TW200822399A - LED device and back panel of liquid crystal display - Google Patents
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200822399 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種發光二極體（LED)。本發明之LED可 用於液晶顯示器（LCD)之背板。 【先前技術】 預期LED將成為一下一代光源。LED之可能應用包括照 ' 明、液晶顯示器之背光、汽車儀錶板顯示器、光碟等。 當LED用於一電子裝置中時，必需解決由熱引起之問 ⑩ 題。當供給大量功率時，LED晶片之溫度可顯著地升高。 在將大量功率供至>對於一光源可能為小之安裝區域之情 況下，存在LED晶片可能儲存熱量且溫度可能升高之危 險。此外，甚至在其中將熱傳送至安裝有LED晶片之導熱 基板、該基板儲存熱量之情況下，此仍使溫度升高，且因 此，仍存在LED晶片之溫度亦可能升高之危險。 必須將產生於一 LED晶片中之熱量適當地釋放至外界以 防止LED晶片之溫度過度升高，以使一 LED照明裝置有效 馨 地發出大置光。 美國專利申請案公告（2005-276052)揭示若干照明系統， 其中設置有類金剛石碳（DLC)，達成在諸如AIN、GaN或 SiC等陶瓷表面上散熱之目的。
^ 然而，對一 LED裝置仍存在各種要求，尤其在將一 LED 裝置用於一顯示器應用（諸如LCD之背光）之情況中。該等 要求包括：(1)更高之熱傳導係數；（2)生產成本之降低； 及（3)更大尺寸之適用性。 123709.doc 200822399 【發明内容】 本發明之一目的係提供一 LED裝置，其中該LED裝置之 基板具有高熱傳導係數，可經濟地生產該LED裝置，且可 容易地生產大面積之該LED裝置。 本發明之一貫施例係一 LED裝置，其包含：一基板，該 基板包含Cu及/或A1 ; 一設置於該基板上之類金剛石碳
層；一形成於該類金剛石碳層上之電路；及一安裝於該基 板上且電連接至該電路之LED晶片。 本發明之另一實施例係一液晶顯示器之背板，其中該等 LED裝置用作一光源。 本發明進一步提供一種形成一 LED裝置之方法，其包 § &么包含Cu及/或Α1之基板；提供一設置於該基板上 之類金剛石碳層；形成一形成於該類金剛石碳層上之電 路；且將一 led晶片電連接至該電路。 可容易地以低成本生產一由金屬或合金（諸如鋼或鋁或 其合金）製成之基板。此外，與陶瓷相比，該金屬或合金 材料具有-高熱傳導係數。&外，彳藉由使用金屬或人金 基板容易地製造大LED板。該結果在顯示器應用（諸如Z 顯示器(LCD))方面係非常有益，其面板尺寸可持續地： 由於該 此外，——類金剛石碳係置於該基板之表面上 DLC有效散熱及導熱而產生較高之熱傳導係數。 【實施方式】 基板且將類金剛石碳 本發明藉由將A1及/或Cu用作一 123709.doc 200822399 (DLC)用作該基板與連接至一 LED晶片之電路之間的夾層 而具有高熱傳導係數、更低成本及易於操作及能夠大量生 產大面積製品之優點。
GaN、AIN及SiC之熱傳導係數分別為130 W/m-K、170-230 W/m-K及120 W/m-K，而A1及Cu之熱傳導係數分別為 150-230 W/m-K及400 W/m-K。藉由使用一具有高熱傳導 係數之金屬或合金可加強LED裝置之熱管理效能。 一般而言，金屬或合金板之生產成本並不昂貴。此意味 材料成本較低，從而LED裝置之裝置成本亦較低。基於金 屬及合金之機械強度（韌性，不像陶瓷一樣易碎），加工金 屬或合金基板（諸如切割）較為容易，從而可達成較低之製 造成本。此外，更易於製造較大型之金屬或合金基板，其 中陶瓷之面板尺寸通常限於4.5平方英吋。 例如，可藉由以下步驟製造本發明之LED裝置：提供一 包含Cu及/或A1之基板；在該基板上形成一 DCL層；在該 DLC層上形成一電路；在該DLC層上形成一電路；及在其 上安裝一 LED晶片且將該LED晶片電連接至該電路。 