TWI314366B - Light emitting apparatus - Google Patents

Description

1314366 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係_—種發光裝置，制.—種散熱效能佳之發 光裝置。 * 【先前技術】 - 隨著光電產業的發展，發光元件例如發光二極體（LED)已 被廣泛地運用於各種電子產品的顯示應用上。 • 請參照圖1所示’一種習知之led發光裝置i係於一基板10 上設置-絕緣層11’複數led發光元件12則設置於絕緣層n上， 再以打線接合（Wirebonding)方式與設置於絕緣層u上之一金屬 層U形成電性連接，最後以-封|層14包覆該等led發光元件 12以保5蒦發光元件12不文到機械、熱、水氣或其他因素影響而 破壞。 ”曰 ik著發光裝置1之尚效率與高亮度發展，發光元件12在作動 φ時會散發熱量，累積的熱量將使得溫度的升高而對發光元件12之 發光效率與使用壽命造成不良之影響。然而，習知發光元件12係 設置於散熱性不佳之絕緣層11上，加上封裝層14之密閉封裝使 得發光元件12散發之熱能難以消散，是以散熱不易之問題更趨明 顯。 為解決散熱問題，習知技術係使用高導熱性材質例如陶瓷材 料、銅、銅合金或高導熱性材料來構成基板10，且絕緣層U 一般 係以導熱膠材連接於該基板10上，然而，由於導熱膠材之熱傳導 放率不佳，因此仍會因熱P且之問題而影響散熱之效能，此外膠材 22205_ePH〇6O427-發明專利說明書①汗d〇c 1314366 之劣化問題亦會影響發光裝置丨之壽命。 有鑑於此，如何提供—種散熱效能及產品可靠度佳之 裝置」，實為重要課題之—。 x 【發明内容】 有鑑於上述課題，本發明之目的為提供—種散触能及產品 可靠度佳之發光裝置。 緣是’為達上述目的，依據本發明之—種發光裝置包括一基 板、-第-金屬層、—絕緣層以及至少—發光元件。其中 -金屬層係对於該基板之上，該絕緣層係設置於該第一金屬層 之上，該發光元件係設置於該絕緣層之上。 為達上述目的，依據本發明之另一種發光裝置包括一 -第-金屬層、-絕緣層以及至少—發光元件。其卜該^一金 屬層係設置於該基板之上；該絕緣層係設置於該第一金屬層: ^且該絕緣層係具有-圖案區暴露部分之該第—金屬層；該發 光凡件係設置於該第-金屬層之上，且位於該圖案區内。x 為達上述目的’依據本發明之再—種發鍵置包括一基板、 -第-金屬層、—絕緣層以及至少—發光元件。其中該第: 層係設Μ該基板之上，且該第—金屬層係具有—_區暴露部 分之該基板；_緣層係設置於該第—金屬層之上；該發光元件 係設置於該基板之上，且位於該圖案區内。 承上所述，因依據本發明之—種發歧置係於基板上依序妒 第-金屬層以及-絕㈣’發光元件藉由高導舰之基板或 弟-金屬層’以達散熱之目的。與f知技術相較，本發明化 22205-CP-TW.〇6〇427 發明專利說明書-D2F.doc S) 1314366 處理a又置於基板上的第—金屬層之表面以形成具高導熱係數之絕 緣層，能夠加強散熱效能，並免除導_材之使用 ，進而避免因 導熱膠材劣化而影響產品可靠度。 【實施方式】 . 將參照相職式，說賊據本發雜佳實施例之-種發 •光裝置’其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。 請參照圖2所示，依據本發明第一實施例之—種發光裝置2 •係包括一基板20、一第一金屬層2卜-絕緣層22以及至少一發 光元件23。 本實施例中，該基板2〇係可為一剛性（rigid)基板或一可撓 性（flexible)基板，且該基板2〇之材質係可選用熱導性 conductivity)佳之材質構成，例如銅或銅合金，但不以此為限， 由於§亥基板20之體積基本上大於該第一金屬層21與該發光元件 23甚多，故該基板2〇同樣可以產生較佳之散熱效果。 