TW201535803A - 具有基板本體的ｌｅｄ模組 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種LED模組，具有基板本體(4、5)及一配置在基板本體(4、5)上的LED(1)，其中所述基板本體(4、5)是由金屬材料構成的核心(4)所構成，其前側及後側上分別至少以區域方式設有一由陶瓷材料構成的層(5)，且一設置在前側之陶瓷層(5a)上的導體排(2a)，經由貫通金屬核心(4)中的貫穿孔之接觸孔(2c)，而可導電地與一設置在後側的陶瓷層(5b)上的導體排(2b)相連接，其中該貫穿孔亦內襯著陶瓷材料，且該接觸孔(2c)因此在電性上與該金屬核心(4)相隔開。

Description

具有基板本體的LED模組
本發明涉及一種具有基板本體的LED模組及該模組上的LED。
目前開發的光電光源相對於傳統白熾燈或螢光燈而言可顯示的特徵為較佳的能量效率。在已揭示的本案中，「LED模組」涉及光電單元，其中「LED」通常是指無機發光二極體和有機發光二極體。
本發明在技術問題上提供一種特別有利的LED模組。
依據本發明，其目的是提供一種具有基板本體的LED模組，此LED模組另具有一配置在基板本體上的LED及一由金屬導電材料構成的導電軌結構，其可導電地與該LED相連接，其中所述基板本體係一種由金屬材料構成的塗層核心，其在面向該LED之前側及與該前側相對的後側上分別至少以區域方式設有一由陶瓷材料構成的層，且該導電軌結構具有一在前側的陶瓷層上的導體排、一在後側的陶瓷層上的導體排、及一接觸孔，該接觸孔可導電地將二個導體排互相連接，該接觸孔貫 通金屬核心中的貫穿孔，該貫穿孔內襯著該陶瓷材料，使該接觸孔在電性上與該金屬核心相隔開。
因此，一種二側上設有陶瓷材料層的金屬核 心設置成基板本體；陶瓷層使各別配置在其上的導體排在電性上與該金屬核心相隔開。此外，使二側上所設置的導體排可導電地互相連接的接觸孔以陶瓷材料來與該金屬核心形成電性隔離。此陶瓷材料因此在某種程度上可以是一種圍繞著該接觸孔的套筒形式，其外壁鄰接著該金屬核心(即，鄰接著套筒之用於限制該貫穿孔之內罩面)且該接觸孔鄰接著套筒之內壁。導電軌結構(即，導體排和該接觸孔)因此設置在陶瓷材料上或鄰接於陶瓷材料。
然而，相對於簡易的陶瓷本體-基板，本案中 的基板本體另具有金屬核心。這樣所顯示的優點係與所產出的基板本體之熱膨脹係數(CTE)有關。金屬的CTE通常大於陶瓷的CTE一個數量級，且本發明人在此方面特別是在陶瓷-基板本體(無金屬核心)的安裝中已注意到一些問題。較佳是，基板本體鄰接著一種由金屬構成的冷卻體，即，以其後側來面向該冷卻體。然而，在陶瓷-基板本體和金屬-冷卻體之間CTE之差異現在須夠大，使得在溫度交變地負載(其例如係與接通和關閉有關)下例如基板本體可隨著溫度變化而成拱形或在邊界層上產生巨大的力。在多次溫度循環之後，例如用於安裝LED的焊接位置失效，則在最不利的情況下可使LED模組故障。
現在，該基板本體之CTE由於金屬核心的一 部份而廣泛地類似於金屬-冷卻體之CTE，則例如此種拱形或一種在LED和基板本體之間的連接位置中隨著每一溫度循環而引入的變形能量至少可減小。例如，由於上述變形能量(但亦可為邊界層力)通常隨著基板本體之(在側面方向中佔有的)尺寸而增加，則這在另一方面表示了：以本發明的構造可實現一種相對應之更大的基板本體。
在較佳的構成中，本發明的LED模組在側面 方向中具有一側面延伸區，其較佳是至少以3毫米、10毫米、15毫米、20毫米、25毫米或28毫米之順序逐漸增加；可能的上限可與這些值無關，例如最多可為50毫米、40毫米或35毫米。特別佳的是，LED模組亦可在一垂直於該側面方向的側面方向中具有一在對應的極限內之側面延伸區。長方形的LED模組較佳，特別佳的是正方形的LED模組。
