本發(fā)明涉及光電領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種發(fā)光組件及其制作方法，特別是涉及一種散熱效果佳的發(fā)光組件及其制作方法。

背景技術(shù)：

參閱圖1，美國專利us7,683,474b2公告號(ledassemblywithledpositiontemplateandmethodofmakinganledassemblyusingledpositiontemplate，以下稱前案1)揭示一種發(fā)光二極體(lightemittingdiode，led)組件30，其包含有容器32、第一導(dǎo)體40、第二導(dǎo)體42、一個或多個發(fā)光二極體晶粒44、導(dǎo)線48、密封劑54，及底座64。

前述第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42是分別透過第一襯墊50和第二襯墊52與發(fā)光二極體晶粒44形成電連接。由前案1所載內(nèi)容可知，其發(fā)光二極體組件30的第一導(dǎo)體40及第二導(dǎo)體42除了用于提供電能至發(fā)光二極體晶粒44外，發(fā)光二極體晶粒44于運作時所產(chǎn)生的熱能，也是透過第一導(dǎo)體40進行傳導(dǎo)以進行散熱。

然而，前案1所提供的發(fā)光二極體組件30，其存在的缺點在于，所述第一導(dǎo)體40是兼具導(dǎo)電及導(dǎo)熱的功效，但由于第一導(dǎo)體40與底座64間需通過由黏合劑或其它黏合層始能穩(wěn)固結(jié)合，因此，會影響第一導(dǎo)體40向下散熱的效率，也就是說，于實際運作時，第一導(dǎo)體40于傳遞電能的同時，仍持續(xù)會有熱能的累積，因而導(dǎo)致發(fā)光二極體晶粒44以第一導(dǎo)體40進行導(dǎo)熱的程度有限，以致于前案1所述的發(fā)光二極體組件30其散熱效果仍有大幅改善的空間。

由上述的說明可知，進一步開發(fā)或設(shè)計一種能有效地提升散熱效果的發(fā)光組件，是為本發(fā)明研究改良的重要目標(biāo)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種散熱效果佳的發(fā)光組件及其制作方法。

本發(fā)明發(fā)光組件包含一個金屬散熱件、一層絕緣層、一層電路圖案層、至少一層導(dǎo)熱介質(zhì)層，及至少一個發(fā)光二極體晶粒。

該絕緣層形成于該金屬散熱件的至少部份表面。

該電路圖案層形成于該絕緣層上且具有一個預(yù)定圖案，該電路圖案層包括一層形成于該絕緣層上且含有活性金屬的活化層，與至少一層形成于該活化層上的非電鍍金屬層。

該導(dǎo)熱介質(zhì)層形成于該金屬散熱件未形成有該絕緣層的表面。

每一個該發(fā)光二極體晶粒包括一底部、一與該底部相對的頂部，與自該頂部延伸的至少一條導(dǎo)線，每一個該發(fā)光二極體晶粒位于每一層該導(dǎo)熱介質(zhì)層上，并透過該導(dǎo)熱介質(zhì)層固設(shè)于該金屬散熱件上，且經(jīng)由該至少一條導(dǎo)線以打線方式與該電路圖案層電連接。

本發(fā)明的發(fā)光組件，該金屬散熱件為散熱鰭片。

本發(fā)明的發(fā)光組件，該金屬散熱件的表面具有一曲面。

本發(fā)明的發(fā)光組件，每一層該導(dǎo)熱介質(zhì)層為導(dǎo)熱膏。

本發(fā)明的發(fā)光組件，每一個該發(fā)光二極體晶粒的底部接合于該導(dǎo)熱介質(zhì)層，該頂部經(jīng)由二導(dǎo)線以打線方式與該電路圖案層電連接。

本發(fā)明的發(fā)光組件，每一個該發(fā)光二極體晶粒的部份底部與該電路圖案層形成電連接，該頂部經(jīng)由一條導(dǎo)線以打線方式與該電路圖案層電連接。

此外，本發(fā)明的發(fā)光組件的另一實施例中是包含一個金屬散熱件、一層絕緣層、一層電路圖案層，及至少一個發(fā)光二極體晶粒。

該絕緣層形成于該金屬散熱件的至少部份表面。

該電路圖案層形成于該絕緣層上且具有一個預(yù)定圖案，該電路圖案層包括一層形成于該絕緣層上且含有活性金屬的活化層，與至少一層形成于該活化層上的非電鍍金屬層。

每一個該發(fā)光二極體晶粒以覆晶方式與該電路圖案層電連接。

本發(fā)明的發(fā)光組件，該金屬散熱件為散熱鰭片。

本發(fā)明的發(fā)光組件，該金屬散熱件的表面具有一曲面。

本發(fā)明的發(fā)光組件，每一層該導(dǎo)熱介質(zhì)層為導(dǎo)熱膏。

此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種發(fā)光組件的制作方法包含一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)、一步驟(d)，及一步驟(e)。

