專(zhuān)利名稱(chēng)：高功率發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種高功率發(fā)光二極管，且特別是關(guān)于一種高功率發(fā)光二極管的導(dǎo)熱組件結(jié)合導(dǎo)電組件，成為一種具有整合結(jié)構(gòu)的高功率發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
目前的高功率發(fā)光二極管(high power light emitting diodehigh powerLED)其發(fā)光效果的測(cè)量取決于光度效能(photometric efficiency)，例如，將輸入的電能轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的效能。高功率LED的光度效能與接合溫度(junction temperature)成反比，而目前高功率LED在設(shè)計(jì)上的主要課題就是使芯片保持低溫狀態(tài)以發(fā)揮其最佳的發(fā)光效能，因此散熱效果成為左右高功率發(fā)光二極管效能的重要因素之一。目前在處理高功率LED的散熱上將散熱結(jié)構(gòu)與電性結(jié)構(gòu)分開(kāi)處理，也就是將散熱金屬塊與電極引腳分開(kāi)，這讓高功率LED在結(jié)構(gòu)上更具應(yīng)用性與整合性，但也造成組成組件增加，同時(shí)也增加高功率LED運(yùn)作的可靠度的風(fēng)險(xiǎn)。
請(qǐng)參考圖1，其是繪制一種現(xiàn)有的高功率發(fā)光二極管的剖面示意圖，此現(xiàn)有的高功率發(fā)光二極管100包含發(fā)光晶粒110、散熱基座120、第一電極引腳130、第二電極引腳140、導(dǎo)電金屬線150、光學(xué)透鏡160、固合材料170與充填材料180。
此現(xiàn)有的高功率發(fā)光二極管100的主要結(jié)構(gòu)組合為將發(fā)光晶粒110置于散熱基座120上，而散熱基座120分別連接導(dǎo)線架上成雙對(duì)應(yīng)分布的兩個(gè)電極引腳，分別為第一電極引腳130與第二電極引腳140。其中，第一電極引腳130及第二電極引腳140的對(duì)應(yīng)位置交錯(cuò)并分別與散熱基座120連接組成，其與散熱基座120連接方式，例如，其中一側(cè)的電極引腳(可為第一電極引腳130或是第二電極引腳140)可利用壓接、膠接、和焊接，或是在一側(cè)未接觸散熱塊，之后以射出成型方式，形成另一電極引腳(可為第二電極引腳140或是第一電極引腳130)。
上述的技術(shù)缺點(diǎn)在于散熱基座120與第一電極引腳130及第二電極引腳的連接方式為焊接、融接，而焊接、融接方式會(huì)造成應(yīng)力集中的現(xiàn)象；若其焊接方式為熱壓焊接，其焊縫及其周?chē)袩棺冃?、熱裂紋及焊后表面需拋光處理，因此也容易在接合材料上產(chǎn)生殘留應(yīng)力。
一般高功率發(fā)光二極管100在發(fā)光晶粒110通入電流運(yùn)作后所產(chǎn)生的熱能(高溫)與散熱基座120的散熱作用(低溫)，會(huì)在此高功率發(fā)光二極管裝置100上形成溫度變化循環(huán)(高低溫的變化)。
另外，由于散熱基座120與第一電極引腳130及第二電極引腳140，為了使高功率LED組件能分別在功能上發(fā)揮最大效益，一般都會(huì)選用不同的金屬材料，例如，散熱基座120為銅合金(散熱較果好)，第一電極引腳130與第二電極引腳140為銅(導(dǎo)電性佳)，但是這種組合會(huì)由于材料間的熱膨脹系數(shù)不同，加上在散熱基座120與第一電極引腳130與第二電極引腳140的接合處在接合時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力集中與殘留應(yīng)力的現(xiàn)象；當(dāng)一般高功率發(fā)光二極管裝置100在經(jīng)歷操作上的溫度循環(huán)時(shí)，而且在固合材料170固接后與充填材料180充填后，也由于組件材料間的熱膨脹系數(shù)不同，以及接合處的殘留應(yīng)力與應(yīng)力集中的影響下，當(dāng)運(yùn)作時(shí)所產(chǎn)生的高溫的溫度變化，在組件材料接合處，會(huì)使得高功率LED組件的可靠度(Reliability)大幅降低。
如前所述，其中，若散熱基座120與第一電極引腳130與第二電極引腳140的接合處的接合方式為膠接方式，其接合處的缺陷檢驗(yàn)方式并無(wú)完善可靠的非破壞性檢驗(yàn)方式，因此使得此高功率發(fā)光二極管100在可靠度和穩(wěn)定性受環(huán)境因素的影響增加，并徒增制程上的復(fù)雜性及提高組件成本等因素。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D1，在現(xiàn)有技術(shù)的另一實(shí)施例中，此高功率發(fā)光二極管100的發(fā)光晶粒110接合于散熱基座120上，散熱基座120分別連接導(dǎo)線架上的第一電極引腳130與第二電極引腳140，其接合方式使用埋入射出的方式結(jié)合，利用導(dǎo)電金屬線150將芯片電極分別連接至第一電極引腳130與第二電極引腳140，此方式增加組件材料的組成，加上組件材料彼此間物理特性上的差異，例如熱膨脹系數(shù)，使得發(fā)光晶粒110在通入高電壓/高電流后所產(chǎn)生的熱能與散熱基座的散熱作用后，在高功率發(fā)光二極管100內(nèi)形成溫度變化循環(huán)后，使高功率發(fā)光二極管100產(chǎn)品的穩(wěn)定性受到材料的物理特性影響，因而降低產(chǎn)品可靠度上的表現(xiàn)，并且同時(shí)增加物料成本與制程上的復(fù)雜性與不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
