M294097 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作是有關於一種高功率發光二極體，且特別是有 關於一種高功率發光二極體之導熱元件結合導電元件，成 為一種具有整合結構之高功率發光二極體。 【先前技術】 目前的高功率發光二極體（high power light emitting diode: high power LED)其發光效果之測量取決於光度效能 (photometric efficiency)，例如，將輸入的電能轉換成可見 光之效能。高功率LED之光度效能與接合溫度（junction temperature)成反比，而目前高功率LED在設計上的主要 課題就是使晶片保持低溫狀態以發揮其最佳的發光效 能，因此散熱效果成為左右高功率發光二極體效能之重要 因素之一。目前在處理高功率LED的散熱上將散熱結構與 電性結構分開處理，也就是將散熱金屬塊與電極引腳分 開，這讓高功率LED在結構上更具應用性與整合性，但也 造成組成元件增加，同時也增加高功率LED運作之可靠度 的風險。 請參考第1圖，其係繪製一種習知高功率發光二極體 之剖面示意圖，此習知高功率發光二極體1〇〇包含發光晶 粒110、散熱基座120、第一電極引腳130、第二電極引腳 140、導電金屬線150、光學透鏡160、固合材料170與充 填材料18 0。 M294097 光曰率發光二極體10°之主要結構組合為將發 先曰曰粒U0置於散熱基座12〇±，而散熱基座】 接導線架上成雙對應分佈 刀別連 引腳130鱼笛， 分別為第-電極 ”第-電極5丨腳140。其中，第 及第二電極引聊140之對雇相甚^“ 腳130 12〇、鱼垃“… 對應位置父錯並分別與散熱基座 120連接組成，其與散熱基座⑽連接方式，例如， -側的電極引腳(可為第一電極引腳13〇或是第二電極引 腳_可利用壓接、膠接、合焊接，或是在一側未接觸散 熱塊，之後以射出成型方式，形成另—電極引腳（可為第二 電極引腳140或是第一電極引腳13〇)。 上述之技術缺點在於散熱基座12〇與第一電極引腳 130及第二電極引腳的連接方式為焊接、融接，而焊接、 融接方式會造成應力集巾的現象；若其焊接方式為熱壓焊 接，其焊縫及其周时燒线形、熱肢及焊後表面需抛 光處理，因此也容易在接合材料上產生殘留應力。 一般高功率發光二極體100在發光晶粒11〇通入電流 運作後所產生的熱能（高溫）與散熱基座12〇的散熱作用（低 溫），會在此高功率發光二極體裝置100上形成溫度變化之 循環（高低溫的變化）。 另外，由於散熱基座120與第一電極引腳13〇及第二 電極引腳140,為求高功率LED元件能分別在功能上發揮 最大效益，一般都會選用不同的金屬材料，例如，散熱基 座120為銅合金（散熱較果好），第一電極引腳13〇與第二 電極引腳140為銅（導電性佳），但是這種組合會由於材料 M294097 間的熱膨脹係數不同，加上在散熱基座i2〇與第一電極 腳130與第二電極引聊14〇的接合處在接合時所產生之應 力集中與殘留應力的現象；當—般高功率發光二極體裝置 ⑽在經歷操作上的溫度循環時，而且在固合材料17〇固 接後與充填材料⑽充填後，也由於元件材料間之熱膨服 係數不同，以及接合處之殘„力與應力集中的影響下， 田運作時所產生的〶溫之溫度變化，在元件材料接合處， 會使得^力率LED元件之可靠度（Reliability)大幅降低。 ★如前所述，其中，若散熱基座12〇與第一電極引腳13〇 與第一電極引腳140的接合處之接合方式為膠接方式，其 接合處之缺陷檢驗方式並無完善可靠之非破壞性檢驗i 式，因此使得此高功率發光二極體100在可靠度和穩定性 又環丨兄因素之影響增加，並徒增製程上之複雜性及提高元 件成本等因素。 