該步驟(a)在一個金屬散熱件的部份表面形成一層絕緣層。

該步驟(b)在該絕緣層上形成一層具有一個預(yù)定圖案的電路圖案層。

該步驟(c)在該金屬散熱件未形成有該絕緣層的表面形成至少一層導(dǎo)熱介質(zhì)層。

該步驟(d)透過該至少一層導(dǎo)熱介質(zhì)層接合至少一個發(fā)光二極體晶粒。

該步驟(e)將該至少一個發(fā)光二極體晶粒與該電路圖案層形成電連接，以制得該發(fā)光組件。

本發(fā)明的發(fā)光組件的制作方法，該步驟(b)是先在該絕緣層上形成一層含有活性金屬的活化層，再于該活化層上形成至少一層非電鍍金屬層，該活化層及該至少一層非電鍍金屬層共同構(gòu)成該電路圖案層。

本發(fā)明的發(fā)光組件的制作方法，該步驟(b)是先在該絕緣層上形成具有一層預(yù)定圖案的活化層，再于該活化層上形成該至少一層非電鍍金屬層，而得到該電路圖案層。

本發(fā)明的發(fā)光組件的制作方法，該步驟(b)是先在該絕緣層上形成一層完整的活化層，再于該活化層的表面形成至少一層非電鍍金屬層，而后自該至少一層非電鍍金屬層向下將該至少一層非電鍍金屬層及該活化層的預(yù)定部份移除，以令殘留的該至少一層非電鍍金屬層及該活化層共同構(gòu)成該電路圖案層。

本發(fā)明的發(fā)光組件的制作方法，該步驟(d)的每一個發(fā)光二極體晶粒包括一底部、一與該底部相對的頂部，與自該頂部延伸的至少一條導(dǎo)線，該底部接合于該導(dǎo)熱介質(zhì)層，并透過該導(dǎo)熱介質(zhì)層固設(shè)于該金屬散熱件上；且于該步驟(e)中，每一個該發(fā)光二極體晶粒經(jīng)由該至少一條導(dǎo)線以打線方式與該電路圖案層電連接。

本發(fā)明的發(fā)光組件的制作方法，每一個該發(fā)光二極體晶粒的底部接合于該導(dǎo)熱介質(zhì)層，該頂部經(jīng)由二導(dǎo)線以打線方式與該電路圖案層形成電連接。

本發(fā)明的發(fā)光組件的制作方法，每一個該發(fā)光二極體晶粒的底部與該電路圖案層形成電連接，該頂部經(jīng)由一條導(dǎo)線以打線方式與該電路圖案層形成電連接。

此外，本發(fā)明的又一目的在于提供一種發(fā)光組件的制作方法包含一步驟(a)、一步驟(b)，及一步驟(c)。

該步驟(a)在一個金屬散熱件的部份表面形成一層絕緣層。

該步驟(b)在該絕緣層上形成一層具有一個預(yù)定圖案的電路圖案層。

該步驟(c)將該至少一個發(fā)光二極體晶粒以覆晶方式與該電路圖案層形成電連接，以制得該發(fā)光組件。

本發(fā)明的發(fā)光組件的制作方法，該步驟(b)是先在該絕緣層上形成一層含有活性金屬的活化層，再于該活化層上形成至少一層非電鍍金屬層，該活化層及該至少一層非電鍍金屬層共同構(gòu)成該電路圖案層。

本發(fā)明的發(fā)光組件的制作方法，該步驟(b)是先在該絕緣層上形成具有一個預(yù)定圖案的活化層，再于該活化層上形成該至少一層非電鍍金屬層，而得到該電路圖案層。

本發(fā)明的有益效果在于：提供一種將發(fā)光二極體晶粒設(shè)置于金屬散熱件上的發(fā)光組件及其制作方法，而可經(jīng)由導(dǎo)熱介質(zhì)層或電路圖案層直接將發(fā)光二極體晶粒的熱能傳導(dǎo)至金屬散熱件，以提高導(dǎo)熱效率并加速元件散熱。