該第一金屬層21係設置於該基板2〇之上，在本實施例中， 籲該第-金屬層21係可以物理或化學之方式例如蒸鑛、驗、電錢、 溶射（Thermal Sprayers)或化學氣相沉積（CVD)等形成於該基 板20之上，且該第一金屬層21之材質係可選用可陶瓷化之金屬 例如鋁、鎂、鈦及其合金，但不以此為限。 該絕緣層22係設置於該第一金屬層21之上，且該絕緣層22 係可由該第一金屬層21之表面絕緣化處理而產生。藉由氧化、氮 化或碳化過程包含鋁、鎂或鈦之該第一金屬層表面可分別產生包 含紹、鎂或鈦之氧化物、氮化物或碳化物等陶瓷化之該絕緣層22，

222〇5-CP-tw-_427-發明專利說明書D2R 1314366 也例中，δ亥絕緣層22之厚度係介於100 nm與1 mm之間。 上/亥發光元件23係設置於該絕緣層22之上，在本實施例中， 4光元件23可為發光二極體（LED)、雷射二極體（LD)或有 機發光二極體（OLED)等。 ^光破置2更可包括一第二金屬層25設置於該絕緣層22之 。藉由至）一導線％連接該第二金屬層乃與該發光元件Μ形 成電性連接’其中該第二金屬層25之材質係選自銀、金、銅、銘、 鉻及其合金與内含銅、銀、錫等導電物質之導電膠至少其中之-； 該發光元件23亦可關時藉錢⑽方式、使料舞或是焊接 :_ t、該第—金屬層25形成電性連接’以因應不同型態之該發 光元件23的適用。 外要如圖3所示’該發光裝置2更可包括—導線架（lead f_) 汉置於該絕緣層22或該第二金屬層25上，其係具有一第一電極 接腳271與—第：電極接腳272分顺該發光元件23電性連接， ㈣27嘯細增，以驅動該 發光7L件23發光。 置板2Q ，雜歧扣係容 23 ^ 而机° 射層28相鄰該發光元件23 ^又置於_緣層22之上，以反射該發光it件23之側向光，導 向-顯对向發射，其巾該反射層 紹。 心何貝係包括銀、金、錄或 如圖5所示’本發明之—種發紐置3包括—基板2〇、 22205-CP-TW-060427-； 發明專利說明書-D2F.doc 1314366 一金屬層2卜一絕緣層22以及至少—發光元件23。其中，該基 板20、該第-金屬層2卜該絕緣層22及該發光元件23之設置二 形成方式、材質、結構賴與截皆如前述實關相同，故不再 贅述。 本實施例中設置於該第一金屬層之上的該絕緣層22係具 有-圖案區221 ’該圖案區221係可藉由例如黃光微令 ' (麵。舰卿hy)製程或網版印刷製程的方S，圖案化該絕_ φ 22而形成’該圖案區221係暴露部分之該第-金屬層2卜該發光 元件23係位於該圖案區221内且設置於該第一金屬層21 :丄， 藉該發光元件Z3直接接觸該第-金屬層u，而姻熱導性良好之 金屬材質導引與舰該發光元件23作朗產生之熱能，叫 到散熱效能。 $ 如圖6所示’在本實施例中，該第一金屬層2ι係可完整包覆 該基板20,於此藉該第一金屬層21之表面絕緣化而產生設置於其 上之該絕緣層22 ’亦即’該絕緣層22係包覆相對該圖案區功 以外之該第-金屬層21表面。設置於該絕緣層22上之該第二金 屬層25係可·該基板2G打孔（圖未顯示）或是邊緣導通之二 式，使該基板20兩側之該第二金屬層25相互導通，而可藉此方 式該第二金屬層25可直接與外部電路電性連接，例如以表^黏著 技術（surface mount technology，SMT)達成。 …如圖7所示，本實施例之該發光裝置2對應該圖案區奶之 該第-金屬層21表面係具有—提升出光效率之結構2ιι，用 射並聚集該發光元件23所產生之側向光。該提升出光效率之結構 222〇5-CP_TW_060427-發明專利說明書-D2F.d〇c 1314366 壯.