CN102024883B - 发光二极管散热基板的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管散热基板的制作方法，包括提供一导热铝基板，进行防腐蚀处理后于基板顶部以网印方式网印绝缘胶，随后将铜箔在150～200℃的温度下与基板压合，该铜箔与绝缘胶接合，而与基板之间形成空隙，蚀刻铜箔而形成铜箔线路与电镀导线，再于暴露于外的金属表面以无电解电镀的方式形成一化学镍层，并于该基板底部贴附耐高温胶带后于顶部的化学镍层上形成金属层，在去除电镀导线后进行防焊处理，即获得该LED散热基板。本发明可避免基板和LED间有绝缘胶的存在，使LED能顺利且迅速地将热传递至基板，以避免LED产生高温而光衰，故能增加LED的寿命。

Description

发光二极管散热基板的制作方法

技术领域

本发明是一种发光二极管(LED)散热基板的制作方法，尤其是一种能够于导热铝基板上以网板印刷的方式将绝缘胶仅设置于非封装区域的发光二极管散热基板，而令LED与导热铝基板之间并无绝缘胶的阻隔，而使LED能够迅速地将热移除。 

背景技术

随着发光二极管(LED)产业的发展，为了因应市场需求，在一封装体中，LED的数量已经大幅提升，且LED的发光功率也逐渐在改善，然而，这样的改变所带来的却是热量的累积。当热量无法有效地从LED封装体中散逸，所以LED晶粒温度过高，则势必会导致「光衰」现象，即光在传输中的讯号减弱，因此造成LED使用寿命的减损。 

因此，在LED封装体中，位于LED晶圆底部皆会结合有一散热基板，并由此结合至一散热模块，使得LED发出的热能够经由散热基板而传递至散热模块，避免热量累积于LED封装体中。 

既有的散热基板是在一导热基板本体上全面涂布绝缘胶，再将一铜箔层与该导热基板本体压合，而在压合的过程中，绝缘胶受压后会使得铜箔层与导热基板本体之间形成一绝缘胶层，因此当LED要放置在制作完成的散热基板上时，该LED并非直接与导热基板本体接触，而是其之间势必会至少有一绝缘胶层的存在，因此阻碍了LED将热传递至导热基板本体的途径，使得散热基板无法达到良好的散热功效。 

再者，当该导热基板本体是由铝所制成时，由于铝很容易氧化，所以表面通常会形成一氧化铝层，即使在焊接之前除去该氧化铝层，但焊接时产生的高温仍然会使得铝表面迅速形成氧化铝层，因此铝基板无法以焊接的方式与散热模块结合。所以既有的散热基板，可参考中国台湾专利证书第194556号的发明专利以及中国台湾专利公告第I228947号的发明专利 等，皆是于其底部涂布锡膏，由锡膏使得铝基板与散热模块得以接合。然而，锡膏内部仍然含有树脂绝缘胶等成分，因此导热的效果仍然不如直接焊接金属锡来的理想。所以既有散热基板由于不能直接焊锡，因此导致散热基板无法有效发挥散热的效果，故LED的使用寿命仍然无法增加。 

而既有欲将铝与锡焊接的方法通常有两种，其中一种是将铝的焊接面以砂纸磨光，再以烙铁沾有焊锡，于焊接面上用力摩擦，以磨去氧化层，使得锡附着于焊接面上，之后移除铁，即可进行焊接；然而此种的焊接方式并不能确保铝表面完全无氧化层的存在，所以铝和锡之间无法完全接合，而有脱落的可能。 

另外一种方式是在铝的焊接面上施以硝酸汞溶液，而形成铝汞合金，因此锡可焊接在铝汞合金上，但焊接强度并不高，尚须经由额外的加工，而且汞的导热系数并不高，因此无法适用于散热基板的制作。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光二极管散热基板及其制作方法，以克服公知技术中，散热基板在LED和导热基板本体之间尚有绝缘胶的存在，使得热量无法迅速地由LED传递至散热基板，因此仍会造成LED的损耗，而减低使用寿命的缺陷。 