印再參照第1圖，在習知技藝之另一實施例中，此高 功率發光二極體100之發光晶粒110接合於散熱基座12〇 上’政熱基座120分別連接導線架上之第一電極引腳13〇 與第二電極引腳140,其接合方式使用埋入射出之方式結 合’利用導電金屬線150將晶片電極分別連接至第一電極 引腳130與第二電極引腳14〇，此方式增加元件材料之組 成’加上元件材料彼間物理特性上的差異，例如熱膨脹係 數’使得發光晶粒11〇在通入高電壓/高電流後所產生的熱 能與散熱基座的散熱作用後，在高功率發光二極體1〇〇内 形成溫度變化之循環後，使高功率發光二極體1〇〇產品的 M294097 穩定性受到材料之物理特性影響，因而降低產品可靠度上 的表現’並也同時增加物料成本與製程上的複雜性與不穩 【新型内容】 因此本創作的主要目的就是在提供一種高功率發光 二極體，W免因元件材料間之熱膨騰錄的不同所產生 ^ ,、、、應力的作用外，同時增加高功率發光二極體元件在測 4上與運作上的可靠度(Reliabin⑺，因而提高產品運作的 穩定性。 '本創作的另—目的是在提供—種散熱良好之高功率 發光二極體’可避免元件材料在散熱時因熱傳係數的差 異’造成散熱時所產生的熱阻效應，如此可有效降低高功 率發光二極體之熱阻效應且因而提高發光效能，進而提高 發光亮度。 —本創作的又一目的是在提供一種結構簡單之高功率 發光二極體’使得元件減少且構造變得簡單且穩固，另外 由於製程上的元件減少’可降低製造流程中在元件組合上 製程的風險，因而相對增加生產效率與良率，如此可降低 生產成本。 根據本創作之上述目的，提出—種高功率發光二極 體，其散熱基座底部可裸露於固合材料外，在高功率發光 -極體之底部形成-凸出之底部，由散熱基座底部所形成 的凸出之底部可附著散熱層，以增加散熱基座之散熱能 M294097 力，另外也可藉由此凸出之底部再與基材固接，成為固定 性佳與散熱效果良好之高功率發光二極體。 依照本創作一較佳實施例，當本創作高功率發光二極 體在通入高額定電流與功率不斷提升的狀況下，發光晶粒 運作時一方面因溫度提升，另一方面因散熱基座同時散熱 降溫’形成此高功率發光二極體整體裝置之升降溫循環， 利用本創作之一體成型的構造元件設計，可避免材料彼此 間在接合面上之熱阻效應與材料間因熱膨脹係數的差異 產生可罪度降低的風險，此一體成型之結構可大幅降低高 功率發光極體在製程上因構成元件複雜所產生製造風 險’相對的可使製造效益提升，如此可有效降低生產成本。 【實施方式】 «月參考弟2圖’其繪示依照本創作一較佳實施例之一 種高功率發光二極體的剖面圖。此高功率發光二極體2〇〇 包括發光晶粒210、散熱基座220、固合材料230、第一電 極引腳240、導電金屬線25〇、光學透鏡26〇與充填材料 270 〇 本創作高功率發光二極體200之發光晶粒21〇可固接 於散熱基座220之凹坑221内，此固接方法為先將散熱基 座220使用固合材料23〇與導線架上之第一電極引腳24〇 固接結合，再將發光晶粒21〇固接於散熱基座22〇之凹坑 221内，之後使用導電金屬線25〇將發光晶粒21〇分別連 接散熱基座220與第一電極引腳24〇形成一電性通路，之 M294097 後’將光學透鏡260覆蓋於發光晶粒210上方，最後再利 用充填材料270將光學透鏡260下方之空間填充。 如前所述之散熱基座220可由金屬材料所組成，同時 散熱基座220可延伸出一第二電極引腳223與第一電極引 腳240成對應分佈，以及此散熱基座22〇具有散熱基座底 部222，而散熱基座底部222露於固合材料23〇外，藉由 上述元件之組合，形成本創作高功率發光二極體2〇〇 •，而 0 散熱基座22〇之金屬材料可為銀、鋁、銅，或是由上述材 料中所組合而成之合金金屬材料。 請再參考第2圖，在本創作之一較佳實施例中，如前 所述之本創作高功率發光二極體2〇〇之組合，發光晶粒21〇 放置於散熱基座220之凹坑2U内，利用導電金屬線23〇 連接第一電極引腳240與第二電極引腳223，如此形成一 電性通路，將此通路引入高電流後，在高功率運作的狀態 Π時也不斷產生熱能，因而造成咼功率發光二極體2〇〇 修内部元件之溫度逐漸提升，此時可藉由金屬材料所組成之 散熱基座220的散熱能力，將運作時產生之熱能逐漸散 去，使得此高功率發光二極體2〇〇内部元件之溫度得以逐 漸降低，在上述的運作過程中，此高功率發光二極體2〇〇 内形成溫度升降之現象。 