Γ^γ不規縣構，射該不規則結構係可呈波浪狀或皺折 〔n /卜:該提升出光效率之結構211亦可域數凸㈣之結構 或㈣顯不丨，其中該凸出部之剖面係可為多邊形、半_、圓形 二^形’猎由結構之設計使該發光元件Β之側向光得以聚集往 —顯示方向發光。 如上所述，該發光裝置2更可包括—反射層28相鄰該發光元 =3 ’並設置於該第—金屬層21之上，該反射層28亦可設置於 =s升出光效率之結構211上，以更加強反射並聚集該發光元件 之，向光。其中該反射層28之材質係可包括銀、金 向反射材質。 Ψ 如圖8所示，本發明之—種發絲置4係包括—基板如、一 金屬層2卜-絕緣層22以及至少一發光元件。其中，該 ^板2〇、該第—金屬層2卜該絕緣層η及該發光元㈣之設置 ^成方式、材質、結構特徵與功能皆如前述實施例相同， 再贅述。 一本實施例中設置於該基板2〇之上的該第一金屬層21係具有 °案區212 „謂案區212係暴露部分之該基板2()，該發光元 件23係位於該圖案區212内且設置於該基板之上，藉該圖案 區212而讓該發光元件23得以與熱導性佳之該基板20直接接昏 以有效達到散熱之目的。 ，如圖9所不’本實施例中對應該圖案區⑽之該基板表面 係具有提升出光效率之結構2〇1，如第二實施例所述，該提升出 光放率之結構2〇1係可為一不規則結構或具有複數凸出部，其中 -10- 222〇5-CP-TW-〇6〇427-發明專利說明書-D2Rd〇c 1314366 該不規則結構或凸出部之剖面形狀係如前所述，故不再資述。 綜上所述，因依據本發明之—種發絲魏絲板上依序形 成-第-金屬層以及-絕緣層’發統件藉由高導熱性之基板或 第-金屬層，以達散熱之目的。與習知技術相較，本發明絕緣化 ，處理設置於基板上的第-金屬層之表面以形成具轉齡數之絕 、緣層，能夠加強散熱效能，並免除導熱膠材之使用，進而避免因 導熱膠材劣化而影響產品可靠度。 • 以上所述僅為舉例性，而非為限雛者。任何未脫離本發明 之精神與祕’而·進行之較修改或變更，均應包含於後附 之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1為-種習知之LED發光|置的示意圖； ® 2至® 9為依據本㈣各種實補之發光裝置的示意圖。 【主要元件符號說明】 ι>2'3、4發光裝置 21 第一金屬層 1Q' 2〇基板 212 、221圖案區 Η ' 22絕緣層 25 第二金屬層 12 ' 23 發光元件 26 導線 13 金屬屉 27 導線架 14 封裝層 _ 2 發光裝置 201、211提升出光效率之結構 271 第一電極接腳 272 第二電極接腳 28 反射層 Γ8) 222〇5-CP-TW-〇6〇427_發明專利說明書猶如

Claims (1)

1. I314366 , ㈣日修(更)正替換頁 十、申請專利範圍： -— 1、〜種發光裝置，包括： 一基板； 〜第一金屬層，係設置於該基板之上； 、 〜絕緣層，係設置於該第一金屬層之上；以及 • I少—發光元件’係設置於該絕緣層之上，且與該絕緣層接觸。 ，、如申請專利範圍第i項所述之發樣置，其中該基板之材質係 ， 為銅、銅合金或高導熱性材料。 3、 如申請專利範圍第！項所述之發光裝置，其中該第一金屬層係 以蒸鑛、濺鑛、電鐘、溶射或化學氣相沉積等方式形成於該基 板之上。 4、 如申請專利範圍第3項所述之發光裝置，其中該第—金屬層之 材質係選自結、鎮、鈦及其合金至少其中之一或是具高導熱性 之可陶瓷化金屬。 ♦ 5 ，申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中該絕緣層係藉由 氧化氮化或石反化該第-金屬層表面而形成，該絕緣層之材質 係選自銘、鎂及鈦至少其中之一之氧化物、氮化物或礙化物。 6 =申請專利範圍第i項所述之發光裝置，其中該絕緣層之厚度 範圍係為100 nm至1 mm。 7如申5月專利乾圍第w所述之發絲置，其中該絕緣層之材質 係為陶瓷材料。 -12- K14366 、如申請專利範圍第！