專利名稱：散熱基板以及使用其的發(fā)光二極管模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種散熱基板，其具有非金屬光學(xué)反射層，并且還關(guān)于使用此散熱基板的發(fā)光二極管模塊。
背景技術(shù)：
對(duì)于高功率的發(fā)光二極管發(fā)光而言，一般使用陶瓷基板作為基座(submoimt)。 然而，發(fā)光二極管往往會(huì)因?yàn)椴僮鲿r(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)而降低其使用壽命。一般來(lái)說(shuō)，陶瓷 (Al2O3)的導(dǎo)熱系數(shù)約為1-30W/M*K，此會(huì)對(duì)發(fā)光二極管的發(fā)光模塊形成熱阻(thermal resistance) 0因此，對(duì)于高通量的發(fā)光二極管而言，吾人必須使用具有更高導(dǎo)熱系數(shù)(> 100W/M · K)的其它材料來(lái)制造發(fā)光二極管的基板。然而，具有高導(dǎo)熱系數(shù)的介電質(zhì)可能在可見(jiàn)光(波長(zhǎng)范圍是從380nm至780nm)范圍會(huì)呈現(xiàn)較差的反射性。舉例而言，Si (其具有約140W/M · K的導(dǎo)熱系數(shù))在可見(jiàn)光范圍的反射率是小于80%，因此假使在發(fā)光二極管模塊內(nèi)使用Si基板時(shí)，自發(fā)光二極管所發(fā)射的總光量將會(huì)降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是關(guān)于一種高導(dǎo)熱性介電基板，其具有非金屬光學(xué)反射層，以降低光吸收/ 穿透，而同時(shí)提供良好的散熱效果。依照本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種散熱基板，包含介電基座，其導(dǎo)熱系數(shù)大于 100W/M · K ；絕緣層，保角地(conformally)形成在介電基座的表面上；非金屬光學(xué)反射層， 形成在絕緣層上；以及一或多個(gè)金屬互連，形成在反射層上。依照本發(fā)明的另一實(shí)施例，介電基座可形成有一凹部，以及絕緣層可保角地形成在介電基座的表面以及凹部的表面上。依照本發(fā)明的又另一實(shí)施例，在介電基座上可形成一或多個(gè)穿孔，而金屬互連是透過(guò)一或多個(gè)穿孔而從介電基座的上表面延伸到下表面。本發(fā)明的其它實(shí)施樣態(tài)以及優(yōu)點(diǎn)可從以下與用以例示本發(fā)明原理范例的隨附附圖相結(jié)合的詳細(xì)說(shuō)明而更顯明白。


在本發(fā)明的隨附附圖中，相同的組件以相同的組件符號(hào)加以表示，于其中圖1顯示依照本發(fā)明的一實(shí)施例的導(dǎo)熱性散熱基板的剖面圖；圖2是使用圖1所示的導(dǎo)熱性散熱基板的發(fā)光二極管模塊的剖面圖；圖3顯示依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的導(dǎo)熱性散熱基板的剖面圖；圖4顯示依照本發(fā)明的一實(shí)施例的導(dǎo)熱性散熱基板的剖面圖；圖5顯示依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的導(dǎo)熱性散熱基板的剖面圖；圖6是使用圖4所示的導(dǎo)熱性散熱基板的發(fā)光二極管模塊的剖面圖；及
圖7顯示依照本發(fā)明的又另一實(shí)施例的導(dǎo)熱性散熱基板的剖面圖。組件符號(hào)說(shuō)明1介電基座3絕緣層5非金屬光學(xué)反射層7金屬互連9發(fā)光二極管11 導(dǎo)線13 蓋體15 凹部101介電基座102 穿孔103絕緣層105非金屬光學(xué)反射層107金屬互連109發(fā)光二極管111 導(dǎo)線Il3 蓋體115 凹部
具體實(shí)施例方式圖1顯示依照本發(fā)明的一實(shí)施例的導(dǎo)熱性散熱基板的剖面圖。如圖1所示，此基板包含介電基座1 ；絕緣層3，保角地形成在介電基座1的表面上；非金屬光學(xué)反射層5， 形成在絕緣層3上，并且位于待與發(fā)光二極管(未顯示于圖1中)連接的一側(cè)上(參考圖 2)；以及一或多個(gè)金屬互連(metal interconnects) 7，形成在反射層5上。介電基座1的厚度可介于100 μ π!與780 μ m之間，而其材質(zhì)可為Si、SiC、AlN等等。介電基座1的導(dǎo)熱系數(shù)是大于100W/M*K。絕緣層3可例如由但不限于SiN、Si02、SiC、或SiON所制造。反射層 5可為由兩種以上的介電材料所交替形成的復(fù)合層，此介電材料可例如為Si02、Ti02、Al203、 SiN、、或其組合，并且此復(fù)合層中的每一層皆具有對(duì)應(yīng)于1/4主光波長(zhǎng)的光學(xué)厚度，此主光波長(zhǎng)是介于200nm與IOOOnm之間。非金屬光學(xué)反射層5的厚度是小于5 μ m。相對(duì)于發(fā)光二極管模塊的主光波長(zhǎng)，非金屬光學(xué)反射層5的反射率可達(dá)到90%以上。介電基座1的表面被粗糙化，而具有從50nm分布到IOOOnm的絕對(duì)粗糙度(Ra)。 