CN100536180C - 发光装置 - Google Patents

Abstract

一种发光装置包括一基板、一第一金属层、一绝缘层以及至少一发光元件。其中，该第一金属层设置于该基板之上，该绝缘层设置于该第一金属层之上，该发光元件设置于该绝缘层之上，该发光元件与该绝缘层直接接触，以通过该绝缘层散热。

Description

发光装置

技术领域

本发明涉及一种发光装置，特别涉及一种散热效能佳的发光装置。

背景技术

随着光电产业的发展，发光元件例如发光二极管(LED)已被广泛地运用于各种电子产品的显示应用上。

请参照图1所示，一种常规的LED发光装置1于一基板10上设置一绝缘层11，多个LED发光元件12则设置于绝缘层11上，再以引线接合(wirebonding)方式与设置于绝缘层11上的一金属层13形成电连接，最后以一封装层14包覆该等LED发光元件12，以保护发光元件12不受到机械、热、水气或其它因素影响而破坏。

随着发光装置1的高效率与高亮度发展，发光元件12在工作时会散发热量，累积的热量将使得温度升高而对发光元件12的发光效率与使用寿命造成不良的影响。然而，常规发光元件12设置于散热性不佳的绝缘层11上，加上封装层14的密闭封装使得发光元件12散发的热能难以消散，是以散热不易的问题更趋明显。

为解决散热问题，常规技术使用高导热性材质例如陶瓷材料、铜、铜合金或高导热性材料来构成基板10，且绝缘层11一般以导热胶材连接于该基板10上，然而，由于导热胶材的热传导效率不佳，因此仍会因热阻的问题而影响散热的效能，此外胶材的劣化问题亦会影响发光装置1的寿命。

有鉴于此，如何提供一种散热效能及产品可靠度佳的发光装置，实为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种散热效能及产品可靠度佳的发光装置。

缘是，为达上述目的，依据本发明的一种发光装置包括一基板、一第一金属层、一绝缘层以及至少一发光元件。其中，该第一金属层设置于该基板之上，该绝缘层设置于该第一金属层之上，该发光元件设置于该绝缘层之上，该发光组件与该绝缘层直接接触，以通过该绝缘层散热。

为达上述目的，依据本发明的另一种发光装置包括一基板、一第一金属层、一绝缘层以及至少一发光元件。其中，该基板由高导热性材料构成，该第一金属层设置于该基板之上；该绝缘层设置于该第一金属层之上，且该绝缘层具有一图案区暴露部分的该第一金属层；该发光元件设置于该第一金属层之上，且位于该图案区内。

为达上述目的，依据本发明的再一种发光装置包括一基板、一第一金属层、一绝缘层以及至少一发光元件。其中该基板由高导热性材料构成，该第一金属层设置于该基板之上，且该第一金属层具有一图案区暴露部分的该基板；该绝缘层设置于该第一金属层之上；该发光元件设置于该基板之上，且位于该图案区内。

承上所述，因依据本发明的一种发光装置于基板上依序形成一第一金属层以及一绝缘层，发光元件通过高导热性的基板或第一金属层，以达散热的目的。与常规技术相较，本发明绝缘化处理设置于基板上的第一金属层的表面以形成具高导热系数的绝缘层，能够加强散热效能，并免除导热胶材的使用，进而避免因导热胶材劣化而影响产品可靠度。

附图说明

图1为一种常规的LED发光装置的示意图；

图2至图9为依据本发明各种实施例的发光装置的示意图。

主要元件符号说明

1、2、3、4发光装置

10、20  基板

11、22  绝缘层

12、23  发光元件

13  金属层

14  封装层

2  发光装置

201、211提升出光效率的结构

21  第一金属层

212、221图案区

25  第二金属层

26  导线

27  引线框架

271 第一电极接脚

272 第二电极接脚

28  反射层

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明优选实施例的一种发光装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2所示，依据本发明第一实施例的一种发光装置2包括一基板20、一第一金属层21、一绝缘层22以及至少一发光元件23。

本实施例中，该基板20可为一刚性(rigid)基板或一可挠性(flexible)基板，且该基板20的材质可选用热导性(thermal conductivity)佳的材质构成，例如铜或铜合金，但不以此为限，由于该基板20的体积基本上大于该第一金属层21与该发光元件23甚多，故该基板20同样可以产生较佳的散热效果。

该第一金属层21设置于该基板20之上，在本实施例中，该第一金属层21可以物理或化学的方式例如蒸镀、溅镀、电镀、溶射(Thermal Sprayers)或化学气相淀积(CVD)等形成于该基板20之上，且该第一金属层21的材质可选用可陶瓷化的金属例如铝、镁、钛及其合金，但不以此为限。

