一種散熱發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種散熱發(fā)光二極管，其包括LED磊晶層、藍寶石基板、黏著導(dǎo)熱層、熱輻射散熱薄膜、底座基板、電氣連接線及封裝膠體。本發(fā)明采用熱輻射散熱薄膜包含金屬與非金屬的組合物，并具有結(jié)晶體的顯微結(jié)構(gòu)，尤其是具有高效率的熱輻射散熱特性，可將LED磊晶層所產(chǎn)生的熱量以熱輻射方式快速的朝向底座基板而向外傳播，因此能大幅降低LED磊晶層的操作溫度，維持穩(wěn)定的發(fā)光操作并延長使用壽限，具有很好的散熱功能。
【專利說明】一種散熱發(fā)光二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二極管，尤其涉及一種散熱發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)保、節(jié)能及減碳的世界風(fēng)潮的逐漸盛行，LED因具有高發(fā)光效率而成為取代一般發(fā)光源的最重要選項之一。
[0003]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的LED結(jié)構(gòu)I 一般包括LED芯片10、藍寶石基板20、銀膠30、支架40、底座基板50、多個連接線60、封裝膠70及散熱鋁基板80。LED芯片10在藍寶石基板20上形成，利用銀膠30將包含LED芯片10的藍寶石基板20連結(jié)至支架40上，底座基板50承載支架40，且所述連接線60用以連接LED芯片10至支架40。支架40具延伸體結(jié)構(gòu)，用以貫穿底座基板50而與底座基板50底下的散熱鋁基板80接觸，藉以將LED芯片10所產(chǎn)生的熱量以熱傳導(dǎo)方式傳播至散熱鋁基板80，如熱傳導(dǎo)方向H所示。由于熱傳導(dǎo)效率取決于材料的熱導(dǎo)系數(shù)以及傳導(dǎo)面積，而現(xiàn)有技術(shù)中，為增加熱傳導(dǎo)的面積，必須加大LED結(jié)構(gòu)I的尺寸，造成使用上受到限制。此外，散熱鋁基板80的表面積亦決定整體的散熱效率，所以散熱鋁基板80 —般具有很大的幾何外觀，增加整體LED結(jié)構(gòu)I的重量，進而使得LED結(jié)構(gòu)I非常笨重。
[0004]因此，需要一種不需支架及散熱鋁基板且能高效率熱輻射散熱的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)問題是現(xiàn)有的發(fā)光二極管散熱效率不高，且本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理，增加了二極管了重量。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是:
[0007]—種散熱發(fā)光二極管，其包括:藍寶石基板，具有一上部表面及一下部表面；發(fā)光二極管芯片，形成于該藍寶石基板的上部表面上，且包括至少依序堆棧的N型半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層，其中該半導(dǎo)體發(fā)光層可在順向偏壓而導(dǎo)通時發(fā)射光線；第一熱輻射散熱薄膜，形成于該藍寶石基板的下部表面上；底座基板；第二熱輻射散熱薄膜，形成于該底座基板上；納米釉層，形成于該第二熱輻射散熱薄膜上；黏著導(dǎo)熱層，位于該第一熱輻射散熱薄膜及該納米釉層之間，用以連結(jié)該第一熱輻射散熱薄膜及該納米釉層；電氣連接線，用以分別電氣連接至該LED磊晶層的N型半導(dǎo)體層及P型半導(dǎo)體層至外部電源的正電端及負電端；以及封裝膠體，用以包覆該LED磊晶層；其中，所述第一熱輻射散熱薄膜與所述藍寶石基板的熱膨脹系數(shù)的差額比不大于0.1 %，且所述第二熱輻射散熱薄膜與所述底座基板的熱膨脹系數(shù)的差額比不大于0.1 %。
