該等導(dǎo)熱孔用于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(yōu)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(fā)光二極體(LED)封裝結(jié)構(gòu)，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于氧化鋁陶瓷基板的第一側(cè)邊，且第三焊墊與第四焊墊位于氧化鋁陶瓷基板的第二側(cè)邊，其中第一焊墊借由第一導(dǎo)電孔與第三焊墊連接，而第二焊墊借由第二導(dǎo)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(yōu)選地，上述LED封裝結(jié)構(gòu)，更包含用于連接該LED晶片與該等金屬柱的一連接層。優(yōu)選地，該連接層為共晶層。優(yōu)選地，該連接層為粘著層。優(yōu)選地，該連接層為銀膠層或焊錫層。優(yōu)選地，該等金屬柱在該氧化鋁陶瓷基板的第二側(cè)邊連接有一散熱片。本實用新型能夠達(dá)到以下效果 在固晶區(qū)下方的氧化鋁陶瓷基板中設(shè)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(dǎo)熱途徑。當(dāng)設(shè)于固晶區(qū)上的發(fā)光二極體晶片被點亮并開始產(chǎn)生熱源時，該等金屬柱便能迅速的引導(dǎo)熱源遠(yuǎn)離固晶區(qū)至散熱片上，如此一來便能使發(fā)光二極體晶片能更有效率的發(fā)揮其功能。

圖I為依據(jù)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(jù)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(jù)本實用新型的第一較佳實施例的發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖4為依據(jù)本實用新型的第一較佳實施例的發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)的上視圖。圖5為依據(jù)本實用新型的第二較佳實施例的發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖6為依據(jù)本實用新型的第三較佳實施例的發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)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(cè)邊；105、第二側(cè)邊；106、預(yù)定固晶區(qū)；107、第一焊墊；109、第二焊墊；111、第三焊墊；113、第四焊墊；115、第一導(dǎo)電孔；116、第一導(dǎo)電柱；117、第二導(dǎo)電孔；118、第二導(dǎo)電柱；119、LED 晶片;121、焊線；123、焊線；125、導(dǎo)熱孔；127、金屬柱；129、連接層；131、散熱片；300、發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)；321、焊線；323、錫球?qū)樱?21、錫球?qū)樱?23、錫球?qū)印?br> 具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本實用新型并能予以實施，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(jù)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(jù)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(cè)邊103與第二側(cè)邊105，且氧化鋁陶瓷基板101于預(yù)定固晶區(qū)106設(shè)置有至少一個導(dǎo)熱孔125，該等導(dǎo)熱孔125自氧化鋁陶瓷基板101的第一側(cè)邊103延伸至第二側(cè)邊105 ;及至少一個金屬柱127位于該等導(dǎo)熱孔125中。導(dǎo)熱孔125可通過激光鉆孔或沖孔法形成圓形、方形或矩形，可依需要形成其他任何形狀。導(dǎo)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(dǎo)熱孔125的大小、數(shù)量及排列方式可依所須導(dǎo)熱速率及加工方便性決定，并不以圖中所示者為限。 位于導(dǎo)熱孔125的兩側(cè)邊可分別設(shè)置第一導(dǎo)電孔115及第二導(dǎo)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(dǎo)電柱116及第二導(dǎo)電柱118。請參照圖3及圖4，圖3是依據(jù)本實用新型的第一較佳實施例的發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖4為依據(jù)本實用新型的第一較佳實施例的發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)的上視圖。如圖3所示，本實用新型的發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)300包含氧化鋁陶瓷基板101，具有第一側(cè)邊103與第二側(cè)邊105 ;第一焊墊107與第二焊墊109位于氧化鋁陶瓷基板101的第一側(cè)邊103，且第三焊墊111與第四焊墊113位于氧化鋁陶瓷基板101的第二側(cè)邊105，其中第一焊墊107借由第一導(dǎo)電孔115與第三焊墊連接111，而第二焊墊109借由第二導(dǎo)電孔117與第四焊墊113連接；LED晶片119借由二焊線121、123電性連接至第一焊墊107與第二焊墊109 ;及至少一個導(dǎo)熱孔125位于LED晶片119下方的氧化鋁陶瓷基板101中，該等導(dǎo)熱孔125自氧化鋁陶瓷基板101的第一側(cè)邊103延伸至第二側(cè)邊105。