專(zhuān)利名稱(chēng)：Led散熱基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種LED散熱基板，尤指一種以石墨為基材，基材外表披覆碳化硅介電層的LED散熱基板設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
眾所周知，LED發(fā)光具有反應(yīng)時(shí)間快、體積小、功率消耗小、發(fā)光效率高、低污染、可靠度高、適用范圍廣、使用壽命長(zhǎng)、適合量產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但其亦有缺點(diǎn)有待克服，如因散熱不良所導(dǎo)致的光衰、發(fā)光效率及LED晶體壽命的降低、散熱模組的成本價(jià)格過(guò)高與加工不易等。若此，礙于高功率LED發(fā)熱密度大，而為使熱源能有效率地散發(fā)，各廠家無(wú)不積極尋求解決之道，故乃有各式散熱材的應(yīng)用與技術(shù)。如圖5所示，乃為L(zhǎng)ED各部位的散熱比例圖，其資料來(lái)源為lighting Research Center，其中以鋁基板(MCPCB)和電極引腳(LEAD) 所占熱流比例最大，而在熱對(duì)流實(shí)驗(yàn)中可以驗(yàn)證，LED傳熱的中心點(diǎn)就位于散熱基板之處， 故當(dāng)高功率LED的熱流密度較高時(shí)，散熱基板的材質(zhì)選用，則決定了高功率LED的優(yōu)劣與興敗?，F(xiàn)行LED的散熱基板主流區(qū)分有采用金屬基板與陶瓷基板兩類(lèi)。金屬基板以鋁及銅為選用材質(zhì)，因此于工藝上必須多一絕緣層的處理，但金屬的熱膨脹系數(shù)(約17 23 XlO-6A)遠(yuǎn)大于LED晶體(約3 8 X 10_6/K)，此一過(guò)度膨脹現(xiàn)象乃易造成基板產(chǎn)生熱歪斜，引發(fā)LED晶體瑕疵或發(fā)光效率降低，因此，金屬基板不適合于高溫環(huán)境及高功率或高電流LED使用。陶瓷基板則是采用以氧化鋁/氮化鋁為基材，由于本身屬于絕緣材質(zhì)，因此不需有絕緣層處理。該陶瓷散熱基板具有導(dǎo)熱系數(shù)佳、熱膨脹系數(shù)(約5. 6 7. 2 XlO-6A)接近 LED晶體、絕佳的機(jī)械力等優(yōu)點(diǎn)，因此，陶瓷基板可適合于高溫環(huán)境及高功率或高電流LED 使用。惟陶瓷基板在加工上乃較不易加工，因陶瓷材質(zhì)硬度極高，在鑿孔工藝的時(shí)程上，則較不符合量產(chǎn)的需求。綜上所述，高功率LED配合照明產(chǎn)品的市場(chǎng)需求大，要普及化運(yùn)用，整體LED的成本必須降低；因此，兼具低成本與高導(dǎo)熱性，且其表面可直接供LED電極焊墊的基板結(jié)構(gòu)型態(tài)，顯為相關(guān)技術(shù)研發(fā)的重要方向。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型基于此一 LED散熱基板尚有改善的必要，于是提出本實(shí)用新型「LED散熱基板」設(shè)計(jì)，期使散熱基板在材料選用具有高導(dǎo)熱性和電絕緣性的必要條件下，同時(shí)還得兼顧熱膨脹系數(shù)與LED晶體一致性，使散熱基板具有加工容易、低成本的量產(chǎn)特性。本實(shí)用新型的目的，在于提供一種LED散熱基板，使散熱基板熱膨脹系數(shù)可與LED 晶體相當(dāng)，且熱傳導(dǎo)系數(shù)高，使LED晶體所散發(fā)的熱源可迅速予以擴(kuò)散傳導(dǎo)，俾使LED發(fā)光效率得以維持而不有色衰、降低使用壽命等。[0009]為達(dá)此上述目的，本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例主要使散熱基板包含一基材與一介電層，該基材以石墨(Graphite)為材質(zhì)，該介電層以碳化硅(SiC)為材質(zhì)而披覆結(jié)合于基材表面，借此提供LED晶體直接配置，使LED晶體熱源可通過(guò)散熱基板迅速外擴(kuò)傳導(dǎo)。借此， 本實(shí)用新型散熱基板即得具有與LED晶體相當(dāng)?shù)臒崤蛳禂?shù)，極佳的熱傳導(dǎo)效率與耐候性， 且散熱基板的工藝加工簡(jiǎn)易、成本低，極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。優(yōu)選的實(shí)施方案，本實(shí)用新型該基材的熱膨脹系數(shù)為3 5Χ10_6/Κ。優(yōu)選的實(shí)施方案，本實(shí)用新型該介電層較佳厚度為5 μ m 100 μ m。借此，本實(shí)用新型LED散熱基板，能通過(guò)該基材與該介電層提供LED晶體極佳的熱傳導(dǎo)，達(dá)到迅速導(dǎo)熱的功效。另外，通過(guò)該介電層的設(shè)計(jì)，可以將散熱基板達(dá)到完全絕緣與極佳的耐候性要求。

