TW200904316A - Heat-dissipation structure of luminous device - Google Patents
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Description
200904316 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 置有==提供二轉,件之散熱結構,係於石墨基座上設 且使發光、贿電频貫穿之容置孔_翻定有發光元件, 毛h件底面可貼合於石墨基座表面 以達到提高 速吸收熱量,避臟囤積、聚集於輸制;^墨基座迅 整體的散熱效果。 【先前技術】 女’隨著高科技的蓬勃發展,電子積愈趨於微小化 ’而且傾㈣上的密集度也姆縣綠,其效能更是不斷增 ^在姑因素之下,f子元件的總發熱量職乎逐年升高,倘 右’又有良好的散熱方式來娜電子元件所產生的熱量,這些過高 的溫雜導致電子元生電子_與熱應力等财,造^整體 的私疋性降低’以及驗f子元件本身的壽命,因此如何排除這 些熱量以避免電子元件的触,將妓—财容忽視的問題。 然而,未來的半導體及f子構I將趨向於更高功率及更高密 度,相對的,熱量的排散即是開發者未來必需持續面對的問題, 而目前電子it件在工作f所發出的高密度能量(H ! gh Po'ver Density)所帶來的高密度熱,就當前的散 ,七、方式,疋以純銅來當熱擴散(Heat Spreaders )的基礎材料,或是更進一步的將熱管(H i g li Pipe) 基礎材料内,以加快熱擴散的速度,但此種做法所須之成本 200904316 也相對的提高了許多, ,^ . 处著電子元件的進步與改良,單位面積 上的在、集度也愈來愈高,伯/ ' αλ ^=使得必須讓熱擴散速度也隨之加快,而 因銅、鋁的導熱係數約為 ,θ ik 马4〇〇W//M—κ及2〇〇w/M—κ ,在發熱ΐ不斷升高的電 ,,^. L , 兀件上,已漸漸的不敷使用,且銅盥 鋁的密度相當高(約為β c ^ 以,當電子元件g/CC及2.7g/CC),所 "二二、銅、_鉍之散歸置組合後,散熱裝置的 或損谇。 勺…構,進而造成電子元件的壽命減短 此外,由於以銅、鈕盎 pE) a5 ’’為基礎材質所製成之散熱裝置有上述之 問碭,所以新的散熱材料 、, 之研杳,便成為非常重要的一環,而目 珂碳為自然界中一種幽舍八旦 足田3里的物質,且碳經由石墨化處理後, 可成為良好的電導體及熱導體,並因天細石墨(
Natural 〇 r a ,. 1 t e)為鬲碳鱗片狀,經加工滚 扎成薄捲材後會具有二維( 0 _ v n — Piane)優良的熱傳導率 (約 2 4 0W/M —K〜fi n nw — 600W/M-K),但在三維( 1 C k n e s s)該傳導率非常低(約6W/M 物前綱简主,爾遞上並無塊狀 應用。 =者本案申凊人基於從事電子元件相關散熱產品多年的經 馭’冒於民國九十四年一月十七申 φ , 月有以石墨為基底之散熱 U墨之4造方法』之發明專利,中請案號第9 *丄〇丄3 3 8號,並公開於民國九十五年八月—日之專利公報,公開編號 200904316 第200626866號’其申請專利範圍第1項所述,將天然 Μ粉碎成粒度為微米的粒子,且將此粒度為微細好混合黏 著dJL進合造粒,而造粒後的粉體混合後再縫、冷塵 熱壓震動形成塊狀,並將此塊狀石墨浸潰於液界相遞青中,則可 利用加熱使其再—次石墨化,以得到具有難三維熱傳導率的石 臺。 