於是，亦可製成較大面積且因此成積體化的 光源。在基板本體上較佳是設有多個LEDs，大致上是至少二個、四個、六個、八個、十個、十二個、十四個、十六個、十八個或二十個LEDs，且本發明的基板本體因此可導致另一優點。由於上述接觸孔，則不只前側可使用一導線平面，而且後側亦可使用，這樣例如可達成高的導線複雜度。本發明的構造因此一方面允許大的基板本體及因此有更多的LEDs，且另一方面亦考慮到因此而提高的複雜度。
LEDs數目之可能的上限例如最多可為500、 400、300、200、150或100個LEDs。
通常，「a“/an」解讀成不定冠詞，因此，例 如甚至可設有多個LEDs(且這是較佳的)。此外，例如亦可設有多個接觸孔，大致上至少二個、四個、六個、八個或十個接觸孔；例如，每一個LED亦可設有至少二個接觸孔。較佳是，前側和後側亦可分別設有多個導體排。
導電軌結構之「金屬可導電」材料較佳是金 屬，其亦應包含金屬合金。較佳是，導體排具有銅材料之層，其至少大部份都具有銅，特別是在技術上一般的純度範圍內較佳是只由銅構成。此層的厚度例如至少可為15微米，較佳是以至少25微米、35微米或40微米的順序逐漸增大；可能的上限(與這些值無關)例如可為160微米、140微米或120微米。
在銅層上可施加另一層或施加一種層系統， 其大致上是由鎳、鈀和金構成的層序列，總厚度為數微米，大致上至少2微米，較佳是至少3微米，且(與這些值無關)最多8微米，較佳是最多6微米。
較佳是針對導體排在每一情況下都設有各別 的層，其具有依容量而得的最大份量，且針對該接觸孔亦設有相同的金屬材料，特別佳是一種銅材料。
導體排例如可藉由噴鍍、蒸鍍、飛濺、熔合 或火焰噴注施加而成；較佳是使導體排沈積、無電流地電鍍及/或在盆中電鍍。
就像以下將更加詳細描述一樣，配置「在」 基板本體上的LED未必直接配置在其上，而是較佳為配置一連接層且更佳是配置該導體排在該基板本體和LED之間。此LED因此特別佳時係經由此種連接層(大致上是接縫連接層或擴散焊接層)而安裝在前側的導體排上；通常，此LED在此期間中例如亦可經由接縫連接層(大致上是黏合材料層)而安裝在基板本體上。
上述「前側」和「後側」在LED模組內部提 供一種參考系統。LED因此以其後側面向基板本體之前側而設置在基板本體上且通常設計成在一與LED後側相對的前側之光發出面上發出光，且甚至(在此參考系統中)依據重心而向前發出。如前所述，可在基板本體的後側配置一冷卻體。這樣，特別是可承載本發明的構造之優點。
其它較佳的實施形式描述在請求項的附屬項 及隨後的說明書中，其中在圖式中亦另外未經常地詳細指出裝置-和方法-或應用方面的差別；每一情況下可隱含地讀出全部之請求項種類的揭示內容。
在一較佳的構成中，金屬核心是一平坦的本 體，因此在厚度方向中具有厚度延伸區，其最多是側面延伸區的1/5、較佳是以最多1/10、1/15或1/20之順序逐漸增加，該側面延伸區係於垂直於厚度方向的側面方向中測得。特別佳時這適用於垂直於厚度方向之全部側面方向，金屬核心因此具有平板的形式(其通常貫通多個貫穿孔)。
金屬核心例如在厚度方向中所佔有的厚度可 為至少100微米，較佳是以至少200微米、300微米、400微米或500微米的順序逐漸增加；與這些下限無關的上限例如較佳可為以最多5毫米、4毫米、2毫米或1毫米的順序逐漸增加。
基板本體較佳為整體上可設置成相對較平坦 的本體，且亦應詳細地對此基板本體揭示先前已對金屬核心揭示的值。前側和後側的基板本體表面，即，陶瓷層的外表面，較佳是互相平行地延伸且平行於前側和後側(已塗層的)金屬核心表面而延伸。通常，在此種情況下垂直於前側/後側的基板本體表面之「厚度方向」較佳是平行於LED之主輻射，其就立足點和方向而言形成為由LED發出至光發出面上的射束之輻射的平均值；在較佳的實施形式中，主輻射垂直於光發出面且以其立足點位於光發出面的中點，大致上處於藍伯德(Lambertschen)發射特性的情況下。
各層和內襯之陶瓷材料較佳是連續地設置 著，其間不存在材料界限，即，在另一(陶瓷)材料上不存在界限或不存在另一製造層之陶瓷材料。此陶瓷材料因此較佳是在一步驟中施加而成。
在一較佳的構成中，金屬核心的金屬材料具 有鋁作為成份，較佳是作為主成份。鋁一方面由於良好的可處理性而較有利，上述貫穿孔(用於接觸孔)例如可藉由沖模施加而成；另一方面，針對以下將描述的、有利的陶瓷材料及其施加而言鋁亦特別令人感興趣。