为实现述目的，本发明提供的发光二极管(LED)散热基板的制作方法，其包括： 

提供一导热铝基板； 

在该导热铝基板的表面进行防腐蚀处理； 

于该导热铝基板依照预先决定的线路封装区域图案以网印方式施以绝缘胶，使得封装区域无绝缘胶存在； 

再将铜箔于150～200℃的温度下进行压合，使得铜箔与绝缘胶接合，而使铜箔和导热铝基板之间于封装区域处形成空隙； 

依照该预先决定的线路图案在该铜箔上将未与绝缘胶接合的部分蚀刻且移除，以形成线路与电镀导线，并露出该导热铝基板的顶面，而形成一待处理基板； 

将该待处理基板经过电镀前处理后，沉浸于一化学镍镀液中，以无电 解电镀的方式在该待处理基板暴露于外的金属表面形成一化学镍层，而获得一无电解电镀基板； 

再于该无电解电镀基板顶面的化学镍层上形成金属层，该金属层至少包括一层以喷锡而形成的锡层或以电镀而形成的金层或银层； 

去除电镀导线后施加防焊油墨于需要防焊的金属层表面，即获得该发光二极管(LED)散热基板。 

较佳的是，该防腐蚀处理是以铬酸盐(Cr³⁺)皮膜或氟化盐皮膜进行皮膜处理，以形成一皮膜层。较佳的是，该皮膜层的厚度为0.1～1微米(μm)。 

较佳的是，于该导热铝基板顶面所施加的绝缘胶为环氧酚醛树脂(phenyl novolac epoxy)。该环氧酚醛树脂属于低膨胀系数的绝缘胶，其厚度约为40～60微米(μm)。 

较佳的是，该铜箔是在150～200℃的温度下进行压合约30～50分钟。 

更佳的是，进行无电解电镀时，是将该待处理基板先以锌置换处理后，再沉浸于一化学镍镀液中，使得该导热铝基板于暴露出来的表面形成一化学镍层；同时以触镀的方式使所述线路与电镀导线表面形成一化学镍层。 

较佳的是，该金属层还包括在形成锡层、金层或银层之前在该化学镍层上电镀一铜层。该金属层尚包括在形成锡层、金层或银层之前，并于电镀该铜层之后在该铜层上形成一镍层，再使该锡层、金层或银层形成于该镍层上。 

较佳的是，施加该防焊油墨是以网板印刷的方式将防焊油墨网印于该锡层、金层或银层的表面，以露出无施以绝缘胶的位置的金属层以及用于打线的接点的金属层。 

本发明提供的发光二极管(LED)散热基板，是由上述方法所制成。 

本发明又关于一种发光二极管(LED)散热基板，其包括： 

一导热铝基板，该导热铝基板的顶面依照预先决定的线路封装区域图案以网印方式形成绝缘胶层； 

复数铜箔层，其分别压合于该绝缘胶层的顶部； 

复数化学镍层，其分别形成在该导热铝基板的表面以及该些铜箔层非与绝缘胶层接触的表面；以及 

复数金属层，其形成在该导热铝基板的顶部的化学镍层的表面，各金 属层至少包括一层锡层、金层或银层；以及 

一防焊油墨层，其设置于该金属层需要防焊的表面。 

较佳的是，各金属层尚包括一电镀铜层，其设置于该化学镍层与该锡层、金层或银层之间。 

更佳的是，各金属层尚包括一电镀镍层，其设置于该电镀铜层与该锡层、金层或银层之间。 

较佳的是，该导热铝基板与绝热胶层之间具有一皮膜层。更佳的是，该皮膜层是由铬酸盐(Cr³⁺)皮膜或氟化盐皮膜所组成，该皮膜层的厚度为0.1～1微米(μm)。 

较佳的是，该绝缘胶层为具有低膨胀系数特性的环氧酚醛树脂。 

本发明的LED和导热铝基板之间仅有化学镍层和金属层，因此没有非金属的绝缘胶阻碍，使得LED能够顺利且迅速地将热传递至导热铝基板，而且本发明的导热铝基板底部能够直接与散热模块以焊锡的方式焊接，因此散热效果极佳，故能避免LED产生光衰，而增加LED的寿命。 

附图说明

图1是本发明的流程图。 

图2A至L是本发明流程的剖面示意图，且此流程图仅为使本领域技术人员能够了解本发明的内容所做的示意图，故所示的尺寸、厚度等皆非依照实际比例绘制，故并无意限制本发明的尺寸和厚度。 

图3是本发明具有复数LED散热基板的板体的立体图。 

图4是本发明单一LED散热基板的立体图。 

具体实施方式

在此所述的「无电解电镀」又称为「化学镀」，因此「无电解电镀镍」与「化学镍」的用语可以互换使用。其是在不通电的情况下，利用氧化还原反应于工件上形成均匀镀层的方法。其中无电解电镀包括置换镀(如离子交换或电荷交换沉积)、触镀、实质上的化学镀，此为本领域公知技术，但目前并无使用于改善铝基板的焊接特性方面。 

在此所述的「电镀前处理」在一般的情况下是指在电镀之前所进行的 处理，而于本发明中是在无电解电镀之前所进行的处理，而处理方式相同，包括酸洗以移除工件表面的皮膜、氧化层或锈层等以增加镀层附着力、除油以去除工件表面的油脂以避免镀层脱落。 