疋以’若可將此石墨職於電子元件作為散熱之基座,藉此 石墨基座迅輕收電子元件所發出之缝簡躺高的工作溫 度所產生之問触缺失,必可大幅提昇賴效果,以及增加電子 :件整體的穩紐與使用壽命,即為從事此㈣之相_商所亟 欲研究改善之方向所在者。 【發明内容】 _ I月人有I於上述習用之不足與缺失,乃搜集相關資料 田夕方才估及考置’方以從事此行業之多年經驗透過不斷的 冓。& n丨出此種發光元件之散熱結構的發明專利誕生 ^ 主要目的乃在於石墨基座表面形成之抵持面上設置 ^%路板’且電路板表面貫穿有容置孔,並於容置孔外緣表面設 金屬線層之電極接點,而發光元件為職職於容置孔内呈 -疋位,使其切料接_可直無合於石縣触持面上, 則使發技件“發树職生之高熱,便㈣由發光树底部 之妾觸面’傳導至具極佳_導率之石祕座上,絲晶片之熱 200904316 於發光元件内部 以達到提高整體 量快速吸收並,叫免高麵積、聚集 ’進而可提高晶4的發光效益及制壽命增長, 的散熱效果。 本發明之次要目的乃在μ絲座㈣於魏板與發 之另側金屬抵持面,亦可進—步利用焊接、化學黏貼劑等 合有散熱片,而散熱片係具有基部,並於基部—側表面紅 狀之複數㈣,其複數鰭片可為糾或銅片所製成,且散執片可 進行石墨基座對外散熱之用,射將散細上的熱量迅逮向外圍 周邊排散’關助發光元件達到快速的散熱功效,較整 熱效果更佳。 、放 本發明之再—目的乃在於石墨基座_表面可分別進—步錢 上有金屬抵持面,係以賴、真空蒸鍍、魏或無電解電鍍等^ 式進仃金屬沉積’製作出具·方向與雜之電極接點及金屬線 層’亦可個如二氧化,光阻、配向_介電_來形成阻隔 層,防止電極接點及金屬線層分別與石墨基座形成電性導通,: 具有不需仙電路板,即可膽Μ絲上直接成财電路佈局 之效盈。 【實施方式】 為達成上述目的及功效,本發明所採用之技術手段及其構造 ’ 4繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下,俾 利完全瞭解。 請參閱第一、二、三、四圖所示,係為本發明之立體外觀圖 200904316 、立體分解圖、組裝前之側視剖面圖及組裝後之側視剖面圖,由 可料㈣,本卿歧物觸係包括有石 圣基座1、電路板2及發光元件3所組成,其令: 該石墨基座1為具密额當高之触石騎構成,並使立三 維的熱賴約可達到9 1 〇職-K,而密度為介於上.2 .玄g^C 2’2g/CC之間,則可讓石墨基座1整體的導埶 率提尚,另於石墨基座7 F、 …、 分顧林金屬抵持面 广^ 持面1 1為可以電鍍或真空蒸料糊於石墨基 以及材或具以上合金㈣科敎係針 之基座使用。使石墨基座1可供預定電子元件作為散熱 上表面預㈣當位置處可貫穿有至少—個或一個以 層2 2 i之電極接::,2 1外緣表面分別設有具金屬線 正電極警^ 辦她2 2物相互對應之 』电極’則可透過金屬線層2 點22之正電極與負電極進行連接,以形成電 該發光元件3為具有本體31,並於本態。 有接觸面3U,及於頂部内凹形成有容,表面形成 部3 2#且古, 外。丨J2’且容置杯 ;H防止光源向外擴散的效果,而 h又置有晶片3 3,其晶片議透過導 ^ 3 2中央 腳3:’使接卿34可分別延伸並露出於本體3 ::生連接於接 3 U相對外側, 連接之狀悲,再以接腳34表面利用焊接 200904316 點3 4丨焊接有可與外部電源形成電性連接之電源配線^ 2, 叫結合於上述之構件即完成本發明之主要態樣。 +射而=之發先請3可為發光二極體、高功率發光二極體或 由射-極體,於組裝時,係先將電路板2利用黏著劑或膠帶、樹 脂等具點著效果之接著物予以黏貼於石墨基座i 一側抵持面“ ⑽3對應職於電路板2預定適當位置處所貫穿 面;^ 2定位’纖元件3於本_底部之接觸 ,係可直接平整貼合於石墨基座工項部之抵持面U上 件3兩相對外側延伸有之接腳34,為可利用表面 黏者技術(surface MQunt ^:Chn〇 1 〇gy,簡稱SMT)、接腳34穿過電路板2 F〇ugh Hole)或錫球陣列封裝(b a η A r r a y ’簡稱B GA)方式定位於電路板2上 1分別紐連接於電路板2之電極接點2 2上,使其各電極接 點U兩相互對應之正、負電極,乃可透過金屬線層⑴分別 ==的方式’將兩相鄰電極接點2 2之正電 進仃相互間之電性連接, 用焊接點3 4 i,分鮮外心 末端表面為可利 、卜。卩讀正、貞電極d驗線3 4 2 ==形成電性連接之狀態,亦可在接腳⑽ 電源配線3 42進行電性焊接,俾可透過外部電 源k供發光元件3所需之電源。 甩 此外在使科,該發光元件3於容置杯部3 2内部可氧置 10 200904316 有一個或—個以上的晶片3 3,並於本體3!外侧延伸有二個或 二個以上相對叙接腳3 4,俾將各晶片3 3·導線3 3 χ分 別紐連接於各個接腳3 4,則使發光树3所產生之亮光,可 透過晶片3 3頂部封裝體的曲弧面向外部投射,且利用容置杯部 3 ^之内凹形狀設計,使光源集中不分散,以降低光的損耗,並 y隻付谷脉部3 2之光源反射增益效果,關為日日日片3 3發光 日禮生之㊅熱’可藉由發光元件3底部之接觸面311,傳導至 具極佳鋪導率之石墨基座1上,即可透過石墨基座i將晶片3 3之,、'、里丨域吸收’亚將晶片3 3之熱量迅速導出,以避免高熱 围積、聚集於魏元賴部,進而可提㈣3 3的發光效益 及使用哥命增長。 失/者,上述電路板2之容置孔21可為-個或多個設置(請 第一、二圖所示)’乃可依發光元件3之位置、尺寸、形 t大於電路板2上任—财適當位置處進行職,以配合 電路板2設計㈣料求’其貫穿之容置孔2丨主妓使 =易繼,_細3她編她雖!表 :即可,械__及袖_化,均應 作之專利範圍内,合予陳明。 、本創 凊參閱第五圖所示,将盍土& ==::=Γ,一-: 、片4而散熱片4係具有基部4 !,並於 200904316 基部41一側表面設有矗立狀之複數鰭片4 2 ’其複數鳍片4 9 可為鋁片或銅片所製成,且散熱片4可進行石墨基座丄對外輔助 散熱之用。 ''
上、下兩側表面可分別進一步鍍上有金 一抵持面11上以濺鍍、真空蒸鍍、電 直接以金屬沉積配合化學爛出有電極 屬抵持面11,即於其中一 鍍或無電解電鍍等方式,直 而上述之散熱片4可為一個或多個設置,並使散熱片4美部 41之底面亦可平整貼合於石墨基座丄另側之抵持面丄1上,如 此,石墨基座1頂部設置有電路板2與發光元件3,其發光元件 3曰曰片3 3發光時產生之高熱,便可藉由發光元件3底部之接觸 面31 1,傳導至具極佳熱傳導率之石墨基座丄上,且透過石黑 基座1將晶片3 3之熱量朝周圍擴散,俾將晶片3 3之熱量迅^ π出’亚可有效防止高熱的_絲集而影使収能,再藉 200904316 接點22及金屬線層22j,豆所制 # 2 2 ] A心八 電極接點2 2及金屬線 曰2 