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
技術領域：
本發明是關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：
目前發光二極管(LED)已相當普及，不僅體積小、反應時間快、使用壽命長、亮度不易衰減、且耐震動，因此LED元件漸漸取代包括顯示器背光光源、照相機閃光燈、交通號志、車頭及車尾燈，甚至逐漸進入一般照明市場。然而，隨著高功率LED照明設備的應用發展，大電流所伴隨的高熱問題，絕非目前一般印刷電路板材料或半導體基板所能承受，故成為眾所矚目的議題。為能承受高亮度LED所發的大量熱能，業界多選擇耐高溫的陶瓷基板或是具有高導熱效率的鋁基板作為LED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機的氧化鋁粉與約30% 50%的玻璃材料加上有機黏結劑，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，再經由一道干燥過程將片狀漿料形成一片生胚，然后于生胚上鉆出導通孔，再分別于導通孔內注入金屬料材填孔，并于生胚表面印制金屬線路，最后放置于燒結爐中燒結成型，但是對于LED所發的大量熱能導離效率而言，陶瓷基板的導熱效率仍低于完全以金屬材質制成的鋁基板的導熱效率，造成LED散熱受到影響。但是使用鋁基板做為承載件時，由于鋁基板具有導電特性，因此所需的電路并不能直接布設在鋁基板的表面上，如圖1所示，需在鋁基板11的表面先鋪設一層絕緣層12后，再于絕緣層12上布設形成兩對致能焊墊15，再將LED晶粒13設置在絕緣層12上，并將LED晶粒13的導電端打線導接至致能焊墊15，但是這使得LED晶粒13與鋁基板11間會因為絕緣層12的隔絕，使得熱傳導的效率受到影響。
然而，為了使得LED晶粒產生的熱能可有效率地傳導至鋁基板，因此如圖2所示，于鋁基板21的表面以一體成形的方式，形成有一個導熱柱20，并再另外將一個預先成形的非導電材質制成的杯狀殼體24黏著設置在鋁基板21上，且杯狀殼體24底層有一開口，可令導熱柱20穿過，使得杯狀殼體24能夠環繞導熱柱20，且杯狀殼體24內部底層表面更形成有兩個供導接的致能焊墊25，接下來再將LED晶粒23直接設置在導熱柱20上，并將LED晶粒23的導電端分別打線導接至兩個致能焊墊25，最后將一種光可透膠體注入杯狀殼體24內進行封裝，因此，當LED晶粒23受電發光后，其產生的熱能可直接被導熱柱20導引至鋁基板21，再由鋁基板21將熱能導離至其它地方，增加了散熱的效率。但是，導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具有預定形狀的模具中成形，或是以鋁擠型擠壓成形，使得導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，會因為必須要對一個鋁基材進行切割，便會造成被切割的部份因此被浪費掉，且供LED晶粒設置的基板其尺寸大都在數百微米左右，若以上述的制程方式進行制作不僅難以做出如此精密的結構，而且在制作過程中更會因為受到高溫的影響產生熱脹冷縮的現象，更使得制作出的導熱柱會產生角度上的誤差。而且杯狀殼體如果不是以具有反光及導熱的材質制成，便無法令LED晶粒所發的光能夠在杯狀殼體集中地朝同一方向射出，令發光效率降低，且所發的光照射至杯狀殼體時所產生的熱能亦無法透過杯狀殼體導引至鋁基板上，再者，由于杯狀殼體是以黏著的方式設置在基板上，因此附著的效果很可能會隨著時間或高溫影響而下降，故經由此種制程制造出的產品，品質并非絕佳，產品定位因而較低。因此，如何能提供一種具有高導熱效率、并且可以輕易制作出形成有導熱柱的基板，還能夠精密及準確地制作整體結構，尤其在導熱柱的形成過程中，更不會因為受到溫差影響而造成角度上的誤差，并且可供LED晶粒所發的光能夠更集中地朝同一方向射出，以及供LED晶粒發的光照射時產生的熱能亦可導引至基板上，而且附著于基板上且環繞導熱柱的環繞結構可以有長時間的附著效果，不會輕易掉落，將是提升產品市場競爭力的重要方向。
發明內容本發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。本發明的另一目的在于提供一種具有延伸至基版的一側表面的環繞壁結構的電路基板。本發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確結構的LED組件。本發明的又一目的在于提供一種可以輕易制作出形成有導熱柱的LED組件的制作方法。本發明的再一目 的在于提供一種能夠精密及準確的制作整體結構的LED組件的制作方法。本發明的另一目的在于提供一種導熱柱的形成過程中，不會有角度上產生誤差問題的電路基板的LED組件的制作方法。依照本發明揭示的一種高溫放熱電路元件用電路基板，是供設置至少一個高溫放熱電路兀件，該電路基板包括一片基板本體；一層結合至該基板本體一側表面、且其中形成有至少一個穿孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層；至少一個自該基板本體暴露部分經該至少一個穿孔、朝遠離該基板本體方向導熱延伸、并使其與該絕緣層緊密接觸的金屬導熱柱；及一個形成于該絕緣層上、供上述高溫放熱電路元件導接的導電回路。