[0008]優(yōu)選地，所述第一及第二熱輻射散熱薄膜包含金屬與非金屬的組合物，且所述組合物包含銀、銅、鋁、鐵及銻的至少其中之一，錫、鈦、以及包含硼、碳的至少其中之一的氧化物或氮化物或無機酸機化物，且所述第一及第二熱輻射散熱薄膜具有結(jié)晶體的顯微結(jié)構(gòu)，所述第一及第二熱輻射散熱薄膜的結(jié)晶體的大小為數(shù)微米至數(shù)納米之間。
[0009]優(yōu)選地，還包括一散熱裝置，連結(jié)至該底座基板，以增強散熱能力。
[0010]本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在藍寶石基板上形成LED磊晶層；在底座基板上形成熱輻射散熱薄膜；以及利用黏著導(dǎo)熱層結(jié)合將包含LED磊晶層的藍寶石基板及包含熱輻射散熱薄膜的底座基板，以形成一體的二極管結(jié)構(gòu)，從而增強了散熱功能，降低了發(fā)光二極管的重量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0013]圖2為依據(jù)本發(fā)明熱輻射散熱發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0014]圖3為依據(jù)本發(fā)明熱輻射散熱發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法的處理流程圖。
[0015]附圖的主要部分符號說明:
[0016]200:控制部；202:存儲部；204:溫度檢測部；206:電源部；208:電風(fēng)扇；210:發(fā)熱驅(qū)動部；212:發(fā)熱部。
【具體實施方式】
[0017]如圖2所示，本發(fā)明的散熱發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)100包括LED磊晶層110、藍寶石基板120、黏著導(dǎo)熱層130、熱輻射散熱薄膜140、底座基板150、至少一電氣連接線(圖中未顯示)及封裝膠體(圖中未顯示)。LED磊晶層110 —般至少可包括依序堆棧的N型半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體發(fā)光層、型半P導(dǎo)體層，比如N型半導(dǎo)體層可為N型GaN(氮化鎵)層，半導(dǎo)體發(fā)光層可包含氮化鎵或氮化銦鎵，型半導(dǎo)體層可為P型GaN層，P其中P型GaN層及N型GaN層分別藉電氣連接線而電氣連接至外部電源(圖中未顯示)的正電端及負電端，藉以導(dǎo)通LED磊晶層110，亦即順向偏壓，而使得半導(dǎo)體發(fā)光層產(chǎn)生電子電洞對的復(fù)合作用以發(fā)射光線。
[0018]封裝膠體可為硅膠或環(huán)氧樹脂，用以包覆LED磊晶層110以提供包護作用，同時可在封裝膠體中摻雜適當(dāng)?shù)臒晒夥?，用以將LED磊晶層110所發(fā)射的原始光譜與熒光粉機發(fā)光進行混光，比如將藍光混色成不同色溫的白光。
[0019]黏著導(dǎo)熱層130位于藍寶石基板120及熱輻射散熱薄膜130之間，且具較佳熱傳導(dǎo)特性，可將經(jīng)由藍寶石基板120傳導(dǎo)LED磊晶層110所產(chǎn)生的熱，進一步傳導(dǎo)至熱輻射散熱薄膜140，亦即LED磊晶層110所產(chǎn)生的熱以熱傳導(dǎo)的機制經(jīng)藍寶石基板120及銀膠130而逐層傳導(dǎo)至熱輻射散熱薄膜140，其中黏著導(dǎo)熱層130用以黏著的銀膠或錫膠，或是用以共金的銅錫合金或金錫合金。
[0020]由于熱輻射散熱薄膜140是在底座基板150上形成，因此與底座基板150接觸的交接面具有高效率熱輻射特性，可將本身的熱量以熱輻射的機制朝向底座基板150傳播，如圖中的熱輻射R所示。
[0021]熱輻射散熱薄膜140主要是包含金屬與非金屬的組合物，且該組合物包含銀、銅、錫、鈦、鋁、鐵及銻的至少其中之一，以及包含硼、碳的至少其中之一的氧化物或氮化物或無機酸機化物，例如，熱輻射散熱薄膜140可包括鈦銻齒化物。此外，熱輻射散熱薄膜140具有結(jié)晶體的顯微結(jié)構(gòu)，其中結(jié)晶體的大小可為數(shù)微米至數(shù)納米之間，據(jù)信，該結(jié)晶體可產(chǎn)生特定的晶體振蕩，藉以輻射出高效率的熱輻射光譜，比如紅外線或遠紅外線范圍的光譜。