因此本實(shí)用新型的主要目的就是在提供一種高功率發(fā)光二極管，可避免因組件材料間的熱膨脹系數(shù)的不同所產(chǎn)生的熱應(yīng)力的作用外，同時(shí)增加高功率發(fā)光二極管組件在測(cè)試上與運(yùn)作上的可靠度(Reliability)，因而提高產(chǎn)品運(yùn)作的穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型的另一目的是在提供一種散熱良好的高功率發(fā)光二極管，可避免組件材料在散熱時(shí)因熱傳系數(shù)的差異，造成散熱時(shí)所產(chǎn)生的熱阻效應(yīng)，如此可有效降低高功率發(fā)光二極管的熱阻效應(yīng)且因而提高發(fā)光效能，進(jìn)而提高發(fā)光亮度。
本實(shí)用新型的又一目的是在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的高功率發(fā)光二極管，使得組件減少且構(gòu)造變得簡(jiǎn)單且穩(wěn)固，另外由于制程上的組件減少，可降低制造流程中在組件組合上制程的風(fēng)險(xiǎn)，因而相對(duì)增加生產(chǎn)效率與良率，如此可降低生產(chǎn)成本。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述目的，提出一種高功率發(fā)光二極管，其散熱基座底部可裸露于固合材料外，在高功率發(fā)光二極管的底部形成一凸出的底部，由散熱基座底部所形成的凸出的底部可附著散熱層，以增加散熱基座的散熱能力，另外也可通過(guò)此凸出的底部再與基材固接，成為固定性佳與散熱效果良好的高功率發(fā)光二極管。
依照本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例，當(dāng)本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管在通入高額定電流與功率不斷提升的狀況下，發(fā)光晶粒運(yùn)作時(shí)一方面因溫度提升，另一方面因散熱基座同時(shí)散熱降溫，形成此高功率發(fā)光二極管整體裝置的升降溫循環(huán)，利用本實(shí)用新型的一體成型的構(gòu)造組件設(shè)計(jì)，可避免材料彼此間在接合面上的熱阻效應(yīng)與材料間因熱膨脹系數(shù)的差異產(chǎn)生可靠度降低的風(fēng)險(xiǎn)，此一體成型的結(jié)構(gòu)可大幅降低高功率發(fā)光極體在制程上因構(gòu)成組件復(fù)雜所產(chǎn)生的制造風(fēng)險(xiǎn)，相對(duì)地可使制造效益提升，如此可有效降低生產(chǎn)成本。


為讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，附圖的詳細(xì)說(shuō)明如下圖1是繪示依照一種現(xiàn)有的高功率發(fā)光二極管的剖面示意圖。
圖2是繪示依照本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例的一種高功率發(fā)光二極管的剖面圖。
圖3是繪示依照本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的一種高功率發(fā)光二極管與基材的組合圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明100高功率發(fā)光二極管120散熱基座140第二電極引腳160光學(xué)透鏡180充填材料210發(fā)光晶粒221凹坑223第二電極引腳230固合材料250導(dǎo)電金屬線270充填材料310基材凹坑110發(fā)光晶粒130第一電極引腳150導(dǎo)電金屬線170固合材料200高功率發(fā)光二極管220散熱基座222散熱基座底部240第一電極引腳
260光學(xué)透鏡280散熱層300基材具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖2，其繪示依照本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例的一種高功率發(fā)光二極管的剖面圖。此高功率發(fā)光二極管200包括發(fā)光晶粒210、散熱基座220、固合材料230、第一電極引腳240、導(dǎo)電金屬線250、光學(xué)透鏡260與充填材料270。
