TW201010022A - Light emitting diode heatsink - Google Patents

Description

201010022 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種發光二極體散熱結構。 * 【先前技術】 發光二極體（Light Emitting Diode，LED )係一種固態半 導體發光元件’其利用PN結（PN Junction)内形成之兩種載 流子，即帶負電之電子與帶正電之空穴相互結合並釋放光 ®子而發光工作。發光二極體具有發光效率高、體積小、壽 命長、污染低等特性，在照明、背光及顯示等領域具有廣 闊之應用前景。發光二極體之研究可參閱R〇ng-Ting Huang 等人於 1998 年 IEEE Transactions on Electron Devices 上發 表之論文 Design and fabrication of AlGalnP LED array with integrated GaAs decode circuits ° 因為發光二極體之功率較高，其在使用過程時所產生 ❹之熱量也較多，如果無法將熱量及時地散發則會影響發光 二極體之正常工作，甚至會損壞發光二極體。但是，在現 有之發光二極體元件之組裝過程中通常都會把發光二極體 封裝結構直接與電路板連接，而電路板之材料多為熱阻較 高之熱不良導體。因此，整個發光二極體元件之散熱路徑 在電路板處受阻從而導致散熱效率之低下，影響了發光二 極體之正常工作。 【發明内容】 6 201010022 有鑒·於此，有必要提供一種具有高散熱效率之發光二 極體散熱結構。 . 一種發光二極體散熱結構，其包括一基板、一發光二 極體晶片、一電路板及一散熱器。該發光二極體晶片設置 於该基板上。該基板設置於該電路板上並與該電路板電連 接。該電路板通過一導熱層與該散熱器相連接。該電路板 在基板所處之位置開設有導熱通孔。該導熱通孔内設置有 ©導熱材料。 相對於先前技術’本發明所提供之發光二極體散熱結 構通過在電路板上對應在該基板所在位置處開設内部容置 有導熱材料之導熱通孔，將發光二極體晶片所發出之熱量 更快地傳導至散熱器上，提高了整個發光二極體散熱結構 之散熱效率。 【實施方式】 參 下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步之詳細說 明。 。 請參閱圖1，本發明第一實施方式提供之一種發光二極 體散熱結構2 ’其包括一基板21、一發光二極體晶片22、 一電路板23、一散熱器24及一透明封裝體25 ^該發光二 極體晶片22設置於該基板21上。該基板21設置於該電路 板23上，並與該電路板23電連接。該電路板23與該散熱 器24相連接。該透明封裝體25將發光二極體晶片22包覆 以密封並保護發光二極體晶片22。 201010022 該基板21包括一第一表面210,及一與該第一表面210 相對設置之第二表面212。該基板21上設置有一電極213， . 該電極213由該基板21之第一表面210之邊緣經過側面 215延伸至第二表面212。該發光二極體晶片22通過黏合 方式設置於該第一表面210上之電極213處，並通過導線 214與該電極213實現電連接。 該基板21可優選以絕緣性良好之陶瓷材料製成。該陶 ▲瓷材料可為採用氧化鋁（)、氧化鎂（MgO)、氮化鋁 攀 (A1N)、氮化硼（BN)、氧化矽（Si02)、氧化鈹（BeO)等作為材 質。當然，該基板21也可採用其他絕緣性良好之材料，如 玻璃纖維等。 該透明封裝體25可為圓弧形結構，且可採用環氧樹脂 或矽樹脂等絕緣材料製成。可理解之係，該透明封裝體25 通常具有聚光作用，另外，該透明封裝體25還可將發光二 極體晶片22發出之光轉換成其他顏色之光出射。例如，可 ❿於透明封裝體25内加入黃色螢光粉，使發光二極體晶片22 發出之藍色光經過透明封裝體25後，轉換為白色光出射。 該電路板23包括一第三表面231，及一與該第三表面 231相對設置之第四表面232。該基板21通過設置於第二 表面212上之電極213電連接於該電路板23之第三表面 231上。該電路板23對應該第二表面212上之電極213開 設有複數導熱通孔230。該導熱通孔230可通過微型鑽頭打 孔、衝壓打孔或鐳射打孔等方法製得。該導熱通孔230於 孔壁上鍍有一層高導熱率之金屬，如：鋁、錫、銅、銀、 8 201010022 金及其組合物等，以增加該電路板23之導熱效率。 該電路板23之第四表面232通過一導熱層233與該散 熱器24相連接。該導熱層233之材料可為：鋁、錫、銅、 銀、金及其組合物等高導熱率之金屬材料，還可為：石墨、 矽膠、環氧樹脂等高導熱率之非金屬材料。 本發明所提供之發光二極體散熱結構2中，該發光二 極體晶片22所發出之熱量通過設置於該基板21上之電極 ©213由基板21之第一表面210傳輸至基板21之第二表面 . 212，再通過開設於電路板23上之導熱通孔230由電路板 23之第三表面231傳輸至電路板23之第四表面232,最後， 該熱量通過電路板23與散熱器24之間之導熱層233傳輸 至散熱器24上，並由該散熱器24散發出去。 綜上該，在本發明所提供之發光二極體散熱結構2之 散熱路徑中，各個部件均為高導熱率材料所製成。因此， 該發光二極體散熱結構2具有較高之散熱效率。 φ 請參閱圖2,為本發明第二實施方式提供之一種發光二 極體散熱結構3,其與第一實施方式提供之發光二極體散熱 結構2大致相同，差異在於：該發光二極體晶片32採用覆 晶（Flip Chip)方式，且通過金屬凸塊314,如錫球等與基板 31上之電極313相連接。 請參閱圖3,為本發明第三實施方式提供之一種發光二 極體散熱結構4,其與第一實施方式提供之發光二極體散熱 結構2大致相同，差異在於：該基板41對應該發光二極體 晶片42所處位置開設有一螺紋通孔（未標示）。該螺紋通 201010022 孔（未標示）内設置有一導熱螺柱416。該導熱螺柱416 之材料為尚導熱率材料’如：紹、錫、銅、銀、金及其組 . 合物，其厚度與該基板41相同，並通過螺紋417螺接於該 螺紋通孔（未標示）内。該電路板43對應該基板41上之 導熱螺柱416開設有複數導熱通孔430，該導熱通孔430 内填充有高散熱率材料，如：石墨、矽膠、環氧樹脂等， 以提高該導熱通孔430之散熱效率。 魯 在本發明所提供之第三實施方式中，該發光二極體晶 片42所散發之熱量主要通過設置於基板41内之導熱螺柱 416傳輸至電路板43上’再通過電路板上之導熱通孔430 傳輸至散熱器44上。因為該導熱螺柱416與該發光二極體 晶片42直接接觸，且傳熱路徑較短，所以具有較高之散熱 效率。 綜上所述’本發明確已符合發明專利之要件，遂依法 提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方 _式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案 技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆 應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明第一實施方式提供之發光二極體散熱結 構示意圖。 圖2係本發明第二實施方式提供之發光二極體散熱結 構示意圖。 圖3係本發明第三實施方式提供之發光二極體散熱結 201010022 構示意圖。 【主要元件符號說明】 發光二極體散熱結構 2、； 卜4 基板 21、 31、41 發光二極體晶片 22、 32、42 電路板 23、 43 ❹ 散熱器 24 ' 44 透明封裝體 25 第一表面 210 第二表面 212 電極 213 ' 313 侧面 215 導線 214 第三表面 231 ❿ 第四表面 232 導熱通孔 230 、430 導熱層 233 金屬凸塊 314 導熱螺柱 416 螺紋 417 11