金屬材料例如可具有縱向膨脹係數(20℃ 時)，其以逐漸增加的順序較佳是至少10．10-6K-1、12．10-6K-1、14．10-6K-1、16．10-6K-1、18．10-6K-1、20．10-6K-1或22．10-6K-1；與這些下限無關的上限例如最多可為32．10-6K-1、30．10-6K-1、28．10-6K-1、26．10-6K-1或24．10-6K-1。
金屬材料較佳是一種鋁合金，其中鋁成份以 逐漸增加的順序較佳是至少70Wt.-%、75Wt.-%、80Wt.-%或82Wt.-%且(與此無關)不大於較佳是以95Wt.-%、90Wt.-%或88Wt.-%的順序逐漸增加的重量百分比。其餘成份例如可為矽、鎂、錳及/或鐵，較少量的成份大致上亦可為銅、鉻、鋅及/或鈦。一種例子是鋁6082。
在一較佳的實施形式中，金屬材料具有一種 金屬(依化學元素的概念)作為成份且設有由該金屬之氧化物化合物構成的陶瓷材料，通常未必由該氧化物化合物構成但較佳是只由該氧化物化合物構成。一種具有鋁的金屬核心特別有利，其上設有多個陶瓷層和一由氧化鋁構成的貫穿孔之內襯；特別佳時鋁核心完全以氧化鋁包封著。
在一較佳的構成中，藉由金屬核心之金屬(較 佳是鋁)的一部份電解氧化來施加陶瓷材料；「一部份」此處係指：不是所有對應的金屬都被氧化而是只有配置在表面上的部份被氧化。以下將詳述的氧化因此只涉及金屬核心的表面或靠近表面的區域，即，不是其內部中的整體材料。
在較佳的構成中，陶瓷材料具有至少5W/mK 的導熱率，較佳是以7W/mK、9W/mK、11W/mK、12W/mK或13W/mK的順序逐漸增加；可能的上限與上述這些值無關且例如可為最高20W/mK、18W/mK、16W/mK或15W/mK。因此，此陶瓷材料例如在與以有機材料為主的塗層比較時具有大很多的導熱率，使得由LED發出且成為損耗功率的熱可良好地經由基板本體而傳送至較佳是配置在後側的冷卻體。
陶瓷材料的擊穿強度較佳是至少40kV/mm， 較佳是以至少60kV/mm、70kV/mm或80KV/mm的順序逐漸增加；可能的上限(與上述這些值無關)大致上是140kV/mm、130kV/mm、120kV/mm、110kV/mm或100kV/mm。
適當的材料特性例如能以藉由電解氧化施加 而成的陶瓷材料來達成，特別是以氧化鋁來達成。
在一較佳的構成中，陶瓷層的至少一層具有 至少50奈米(nm)的厚度，較佳是以至少250nm、500nm、750nm、1000nm、1250nm、1500nm、1750nm或2000nm的順序逐漸增加；可能的上限(與上述這些值無關)例如較佳是以最多100μm、80μm、60μm、40μm、20μm、15μm、10μm或5μm的順序逐漸增加；「厚度」係分別沿著金屬核心之各別的表面上的法線來測得，金屬核心上設有各別的陶瓷層；在陶瓷層具有不同厚度的情況下，「厚度」係指各厚度之在該層上形成的平均值。在前述平板形式的幾何情況下，各陶瓷層的厚度亦在所述厚度方向中測得。
一較佳的實施形式涉及前側的導體排，其前 側之與基板本體相對的表面設置在一區域中作為連接面且成平面地與LED相連接。“成平面地”相連接例如可具有至少0.01mm2、0.05mm2、0.1mm2、0.15mm2或0.2mm2的面積；可能的上限(與上述這些值無關)大致上為1mm2或0.5mm2。如上所述，成平面地相連接例如可以是一種擴散焊接或熔合連接，因此，在LED(其對應的平面式接觸位置)和上述連接面之間例如可配置一熔合連接層，其大致上是一焊接層或黏合材料層。
在較佳的構成中，多個LEDs可安裝在基板 本體上且因此分別與一個或多個各別的連接面成適當平面地相連接。較佳是多個LEDs以所謂回流(Reflow)程序來與各別的連接面成平面地相連接，大致上是在爐中以較高溫度同時焊接。所述多個LEDs較佳是只藉由與前側之導體排結構的連接面的平面式連接而成電性可驅動地連接著，則例如可省略接合線或其它另外的接觸媒體。