在介電基座1經(jīng)過(guò)粗糙化處理之后，沿著介電基座1的粗糙表面，將絕緣層3保角地形成在介電基座1的表面上。圖2是使用圖1所示的導(dǎo)熱性散熱基板的發(fā)光二極管模塊的剖面圖。如圖2所示， 發(fā)光二極管9被設(shè)置在圖1的散熱基板上，并且利用導(dǎo)線11而與金屬互連7耦合。此外， 利用蓋體13來(lái)包覆金屬互連7、發(fā)光二極管9、以及導(dǎo)線11，俾能防止金屬互連7、發(fā)光二極管9、以及導(dǎo)線11受到外在環(huán)境的影響(例如水氣等等)。雖然在附圖中僅顯示兩條導(dǎo)線， 但吾人可依據(jù)實(shí)際情況而使用一或多條導(dǎo)線。為了獲得不同的發(fā)光波長(zhǎng)，吾人可在蓋體13內(nèi)填入各種熒光體(未顯示)。圖3顯示依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的導(dǎo)熱性散熱基板的剖面圖。圖3所示的導(dǎo)熱性散熱基板與圖1所示的導(dǎo)熱性散熱基板的差異在于圖3的介電基座1形成有一凹部15。 發(fā)光二極管(未顯示)可設(shè)置在散熱基板的凹部15內(nèi)，并且利用導(dǎo)線(未顯示)而與金屬互連耦合，此凹部結(jié)構(gòu)可促進(jìn)自發(fā)光二極管所發(fā)射的光的反射。在本實(shí)施例中，絕緣層3可保角地形成在介電基座1的表面以及凹部15的表面上，然后依序?qū)⒎瓷鋵?與金屬互連7 保角地形成在位于介電基座1上以及凹部15內(nèi)的絕緣層3上。凹部15的尺寸足以容納發(fā)光二極管。此外，圖3的散熱基板還可利用蓋體來(lái)包覆金屬互連7、發(fā)光二極管9、以及導(dǎo)線 11，俾能防止金屬互連7、發(fā)光二極管9、以及導(dǎo)線11受到外在環(huán)境的影響。圖4顯示依照本發(fā)明的一實(shí)施例的導(dǎo)熱性散熱基板的剖面圖。如圖4所示，利用基板穿孔(TSV，through substrate via)技術(shù)，在介電基座101上形成穿孔102，然后在介電基座101的表面保角地形成絕緣層103。接著，將非金屬光學(xué)反射層105形成在絕緣層 103上，此反射層是位在待與發(fā)光二極管(未顯示于圖4中)連接的一側(cè)上(參考圖6)，最后在反射層105上形成一或多個(gè)金屬互連107，此金屬互連可透過(guò)穿孔102而從介電基座 101的上表面延伸到介電基座101的下表面，以增強(qiáng)發(fā)光二極管模塊的散熱效果。在另一實(shí)施例中，非金屬光學(xué)反射層105可延伸到穿孔102的側(cè)壁上，如圖5所示。介電基座101、絕緣層103、以及非金屬光學(xué)反射層105是與上述定義相同。又，介電基座101的表面可被粗糙化，而具有從50nm分布到IOOOnm的絕對(duì)粗糙度 (Ra)。在介電基座101經(jīng)過(guò)粗糙化處理之后，沿著介電基座101的粗糙表面，將絕緣層103 保角地形成在介電基座101的表面上。若介電基座101本身為絕緣體時(shí)，介電基座101的材質(zhì)可與絕緣層103的材質(zhì)相同。圖6是使用圖4所示的導(dǎo)熱性散熱基板的發(fā)光二極管模塊的剖面圖。如圖6所示， 發(fā)光二極管109被設(shè)置在圖4的散熱基板上，并且利用導(dǎo)線111而與金屬互連107耦合。此外，利用蓋體113來(lái)包覆金屬互連107、發(fā)光二極管109、以及導(dǎo)線111，俾能防止金屬互連 107、發(fā)光二極管109、以及導(dǎo)線111受到外在環(huán)境的影響(例如水氣等等)。為了獲得不同的發(fā)光波長(zhǎng)，吾人可在蓋體113內(nèi)填入各種熒光體(未顯示)。雖然在圖2與圖6中僅顯示一個(gè)發(fā)光二極管9，但實(shí)際上，在本發(fā)明的散熱基板上可設(shè)置一或多個(gè)發(fā)光二極管9。圖7顯示依照本發(fā)明的又另一實(shí)施例的導(dǎo)熱性散熱基板的剖面圖。圖7所示的導(dǎo)熱性散熱基板與圖4所示的導(dǎo)熱性散熱基板的差異在于圖7的介電基座101形成有一凹部115。發(fā)光二極管(未顯示)可設(shè)置在散熱基板的凹部115內(nèi)，并且利用導(dǎo)線而與金屬互連耦合，此凹部結(jié)構(gòu)可促進(jìn)自發(fā)光二極管所發(fā)射的光的反射。在本實(shí)施例中，絕緣層103 是保角地形成在介電基座101的表面以及凹部115的表面上，然后依序?qū)⒎瓷鋵?05與金屬互連107保角地形成在位于介電基座101上以及凹部115內(nèi)的絕緣層103上。凹部115 的尺寸足以容納發(fā)光二極管。此外，圖7的散熱基板亦可利用蓋體來(lái)包覆金屬互連107、發(fā)光二極管109、以及導(dǎo)線111，俾能防止金屬互連107、發(fā)光二極管109、以及導(dǎo)線111受到外在環(huán)境的影響。雖然在圖4-圖7中僅顯示兩個(gè)穿孔，但吾人可依據(jù)實(shí)際情況而在介電基座上形成一或多個(gè)穿孔。雖然本發(fā)明已參考較佳實(shí)施例及附圖詳加說(shuō)明，但熟習(xí)本項(xiàng)技藝者可了解在不離開(kāi)本發(fā)明的精神與范疇的情況下，可進(jìn)行各種修改、變化以及等效替代，然而這些修改、變