本實施例的氧化鋁陶瓷基板101為一具有較高導(dǎo)熱系數(shù)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借由第一導(dǎo)電柱116與第三焊墊連接111，而第二焊墊109借由第二導(dǎo)電柱118與第四焊墊113連接。金屬柱127成柱狀結(jié)構(gòu)，借由連接層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,之后再與LED晶片119在適當(dāng)溫度下進(jìn)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，也可借由具有高導(dǎo)熱系數(shù)的粘膠進(jìn)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(cè)邊105可連接有一散熱片131，散熱片131可以由高導(dǎo)熱系數(shù)的鋁或銅金屬制成。由于金屬柱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(chǎn)生的熱量可迅速經(jīng)由連接層129傳導(dǎo)至下方穿過氧化鋁陶瓷基板101的散熱柱127，再由導(dǎo)熱柱127傳導(dǎo)至氧化鋁陶瓷基板101與散熱片131上，所以在整體導(dǎo)熱效率上可大幅提升。圖5是依據(jù)本實用新型的第二較佳實施例的發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。與第一較佳實施例的差異在于本實施例的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?qū)?23連接至第二焊墊109。圖6是依據(jù)本實用新型的第三較佳實施例的發(fā)光二極體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。與第一較佳實施例的差異在于本實施例的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?qū)?21、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(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板，其特征在于，包含 一氧化鋁陶瓷基板，具有一第一側(cè)邊與一第二側(cè)邊，且該氧化鋁陶瓷基板于預(yù)定固晶區(qū)設(shè)置有至少一個導(dǎo)熱孔，該等導(dǎo)熱孔自該氧化鋁陶瓷基板的第一側(cè)邊延伸至第二側(cè)邊；及 至少一個金屬柱位于該等導(dǎo)熱孔中。
2.如權(quán)利要求I所述的具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板，其特征在于，該等導(dǎo)熱孔通過激光鉆孔或沖孔形成圓形、方形或矩形。
3.如權(quán)利要求I所述的具有金屬柱的氧化鋁陶瓷電路板，其特征在于，該氧化鋁陶瓷基板為氧化鋁板或氮化鋁板。
4.一種含有權(quán)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(jié)構(gòu)，其特征在于，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于該氧化鋁陶瓷基板的第一側(cè)邊，且一第三焊墊與一第四焊墊位于該氧化鋁陶瓷基板的第二側(cè)邊，其中該第一焊墊借由一第一導(dǎo)電孔與該第三焊墊連接，而該第二焊墊借由一第二導(dǎo)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(quán)利要求4的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，更包含連接該LED晶片與該等金屬柱的一連接層。
6.如權(quán)利要求5的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該連接層為共晶層。
7.如權(quán)利要求5的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該連接層為粘著層。
8.如權(quán)利要求5的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該連接層為銀膠層或焊錫層。
9.如權(quán)利要求4的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該等金屬柱在該氧化鋁陶瓷基板的第二側(cè)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(jié)構(gòu)。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(cè)邊與第二側(cè)邊，且氧化鋁陶瓷基板于預(yù)定固晶區(qū)設(shè)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(cè)邊延伸至第二側(cè)邊。在固晶區(qū)下方的氧化鋁陶瓷基板中設(shè)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(dǎo)熱途徑。當(dāng)設(shè)于固晶區(qū)上的發(fā)光二極體晶片被點亮并開始產(chǎn)生熱源時，該等金屬柱便能迅速的引導(dǎo)熱源遠(yuǎn)離固晶區(qū)至散熱片上，如此一來便能使發(fā)光二極體晶片能更有效率的發(fā)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(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)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