本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200的發(fā)光晶粒210可固接在散熱基座220的凹坑221內(nèi)，此固接方法為先將散熱基座220使用固合材料230與導(dǎo)線架上的第一電極引腳240固接結(jié)合，再將發(fā)光晶粒210固接在散熱基座220的凹坑221內(nèi)，之后使用導(dǎo)電金屬線250將發(fā)光晶粒210分別連接散熱基座220與第一電極引腳240形成一電性通路，之后，將光學(xué)透鏡260覆蓋在發(fā)光晶粒210的上方，最后再利用充填材料270將光學(xué)透鏡260下方的空間填充。
如前所述的散熱基座220可由金屬材料所組成，同時(shí)散熱基座220可延伸出一第二電極引腳223與第一電極引腳240成對(duì)應(yīng)分布，以及此散熱基座220具有散熱基座底部222，而散熱基座底部222露于固合材料230外，通過(guò)上述組件的組合，形成本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200；而散熱基座220的金屬材料可為銀、鋁、銅，或是由上述材料中所組合而成的合金金屬材料。
請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D2，在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，如前所述的本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200的組合，發(fā)光晶粒210放置在散熱基座220的凹坑221內(nèi)，利用導(dǎo)電金屬線230連接第一電極引腳240與第二電極引腳223，如此形成一電性通路，將此通路引入高電流后，在高功率運(yùn)作的狀態(tài)下，同時(shí)也不斷產(chǎn)生熱能，因而造成高功率發(fā)光二極管200內(nèi)部組件的溫度逐漸提升，此時(shí)可通過(guò)金屬材料所組成的散熱基座220的散熱能力，將運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的熱能逐漸散去，使得此高功率發(fā)光二極管200內(nèi)部組件的溫度得以逐漸降低，在上述的運(yùn)作過(guò)程中，此高功率發(fā)光二極管200內(nèi)形成溫度升降的現(xiàn)象。
本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200由于第二電極引腳223為散熱基座220的延伸，也就是散熱基座220與第二電極引腳223為一體成型的結(jié)構(gòu)，因此在此溫度升降的現(xiàn)象中，不會(huì)有因?yàn)樯峄?20與第二電極引腳223在焊接過(guò)程所產(chǎn)生的應(yīng)力集中(殘留應(yīng)力)的現(xiàn)象；也不會(huì)有散熱基座220與第二電極引腳223的組成組件材料不同導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)的不同所產(chǎn)生的熱阻效應(yīng)；綜上所述，本實(shí)用新型可大幅提高高功率發(fā)光二極管200內(nèi)部組件在測(cè)試時(shí)與運(yùn)作時(shí)，在高溫環(huán)境下組件運(yùn)作的可靠度(Reliability)，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的使用壽命，同時(shí)降低熱阻效應(yīng)，提高散熱基座220的散熱效果，使得發(fā)光晶粒210的溫度得以維持，因此可產(chǎn)生穩(wěn)定的發(fā)光效能，相對(duì)地有效提高發(fā)光亮度。
請(qǐng)參考圖3，其繪示依照本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的一種高功率發(fā)光二極管與基材的組合圖，其中，如前所述本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200的組件與組合方式，其中散熱基座底部222可裸露于固合材料230外，且使此高功率發(fā)光二極管200具有可凸露的底部，而此凸露的底部為散熱基座底部222，且此散熱基座底部222可另外附著散熱層280，此散熱層280可為具有高熱傳能力的散熱材料，例如，此散熱材料含有鉆石粉末，如此可加強(qiáng)散熱基座220的散熱能力。另外，更可利用此凸露的散熱基座底部222，將本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200固接在基材300的基材凹坑310上，產(chǎn)生更穩(wěn)固的散熱或固合效果。
由本實(shí)用新型的上述的一較佳實(shí)施例可知，應(yīng)用本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200，將散熱基座220與第二電極引腳223的組件整合，不會(huì)有焊接結(jié)合時(shí)所殘留的應(yīng)力集中的現(xiàn)象，使本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200得以提升運(yùn)作時(shí)組件材料的可靠度。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例可知，本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200的散熱基座220與第二電極引腳223不會(huì)產(chǎn)生熱阻效應(yīng)，使得本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200的散熱效果可以提升，進(jìn)而提高發(fā)光效能。