1.基板 本發明之基板包含Cu及/或A1。該基板可係一八1板，一 Cu板，一含A1合金板或一含Cu合金板。傳導性基板可用 於本發明中。在基板含有A1之情況下，較佳地，藉由氧對 該DLC層方向之表面進行陽極處理。 含A1之合金包括，但不限於八1-(：\1、八1-]^11、人1-8丨、八1-Mg、Al-Mg-Si、Al-Zn-Mg及 Al-Zn-Mg-Cu。含 Cii之合金包 I23709.doc 200822399 括，但不限於 Cu-Ni、CU-Ni-Si、Cu-Sn、Cu_Cr.Zr_Zn、 Cu-Fe-P、Cu_Ni-Sn-P、Cu_M〇、Cu_c〇、Cu Fe、Cu Cr、 Cu-Mo-Ni、Cu-Mo-Cr、Cu_Mo_C(^Cu_M〇 Fe。 2. DLC 層 可將各種類型之DLC用於本發明中。在有效散熱方面， 較佳地使用具有高熱傳導係數之DLC。作為一生產之 方法，可參考 JP Hl〇-〇72285、jP2〇〇2_U5〇8〇、us2〇〇5·
026041 1。然而，可代替該等參考文獻或除該 外，參考其他參考讀。 ^ ^ 可藉由一化學氣體沈積（CVD)製程形成該〇]1(：：層。在該 CVD製程中’可藉由—諸如活性自由基、離子或原子等能 源將一氣相中之前體分子分離或激活以形成活性物質。 該CVD製程可在常壓（約76〇托）或更高壓力下藉助一包 括一燃燒火焰源（諸如一氧乙炔焰炬源或一電漿焰炬源）之 能源發生，。該電漿焰炬源可包括一直流電（Dc)電漿弧噴 射源。 、 該CVD製程亦可在常壓(約76〇托）或更低壓力下藉助一 可包括一熱源（諸如一熱燈絲（HF)源）之能源發生。該11?源 可包括一單個燈絲或多個燈絲。 该CVD製程亦可在常壓（約760托）或更低壓力下藉助一 包括一電子或離子轟擊源（諸如一放電源或一電漿源）之能 源發生。 可猎由其他方法形成該DLC層。舉例而言，可藉由一物 理乳體沈積（PVD)製程形成該DLC層。較佳地，基於Dcl 123709.doc 200822399 層之所需厚度及物理性質來決定該PVD之條件。 3·電路 曰可藉由一傳導性金屬（諸如Ag、以、八丨等）形成電路。在 1干料次出電阻方面，Ag係一構成該電路之較佳傳導性金 _ 二 7以各種方法形成該電路。在本發明中不限制形成> ^ 电路之方法。該方法包括厚膜膏之應用、導電帶傳輸及鸪 、成t基礎&電圖案上之電艘。施加該厚膜膏後，將其固 _ 化或焙燒。舉例而言，在低於300。(：之溫度下使該厚暝二 固化。或者，在高於300。(：之溫度下焙燒該厚膜膏。 " 在本發明中可使用市售厚膜膏。例如，可自Ε. ϊ,
Pont de Nemours and Company 購得該厚膜膏。 電錢之實例包括，例如自催化無電電鍍及直接鍍銅。 4. LED晶片 LED晶片係安裝於上述層上。存在數種安裝方式。 圖1顯示本發明之一實施例。圖1之Led裝置包括：一基 _ 板102 ;形成於基板102之表面上之陽極化層1〇4 ; —置於 陽極化層104上之DLC層106 ; —形成於DLC層106上之電 路108 ; —安裝於陽極化層104上之led晶片1 10 ;及—將 ^ LED晶片1 10與電路108電連接之銲線112。在該實施例 中，LED晶片110係安裝於陽極化層1〇4之表面上。在未形 成陽極化層104之情況下，將該LED晶片安裝於基板102之 表面上。 圖2顯示本發明之另一實施例。在圖2之LED裝置中， LED晶片110係安裝於DLC層106之表面上。 123709.doc •10· 200822399
曰=ED晶片110安裳於DLC層106之表面上時，來自LED 日日月110之執旦-χ 士 ，、、、里可有效地散至具有高熱傳導係數之DLC層 1 06 内。 圖3仍顯示本發明之