、本創作高功率發光二極體200由於第二電極引腳223 為散熱基座220之延伸，也就是散熱基座22〇與第二電極 Μ腳223 $-體成型之結才籌，因此在此溫度升降之現象 中，不會有因為散熱基座220與第二電極引腳223在焊接 M294097 過程所產生之應力集中（殘留應力）的現象；也不會有散熱 基座220與第二電極引腳223之組成元件材料不同導致熱 膨脹係數之不同所產生的熱阻效應；綜上所述，本創作可 大幅提高高功率發光二極體200内部元件在測試時與運作 時，在高溫環境下元件運作的可靠度（Reliability)，進一步 提升產品的使用壽命，同時降低熱阻效應，提高散熱基座 220之散熱效果，使得發光晶粒210之溫度得以維持，因 ^ 此可產生穩定之發光效能，相對地有效提高發光亮度。 。月參考苐3圖，其繪示依照本創作另一實施例之一種 南功率發光二極體與基材的組合圖，其中，如前所述本創 作高功率發光二極體200之元件與組合方式，其中散熱基 座底部222可裸露於固合材料23〇外，且使此高功率發光 一極體200具有可凸露之底部，而此凸露之底部為散熱基 座底部222，且此散熱基座底部222可另外附著散熱層 280，此散熱層280可為具有高熱傳能力的散熱材料，例 鲁如，此散熱材料含有鑽石粉末，如此可加強散熱基座22〇 之散熱能力。另外，更可利用此凸露之散熱基座底部222, 將本創作鬲功率發光二極體2〇〇固接於基材3〇〇之基材凹 几310上，產生更穩固之散熱或固合效果。 ^由本創作上述之一較佳實施例可知，應用本創作高功 率毛光一極體200，將散熱基座220與第二電極引腳223 一件整a，不會有焊接結合時所殘留之應力集中的現 象，使本創作高功率發光二極體2〇〇得以提升運作 材料的可靠度。 、 11 M294097 根據本創作之實施例可知，本創作高功率發光二極體 2〇〇之散熱基座220與第二電極引腳223不會產生熱阻效 應，使得本創作高功率發光二極體200的散熱效果可以提 升，進而提高發光效能。 藉由本創作之另一實施例可知，本創作高功率發光二 極體200之政熱基座底部222凸露於高功率發光二極體 2〇〇之底部，因此可另外附著散熱層28〇提升散熱基座22〇 之散熱能力，並同時利用凸露之散熱基座底部⑵使高功 率發光二極體200能更穩固的與其他材料（如基材）結合。 雖然本創作已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限，本倉Η乍，任何熟習此技藝者，纟不脫離本創作之精 神2範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本創作之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 為讓本創作之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： -第1圖係繪示依照之一種習知高功率發光二極體之剖 面不意圖。 第2圖係繪不依照本創作一較佳實施例之一種高功率 發光二極體的剖面圖。 第3圖係!會示依照本創作另一實施例之一種高功率發 光二極體與基材的組合圖。 12 M294097 【主要元件符號說明】 100 ： 高功率發光 二極體 120 ： 散熱基座 140 ： 第二電極引 腳 160 ： 光學透鏡 180 ： 充填材料 210 ： 發光晶粒 221 ： 凹坑 223 第二電極引 腳 230 ： 固合材料 250 ： 導電金屬線 270 ： 充填材料 310 ： 基材凹i几 110 ： 發光晶粒 130 ： 第一電極引腳 150 ： 導電金屬線 170 ： 固合材料 200 ： 高功率發光二極體 220 ： 散熱基座 222 ： 散熱基座底部 240 ： 第一電極引腳 260 ： 光學透鏡 280 ： 散熱層 300 ： 基材 Φ 13