通過(guò)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例可知，本實(shí)用新型的高功率發(fā)光二極管200的散熱基座底部222凸露于高功率發(fā)光二極管200的底部，因此可另外附著散熱層280提升散熱基座220的散熱能力，并同時(shí)利用凸露的散熱基座底部222使高功率發(fā)光二極管200能更穩(wěn)固的與其它材料(如基材)結(jié)合。
雖然本實(shí)用新型已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然而它并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型，任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種高功率發(fā)光二極管，其特征在于，包含一發(fā)光晶粒，用以產(chǎn)生光源；一導(dǎo)線架，該導(dǎo)線架有一第一電極引腳；一散熱基座，具有一凹坑與一散熱基座底部，且該發(fā)光晶粒固接于該凹坑，其中該散熱基座另外延伸出一引腳成為一第二電極引腳，且該第一電極引腳與該第二電極引腳成對(duì)應(yīng)分布；以及一導(dǎo)電金屬線，分別連接該發(fā)光晶粒與該散熱基座及該第一電極引腳。
2.一種高功率發(fā)光二極管，其特征在于，包含一發(fā)光晶粒，用以產(chǎn)生光源；一導(dǎo)線架，該導(dǎo)線架具有一第一電極引腳；一散熱基座，具有一凹坑與一散熱基座底部，且該發(fā)光晶粒固接該凹坑，其中該散熱基座另外延伸出一引腳成為一第二電極引腳，且該第一電極引腳與該第二電極引腳成對(duì)應(yīng)分布；一導(dǎo)電金屬線，分別連接該發(fā)光晶粒與該散熱基座及該第一電極引腳；一透鏡，該透鏡為一光學(xué)透鏡，并覆蓋在該發(fā)光晶粒上；一固合材料，該固合材料固接該散熱基座與該導(dǎo)線架及該光學(xué)透鏡；以及一充填材料，該充填材料充填該光學(xué)透鏡下的空間，同時(shí)穩(wěn)固該發(fā)光晶粒與該導(dǎo)電金屬線；其中，該散熱基座底部可外露于該固合材料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的散熱基座為一金屬材料。
4.如權(quán)利要求1或2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的散熱基座為一金屬材料，且該金屬材料為銀、鋁、銅或上述的組合。
5.如權(quán)利要求1或2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的散熱基座的凹坑固接多個(gè)發(fā)光晶粒。
6.如權(quán)利要求1或2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的散熱基座底部包含一凸塊，該凸塊位于該高功率發(fā)光二極管的底部。
7.如權(quán)利要求1或2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的散熱基座底部附著一散熱層，且該散熱層為一散熱材料，該散熱材料包含鉆石粉末。
8.如權(quán)利要求1或2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的散熱基座底部包含一凸塊，該凸塊附著一散熱層，且該散熱層為一散熱材料，而該散熱材料包含鉆石粉末。
9.如權(quán)利要求1或2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的散熱基座底部包含一凸塊，該凸塊位于該高功率發(fā)光二極管的底部，而該凸塊固接在一基板上。
10.如權(quán)利要求1或2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的散熱基座底部包含一凸塊，該凸塊附著一散熱層，且該凸塊固接在一基板上。
11.如權(quán)利要求2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的固合材料為一樹(shù)酯材料。
12.如權(quán)利要求2所述的高功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述的充填材料為一樹(shù)酯材料。
專(zhuān)利摘要一種高功率發(fā)光二極管，包含發(fā)光晶粒、散熱基座、電極引腳、導(dǎo)電金屬線、光學(xué)透鏡、固合材料與充填材料。其中散熱基座可延伸出一電極引腳，使得散熱基座與此電極引腳為一體成型的結(jié)構(gòu)，另外，此散熱基座底部可外露于固合材料，且使高功率發(fā)光二極管形成凸?fàn)畹撞俊?br> 文檔編號(hào)H01L33/00GK2874777SQ20062000294
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月6日
發(fā)明者劉邦言, 莊世任, 徐志宏 申請(qǐng)人:億光電子工業(yè)股份有限公司