附圖說明

圖1是一剖視圖，說明現(xiàn)有的發(fā)光二極體組件；

圖2是一側(cè)視圖，說明本發(fā)明發(fā)光組件的一第一實施例；

圖3是一側(cè)視圖，說明本發(fā)明發(fā)光組件的一第二實施例；

圖4是一側(cè)視圖，說明本發(fā)明發(fā)光組件的一第三實施例；

圖5是一側(cè)視圖，說明本發(fā)明發(fā)光組件的一第四實施例。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明：

參閱圖2，本發(fā)明發(fā)光組件的一第一實施例包含一個金屬散熱件2、一層絕緣層3、一層電路圖案層4、至少一層導(dǎo)熱介質(zhì)層5，及至少一個發(fā)光二極體晶粒(die)6。

金屬散熱件2可為一如圖2所示的鋁擠型的散熱鰭片，且其鰭片直接接觸外界空氣或其它流體，也可為其它現(xiàn)有的金屬散熱元件，或是多種散熱元件的組合，而不以單一種類為限。此外，金屬散熱件2的表面也可含有一層保護漆、耐候漆、絕緣漆或其它適當(dāng)?shù)默F(xiàn)有涂裝，于此不再多加贅述。于第一實施例中，金屬散熱件2的材料可為鋁合金、銅合金，或是其它導(dǎo)熱性佳的金屬材料，并無需特別限制。于此要說明的是，金屬散熱件2的表面型態(tài)不拘，例如可具有一曲面而可應(yīng)用于車用頭燈，或是可依實際應(yīng)用而調(diào)整其結(jié)構(gòu)態(tài)樣，以令本發(fā)明發(fā)光組件可更加廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域。

絕緣層3形成于金屬散熱件2的至少部份表面，且其材料可選自環(huán)氧樹脂(epoxy)及壓克力樹脂等絕緣材料，或為其它絕緣材料。此外，尤其重要的是，由于本實施例中的絕緣層3主要作用是在金屬散熱件2的表面形成一絕緣面，所以其厚度應(yīng)盡可能地減少，以降低對熱傳導(dǎo)的影響。因此，較佳地，絕緣層3的厚度是介于20μm至40μm。

電路圖案層4形成于絕緣層3上且具有一預(yù)定圖案，所述的預(yù)定圖案可依不同需求而進行調(diào)整與設(shè)計，于此并無限制。詳細(xì)地說，電路圖案層4包括一層形成于絕緣層3上且含有活性金屬的活化層41，與至少一層形成于活化層41上的非電鍍金屬層42。于第一實施例中，是以二層非電鍍金屬層42為例來做說明，但不以此為限。

較佳地，活化層41的活性金屬材料是選自鈀、銠、鋨、銥、鉑、金、銀、銅、鎳、鐵，或此等一組合的催化性金屬；第一層非電鍍金屬層42的材料可選自銅或鎳等金屬材料，而第二層非電鍍金屬層42則可選自鉑、銀、錫、金、銠、鈀，或此等一組合具導(dǎo)電性的材料，并用于保護第一層非電鍍金屬層42以防止其氧化并可同時對外進行電連接。

至少一層導(dǎo)熱介質(zhì)層5是形成于金屬散熱件2未形成有絕緣層3的表面。于第一實施例中，所述導(dǎo)熱介質(zhì)層5是可選用導(dǎo)熱膏(thermalgrease)、導(dǎo)熱墊片(thermalpad)、導(dǎo)熱膠帶(thermaladhesive)，或其它良好熱介面材料(thermalinterfacematerial，tim)。

至少一個發(fā)光二極體晶粒6位于至少一層導(dǎo)熱介質(zhì)層5上，且透過至少一層導(dǎo)熱介質(zhì)層5固設(shè)于金屬散熱件2上，以透過導(dǎo)熱介質(zhì)層5將發(fā)光二極體晶粒6于運作中所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至金屬散熱件2。也就是說，所述導(dǎo)熱介質(zhì)層5的數(shù)量是與發(fā)光二極體晶粒6的數(shù)量相配合，第一實施例是以一個發(fā)光二極體晶粒6為例來做說明，但不以此為限。

具體地說，第一實施例的每一個發(fā)光二極體晶粒6是包括一底部61、一與底部61相對的頂部62，及二條自頂部62延伸的導(dǎo)線63。每一個發(fā)光二極體晶粒6便是透過二條導(dǎo)線63以打線(wirebonding)方式與電路圖案層4形成電連接，且二條導(dǎo)線63是分別連接到電路圖案層4中不同正、負(fù)極性且相互隔離的二電路。由于所述發(fā)光二極體晶粒6的詳細(xì)結(jié)構(gòu)或是其所適用的材料是為所屬技術(shù)領(lǐng)域者所周知，因此不再多加贅述。