圖1所示為本實(shí)用新型結(jié)合LED晶體的組成剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為本實(shí)用新型結(jié)合LED晶體的示意圖。圖3所示為本實(shí)用新型中石墨基材具有反射杯結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖4所示為本實(shí)用新型應(yīng)用于陣列的實(shí)施例示意圖。圖5所示為L(zhǎng)ED各部位的散熱比例圖。部件名稱(chēng)1散熱基板；11 基材；12介電層；13 穿孔；14反射杯；2LED 晶體。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本實(shí)用新型并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。本實(shí)用新型LED散熱基板，如圖1所示為整體散熱基板1較佳的實(shí)施例，主要包含一基材11與介電層12，該基材11以熱膨脹系數(shù)為3 5Χ10_6/Κ的石墨(Graphite)為材質(zhì)，該介電層12以熱膨脹系數(shù)約為4X10_6/K的碳化硅(SiC)為材質(zhì)而完整披覆結(jié)合于石墨基材11表面，其披覆較佳厚度為5 μ m 100 μ m，借此組成散熱基板1，乃得以供LED晶體2直接配置，使LED晶體2熱源可通過(guò)散熱基板1而迅速外擴(kuò)傳導(dǎo)。再者，因基材11的石墨材質(zhì)為輕質(zhì)高導(dǎo)電材料，故基材11于表面尚未披覆結(jié)合介電層12之前，乃可依LED晶體2的封裝需求(打線導(dǎo)電)，而具有如圖2圖中所揭示的穿孔 13結(jié)構(gòu)，或如圖3圖中所揭示的反射杯14結(jié)構(gòu)，該穿孔13與反射杯14的成型加工，因基材 11的石墨材質(zhì)而顯得極為容易，再加上石墨素材價(jià)格便宜，此乃有助于大量生產(chǎn)的需求。此外，前述該穿孔13在碳化硅介電層12披覆結(jié)合時(shí)，于孔壁表面亦須結(jié)合有介電層12來(lái)形成絕緣，如此，即得使該穿孔13于內(nèi)部回填金屬形成電極焊墊之后，能與石墨基材11不有電性導(dǎo)接，使LED晶體2能直接打線裝載配置或提供錫球回焊。如圖4所示，該LED散熱基板1除可對(duì)應(yīng)單LED晶體2配置以外，其亦能供多顆 LED晶體2以COB型式封裝應(yīng)用，此乃取決于本實(shí)用新型散熱基板1具有優(yōu)異導(dǎo)熱、絕緣效果的碳化硅介電層12，通過(guò)于該介電層12表層設(shè)電路板跡線的手段，使多顆LED晶體2的覆晶封裝工藝更形便捷，同時(shí)亦能增加LED晶體2的附著力。本實(shí)用新型的LED散熱基板，除了在工藝上具有符合大量生產(chǎn)、降低制造成本的優(yōu)勢(shì)外，其于LED晶體2熱源的迅速輸導(dǎo)，乃是本實(shí)用新型選用石墨為基材，并披覆以高導(dǎo)熱性碳化硅介電層12設(shè)計(jì)的主要訴求，憑借石墨基材11具有優(yōu)勢(shì)的熱導(dǎo)系數(shù)100 400W/ mk，及碳化硅介電層12同樣擁有極佳的導(dǎo)熱系數(shù)200 300W/mk，相較現(xiàn)行業(yè)界主流的陶瓷基板而言(陶瓷基板的熱導(dǎo)系數(shù)，氧化鋁為22 32W/mk，氮化鋁為100 200W/mk)，則更具有大幅度的導(dǎo)熱表現(xiàn)，此一超高的導(dǎo)熱效果，當(dāng)可提供高功率或高電流LED來(lái)使用，使 LED晶體2不有因散熱不良所導(dǎo)致的光衰、發(fā)光效率降低等的情事產(chǎn)生。上述該介電層12的碳化硅材料熱膨脹系數(shù)約為4X10—7K，該基材11的石墨熱膨脹系數(shù)約為3 5Χ1(Γ6/Κ，故當(dāng)介電層12完整披覆結(jié)合于基材11表面時(shí)，其熱膨脹伸縮裕度亦能相互匹配，也就不會(huì)有披覆層剝離的情形發(fā)生。綜上所述，本實(shí)用新型LED散熱基板，確實(shí)可達(dá)LED晶體熱源能以高效率輸導(dǎo)的目的，而其石墨基材材質(zhì)的選用亦適合量產(chǎn)加工速率的達(dá)成與降低制造成本的優(yōu)勢(shì)，故已見(jiàn)功效增進(jìn)無(wú)訛，且其手段運(yùn)用亦屬首創(chuàng)新穎，為此依法申請(qǐng)實(shí)用新型。以上所述實(shí)施例僅是為充分說(shuō)明本實(shí)用新型而所舉的較佳的實(shí)施例，本實(shí)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(shí)用新型基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種LED散熱基板，與LED晶體直接配置，該LED晶體的熱源通過(guò)該LED散熱基板外擴(kuò)傳導(dǎo)，其特征在于該LED散熱基板包含一基材與一介電層，該基材以石墨為材質(zhì)，該介電層以碳化硅為材質(zhì)并披覆結(jié)合于該基材表面。
2.如權(quán)利要求1所述LED散熱基板，其特征在于，該介電層厚度為5μ m 100 μ m。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種LED散熱基板，主要是供LED晶體直接打線裝載配置或提供覆晶配置，使LED晶體熱源可通過(guò)散熱基板而迅速擴(kuò)散傳導(dǎo)，本實(shí)用新型散熱基板采石墨(Graphite)為基材，并于石墨基材表面以碳化硅(SiC)披覆形成介電層。本實(shí)用新型散熱基板具有與LED晶體相當(dāng)?shù)臒崤蛎浵禂?shù)，極佳的熱傳導(dǎo)效率與耐候性，且散熱基板的工藝加工簡(jiǎn)易、成本低，極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)H01L33/64GK202134575SQ201120227389
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者李承恩, 李茂碷 申請(qǐng)人:李承恩