另一較佳的實施形式涉及後側的導體排，其 後側遠離基板本體的表面較佳是設置成空著的接觸面，此接觸面用於與巨觀平面上的LED模組成平面地相連接。此接觸面較佳是成平坦狀；其面積值例如較佳可以至少0.1mm2、0.5mm2、0.75mm2或1mm2的順序逐漸增加；可能的上限(與上述這些值無關)大致上為100mm2、50mm2、25mm2、10mm2或5mm2。
本實施形式亦針對較佳的應用，其涉及在一 照明裝置上安裝LED模組；因此，(後側的導體排之)接 觸面成平面地與該照明裝置之連接面相連接，較佳是經由擴散焊接層或熔合連接層。該連接面例如可以是導電軌的表面，該導電軌大致上是載體平板上的導電軌。特別佳時連接係以回流程序來進行(請參閱先前的揭示內容)；特別佳時使用二種回流程序，其中一種用來安裝LEDs且另一種於稍後用來安裝LED模組。
「照明裝置」此處未必解讀成一種已完全可 由消費者直接使用的發光體(或一種可如此使用的發光媒體)，而是首先須解讀成一種位階高於LED模組的整合台(stage)，其形成發光體/發光媒體之至少一成份。該照明裝置因此例如可以是一種載體平板，其上配置著LED模組，較佳是多個LED模組。該載體平板可構成為發光體的成份，即，例如與各連接元件連接以整合於殼體中。
雖然目前優先談及LEDs之安裝，但當然亦 可將驅動-及/或控制電子元件與LEDs一起配置在基板本體上，較佳是亦可經由平面式連接而與對應的導體排相連接。較佳是一個這樣的構件或此種其它構件一起與LEDs設置在同一側(即，前側)上；因此，後側對優先設置的冷卻體而言是空著的。
「控制電子元件」例如亦可具有熱感測器、 光學感測器及/或記憶體元件，其可設置成各別的構件或亦可積體化地設置著。「驅動電子元件」例如可為各別的功率電晶體或亦可為完整的驅動器電路。
通常，適當的其它構件例如可直接以晶片形 式安裝在基板本體上或事先加上殼體，較佳是形成為表面安裝元件(SMD)-構件。這另外亦適用於「LED」，其因此可為一種事先已加上殼體之LED晶片，較佳是SMD-構件，而且亦可為未加上殼體的LED晶片。後者例如首先在基板本體上與其餘的LED晶片一起加上殼體，即，大致上係以連續的填料來包封，該填料大致上是一種澆注材料，例如，矽樹脂(silicone)。
如以上已多次提及，在較佳的LED模組中其 後側設有冷卻體，其上配置著基板本體。(後側的導體排之)先前所述的接觸面大致上可配置在邊緣區中且冷卻體設置在中央(相對於側面方向)。在基板本體(或其上之後側的導體排)及冷卻體之間例如可設置電性絕緣材料、較佳是導熱良好的材料，其大致上以有機材料為主，例如，一種導熱糊。
本發明亦涉及一種LED模組的製造方法。於 此，陶瓷材料施加在電解液中，即，藉由金屬核心之金屬的部份電解氧化來進行。
電解液較佳是一種水鹼性溶液，例如，碳酸氫鈉鹼液或氫氧化鉀；電解液的pH-值較佳是至少為9。電解液的導電率較佳是應至少為1mS/cm，較佳是以至少2mS/cm、3mS/cm、4mS/cm或5mS/cm的順序逐漸增加。
在較佳的構成中，陶瓷材料同時施加在前側、後側及該貫穿孔中，塗層因此係在唯一的步驟中進行，這就大量製造時的物料通過量而言是有利的。於是， 每一情況下(在已製成的LED模組之情況下)，以陶瓷材料來覆蓋的表面區浸入至電解液中，較佳是將金屬核心完全浸入。
在較佳的構成中，電解液中設有第一電極且 金屬核心用作第二電極，因此，金屬核心可導電地被接觸著且與電壓源或電流源相連接。交流電流藉由該二個電極以經由電解液而導通，使金屬氧化。在交流電壓下，金屬核心因此交替地切換成陰極和陽極，其中第一電極各別地形成其相反極。
施加在電極上用於注入電流的電壓可在正的 最大值和負的最小值之間變化；最大值例如可以是至少500伏(V)，較佳是至少600伏，更佳是至少650伏，可能的上限大致上是最多900伏，較佳是最多800伏，更佳是最多750伏。最小值例如最多-100伏，較佳是最多-200伏，更佳是最多-300伏，可能的下限大致上是至少-600伏，較佳是至少-500伏，更佳是至少-400伏。最小值在塗層期間亦可逐漸下降，大致上是由0伏開始至上述區間內的一種數值。