6化以及等效替代仍落入本發(fā)明所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種散熱基板，包含介電基座，其導(dǎo)熱系數(shù)大于100W/M · K ； 絕緣層，保角地形成在所述介電基座的表面上； 非金屬光學(xué)反射層，形成在所述絕緣層上；及一或多個(gè)金屬互連，形成在所述非金屬光學(xué)反射層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱基板，其中，所述介電基座形成有一凹部，而所述絕緣層保角地形成在所述介電基座以及所述凹部的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱基板，更包含一或多個(gè)穿孔，形成在所述介電基座上，其中，所述金屬互連是透過(guò)所述一或多個(gè)穿孔而從所述介電基座的上表面延伸到下表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱基板，更包含一或多個(gè)穿孔，形成在所述介電基座上，其中，所述金屬互連是透過(guò)所述一或多個(gè)穿孔而從所述介電基座的上表面延伸到下表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的散熱基板，其中，所述非金屬光學(xué)反射層是延伸到所述一或多個(gè)穿孔的側(cè)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的散熱基板，其中，所述介電基座的材質(zhì)為Si、 SiC、或 A1N。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的散熱基板，其中，所述介電基座的厚度是介于100μ m與 780 μ m之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的散熱基板，其中，所述非金屬光學(xué)反射層的材質(zhì)為 SiO2, Ti02、A1203、SiN、ZrO2、或它們的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的散熱基板，其中，所述絕緣層的材質(zhì)為SiN、 SiO2, SiC、或 SiON。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的散熱基板，其中，所述介電基座的表面具有從 50nm分布到IOOOnm的絕對(duì)粗糙度。
11.一種發(fā)光二極管模塊，包含 如權(quán)利要求1所述的該散熱基板；發(fā)光二極管，設(shè)置在所述散熱基板上；及一或多條導(dǎo)線，使所述發(fā)光二極管與所述金屬互連耦合。
12.一種發(fā)光二極管模塊，包含 如權(quán)利要求2所述的該散熱基板；發(fā)光二極管，設(shè)置在所述散熱基板的所述凹部?jī)?nèi)；及一或多條導(dǎo)線，使所述發(fā)光二極管與所述金屬互連耦合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的發(fā)光二極管模塊，更包含一或多個(gè)穿孔，形成在所述介電基座上，其中，所述金屬互連是透過(guò)所述一或多個(gè)穿孔而從所述介電基座的上表面延伸到下表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的發(fā)光二極管模塊，其中，相對(duì)于所述發(fā)光二極管模塊的主光波長(zhǎng)，所述非金屬光學(xué)反射層的反射率能夠達(dá)到90%以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊，其中，相對(duì)于所述發(fā)光二極管模塊的主光波長(zhǎng)，所述非金屬光學(xué)反射層的反射率能夠達(dá)到90%以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的發(fā)光二極管模塊，更包含 蓋體，用以包覆所述金屬互連、所述發(fā)光二極管、以及所述導(dǎo)線。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊，更包含蓋體，用以包覆所述金屬互連、所述發(fā)光二極管、以及所述導(dǎo)線。
18.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的發(fā)光二極管模塊，其中，所述介電基座的表面具有從 50nm分布到IOOOnm的絕對(duì)粗糙度。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊，其中，所述介電基座的表面具有從50nm 分布到IOOOnm的絕對(duì)粗糙度。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種散熱基板，包含介電基座，其導(dǎo)熱系數(shù)大于100W/M·K；絕緣層，保角地形成在該介電基座的表面上；非金屬光學(xué)反射層，形成在該絕緣層上；以及一或多個(gè)金屬互連，形成在該非金屬光學(xué)反射層上。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102270735SQ20101019410
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者彭寶慶, 黃俊龍 申請(qǐng)人:彭寶慶, 黃俊龍