參閱圖3，本發(fā)明發(fā)光組件的一第二實施例與第一實施例大致相同，其不同處在于，每一個發(fā)光二極體晶粒6為現(xiàn)有垂直導(dǎo)通式結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極體，其底部61為可對外電連接的底電極，因此，每一個發(fā)光二極體晶粒6僅包括一條自頂部62延伸的導(dǎo)線63。于第二實施例中，每一個發(fā)光二極體晶粒6的部份底部61是接合于每一層導(dǎo)熱介質(zhì)層5以傳導(dǎo)熱能至金屬散熱件2，而未接合于導(dǎo)熱介質(zhì)層5的部份底部61則是與電路圖案層4中一對應(yīng)極性的電路接觸而形成電連接，頂部62經(jīng)由導(dǎo)線63以打線方式與電路圖案層4形成電連接。

參閱圖4，本發(fā)明發(fā)光組件的一第三實施例與第一實施例大致相同，其不同處在于，每一個發(fā)光二極體晶粒6是直接以覆晶(flipchip)方式與電路圖案層4形成電連接。也就是說，于第三實施例中，每一個發(fā)光二極體晶粒6的頂部62是經(jīng)由二焊塊(solderbump)64與電路圖案層4接觸而形成電連接，而非透過導(dǎo)熱介質(zhì)層5固設(shè)于金屬散熱件2上。

參閱圖5，本發(fā)明發(fā)光組件的一第四實施例與第三實施例大致相同，每一個發(fā)光二極體晶粒6同樣是以覆晶方式與電路圖案層4形成電連接，其不同處在于，每一個發(fā)光二極體晶粒6的頂部62具有一第一電極621、一第二電極622，及一設(shè)置于第一電極621與第二電極622間的絕緣體623。于第四實施例中，是將部份的第一電極621及第二電極622透過其下的焊塊64與電路圖案層4對應(yīng)極性的電路接觸而與電路圖案層4形成電連接。

本發(fā)明發(fā)光組件的發(fā)光二極體晶粒6可透過電路圖案層4或是金屬散熱件2進行熱傳導(dǎo)，而于第一實施例與第二實施例中，可進一步透過具有高熱傳導(dǎo)能力的導(dǎo)熱介質(zhì)層5將熱能直接傳導(dǎo)至直接與外界空氣或其它流體接觸的金屬散熱件2以進行散熱，因此，與現(xiàn)有的發(fā)光二極體組件30相較，更能有效地加速散熱并具有優(yōu)異的散熱效果。

茲將本發(fā)明發(fā)光組件的制作方法說明如下，本發(fā)明發(fā)光組件的制作方法的一第一實施例是用于制作出如圖2或圖3所示的發(fā)光組件，其包含一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)、一步驟(d)，及一步驟(e)。

步驟(a)是在金屬散熱件2的部份表面形成絕緣層3。本實施例中，金屬散熱件2為散熱鰭片并以電著涂裝(electro-depositioncoating，ed)制程于其部份表面形成由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的絕緣層3，然，并非以此制程及材料為限。于此先說明的是，金屬散熱件2未形成有絕緣層3的表面，為后續(xù)用于設(shè)置發(fā)光二極體晶粒6處。

步驟(b)是在絕緣層3上形成具有預(yù)定圖案的電路圖案層4，所述電路圖案層4包括一層形成于絕緣層3上的活化層41，與至少一層形成于活化層41上的非電鍍金屬層42。本實施例中，是以二層非電鍍金屬層42為例來做說明。

具體地說，本實施例的步驟(b)是先在絕緣層3上以網(wǎng)印方式形成一層具有預(yù)定圖案的活化層41，且活化層41含有選自鈀、銠、鋨、銥、鉑、金、銀、銅、鎳、鐵，或此等一組合的催化性金屬源。

此處要說明的是，前述絕緣層3與活化層41也可透過數(shù)位印刷、噴涂技術(shù)、移印、轉(zhuǎn)印、浸鍍、涂布技術(shù)，或粉體涂裝等方式形成，并不以所公開的電著涂裝制程與網(wǎng)印方式為限。