21為了由金、銅、鎳、鈀、鋅 、導熱係/ 上&讀料等導電 接、導⑽H屬材貝所製成,及可作為電傳導、打線、焊 與可靠度^用途,亦可增錄細效果,狀升品質良率 表面上電極接點2 2及金屬線層2 21會包覆於石墨基座1 、纟沉積麵在石縣座1之上方餘—特定 位上,可使用如二氧化石夕⑴〇2)、光阻、配向膜(, y】m 1 d e树腊)等介電材料來形成胆隔層,再使用濺 空綠、電鍍或無電解讀等方式進行金屬沉積,即可製 綱寸疋方向與形狀之電極接點2 2及金屬線層2 21,而阻隔肩 於金屬沉積後可予以去除或保留,則可藉由阻隔層防止電極触 2 2及金屬線層2 2工分別與石墨基座丄形成電性導通,並具有 不需使用電路板2 ’即可以於石墨基座工上直接成型有電路佈局 之=益’亦具備有模組結構設計的良好功用,以適用於模組化的 大I生產,且可有效節省生產及製造上的成本。 而上述發光7L件3底部之接觸面3 i i,係可直接平整貼合 於石墨基座1頂部之抵持面11上,錄抵持面11上可開設有 至少=或一個以上之容置孔21,其容置孔21亦可供發光元 3、襄i固义’並以發光元件3兩相對外側延伸有之接腳3 4, 刀別電性連接於石墨基座丄所成型之電極接點2 2上,使其各電 極接點2 2兩相互對應之正、負電極,可透過金屬線層2 21將 13 200904316 ^ 之正'負電極進行相互間串 連接,則使發光元件3晶片33發光時所產生之高1錢 =佳熱傳導丰之石墨基座!,速吸收郎33上之: …:石墨基座!另側抵持面直接貼合其他具_效果 面上(如機殼或固定結合有風扇之觸等卜 卞 元件3分欺位於同—石墨基座丄之上、下方 、,光 熱,惟本創作之技巧 —、11進仃導 在本創作領域内,可_^ \:於此’凡任何熟悉該項技藝者 本案之申請專利範圍内,合予陳明。 勺應被七在^ 上述本發明發光元件之散熱結構於實際使 各項優點,其中: 了你具有下歹,j ㈠石墨基座!抵持面2 }上設置有電路板2 之容置孔21内鎮砍闳―亡政, 、电路板2 晶片士 件3,則發光元件3之 所貼人,%所產生的高熱,可由其底部接觸面3! ! 斤貼曰之石‘墨基座!迅速導出,使 使用壽命延長。 ύ扪义光效显及 (二)石墨基座1相對於電路板 ⑷,亦可進-步利_ =:_持 _到快=:Γ:外進行散熱,發光元 (三)石墨基座匕^ 亦使整體的散熱效果更佳。 !,並直㈣屬 顯切之金屬抵持面1 销啊配合解雜魅22及 14 200904316 =線層221,鳴娜、_、料 ㈣途,村養細果,料樹率與^ (四)石纖㈣由齡真⑽、電邮電 尸方_金屬沉積形成有阻隔層,防止電極接點2 ^ 萄線層2 21分別與石墨基座工 土 :::ir 即一二= (五)=:::==: ,使光、料1 杯卩3 2伽形狀設計 中不分散,以降低蝴耗,並可獲得容置杯 d 2之光源反射增益效果。 ^兄月為針對本創作一種較佳之可行實施例說明而已 隹貝域並非用以限定本創作之申請專利範圍,凡宜它未脫 :本^作所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更,均 患包含於本創作所涵蓋之專利範圍中。 —知上所4,本發明上述發光元件之散熱結構於使科,為確 =達職雜及目的,故本發·為—實贿優異之發明,為 2發明專利之申請要件’爰依法提出申請,盼審委早日賜准 以贿伽人之辛苦剌,麟鈞辟委雜何稽疑, 凊不吝來祕示,發明人定當竭力配合,實感公便。 15 200904316 【圖式簡單說明】 第一圖係為本發明之立體外觀圖。 