交流變換的重複率例如可以是至少1.5仟赫 (kHz)，較佳是至少2仟赫且(與上述值無關)大致上最多15仟赫，較佳是最多10仟赫。正/負比(ratio)較佳是幾乎相等，金屬核心因此在基本上相同的期間中切換成陽極和陰極。總處理期間例如可為至少4分鐘，較佳是至少6分鐘，且(與上述值無關)大致上例如最多15分鐘，較佳是最多10分鐘。
本發明以下將依據各實施例來詳述，其中不 在各種不同請求項之間另外作詳細區別且所示的特徵在請求項之各附屬項的適用範圍內亦可依據發明本質作不同的組合。
1‧‧‧基板本體
2‧‧‧導電軌結構
2a、2b‧‧‧導體排
2c‧‧‧接觸孔
4‧‧‧金屬核心
5‧‧‧陶瓷材料
5a、5b‧‧‧陶瓷層
5c‧‧‧陶瓷內襯
6‧‧‧連接面
7、9‧‧‧焊接層
8‧‧‧接觸面
10‧‧‧終端
11‧‧‧導熱糊
12‧‧‧冷卻體
13‧‧‧冷卻肋
14‧‧‧厚度方向
20‧‧‧導體排
21‧‧‧隔離層
22‧‧‧金屬層
23a、23b‧‧‧導電軌
24‧‧‧焊接層
第1圖顯示本發明之LED模組的剖面圖。
第2圖顯示另一LED模組在另一安裝情況下的剖面圖。
第1圖顯示本發明之LED模組，即，具有導 電軌結構2之基板本體上的LED 1。在深入討論此課題之前，現在首先以範例來說明基板本體1之製造。
基板本體是已塗層的金屬核心4，其係以陶 瓷材料5來塗層。金屬核心4是一種由鋁6082構成的平板且此陶瓷材料是氧化鋁。
為了施加陶瓷層，金屬核心4須設定在電解 液中，其為一種具有1.8g/l氫氧化鉀和1.0g/l鋁粒子(尺寸L為100奈米)之水溶液。此電解液中配置著一種與外部電壓源相連接的第一電極，且金屬核心4係與同一個電壓源相連接。
為了生長該陶瓷材料5，則須在二個電極上 施加交流電壓，其最大值是700伏且其最小值在外形上係由0伏下降至-350伏。重複率是2.5仟赫，其中正/負比在每一週期中劃分成相等。
因此，在大約8分鐘的處理期間，可施加一 種厚度大約20微米的陶瓷層。
第1圖顯示LED模組之剖面圖，其具有適當 地製成的基板本體1。於此，可辨認出金屬核心4及其配置在前側的陶瓷層5a、後側的陶瓷層5b以及金屬核心內該貫穿孔之陶瓷內襯5c。
在前側的陶瓷層5a上配置著前側的導體排2a，且在後側的陶瓷層5b上配置後側的導體排2b。前側-和後側的導體排2a、2b係經由貫通該貫穿孔之接觸孔2c而可導電地互相連接著
前側的導體排2a之前側的、遠離該基板本體1的表面區形成為多個連接面6。在這些連接面6中，前側的導體排2a經由各別的焊接層7而與LEDs 1相連接。LEDs 1是一種所謂的SMD-構件，且焊接連接係以回流程序來達成。
圖式單純地顯示二個串聯的LEDs 1。實際上當然亦可串聯數量多很多的LEDs 1且此種連接通常較複雜，前側的導體排2a因此亦可具有複雜的結構。
後側的導體排2b之遠離基板本體1之表面至少以區域方式設置成焊接連接用的接觸面8。此接觸面8經由焊接層9而與照明裝置之終端10相連接，此種情況下該照明裝置是下照燈(Downlight)-模組。該照明裝置之其餘的組件，大致上是殼體、散射晶圓或反射器、或驅動-/控制電子元件，為了清楚之故而未顯示。
在操作LEDs 1時，損耗功率以熱的形式出 現。各陶瓷層5a、5b之導熱率較高且各陶瓷層5a、5b厚度為2微米而較薄。熱因此可良好地經由金屬核心4中位於前側的陶瓷層5a且由此經由後側的陶瓷層5b及導熱糊11而發散至後側的冷卻體12。由鋁構成的冷卻體12一方面是一種熱容納體且另一方面在其後側之與基板本體1相對的末端具有冷卻肋13，其藉由對流來改良排熱效果。
陶瓷層5a、5b之前述厚度係在厚度方向14 中測得。金屬核心在厚度方向14中具有800微米的厚度且因此所具有的伸展量較與厚度方向14成垂直的側面方向中者小很多倍。基板本體1整體上設置成邊長30毫米的正方形平板。
第2圖顯示本發明另一LED模組，其構造上 由另一後側的導體排20來觀看時對應於第1圖之LED模組。相同的參考符號表示相同功能的部份，且應參考先前第1圖中詳細的描述。