而后，透過一化學(xué)鍍(electrolessplating)程序，將已形成有絕緣層3及活化層41的金屬散熱件2浸入一含有金屬離子的化學(xué)鍍液中，化學(xué)鍍液中的金屬離子會在活化層41的催化性金屬源上被還原成金屬晶核，而被還原的金屬晶核本身又成為化學(xué)鍍液中金屬離子的催化層，從而使還原反應(yīng)繼續(xù)在新的晶核表面上進行，經(jīng)一預(yù)定時間后，第一層非電鍍金屬層42形成于活化層41上，且具有與活化層41相同的預(yù)定圖案。又，第二層非電鍍金屬層42同樣是以化學(xué)鍍技術(shù)形成于第一層非電鍍金屬層42上，化學(xué)鍍程序如前所述，于此不再多加贅述。

本實施例中，于形成第一層非電鍍金屬層42時是選用含有硫酸銅的化學(xué)鍍液，因此，經(jīng)還原而得的第一層非電鍍金屬層42為銅金屬；于形成第二層非電鍍金屬層42時則是選用含有硝酸銀的化學(xué)鍍液，因此，經(jīng)還原而得的第二層非電鍍金屬層42則為銀金屬。由于化學(xué)鍍的相關(guān)制程參數(shù)及所選用的材料皆為所屬技術(shù)領(lǐng)域者所周知，不再多加贅述。此外，前述非電鍍金屬層42也適用濺鍍、浸鍍，或蒸鍍等加工方式形成，并不以所公開的化學(xué)鍍技術(shù)為限。

于此須特別指出的是，前述步驟(b)的電路圖案層4的形成方式有二，其中一種是于絕緣層3上形成具有預(yù)定圖案的活化層41，后續(xù)的非電鍍金屬層42則隨選擇性地形成于活化層41的預(yù)定圖案上，以共同構(gòu)成具有預(yù)定圖案的電路圖案層4。另一方式則是活化層41可先不形成該預(yù)定圖案，而是先在絕緣層3上形成一完整的活化層41，待非電鍍金屬層42隨整面地形成于活化層41上后，再以雷射或其它適當(dāng)方式自非電鍍金屬層42向下將非電鍍金屬層42與活化層41的預(yù)定部份移除，也就是去除電路圖案層4的預(yù)定圖案以外的部份，以令殘留的非電鍍金屬層42及活化層41共同構(gòu)成電路圖案層4。

步驟(c)是在金屬散熱件2未形成有絕緣層3的表面依據(jù)所欲設(shè)置的發(fā)光二極體晶粒6的數(shù)量與位置對應(yīng)形成導(dǎo)熱介質(zhì)層5。

步驟(d)則是將發(fā)光二極體晶粒6設(shè)置于導(dǎo)熱介質(zhì)層5上，以透過導(dǎo)熱介質(zhì)層5接合發(fā)光二極體晶粒6并將發(fā)光二極體晶粒6固設(shè)于金屬散熱件2上。

步驟(e)是將所述發(fā)光二極體晶粒6通過由打線方式與電路圖案層4形成電連接，以制得前述該第一實施例與第二實施例所述的發(fā)光組件。由于打線的電連接方式是為所屬技術(shù)領(lǐng)域者所熟知，不再多加贅述。

此外，本發(fā)明發(fā)光組件的制作方法的一第二實施例是用于制作出如圖4或圖5所示的發(fā)光組件，其包含一步驟(a)、一步驟(b)，及一步驟(c)。

其中，步驟(a)及步驟(b)與前述發(fā)光組件的制作方法的第一實施例相同，于此不再贅述，步驟(c)則是將發(fā)光二極體晶粒6以覆晶方式與電路圖案層4形成電連接，以制得前述該第三實施例與第四實施例所述的發(fā)光組件。由于覆晶的電連接方式是為所屬技術(shù)領(lǐng)域者所周知，不再多加說明。

綜上所述，本發(fā)明發(fā)光組件除了可將發(fā)光二極體晶粒6所產(chǎn)生的熱能透過電路圖案層4傳導(dǎo)至直接與外界接觸的金屬散熱件2上，還可透過導(dǎo)熱介質(zhì)層5而提供另一導(dǎo)熱途徑，因此，可有效地提升元件整體的散熱效果，進而可提升發(fā)光組件的操作穩(wěn)定性與發(fā)光效率，并延長使用壽命。此外，本發(fā)明發(fā)光組件的制作方法更具有制程簡易與制程彈性度高等優(yōu)點。因此，確實能達到本發(fā)明的目的。