CN100420049C

CN100420049C - 发光二极管模块的基板结构

Info

Publication number: CN100420049C
Application number: CNB2005100081796A
Authority: CN
Inventors: 李志峰
Original assignee: GALAXY PROJECT CO Ltd
Current assignee: GALAXY PROJECT CO Ltd
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2025-02-02
Also published as: CN1815764A

Abstract

本发明是有关于一种发光二极管模块的基板结构，具有一高散热性的金属基板，该金属基板上表面形成多层隔离层，其是直接依所需的导电线路的路径而设置，同时在该隔离层表面上设置有一导电层，使得导电层在金属基板表面得以构成一导电线路的布局，而发光二极管底部所设的散热导材封装体是直接贴设于金属基板的表面，且该封装体外侧所设置的二外电极引脚则分别是电连接于与其相对应的导电层，以组成该发光二极管模块。

Description

发光二极管模块的基板结构

技术领域

本发明是有关于一种基板结构，尤其是指一种供发光二极管模块使用的基板结构。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode)主要为一种利用III-V族或II-IV族化合物半导体材料及组件结构变化所构成的发光组件。由于发光二极管其发光的原理及结构与传统钨丝灯泡有所不同，相对于钨丝灯泡容易耗费电力、散发大量热量、不耐碰撞及使用寿命较短等缺点，发光二极管则具有体积小、寿命长、驱动电压低、反应速度快及耐震性佳等特性，而广泛被应用在可携式通讯装置、交通标志、户外显示板、汽车光源及照明等电子产品领域。

但随着制造技术的发展，发光二极管通过不断的研发改善，逐渐地加强其发光的效率，使其发光亮度能够做进一步的提升，借以扩大并适应于各种产品上的需求。换句话说，为了增加发光二极管亮度，除了通过解决其外在的封装问题外，也需要设计使发光二极管具有较高的电功率及更强的工作电流，以期能生产出具有高亮度的发光二极管。但由于在提高其电功率及工作电流之下，发光二极管将会相对产生出较多的热量，使得其易于因过热而影响其性能的表现，甚至造成发光二极管的毁损。

请分别参阅图1及图2所示，为现有的发光二极管模块的基板结构的剖面示意图。为了解决发光二极管运作时所产生的热量，现有的发光二极管模块1’主要是设置于一金属基板10’上，以便于发光二极管20’可以通过金属基板10’提供散热的功效，其中该金属基板10’是由具较佳导热性的金属材料所制成；另外，该金属基板10’表面主要是通过压合加工的方式，分别将一绝缘层12’及一导电层14’逐一叠置于金属基板10’表面，且金属基板10’表面在进行压合加工前尚须先进行极化处理；当绝缘层12’及导电层14’压合于金属基板10’表面后，需再通过蚀刻加工的方式，将金属基板10’表面上不需使用的导电层14’予以去除，使其裸露出下层的绝缘层12’，仅保留所需的导电层14’以作为导电线路；最后，为设置发光二极管20’需再将上述所裸露出的绝缘层12’予以加工去除后，借以裸露出位于绝缘层12’下方的金属基板10’表面，使得位于发光二极管20’底部的封装部22’得以贴附并设置于该金属基板10’的表面，而发光二极管20’的外电极引脚24’则通过焊固方式设置于导电层14’上。如图2所示，由此使得发光二极管20’所产生的热量一部分通过外电极引脚24’直接散逸于空气中，另一部分的热量则可通过热传导的方式，通过传导至金属基板10’后散逸至空气中，以解决发光二极管20’的工作温度有过高的情形。

但是，由于现有的基板结构主要是先通过压合加工的方式，将整片的绝缘层及导电层叠置于金属基板的表面上，这种通过压合加工的方式，往往在加工的过程中需要耗费大量的电力，而该金属基板表面更需要在事先进行极化处理，也同样需要耗费大量的电力；再者，金属基板表面上不需要的导电层及绝缘层部分必须通过蚀刻加工或其它破坏的方式去除，但事实上，在实际的生产过程中可以发现，金属基板上所需要保留作为导电线路的导电层，以及在导电层与金属基板间作为绝缘作用的绝缘层，仅占金属基板全部表面积约30％而已，而其余大约70％的导电层及绝缘层则都被加工所去除；因此，由上述说明可知现有的发光二极管模块的基板结构在制造过程中，不但会耗费大量的能源及浪费其所需的制造原料，使得制造成本不易降低，且在其制造过程中所使用的蚀刻加工技术，更需以具有强酸性或强碱性的化学溶剂来进行加工，使得在加工的过程中易于产生有毒气体及具有强酸性或强碱性的有毒废液，进而造成环境上的污染，并不符合环保的概念。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种发光二极管模块的基板结构，可以简化其加工制程，大幅降低制程过程中所需耗费的大量能源，并降低对环境的污染。