而依照本發明揭露的一個LED組件，包括至少一個具有二致能端部、受電發光的LED晶粒；及一片電路基板,包括一片基板本體；一層結合至該基板本體一側表面、且其中形成有至少一個穿孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層；至少一個自該基板本體暴露部分經該至少一個穿孔、朝遠離該基板本體方向導熱延伸、并使其與該絕緣層緊密接觸、供上述LED晶粒絕緣且導熱設置的金屬導熱柱；一個形成于該絕緣層上、供上述LED晶粒致能端部導接的導電回路；上述導電回路更包括至少一對形成于該絕緣層上、供上述LED晶粒的致能端部導接設置的致能焊墊；及一層設置于上述LED晶粒上的透光絕緣封裝。而依照本發明揭示的一種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穿孔及至少一組環繞該至少一個穿孔的環孔、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，經由上述至少一個穿孔部分朝遠離該基板本體方向，導熱延伸成長一個與該絕緣層緊密接觸的金屬導熱柱，并經由上述至少一組環孔部分朝對應上述金屬導熱柱方向延伸出一組環繞壁；c)于該絕緣層上形成一個導電回路，該導電回路包括至少一對形成于該絕緣層上的致能焊墊；d)將至少一個具有二致能端部、受電發光的LED晶粒以電氣絕緣且導熱地方式焊接至前述金屬導熱柱，并使前述致能端部分別導接至上述致能焊墊；及e)在上述至少一組環繞壁中，形成封閉上述至少一個LED晶粒的透光絕緣封裝。由于本發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，并以一個具有預定圖案的光罩蓋在光阻膜，接著再進行光阻膜的曝光及顯影作業，使得光阻膜改變其相結構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行電鍍，使得金屬導熱柱可形成于穿孔內，并可與絕緣層緊密接觸，而且使用本發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熱柱的電路基板，且形成的金屬導熱柱更不會受到溫差影響而造成角度上的誤差，令整體結構能夠精密及準確地制作出，而且可供LED晶粒所發的光能夠更集中地朝同一方向射出，以及供LED晶粒發的光照射至環繞壁所產生的熱能亦可被導引至基板本體上，而且本發明的環繞壁形成的方式是同樣從基板本體上以電鍍增厚形成地，因此在附著度上是高于一般具有環繞結構的殼體以黏著于基板上的附著度，所以不會輕易松脫，達成上述所有的目的。
圖1是公知于鋁基板的表面鋪設一層絕緣層后再于絕緣層上布設形成兩對致能焊墊的LED元件的側視圖；圖2是公知將一個預先成形的杯狀殼體黏著設置在鋁基板上的LED元件的側視圖；圖3是本發明的第一較佳實施例的高溫元件用電路基板的制造流程圖；圖4是本發明的第一較佳實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視圖；圖6是圖5的光阻膜上覆蓋一個光罩，同時以紫外線照射的側視圖；圖7是圖6于基板本體的表面形成一個跨越脆弱部的絕緣層，且絕緣層更形成有一個穿孔的側視圖；圖8是圖7的基板本體對應穿孔暴露的表面進行電鍍，延伸成長一個金屬導熱柱的側視圖；圖9是圖8的絕緣層表面在各個金屬導熱柱兩側位置鉆出貫穿孔，分別將一條被絕緣包覆的漆包線設置在貫穿孔內，共同構成一組導電回路的側視圖；圖10是圖9的絕緣層的表面的俯視圖；圖11是本發明的第二較佳實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是本發明的第二較佳實施例的具有該高溫放熱電路元件用的電路基板的LED組件的設置LED晶粒并打線至兩個致能焊墊并進行封裝的側視圖；圖13是圖12的電路基板逐個分離而完成的LED組件的側視圖；圖14是本發明的第三較佳實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是本發明的第三較佳實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具有預定形狀的光罩，并以例如紫外線照射，使光阻膜形成一個具有穿孔的絕緣層的側視圖；圖16是圖15的基板本體對應穿孔暴露的表面進行電鍍,延伸成長一個金屬導熱柱的側視圖；圖17是圖16的基板本體對應穿孔所暴露的部分進行電鍍,延伸成長一個金屬導熱柱，及形成一個環繞金屬導熱柱的環繞底層的側視圖；圖18是圖17的絕緣層及金屬導熱柱覆著一層光阻膜，并蓋上一個具有預定圖案的光罩再進行曝光，再 對光阻膜進行顯影，令環繞底層露出，再進行電鍍令環繞底層增厚的側視圖；圖19是圖18的剩余光阻膜去除后，增厚的環繞底層形成環繞壁的側視圖；圖20是圖19的基板本體上形成有環繞壁的俯視圖；圖21是圖19的環繞壁內設置一個導熱接觸至金屬導熱柱的LED晶粒的側視圖；圖22是圖19的環繞壁內設置一個導熱接觸至金屬導熱柱的LED晶粒的俯視圖；圖23是圖21的環繞壁內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視圖；圖24是圖22的環繞壁內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。