第二圖係為本發明之立體分解圖。 第三圖係為本發明組裝前之側視剖面圖。 第四圖係為本發明組裝後之側視剖面圖。 第五圖係為本發明較佳實施例之側視剖面圖。 第六圖係為本發明另一較佳實施例之立體分解圖。 第七圖係為本發明第六圖A部份之局部結構示意圖。 【主要元件符號說明】 1、 石墨基座 1 1、抵持面 2、 電路板 2 2 1、金屬線層 331、導線 3 4、接腳 21、 容置孔 22、 電極接點 3 、發光元件 3 1、本體 3 1 1、接觸面 16 200904316 谷置杯部 曰曰 片 3 4 1、焊接點 342 、電源配線 4、散熱片 41、基部 4 2、鰭片 17
Claims (1)
- 200904316 申清專利乾圍: 1 元件所組成 種Utc件之散熱結構,係包括有石墨基座及發光 其中: 該石墨基座為於表面形成有具電路佈局之抵持面 性連接之接並於本體頂部設二有:;=二電路佈局呈電 可點合於石絲絲持私辦_形成有 2、利範卿1項所述之發統件之散熱結構,其中該石墨 二”!^持面上直接成型有電路佈局,係以濺鍍、真空· r 电鍍或無電解電鍍等方式進行金 二='、又 由全、銅以皇, ,、所衣什之电極接點及金屬線層為可 ,-钔n巴、辞等或具以上合金材料 好之金屬材質所製成。 、 m良 3、如申請專概_2項職之發拉 基座上成型的電路佈局為可設有至少一個以:=冓其;^石墨 極接點可為呈兩相互對應之正電極虚負電極=接點,且電 將兩相鄰電極接點之正電減 、j可透過金屬線層 之狀態。 …電。進订連接’以形成電性導通 、如申請專利細料韻叙妓 為可利用表面點著技術(Surf 氣構,其中該接腳 T K iaceM〇Unt 丁echn〇i〇gy,SM丁)的方十…Πΐ 型之電路饰局予以焊固。 字接腳與石墨基座成 18 4 200904316 5 、—種發光元件之散熱結 件所組成,射·· 仏括衫縣座、轨板及發光元 該石墨基絲於分卿财抵持面; :崎係設置於石墨基座—側抵持面上 電極接點;今置孔’亚於容置孔外緣表面設有具金屬線層之 _光元件係顧固^ 有可與電路板電極接點呈電性連;^孔内’而本體兩側分別延伸 曰片 电連接之接腳,並於本體頂部設置有 Γ , &部表面則形成有可貼合於石墨基座抵持面上之接觸面 丨、如申請專利範圍第5項所述之 基座之抿梏而i 牛之放熱,、.口構,其中該石墨 且抿持_了_ 料錄料方式·^墨基座表面, 且抵持面村或具以上 屬材質所製成。 …才枓&熱係數良好之金 7 、如申請專利範圍第5項所述之 接點可為複數呈兩相石料庙 政'、、、結構’其中該電極 & ^ 丨應之正電極與負電極,則可透過全屬外 層將兩相鄰電極接點之正 丨H至屬、樣 通之狀態。 电屯、負電極進仃連接,以形成電性導 、==5項所述之發先元件之散熱結構’其〜 t 她峨,顺侧恤著綱 '::aCe M〇Unt ^echn〇1〇gy,SMT "將接腳與電路絲面之電轉料以焊固。 19 8 200904316 9範圍第5項所狀發光元件之散鱗構,射該石墨 ==電路板與發光元件之另側抵持面一進一 接化學鶴劑等方式結合有散熱片。 1〇、如申請專利範圍第 熱片為基部一側表面設有二牛之散熱結構,其中該散 η Π或銅,,且散熱㈣可為 1 1、如申請專利範 、斯了_石祕座對外散熱。 1九—極體或雷射二極體。 2〇
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