本发明的另一目的，在于提供一种发光二极管模块的基板结构，其金属基板表面上的导电线路的建构可以达到简化，并减少制造原料的浪费，以达到降低生产成本的优点。

本发明的又一目的，在于提供一种发光二极管模块的基板结构，可以便于在金属基板表面上建构多层导电线路结构，以扩大其所能应用的产品的范围。

为达到上述目的，本发明发光二极管模块的基板结构，具有一高散热性的金属基板，该金属基板上表面形成多层隔离层，其是直接依所需的导电线路的路径而设置，同时在该隔离层表面上设置有一导电层，使得导电层在金属基板表面得以构成一导电线路的布局，而发光二极管底部所设的散热导材封装体是直接贴设于金属基板的表面，且该封装体外侧所设置的二外电极引脚则分别是电连接于与其相对应的导电层，以组成该发光二极管模块；由于该金属基板是直接以涂布方式，将隔离层建构于金属基板表面，且隔离层在金属表面上所需涂布的位置及面积，是可依照金属基板表面上所需布局的导电线路相关位置及形状而进行加工，同时该导电层也可通过网版印刷或涂布方式直接建构于隔离层表面，不但可简化以往加工的制程，可借以大幅改善以往需要通过蚀刻制程去除不需要的绝缘层或导电层所产生的耗电、耗材及造成环境污染的缺点。

附图说明

图1为现有的发光二极管模块的基板结构剖面示意图。

图2为现有的发光二极管模块的剖面示意图。

图3为本发明第一实施例的发光二极管模块的基板结构示意图。

图4为本发明第一实施例的发光二极管模块的结构示意图。

图5为本发明第二实施例的发光二极管模块的基板结构示意图。

附图标记说明

1’ 发光二极管模块

10’ 金属基板

12’ 绝缘层

14’ 导电层

20’ 发光二极管

22’ 封装体

24’ 外电极引脚

1 发光二极管模块

10 金属基板

12 隔离层

12a 上层隔离层

122 通孔

14 导电层

14a 上层导电层

142 导电体

20 发光二极管

22 封装体

24 外电极引脚

具体实施方式

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，现将附图及较佳具体实施例详细说明如下：

请参阅图3所示，为本发明第一实施例的发光二极管模块的基板结构示意图。如图所示，本发明的发光二极管模块1的基板结构具有一高散热性的金属基板10，并在该金属基板10上表面形成有多层隔离层12，该隔离层是直接根据所需的导电线路的路径而设置，而且在该隔离层12表面上设置有一导电层14，使得导电层14在金属基板10表面得以构成一导电线路的布局。

请参阅图4所示，为本发明第一实施例的发光二极管模块的结构示意图。该发光二极管模块1设有一个以上的发光二极管20，该发光二极管20是附着设置于裸露的金属基板10表面，该发光二极管20是属于表面黏着型发光二极管，且通过发光二极管20底部所设的散热导材封装体22直接贴设于金属基板10的表面，其封装体22外侧所设置的二外电极引脚24则分别电气连接于与其相对应的导电层14，借以组成发光二极管模块1。

本发明中所述的金属基板10是由具有良好导热性的铜或铝合金板等金属板材所制成，而该隔离层12主要是以具有耐高温的树脂直接在金属基板10表面上涂布而构成，耐高温树脂则是以聚亚醯胺(Polyimide)或BT树脂(Bismaleimidem与Triagzine Resin monomer的聚合物)/环氧树脂(EPOXY)混合胶等材质为较佳的选择，或以在功能上具有等效性质的导热胶直接涂布构成，该隔离层12也可以组成成分为50％～90％树脂及10％～50％石墨粉所混合构成，或以组合成分为50％～90％树脂及10％～50％氮化硼所混合构成，使得隔离层12在金属基板10及导电层14间能够产生电路绝缘的效果。