曰 月之另一貫轭例。在該實施例中，LED 日日片110與電路ι〇8 砝人 设日日、、、口 5及連接，而不使用銲線。可 $笔黏著劑或銲料曰 T丨丁竹曰日月1 1 〇附裝至電路1 〇 8。導 電黏著劑包括，伯τ % ^ 仁不限於一包括Ag微粒之導電膏，例如環 氧樹脂。 可使用共晶晶 至於將該LED晶片接合至該基板之方法 粒附著、基於聚合物之黏著劑或銲料。 實例 然而，本發明 將藉由給出實用實例進一步詳述本發明 之範嚀不以任何方式受限於該等實例。 出於研究本發明之效能之目的，實施以下實驗。 1 5亥&電電路之銲料浸出電阻
銲料浸出電阻係-基本性質，只要涉及電路通常需要該 性質。實施該等試驗用以確認本發明之咖裝置具有一令 人滿意之銲料浸出電阻。具體而言，將四個具有：I 之銲料浸出電阻之樣本與本發明之—樣本相比較。’〜 (樣本1) 將一銀膏作為一厚膜膏絲網印製至DLC板之表面上，因 此形成-規定導電圖案。將該膏在150oc下乾燥10分鐘， 且然後在200。(：下固化30分鐘。出於锃綠处人 "、鮮線結合之目的，隨 後將該樣本鍍金。表1顯示該銀膏組合物及該導電圖案。 123709.doc 200822399 [表l] 膏 絲網/模版 可電鍍聚合物 銀膏 無玻璃 黏度：40.6 Pas @ 10 rpm， 365 Pas @ 0.5 rpm ΡΗ-0 目數325 感光膠15 μπι 不銹鋼
(控制樣本2-5) 藉由將一厚膜膏絲網印刷至氧化鋁板來製備四個作為一 參考之現存樣本（QS174、5164N、6179A、6177T)。 將樣本1及控制樣本2-5浸入63 Sn/37 Pb液達5秒。重複 該浸入直至出現銲料浸出。 為確定銲料浸出電阻，量測該蛇形圖案之電阻。當銲料 浸出短路時，確認發生一銲料浸出之故障點。 [表2] 故障發生前之浸入次數 控制樣本1 4 控制樣本2 4 控制樣本3 6 控制樣本4 8 樣本1 10 如表2中所示，本發明顯示較習用組合更佳之銲料浸出 電阻。 2.可靠度測試 123709.doc -12- 200822399 〆：4電路構建於塗有DLC之基板上之樣本以驗證該等 迅路材料之可靠n人預期，可靠度賴將顯純先前 技術較好之效能。 典型的可靠度項目包括： (1 ) 度條件 (2 )濕度條件 (3)腐餘測試
、<於所明求之電路/基板上之本亦可 測試。額外測試項目可包括： 、.又 (1)壽命特性 (2)電流條件 (3)機械衝擊條件 3·熱管理效能測試 士下方式測試樣品··將使用本發明中所請求之結構 [ED裝置的敎处
…&效犯與其他市售基板及封裝結構之 理效能相比較。 内之較好… …㈣佳之熱傳導係數性質在 5之#乂好之熱管理效能，從 結構# # +壯 令致啟其他市售基板及封裝 命、發射效率等）。 1、知應用）。口質（即，更長壽 【圖式簡單說明】 圖Η系一本發明之LED裝置之一實施例。 圖2係本發明之LED裝置之另一實施例。 圖3仍係本發明之裝置之另一實施例 i23709.d〇c •13- 200822399 【主要元件符號說明】 102 基板 104 陽極化層 106 DLC層 108 電路 110 LED晶片 112 銲線
123709.doc
Claims (1)
- 200822399 十、申請專利範圍： 1· 一種LED裝置，其包含·· 一基板，其包含Cu及/或A1 ; 口又置於該基板上之類金剛石碳層；一形成於該類金剛石碳層上之電路；及 一電連接至該電路之LED晶片。 如請求項〗之咖裝置，其中該基板選自由銅板、紹板、 銅合金板及鋁合金板組成之群組。 如明求項2之LED裝置’其中該基板係-鋁板或鋁合金 %極化層係形成於該基板與該類金剛石碳層之 間。 4_ 士 17月求項1之LED裝置，其中該LED晶片係銲線結合至該 電路。 Μ 5·如明求項iiLED裝置，其中該LED晶片係覆晶結合於該 電路之該表面上。 6·如請求項以咖裝置，其巾該LED晶片係安裝於該類金 剛石碳層上。 7· 一種液晶顯示器背板，其中請求項1之LED裝置係用作一 光源。 8· 一種形成一LED裝置之方法，其包含： 提供一包含Cu及/或A1;之基板 提供一設置於該基板上之類金剛石碳層； 於該類金剛石碳層上形成一電路；及 將一 LED晶片電連接至該電路。 123709.doc
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