请参看图1所示，本发明发光二极管(LED)散热基板的制作方法，其包括以下步骤： 

提供基板步骤(a)，请附加参看图2A所示，其提供一导热铝基板(10)； 

防腐蚀处理步骤(b)，请附加参看图2B所示，是在该导热铝基板(10)的表面以铬酸盐(Cr³⁺)或氟化盐进行防腐蚀处理，即皮膜处理，而在该导热铝基板(10)的表面形成厚度约为0.1～1微米(μm)的皮膜层(20)； 

网印绝缘胶步骤(c)，请附加参看图2C所示，是于该导热铝基板(10)的顶面(12)的皮膜层(20)上以网板印刷的方式以预先决定的线路封装区域图案施加绝缘胶，以形成复数绝缘胶层(30)，其厚度约为40～60微米(μm)，由于环氧酚醛树脂(phenyl novolac epoxy)具有耐高温和膨胀系数小的优点，故本发明中较佳的绝缘胶为环氧酚醛树脂； 

压合步骤(d)，请附加参看图2D所示，是将铜箔(40)在150～200℃的温度下进行压合约30～50分钟，使得铜箔(40)与绝缘胶(30)接合，再请附加参看图2E所示，压合后，铜箔(40)和导热铝基板(10)之间形成空隙(41)，即未涂布绝缘胶的区域； 

线路和电镀导线蚀刻步骤(e)，请附加参看图2F所示，是依照该预先决定的线路图案在铜箔上蚀刻出线路和电镀导线(40′)，同时将未与绝缘胶层(30)接合的部分也蚀刻移除，以露出该导热铝基板(10)的顶面(12)(此时仍覆盖有皮膜层(20))，而形成一待处理基板(10a)； 

无电解电镀步骤(f)，请附加参看图2G所示，将该待处理基板(10a)经过电镀前处理后，去除未被绝缘胶(30)覆盖的部分的皮膜层(20)，再将其沉浸于一化学镍镀液中，于该待处理基板(10a)暴露于外的金属表面以无电解电镀的方式，并同时以触镀的方式，将该待处理基板(10a)以及线路与电镀导线上形成一厚度约为3～5微米(μm)的化学镍层(50)，而获得一无电解电镀基板(10b)； 

基板底部贴附耐高温胶带步骤(g)，是为了避免该导热铝基板(10)底部进行后续形成金属层的处理，故在该导热铝基板(10)底部贴附有耐高温胶 带(51)； 

电镀铜层步骤(h)，请附加参看图2H所示，是于该无电解电镀基板(10b)顶面(12)的化学镍层(50)上电镀一电镀铜层(60)，该电镀铜层(60)的厚度约为10～15微米(μm)； 

电镀镍层步骤(i)，请附加参看图2I所示，是在该电镀铜层(60)上电镀镍，而形成一电镀镍层(70)，其厚度约为3～5微米(μm)； 

喷锡、电镀金或电镀银步骤(j)，请附加参看图2J所示，是再于该电镀镍层(70)上喷锡或电镀金或银而形成锡层或金层或银层(80)。 

去除电镀导线步骤(k)，请附加参看图2K所示，是以蚀刻的方式去除之前在无电解电镀步骤中所使用的导线，例如部分移除该化学镍层(50)、电镀铜层(60)、电镀镍层(70)以及锡层或金层或银层(80)，之后，将该导热铝基板(10)底部的耐高温胶带(51)移除； 

防焊处理步骤(1)，请附加参看图2L所示，是于该些金属层状结构表面以网板印刷的方式网印防焊油墨，而形成一防焊油墨层(90)，并露出之后要封装LED的位置以及之后要用于打线的接点，最后获得一发光二极管散热基板(10c)。 

请附加参看图3及图4所示，本发明在制作时是一整片包括复数发光二极管散热基板(10c)的板体，故在制备工艺中或制备工艺后必须切割该板体至想要的形状，以形成复数个独立的发光二极管散热基板。 

由于本发明的导热铝基板(10)可由铝或铜所制成，因此本发明针对无电解电镀步骤(f)依照不同材质的导热铝基板(10)提供两种不同的实施方式，然而于本领域技术人员可能还可利用其它设备或者经过稍微修饰后亦可达成目的的无电解电镀步骤(f)，皆属于本发明的范畴。 