该绝缘层22设置于该第一金属层21之上，且该绝缘层22可由该第一金属层21的表面绝缘化处理而产生。通过氧化、氮化或碳化过程包含铝、镁或钛的该第一金属层表面可分别产生包含铝、镁或钛的氧化物、氮化物或碳化物等陶瓷化的该绝缘层22，在本实施例中，该绝缘层22的厚度介于100nm与1mm之间。

该发光元件23设置于该绝缘层22之上，在本实施例中，该发光元件23可为发光二极管(LED)、激光二极管(LD)或有机发光二极管(OLED)等。

发光装置2还可包括一第二金属层25设置于该绝缘层22之上，通过至少一导线26连接该第二金属层25与该发光元件23形成电连接，其中该第二金属层25的材质选自银、金、铜、铝、铬及其合金与内含铜、银、锡等导电物质的导电胶至少其中之一；该发光元件23也可以同时通过直接引线方式、使用导电胶或是焊接的方式与该第二金属层25形成电连接，以因应不同型态的该发光元件23的适用。

如图3所示，该发光装置2还可包括一引线框架(lead frame)设置于该绝缘层22或该第二金属层25上，其具有一第一电极接脚271与一第二电极接脚272分别与该发光元件23电连接，于此通过该引线框架27而利于与外部的电路形成电连接，以驱动该发光元件23发光。

如图4所示，该基板20具有一凹槽，该发光元件23容置于该凹槽中，是以利用该凹槽的设计加强该发光元件23侧向光聚集的效果。该发光装置2还可包括一反射层28相邻该发光元件23而设置于该绝缘层22之上，以反射该发光元件23的侧向光，导向一显示方向发射，其中该反射层28的材质包括银、金、镍或铝。

如图5所示，本发明的一种发光装置3包括一基板20、一第一金属层21、一绝缘层22以及至少一发光元件23。其中，该基板20、该第一金属层21、该绝缘层22及该发光元件23的设置与形成方式、材质、结构特征与功能均如前述实施例相同，故不再赘述。

本实施例中设置于该第一金属层21之上的该绝缘层22具有一图案区221，该图案区221可通过例如光刻(photolithigraphy)工艺或网版印刷工艺的方式，图案化该绝缘层22而形成，该图案区221暴露部分的该第一金属层21。该发光元件23位于该图案区221内且设置于该第一金属层21之上，通过该发光元件23直接接触该第一金属层21，而利用热导性良好的金属材质导引与消散该发光元件23工作所产生的热能，以有效达到散热效能。

如图6所示，在本实施例中，该第一金属层21可完整包覆该基板20，于此通过该第一金属层21的表面绝缘化而产生设置于其上的该绝缘层22，亦即，该绝缘层22包覆相对该图案区22 1以外的该第一金属层21表面。设置于该绝缘层22上的该第二金属层25可利用该基板20打孔(图未显示)或是边缘导通的方式，使该基板20两侧的该第二金属层25相互导通，而可通过此方式该第二金属层25可直接与外部电路电连接，例如以表面安装技术(surface mount technology，SMT)达成。

如图7所示，本实施例的该发光装置2对应该图案区221的该第一金属层21表面具有一提升出光效率的结构211，用以反射并聚集该发光元件23所产生的侧向光。该提升出光效率的结构211可为一不规则结构，其中该不规则结构可呈波浪状或皱折状；另外，该提升出光效率的结构211也可为多个凸出部的结构(图未显示)，其中该凸出部的剖面可为多边形、半圆形、圆形或椭圆形，通过结构的设计使该发光元件23的侧向光得以聚集往一显示方向发光。

如上所述，该发光装置2还可包括一反射层28相邻该发光元件23，并设置于该第一金属层21之上，该反射层28也可设置于该提升出光效率的结构211上，以更加强反射并聚集该发光元件23的侧向光。其中该反射层28的材质可包括银、金、镍或铝等高反射材质。

如图8所示，本发明的一种发光装置4包括一基板20、一第一金属层21、一绝缘层22以及至少一发光元件23。其中，该基板20、该第一金属层21、该绝缘层22及该发光元件23的设置与形成方式、材质、结构特征与功能均如前述实施例相同，故不再赘述。

本实施例中设置于该基板20之上的该第一金属层21具有一图案区212，该图案区212暴露部分的该基板20，该发光元件23位于该图案区212内且设置于该基板20之上，通过该图案区212而让该发光元件23得以与热导性佳的该基板20直接接触，以有效达到散热的目的。