另外，该导电层14则是以金属粉末或导电碳纤维等具有良好导电性及低阻抗的材料混合构成，例如金、银、铜、铁、锡、镁、铝或及其氧化物等微粒金属元素及氧化物，并通过网版印刷方式或直接以涂布方式建构设置于隔离层12表面；当然该导电层14还可以在功效上同样具有等效性质的粉末式导电银、铜膏或导电银、铜胶取代，以直接涂布的方式设置于隔离层12表面。

同时，为了防止导电层14与金属基板10之间因隔离层12较薄，使得所形成的隔离间距过近而产生尖端放电效应，故本发明的导电层14面积需小于所相对应设置的隔离层12面积，使得设置在隔离层12表面上的导电层14边缘与隔离层12边缘之间具有一间距d。

由前述说明可知，本发明的金属基板10由于可以直接以涂布方式，将隔离层12建构于金属基板10表面，且隔离层12在金属基板10表面上所需涂布的路径位置及面积，可以依照金属基板10表面上所需布局的导电线路相关位置及形状而进行加工，同时该导电层14由于也可以通过网版印刷或涂布方式直接建构于隔离层12表面，不但可简化以往加工制程，大为改善以往需要通过蚀刻制程去除不需要的隔离层12或导电层14而产生的耗电、耗材及造成环境污染的缺点；再者，由于只需要在金属基板10表面上特定位置设置该隔离层12及导电层14，故金属基板10表面所裸露出来的面积相对较多，故可增加金属基板10表面的散热面积，提高其散热效率。

请参阅图5所示，为本发明第二实施例的发光二极管模块的基板结构示意图。如图所示，由于本发明金属基板10的隔离层12及导电层14可以直接通过涂布或网印技术等直接建构而成，故在第二实施例中，该金属基板10上表面除了建构多层隔离层12，且在该隔离层12表面上设置有一导电层14，另外还可在导电层14表面上再建构一上层隔离层12a，且在该上层隔离层12a表面另建构一上层导电层14a，其中位于该上层导电层14a及该导电层14之间的上层隔离层12a构成有多个通孔122，并在通孔122内设置有一导电体142，使得二导电层14及14a之间可以构成电气通路，由此通过多层隔离层及导电层交互的层叠设置，可以在金属基板10表面建构出多层线路，借以加强金属基板10的功能性。

以上所述者，只是作为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡是根据本发明的权利要求所述的形状、构造、特征及精神所作出的等效变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求书所要求保护的范围内。

Claims

1. 一种发光二极管模块的基板结构，包括：

一金属基板，是由具有高散热性的金属板材所制成；

多层隔离层，设置于该金属基板上表面，且是直接依所需导电路线的路径而设置，该隔离层具有绝缘电性的效果；以及

多层导电层，设置于该隔离层表面，借以在该金属基板上构成一导电线路的布局。

2. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的金属基板为铜或铝合金板。

3. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的隔离层是以具有耐高温的树脂直接在该金属基板表面上涂布而构成。

4. 如权利要求3所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的耐高温树脂为聚亚醯胺(Polyimide)或BT树脂/环氧树脂(EPOXY)混合胶体材质。

5. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的隔离层是以导热胶直接涂布而构成。

6. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的隔离层是由组成成分为50％～90％树脂及10％～50％石墨粉所混合构成。

7. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的隔离层是由组成成分为50％～90％树脂及10％～50％氮化硼所混合构成。

8. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的导电层是以网版印刷及涂布二者中的一种方式设置于该隔离层表面。

9. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的导电层是以具有良好导电性及低阻抗的金属粉末或导电碳纤维材料所混合构成。

10. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的导电层是以微粒金属元素及氧化物其中之一者所构成，其中，所述微粒金属元素包括金、银、铜、铁、锡、镁、铝中任何一种。

11. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的导电层是由粉末式导电银、铜膏及导电银、铜胶四者中的一种直接涂布于该隔离层表面而构成。

12. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的导电层面积小于所相对应设置的隔离层面积，使得设置在该隔离层表面上的导电层边缘与隔离层边缘之间具有一间距。

13. 如权利要求1所述的发光二极管模块的基板结构，其特征在于，所述的多层导电层包括有一下层导电层与一上层导电层，所述的多层隔离层包括有一下层隔离层与一上层隔离层，该下层导电层表面建构有该上层隔离层，且该上层隔离层表面再建构有该上层导电层，通过该上层导电层、该上层隔离层、该下层导电层、以及该下层隔离层间交互的依序层叠设置于该金属基板表面上，从而在该金属基板上表面建构出多层线路。