項所述之發光裝置，其更包括—反射層， 係相鄰該發光元件並設置於該絕緣層之上。 如申明專利顧第8項所述之發光裝置’其中該反射層之材質 係包括銀、金、鎳或鋁。 10、如中請專利範圍第丨項所述之發絲置，更包括一第二金屬 層’係設置於該絕緣層之上。 Η、如申請專娜圍第1G項所述之發錄置，其巾該第二金屬層 之材貝係選自銀、金、銅、铭、鉻及其合金與内含銅、銀、錫 等導電物質之導電膠至少其中之一。 士申明專利範圍苐1〇項所述之發光裝置，其中該發光元件與 該第二金屬層藉由至少一導線電性連接。 13、 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該發光元件係 藉直接打線方式、使用導電膠或是焊接的方式與該第二金屬層 形成電性連接。 14、 如申睛專利範圍第1或10項所述之發光裝置，其更包括一導 線架，設置於該絕緣層或是該第二金屬層上，係具有一第一電 極接腳與一第二電極接腳，分別與該發光元件電性連接。 15、 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板係具有 一凹槽，該發光元件係容置於該凹槽中。 16、 如申請專利範圍第1柄述之發絲置，其巾該基板係為剛 性基板或可撓性基板。 -13- 222〇5-CP-TW-〇6〇427·發明專利說明書，D2r

   ,1314366 17、一種發光裝置，包括 一基板； 一第一金屬層，係設置於該基板之上； 一絕緣層，係設置於該第一金屬層之上，且該絕緣層係具有一 、 圖案區暴露部分之該第一金屬層；以及 - 至少一發光元件，係設置於該第一金屬層之上，並舆該第一金 屬層接觸，且位於該圖案區内。 :鲁18、如申請專利範圍第17柄述之發光裝置，其中_案區係可 藉由黃光微影製程或網版印刷製程，圖案化該絕緣層而形成。 β、如申請專利範圍帛π項所述之發光裝置，其中該基板找質 係為銅、銅合金或高導熱性材料。 2〇、如申請專利範圍第17項所述之發光裝置，其t該該第一金屬 層係以蒸鏟、贿、電鍍、溶射或僻餘沉鮮方式形成於 該基板之上。 # 2卜如申請專利範圍第2〇項所述之發光装置，其中該第一金屬層 之材質係選自銘、鎂、鈦及其合金至少其中之—或是具高賴 性之可陶瓷化金屬。 22、 =申請專利範圍第21項所述之發光裝置，其中該絕緣層係藉 所氧化14匕或石厌化該第一金屬層表面而形成，該絕緣層之材 質係選自紹、似鈦至少其中之—之氧化物、氮化物或碳化物。 23、 如申請專利麵第17項所述之發光裝置，其中該絕緣層之厚 •14- 度範圍係為100謙至lmm 之4 如申請專利範圍第π項所述之發 質係為陶料料。 u /、中“緣層之材 〜如中請專利範圍第Π項所述之發光裝置，其中該第 係完整包覆該基板。 、’屬層 26、 如申物鶴25酬述之發繼，其 覆相對該圖案區以外之該第一金屬層表面。 彖層知包 27、 如申清專利範圍第丨7 4此項所4之發光裝置， & 二金屬層，係設置於該絕緣層之上。 ^括—乐 28、 如申請專利範圍第27項所述之發光裝置，其中 之材質係選白# 入 aA ^~五屬層 茸導1^ 、銅、銘、路及其合金與内含銅、銀、錫 寻V电物|之導電膠至少其中之—。 91 29、 如申請專利範圍第28項所述之發 一入戸n ^先衣置，其中該發光元件盥 遠弟層稭由至少—導線電性連接。 - 30、 如申請專利範圍第17項 总1右味^ 、斤述之發先裝置，更包括一導線架， 係具有一弟一電極接腳逝_〜_ 十 h，，丨、乐—電極接腳設置於該絕緣層之 上五刀別與§亥發光元件電性連接。 31、 如申請專利範圍第17項所 .,. 处〜设先裝置’其更包括一反射層， 係相HN亥發光元件並設置 、忒弟—金屬層之上。 32、 如申請專利範圍第31項 鮮^相入 光裝置，其中該反射層之材 貝係包括銀、金、鎳或鋁。 