權利要求
1.一種高溫放熱電路元件用電路基板，是供設置至少一個高溫放熱電路元件，該電路基板包括 一片基板本體； 一層結合至該基板本體一側表面、且其中形成有至少一個穿孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層； 至少一個自該基板本體暴露部分經該至少一個穿孔、朝遠離該基板本體方向導熱延伸、并使其與該絕緣層緊密接觸的金屬導熱柱；及 一個形成于該絕緣層上、供上述高溫放熱電路元件導接的導電回路。
2.如權利要求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繞該至少一個穿孔的環孔；及該電路基板更包括至少一組由該基板本體經上述環孔、朝對應上述金屬導熱柱方向延伸的環繞壁。
4.如權利要求3所述的電路基板，其中上述每組環繞壁分別包括兩片彼此對應的半環繞部件，上述每組環繞壁中的兩片半環繞部件分別具有兩端緣，上述每兩片對應半環繞部件的對應端緣間分別夾一間隙，以及上述導電回路包括分別行經前述間隙的致能電極段。
5.如權利要求1、2、3或4所述的電路基板，其中該金屬導熱柱是選自銅、銀、金、鈦、鈦合金、鎳、鎳合金、鎳鉻合金所構成的集合。
6.一個LED組件，包括 至少一個具有二致能端部、受電發光的LED晶粒；及 一片電路基板，包括 一片基板本體； 一層結合至該基板本體一側表面、且其中形成有至少一個穿孔、使該基板本體暴露至少一部分的絕緣層； 至少一個自該基板本體暴露部分經該至少一個穿孔、朝遠離該基板本體方向導熱延伸、并使其與該絕緣層緊密接觸、供上述LED晶粒絕緣且導熱設置的金屬導熱柱； 一個形成于該絕緣層上、供上述LED晶粒致能端部導接的導電回路；上述導電回路更包括至少一對形成于該絕緣層上、供上述LED晶粒的致能端部導接設置的致能焊墊；及 一層設置于上述LED晶粒上的透光絕緣封裝。
7.如權利要求6所述的LED組件，其中該絕緣層中，更形成有至少一組環繞該至少一個穿孔的環孔；及該電路基板更包括至少一組由該基板本體經上述環孔、朝對應上述金屬導熱柱方向延伸的環繞壁；及上述透光絕緣封裝是被填充于上述至少一組環繞壁中。
8.如權利要求7所述的LED組件，其中上述每組環繞壁分別包括兩片彼此對應的半環繞部件；上述每組環繞壁中的兩片半環繞部件分別具有兩端緣；上述每兩片對應半環繞部件的對應端緣間分別夾一間隙；及上述導電回路包括分別行經前述間隙、并導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穿孔及至少一組環繞該至少一個穿孔的環孔、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，經由上述至少一個穿孔部分朝遠離該基板本體方向，導熱延伸成長一個與該絕緣層緊密接觸的金屬導熱柱，并經由上述至少一組環孔部分朝對應上述金屬導熱柱方向延伸出一組環繞壁； C)于該絕緣層上形成一個導電回路，該導電回路包括至少一對形成于該絕緣層上的致能焊墊； d)將至少一個具有二致能端部、受電發光的LED晶粒以電氣絕緣且導熱地方式焊接至前述金屬導熱柱，并使前述致能端部分別導接至上述致能焊墊；及 e)在上述至少一組環繞壁中，形成封閉上述至少一個LED晶粒的透光絕緣封裝。
10.如權利要求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)將一對應上述至少一個穿孔及上述至少一組環孔形狀的光罩覆蓋于該光阻膜上進行曝光，使該光阻膜固化；及 a3)對該光阻膜進行顯影，形成上述穿孔；以及 該步驟b)形成該金屬導熱柱的步驟是在該基板本體對應上述穿孔的暴露部分進行電鍍，以形成上述金屬導熱柱。
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，并以一個具有預定圖案的光罩蓋在光阻膜，接著再進行光阻膜的曝光及顯影作業，使得光阻膜改變其相結構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行電鍍，使得穿孔內形成一個金屬導熱柱，最后在絕緣層上設置一層導電回路，即完成可供高溫放熱電路元件用的電路基板，因此，當例如LED晶粒接觸設置在金屬導熱柱上，再將LED晶粒的導電端部導接至導電回路，受電發光的LED晶粒所產生的熱能即可藉由金屬導熱柱導引至基板本體，增加散熱效率。
文檔編號H01L33/60GK103035813SQ201110302200
公開日2013年4月10日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者官淑燕 申請人:官淑燕