当该导热铝基板(10)进行无电解电镀时，可使用一装设有整流器的不绣钢槽，为了防止镍镀液镀在不锈钢槽的槽壁，因此以一正极接在不锈钢镀槽上，负极则接在一个和不锈钢槽绝缘的极棒上，且该极棒设置在镍镀液中。之后将该铝基板沉浸于该镍镀液中，以锌置换处理后，该铝基板上暴露出的铝金属部分会形成一化学镍层；同时以触镀的方式，亦即将铝基板上暴露出的铜金属与极棒接触约3～5秒即可在铜金属表面形成一化学镍层。 

图2L所示，本发明的发光二极管(LED)散热基板(10c)，其包括： 

一导热铝基板(10)，其顶面(12)以预先决定的线路封装区域图案间隔形成复数由铬酸盐(Cr³⁺)皮膜或氟化盐皮膜所组成的皮膜层(20)，该皮膜层(20)的厚度约为0.5～1微米，且于该皮膜层上利用网板印刷涂布有复数绝缘胶层(30)，该绝缘胶层(30)为环氧酚醛树脂，且其厚度约为40～60微米； 

复数铜箔(40)层，分别压合于该绝缘胶层(30)的顶面(12)； 

复数化学镍层(50)，分别形成在该导热铝基板(10)的表面以及该些铜箔(40)层上； 

复数金属层，各金属层包括形成在该导热铝基板(10)顶面的化学镍层(50)上的一电镀铜层(60)、形成在该些电镀铜层(60)于该化学镍层(50)对向的表面的电镀镍层(70)以及形成在该电镀镍层(70)于该电镀铜层(60)对向的表面的锡层、金层或银层(80)； 

一防焊油墨层(90)，局部涂布在该金属层表面以及在该化学镍层(50)于该导热铝基板(10)对向的表面。 

本发明依照客户所要求的图案，预先决定要涂布绝缘胶的位置，并以网版印刷将绝缘胶涂布在该导热铝基板(10)上(即在要封装的区域不施加绝缘胶)，故能避免在LED和该导热铝基板(10)之间仍有绝缘胶的存在，LED和导热铝基板(10)之间虽然有一化学镍层(50)和金属层，但其亦为金属，因此没有绝缘胶(含有非金属的树脂)的阻碍，所以LED势必能够迅速地将热传递至导热铝基板(10)，以避免LED产生光衰，故能增加LED的寿命。 

特别的是，由于本发明利用无电解电镀的方式在导热铝基板(10)表面形成化学镍，因此当导热铝基板(10)的底部欲与一散热模块接合时，能够直接利用该导热铝基板(10)底部的化学镍层(50)以焊锡的方式固定在该散热模块上，因为化学镍以及锡焊料皆为金属，因此散热效果极佳，所以本发明能够有效率地让导热铝基板(10)上的热量传递至散热模块，而避免在导热铝基板和散热模块之间产生一非金属界面，而且导热效率能大于既有导热基板本体的30％以上，故能达到快速散逸热量的目的。 

Claims (5)

1.一种发光二极管散热基板的制作方法，其包括：

提供一导热铝基板；

在该导热铝基板的表面进行防腐蚀处理；

于该导热铝基板依照预先决定的线路封装区域图案以网印方式施以绝缘胶，使得封装区域无绝缘胶存在；

再将铜箔于150～200℃的温度下进行压合，使得铜箔与绝缘胶接合，而使铜箔和导热铝基板之间于封装区域处形成空隙；

依照该预先决定的线路图案在该铜箔上将未与绝缘胶接合的部分蚀刻且移除，以形成线路与电镀导线，并露出该导热铝基板的顶面，而形成一待处理基板；

将该待处理基板经过电镀前处理后，沉浸于一化学镍镀液中，以无电解电镀方式在该待处理基板暴露于外的金属表面形成一化学镍层，而获得一无电解电镀基板；

再于该无电解电镀基板顶面的化学镍层上形成金属层，该金属层至少包括一层以喷锡而形成的锡层或以电镀而形成的金层或银层；

去除电镀导线后施加防焊油墨于需要防焊的金属层表面，即获得该发光二极管散热基板。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其中，该防腐蚀处理是以铬酸盐皮膜或氟化盐皮膜进行皮膜处理，以形成一皮膜层。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其中，该皮膜层的厚度为0.1～1微米。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制作方法，其中，进行无电解电镀时，将该待处理基板先以锌置换处理后，再沉浸于一化学镍镀液中，使得该导热铝基板于暴露出来的表面形成一化学镍层；同时以触镀的方式使所述线路与电镀导线表面形成一化学镍层。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的制作方法，其中，该金属层还包括在形成锡层、金层或银层之前在该化学镍层上电镀一铜层；在形成锡层、金层或银层之前，并于电镀该铜层之后在该铜层上形成一镍层，再使该锡层、金层或银层形成于该镍层上。

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