CN102593314A - 散热基板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种散热基板，包括：一表面形成有多个柱状物的基板，基板设有多个柱状物的表面沉积一散热层，并包覆多个柱状物至一沉积高度，散热层上方及多个柱状物的顶端再覆盖一导电层。本发明的散热基板，在应用于LED或CPU等电子组件时，可利用其中人造金刚石构成的散热层，有效改善此类电子组件的散热问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热基板，特别指一种具有人造金刚石散热层的散热基板，可应用于LED或CPU等电子组件，以有效改善此类电子组件的散热问题。
背景技术
发光二极管(LED)在现有技术中的应用，在可见光部分包括屏幕、照明、液晶屏幕及手机上按键的背光源；而不可见光部分则有无线通讯用红外线遥控器、传感器及光纤通讯光源。
LED的作用是将电能转为光能，而在光能产生的过程也会产生温度，尤其在P-N接面(P-N Junction)处为LED温度的主要来源。随着高功率LED开发成功及应用，LED的工作温度已经是其应用上必须克服的问题；尤其，已知温度对LED的发光效率、寿命、色温，甚至是无线通讯的质量，如噪音噪声比(Signal-to-noise ratio，SNR)都会产生影响。
LED的散热方式，可以是在LED封装时结合一散热基板，以热导的方式将LED晶粒的积热导出。常用的散热基板有印刷电路板(PCB)、金属基印刷电路板(Metal Core PCB，MCPCB)、陶瓷基板(CeramicSubstrate)及直接铜接合基板(Direct Bond Cu，DBC)。PCB虽具有极广泛的商业用途，但其材质的散热性较适于0.2W以下的低功率LED，1W以上的高功率LED通常都使用金属基板，或具有较高散热能力、耐热性及气密性的陶瓷基板。
LED的其他散热方式，可以从磊晶阶段的材料选择着手，例如常用于氮化镓系(GaN)发光二极管磊晶的蓝宝石基板(Sapphire Substrate)，这种蓝宝石基板因导热系数低(约35W/mK)而不利于高功率LED晶粒的散热，可以改成导热系数较高的铜基板或铜钨合金(Cu-W Alloy)基板，但后者除价格较高外，也存在与磊晶材料晶格匹配的问题。
发明内容
为了解决现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种散热基板，用于增进LED的散热效率，以解决LED的散热问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种散热基板，包括：一基板，其一表面形成有多个柱状物；一散热层，沉积于基板设有多个柱状物的表面，并包覆多个柱状物至一沉积高度；一导电层，覆盖于散热层上方及多个柱状物的顶端。
本发明的散热基板，其中基板的材料可为导体或半导体其中之一，例如：铜、铜合金、铝或铝合金，或者，硅、锗或碳化硅等材料；散热层为人造金刚石，而导电层为金属。
本发明的散热基板，其中散热层的沉积高度略低于多个柱状物的顶端。
本发明的散热基板，其中散热层的金刚石为单晶金刚石或多晶金刚石，较佳为多晶金刚石(Polycrystall ine Diamond，PCD)。金刚石是已知材料中硬度最高的，而其导热系数约1000-2650W/mK，是铜的五倍之多，因此本发明以金刚石做为散热层，可预期达到高散热效率的效果。
本发明的散热基板，其中散热层沉积方式较佳选自化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition)、物理气相沉积法(Physical VaporDeposition)、溶解析出法(Chemical Solution Deposition)、脉冲雷射沉积法(Pulsed Laser Deposition)、分子束磊晶法(Molecular BeamEpitaxy)、电镀法(Electroplating)其中一种，而最佳为化学气相沉积法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的散热基板，除由散热层提供优于目前所有散热材料的高散热效率外，也由具导电能力的导电层及基板提供一部分的散热效能，因此，本发明的散热基板在应用于LED后，可以解决高功率LED的散热问题，并朝更高功率LED的目标迈进。
附图说明
图1为本发明的散热基板的较佳实施例的剖视图。
图2为图1所示的散热基板的A处的局部放大图。
图3为本发明的散热基板的较佳实施例形成在晶圆片上的俯视图。
图4A至图4D分别为本发明的散热基板的基板柱状物与散热层的不同的布置型态图。