6 I31436 33 34之該第—金㈣⑽-咖=^Γ該圖案區 34:申請專利_331_之發光裝置，其:二 3 "之結構係為-不規則結構。 人 35、如Φ請專利範圍第34 胸 士 3係呈波浪狀或_狀。 纟“置，其中《規則結構 36 33侧權m働升發光效 之、·、。構係具有複數凸出部。 π ^請專利鶴36項所述之發繼，其中罐出部之 38糸為多邊形、半圓形、圓形或橢圓形。 L如申請專利侧第17項所述之發光裝置，其中該基板係具有 凹才曰，5亥發光元件係容置於該凹槽中。 ★申明專利範圍第Π項所述之發光裝置，其中該基板係為剛 性基板或可撓性基板。 40、一種發光裝置，包括： 一基板； 弟悉屬層，係没置於该基板之上，且該第一金屬層係具有 圖案區暴露部分之該基板； 一絕緣層，係設置於該第一金屬層之上；以及 至發光元件，係設置於該基板之上，並與該基板接觸，且 位於該圖案區内。 -16- 1314366 -41、如申請專利範圍第40項所述之發光裝置，其中該圖案區& 藉由黃光微影製程或網版印刷製程，圖案化該絕緣層而形成。 42、如申請專利範圍第4〇項所述之發光裝置，其中該基板之材質 係為銅、銅合金或高導熱性材料。 . 43、如申請專利範圍第40項所述之發光裝置，其中該該第一金屬 ， 層係以蒸鍍、濺鍍、電鍍、溶射或化學氣相沉積等方式形成於 該基板之上。 籲 44、如申請專利範圍第43項所述之發光裝置，其中該第一金屬層 之材質係選自|g、鎂、欽及其合金至少其中之一或是具高導熱 性之可陶瓷化金屬。 45、 如申請專利範圍第44項所述之發光裝置，其中該絕緣層係藉 由氧化、氮化或碳化該第一金屬層表面而形成，該絕緣層之材 質係選自鋁、鎂及鈦至少其中之一之氧化物、氮化物或碳化物。 46、 如申請專利範圍第40項所述之發光裝置，其中該絕緣層之厚 _ 度範圍係為lOOnml 1 mm。 47、 如申請專利範圍第40項所述之發光裝置，其中該絕緣層之材 質係為陶究材料。 48、 如申請專利範圍第40項所述之發光裴置，其中該第一金屬層 係包覆相對該圖案區以外之忒基板 49、 如申請專利範圍第48項所沈 光衣置，其中該絕緣層係包 覆相對該圖案區以外之該第/金屬層表面。

   -17- 1314366 β传冲尸日修硬)正替換頁 ι 50、 如申請專利範㈣40 _述之發綠置， 層’係設置於該絕緣層之上。 ” 51、 如申請專利範圍第5G項所述之發光襄置，其中該第二金屬層 =才質係選自銀、金、銅、紹、絡及其合金與内含銅、銀、錫 等導電物質之導電膠至少其中之一。 申請細_ 5()項所述之發光|置，其中該發光元件與 該第二金屬層藉由至少一導線電性連接。 %、如中請專利範_ 4G或5Q項所述之發絲置，其更包括一 導線架，設置於該絕緣層或是該第二金屬層上，係具有一第一 電«腳與-第二電極接腳，分別與該發光元件電性連接。 53、如申請專利範圍第4()項所述之發光裝置，其更包括—反射層， 係相鄰該發光元件設置於該基板上。 54請專利範，3項所述之發光裝置，射該反射層之材 貝係包括銀、金、鎳或I呂。 55、 如申請專利範圍第40項所述之笋弁壯 上 ^先衣置，其中對應該圖案區 之δ亥基板表面具有一提升出光效率之纟士構。 56、 如申請專利範圍第55項所述之 X先衣置，其中該提升出光效 率之結構係為一不規則結構。 57、 如申請專利範圍第56項所述 σ ^ 士九衣置，其中該不規則結構 係壬波浪狀或皺折狀。 58、 如申請專利範圍第57項所逑 &先破置，其中該提升出光效 1314366 产.彡， 率之結構係具有複數凸出部。 59、 如申請專利範圍第58項所述之發光裝置，其中該等凸出部之 剖面係為多邊形、半圓形、圓形或橢圓形。 60、 如申請專利範圍第40項所述之發光裝置，其中該基板係具有 一凹槽，該發光元件係容置於該凹槽中。 61、 如申請專利範圍第40項所述之發光裝置，其中該基板係為剛 性基板或可撓性基板。