Claims (1)

1. 201010022 十、申請專利範圍： 1 · 一種發光一極體散熱結構，其包括一基板、一發光二極 體晶片、一電路板及一散熱器，該發光二極體晶月設置於 該基板上’該基板設置於該電路板上並與該電路板電連 接，該電路板通過一導熱層與該散熱器相連接，其改進在 於，該電路板對應該基板所處之位置範圍内開設有導熱通 孔，該導熱通孔内設置有導熱材料。 參2·如申请專利範圍第i項所述之發光二極體散熱結構，其 中，該基板上設置有一電極，該發光二極體晶片設置於該 電極上並通過導線與電極實現電連接。 3.如申清專利範圍帛1項所述之發光二極體散熱結構，其 中》玄基板對應發光二極體晶片所在之位置開設有一螺紋 通孔’該螺紋通孔内設置有—厚度與基板相同之導熱螺 柱，該導熱通孔設置於該電路板上並與該基板上之導熱螺 柱相對應。 ❹4. %申請專利範圍第3項所述之發光二極體散熱結構，其 中’該導熱螺柱為高導熱率材料，如：銘、錫、銅、銀、 金及其組合物。 如申請專利範圍第2或3項所述之發光二極體散熱結 ，其中，該導熱材料為具有高導熱率之材料。 =如申請專利範圍第W所述之發光二極體散熱結構，其 T ’该基板為陶瓷材料所製成。 ^如申請專利範圍第W所述之發光二極體散熱結構，其 ’該發光二極體晶片採用黏合方式或覆晶方式設置於該 12 201010022 基板上。 8.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體散熱結構’其 中，該導熱層採用高導熱率之材料製成。

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