图5为本发明的散热基板的较佳实施例结构应用于LED组件的剖视图。
图6为本发明的散热基板的较佳实施例结构应用于CPU组件的剖视图。
主要附图标记说明
1散热基板
10基板
11表面
12、12A、12B、12C、12D柱状物
121裸段
20、20A、20B、20C、20D散热层
30导电层
40晶圆片
50LED组件
51p边(p-side)
60CPU组件
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步地详细说明。
图1为本发明的散热基板的较佳实施例的剖视图。如图1所示，本实施例的散热基板1的结构包括：一基板10，其一表面11形成有多个柱状物12；一散热层20，沉积于基板10设有多个柱状物12的表面11，并包覆多个柱状物至一沉积高度；一导电层30，覆盖于散热层20上方及多个柱状物12的顶端。
如上所述的散热基板，其中，基板10材料可为导体或半导体其中之一，例如：铜、铜合金、铝或铝合金，或者，硅、锗或碳化硅等材料。其中，散热层20在本发明较佳实施例中是利用化学气相沉积所成长的金刚石镀膜，且较佳的为人造多晶金刚石镀膜。其中，导电层30为以任何导电金属所构成的金属膜。
图2为图1所示的散热基板的A处的局部放大图。如图2所示，散热基板1的散热层20的沉积高度较佳的是略低于柱状物12的凸出高度，即由柱状物的顶端向下具有一段未被散热层20包覆的裸段121，而该裸段121在上层的导电层30覆盖于散热层20上方及多个柱状物12的顶端后，被导电层30所包覆并形成电性导接，如此，导电层30可以经由该裸段121的面积，将电性确实导接至基板10，使本发明的散热基板1同时兼具散热及导电的能力。
图3为本发明的散热基板的较佳实施例形成在晶圆片上的俯视图。如图3所示，形成散热基板的方式可以类似晶圆制作的方式，在一晶圆片40上形成多颗具有上述结构的散热基板1，其中每一散热基板1的基板10上的柱状物12的形状及布置排列，可以视所要达成的散热效率而有不同的型态，例如图4A的柱状物12A成点状地散布于散热层20A中；图4B的柱状物12B成纵线地布设于散热层20B中；图4C的柱状物12C与散热层20C形成交错的格状；图4D的柱状物12D则将散热层20D分割成不同的尺寸面积。
上述形成散热基板的方式，该晶圆片40也可以是其它适合的形状，如方形等。柱状物12的形状除实施例所显示的四方型外，也可以是任何几何或非几何的形状，如圆形、三角形、五角形、六角或八角形或其它多角不规则形状。
图5为本发明的散热基板的较佳实施例结构应用于LED组件的剖视图。如图5所示，一个n边朝上(n-side up)的LED组件50以其p边(p-side)51与本发明散热基板1的导电层30互相贴合，如此LED组件50透过导电层30连接基板10完成电性导通，同时LED的工作温度也透过导电层30传导至散热层20形成主要散热部分，而导电层30及基板10也提供一部分的散热效能。
本发明的散热基板1也可应用于CPU组件60，如图6所示。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种散热基板，其特征在于，包括：
一基板，其一表面形成有多个柱状物；
一散热层，沉积于所述基板设有多个柱状物的表面，并包覆所述多个柱状物至一沉积高度；
一导电层，覆盖于所述散热层上方及所述多个柱状物的顶端。
2.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述散热层的沉积高度略低于所述多个柱状物的顶端。
3.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述基板的材料为导体或半导体。
4.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述基板的材料为铜、铜合金、铝或铝合金。
5.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述基板的材料为硅、锗或碳化硅。
6.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述散热层为人造金刚石。
7.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述散热层为人造多晶金刚石镀膜。
8.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述导电层为金属。
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