第2圖中特別是安裝情況不同於第1圖，LED 模組在第2圖中安裝成載體平板上的SMD-構件。此載體平板在此種情況下簡單地顯示成由前側的隔離層21構成，其具有配置於後側的金屬層22。實際上，金屬層22之後側可設有另一種層構造。目前該隔離層21之前側令人關注，其上設有導電軌23a、23b(因此，另一層構造為了清楚之故而未顯示)。
導電軌23a用於使LED模組達成電性接觸且因此經由焊接層9而與後側的導體排2b相連接。此外，此LED模組中另外設置之後側的導體排20經由一焊接層24而與該載體平板相連接，且明確而言係與另一導電軌23b相連接。導電軌23b不是用於使LED模組達成電性接觸而是達成一種大面積的熱結合。
各焊接層9、24同時製成，即，以回流程序製成。先前設有SMD-構件(LEDs 1及可能存在的控制-/驅動電子元件)的LED模組因此亦操控成SMD-構件且安裝在載體平板上。
1‧‧‧基板本體
2‧‧‧導電軌結構
2a、2b‧‧‧導體排
2c‧‧‧接觸孔
4‧‧‧金屬核心
5‧‧‧陶瓷材料
5a、5b‧‧‧陶瓷層
5c‧‧‧陶瓷內襯
6‧‧‧連接面
7、9‧‧‧焊接層
8‧‧‧接觸面
10‧‧‧終端
11‧‧‧導熱糊
12‧‧‧冷卻體
13‧‧‧冷卻肋
14‧‧‧厚度方向

Claims (15)

  1. 一種LED模組，具有：基板本體(4、5)；一配置在基板本體(4、5)上的LED(1)及一由金屬導電材料構成的導電軌結構(2)，其可導電地與該LED(1)相連接；其中所述基板本體(4、5)是由金屬材料構成的塗層核心(4)，其在面向該LED之前側及與該前側相對的後側上分別至少以區域方式設有一由陶瓷材料構成的層(5)；且該導電軌結構(2)具有一在前側的陶瓷層(5a)上的導體排(2a)、一在後側的陶瓷層(5b)上的導體排(2b)、及一接觸孔(2c)，該接觸孔(2c)可導電地將二個導體排(2a、2b)互相連接；該接觸孔(2c)貫通金屬核心(4)中的貫穿孔，該貫穿孔內襯著該陶瓷材料，使該接觸孔(2c)在電性上與該金屬核心(4)相隔開。
  2. 如請求項1之LED模組，其中該金屬核心(4)是平坦的本體，即，在厚度方向(14)中具有厚度延伸區，其最多是側面延伸區的1/5，該側面延伸區係於垂直於厚度方向(14)的側面方向中測得。
  3. 如請求項1或2之LED模組，其中前側的陶瓷層(5a)、後側的陶瓷層(5c)和該貫穿孔之內襯(5c)連續地設置著，其間不存在材料界限。
  4. 如請求項1至3中任一項之LED模組，其中該金屬材料具有鋁作為成份，較佳是作為主成份。
  5. 如請求項1至4中任一項之LED模組，其中該金屬材料具有金屬作為成份且該陶瓷材料具有該金屬之氧化物化合物作為成份。
  6. 如請求項5之LED模組，其中該陶瓷材料藉由金屬核心(4)之金屬的一部份電解氧化施加而成。
  7. 如請求項1至6中任一項之LED模組，其中該陶瓷材料具有至少5W/mK的導熱率。
  8. 如請求項1至7中任一項之LED模組，其中該陶瓷層(5a、5b)之至少一層具有至少1奈米的厚度且最多100微米。
  9. 如請求項1至8中任一項之LED模組，其中前側的導體排(2a)之前側的表面區是一種連接面(6)，其成平面地與LED(1)相連接。
  10. 如請求項1至9中任一項之LED模組，其中後側的導體排(2b)之後側的表面區設置成空著的接觸面(8)，此接觸面(8)用於與巨觀平面上的LED模組成平面地相連接。
  11. 如請求項1至10中任一項之LED模組，其中具有一種單獨為基板本體(4、5)所屬的冷卻體(12)，其上配置著基板本體(4、5)。
  12. 一種如請求項1至11中任一項之LED模組之製造方法，其中LED模組的金屬材料具有金屬作為成份，且陶瓷材料具有該金屬之氧化物化合物作為成份，其中 該陶瓷材料藉由金屬核心(4)之金屬的一部份在電解液中電解氧化施加而成。
  13. 如請求項12之製造方法，其中前側的陶瓷層(5a)、後側的陶瓷層(5b)及該貫穿孔之內襯(5c)係同時施加在同一電解液中。