[0022]為提高熱輻射散熱薄膜140的質(zhì)量，可選用具適當(dāng)材料的底座基板150，比如熱輻射散熱薄膜140與底座基板150的熱膨脹系數(shù)的差額比不大于0.1 %。
[0023]上述的熱輻射散熱發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)100中可直接以底座基板150當(dāng)作散熱裝置，而不需使用額外的支架及散熱裝置，以降低材料成本，尤其是省略笨重且占相當(dāng)大體積的散熱裝置，比如散熱鋁基板。散熱鋁基板的溫度更可因熱輻射散熱薄膜140的熱輻射傳播機制而高于LED磊晶層110的溫度。因此，本發(fā)明可加強LED磊晶層的散熱效率，簡化整體LED結(jié)構(gòu)的設(shè)計復(fù)雜度并提升產(chǎn)品的良率，同時可減少整體的重量及體積，改善使用的方便性并擴大應(yīng)用范圍。
[0024]此外，可進一步使用小型的散熱裝置(圖中未顯示)連結(jié)至底座基板150，以更加增強散熱能力，而由于熱輻射散熱薄膜140可將熱量以熱輻射方式傳播至該散熱裝置上，使得散熱裝置的溫度可大于當(dāng)作主要發(fā)熱源的LED磊晶層110的溫度，因而產(chǎn)生與傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)的散熱機制完全不同的散熱效果。依據(jù)實際量測，LED磊晶層110的溫度為115°C在時，散熱裝置的溫度可高達125°C。
[0025]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種散熱發(fā)光二極管，其特征在于，包括:藍寶石基板，具有一上部表面及一下部表面；發(fā)光二極管芯片，形成于該藍寶石基板的上部表面上，且包括至少依序堆棧的N型半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層，其中該半導(dǎo)體發(fā)光層可在順向偏壓而導(dǎo)通時發(fā)射光線；第一熱輻射散熱薄膜，形成于該藍寶石基板的下部表面上；底座基板；第二熱輻射散熱薄膜，形成于該底座基板上；納米釉層，形成于該第二熱輻射散熱薄膜上；黏著導(dǎo)熱層，位于該第一熱輻射散熱薄膜及該納米釉層之間，用以連結(jié)該第一熱輻射散熱薄膜及該納米釉層；電氣連接線，用以分別電氣連接至該LED磊晶層的N型半導(dǎo)體層及P型半導(dǎo)體層至外部電源的正電端及負電端；以及封裝膠體，用以包覆該LED磊晶層；其中，所述第一熱輻射散熱薄膜與所述藍寶石基板的熱膨脹系數(shù)的差額比不大于0.1%，且所述第二熱輻射散熱薄膜與所述底座基板的熱膨脹系數(shù)的差額比不大于0.1%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散熱發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一及第二熱輻射散熱薄膜包含金屬與非金屬的組合物，且所述組合物包含銀、銅、鋁、鐵及銻的至少其中之一，錫、鈦、以及包含硼、碳的至少其中之一的氧化物或氮化物或無機酸機化物，且所述第一及第二熱輻射散熱薄膜具有結(jié)晶體的顯微結(jié)構(gòu)，所述第一及第二熱輻射散熱薄膜的結(jié)晶體的大小為數(shù)微米至數(shù)納米之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散熱發(fā)光二極管，其特征在于，還包括一散熱裝置，連結(jié)至該底座基板，以增強散熱能力。
【文檔編號】H01L33/48GK103762290SQ201310690561
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:青島威力電子科技有限公司