如图9所示，本实施例中对应该图案区212的该基板20表面具有一提升出光效率的结构201，如第二实施例所述，该提升出光效率的结构201可为一不规则结构或具有多个凸出部，其中该不规则结构或凸出部的剖面形状如前所述，故不再赘述。

综上所述，因依据本发明的一种发光装置在基板上依序形成一第一金属层以及一绝缘层，发光元件通过高导热性的基板或第一金属层，以达散热的目的。与常规技术相比，本发明绝缘化处理设置于基板上的第一金属层的表面以形成具高导热系数的绝缘层，能够加强散热效能，并免除导热胶材的使用，进而避免因导热胶材劣化而影响产品可靠度。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求范围中。

Claims (20)

1、一种发光装置，包括：

一基板；

一第一金属层，设置于该基板之上；

一绝缘层，设置于该第一金属层之上；以及

至少一发光元件，设置于该绝缘层之上，该发光元件与该绝缘层直接接触，以通过该绝缘层散热。

2、一种发光装置，包括：

一基板，由高导热性材料构成；

一第一金属层，设置于该基板之上；

一绝缘层，设置于该第一金属层之上，且该绝缘层具有一图案区暴露部分的该第一金属层；以及

至少一发光元件，设置于该第一金属层之上，且位于该图案区内。

3、如权利要求2所述的发光装置，其中该第一金属层完整包覆该基板。

4、如权利要求2所述的发光装置，其中对应该图案区的该第一金属层表面具有一提升出光效率的结构。

5、如权利要求4所述的发光装置，其中该提升出光效率的结构为波浪状、皱折状或不规则结构，或者该提升出光效率的结构具有多个凸出部，其中该等凸出部的剖面为多边形、半圆形、圆形或椭圆形。

6、一种发光装置，包括：

一基板，由高导热性材料构成；

一第一金属层，设置于该基板之上，且该第一金属层具有一图案区暴露部分的该基板；

一绝缘层，设置于该第一金属层之上；以及

至少一发光元件，设置于该基板之上，且位于该图案区内。

7、如权利要求2或6所述的发光装置，其中该图案区通过光刻工艺或网版印刷工艺，图案化该绝缘层或该第一金属层而形成。

8、如权利要求2或6所述的发光装置，其中该第一金属层包覆相对该图案区以外的该基板。

9、如权利要求2或6所述的发光装置，其中该绝缘层包覆相对该图案区以外的该第一金属层表面。

10、如权利要求1、2、3或6所述的发光装置，还包括一第二金属层，设置于该绝缘层之上，其中该第二金属层的材质选自银、金、铜、铝、铬及其合金与内含铜、银、锡等导电物质的导电胶至少其中之一。

11、如权利要求10所述的发光装置，其中该发光元件与该第二金属层通过至少一导线电连接。

12、如权利要求1、2或6所述的发光装置，其还包括一引线框架，设置于该绝缘层或是该第二金属层上，具有一第一电极接脚与一第二电极接脚，分别与该发光元件电连接。

13、如权利要求1、2或6所述的发光装置，其中对应该图案区的该基板表面具有一提升出光效率的结构。

14、如权利要求13所述的发光装置，其中该提升出光效率的结构为波浪状、皱折状或不规则结构，或者该提升出光效率的结构具有多个凸出部，其中该等凸出部的剖面为多边形、半圆形、圆形或椭圆形。

15、如权利要求1、2或6所述的发光装置，其中该基板具有一凹槽，该发光元件容置于该凹槽中。

16、如权利要求1、2或6所述的发光装置，其中该第一金属层以蒸镀、溅镀、电镀、溶射或化学气相淀积等方式形成于该基板之上。

17、如权利要求16所述的发光装置，其中该第一金属层的材质选自铝、镁、钛及其合金至少其中之一或是具高导热性的可陶瓷化金属。

18、如权利要求17所述的发光装置，其中该绝缘层通过氧化、氮化或碳化该第一金属层表面而形成，该绝缘层的材质选自铝、镁及钛至少其中之一的氧化物、氮化物或碳化物，其中该绝缘层的厚度范围为100nm至1mm。

19、如权利要求1、2或6所述的发光装置，其中该绝缘层的材质为陶瓷材料。

20、如权利要求1、2或6所述的发光装置，其还包括一反射层，相邻该发光元件并设置于该绝缘层之上，其中该反射层的材质包括银、金、镍或铝。

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