  14. 如請求項12或13之製造方法，其中在該電解液中設有第一電極且金屬核心(4)設置成第二電極，其中藉由該第一電極和該第二電極使交流電流在該電解液中導通，以使該金屬氧化。
  15. 一種如請求項10之LED模組的應用，其用於安裝在照明裝置上，其中該接觸面(8)成平面地與該照明裝置之一連接面相連接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2162694A (en) * 1984-08-04 1986-02-05 British Aerospace Printed circuits
US4794048A (en) * 1987-05-04 1988-12-27 Allied-Signal Inc. Ceramic coated metal substrates for electronic applications
US7244965B2 (en) * 2002-09-04 2007-07-17 Cree Inc, Power surface mount light emitting die package
US7095053B2 (en) * 2003-05-05 2006-08-22 Lamina Ceramics, Inc. Light emitting diodes packaged for high temperature operation
US8044427B2 (en) * 2008-06-24 2011-10-25 Dicon Fiberoptics, Inc. Light emitting diode submount with high thermal conductivity for high power operation
KR100917841B1 (ko) * 2008-07-25 2009-09-18 코아셈(주) 전자부품 모듈용 금속 기판과 이를 포함하는 전자부품 모듈및 전자부품 모듈용 금속 기판 제조방법
DE102010045783A1 (de) * 2010-09-17 2012-03-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Trägersubstrat für ein optoelektronisches Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und optoelektronisches Bauelement
GB2499560B (en) * 2011-02-08 2014-01-22 Cambridge Nanotherm Ltd Insulated metal substrate
WO2013142580A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Applied Nanotech Holdings, Inc. Application of dielectric layer and circuit traces on heat sink
US10439112B2 (en) * 2012-05-31 2019-10-08 Cree, Inc. Light emitter packages, systems, and methods having improved performance
EP3061128A1 (en) * 2013-10-24 2016-08-31 Rogers Corporation Thermal management circuit materials, method of manufacture thereof, and articles formed therefrom

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