TWM470379U - 陶瓷電路板及具有該陶瓷電路板的ｌｅｄ封裝模組 - Google Patents

陶瓷電路板及具有該陶瓷電路板的ｌｅｄ封裝模組 Download PDF

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Description

陶瓷電路板及具有該陶瓷電路板的LED封裝模組
本創作係與電路板有關，特別是關於一種陶瓷電路板，以及具有該陶瓷電路板的LED封裝模組。
習用之陶瓷電路板的結構，主要包含有一由陶瓷材料製成的基板，以及附著在該基板之表面上的多數導線。由於陶瓷基板較傳統基板具有更高的導熱、耐熱能力及電氣絕緣性質，因此陶瓷電路板適合應用於發熱量較高的電子產品，例如高亮度LED。
在陶瓷電路板的製作過程中，該基板之表面係先濺鍍上一層導電材料(例如銅)以作為種子介質層(seed layer)，再藉由微影製程及電鍍將金屬材料(例如銅)鍍在介質層上而成為該等導線，此時，可依據該陶瓷電路板的用途(例如用於LED封裝模組)選擇性地在導線的特定位置鍍上結合墊，然後再利用蝕刻方式將該介質層多餘的部分(亦即不受導線遮蓋而顯露在外的部分)去除。
由於前述之陶瓷電路板的導線係自基板表面凸出，造成此種電路板之結構較不穩固，尤其，現今電子元件越趨 小型化，陶瓷電路板的導線也隨使用需求而越趨細小，導線與基板的接觸面積越小其結構越不穩固。此外，在進行去除多餘介質層之步驟時，導線與基板之間的介質層也容易被侵蝕而剝離，如此更會降低導線附著於基板的穩固度。再者，由於該導線之寬度不大，以濺鍍方式形成之導線亦不具有較大的厚度，因此其所能容許通過之電流有限。
有鑑於上述缺失，本創作之主要目的在於提供一種陶瓷電路板，其導線與基板之結構穩固，且能容許較大之電流通過。
為達成上述目的，本創作所提供之陶瓷電路板包括一基板，以及一導線；該基板之材質為三氧化二鋁或氮化鋁，該基板具有一表面，以及一由該表面凹陷之長槽，該長槽具有一底面其粗糙度Ra為1~20μm，該底面具有多數峰點與多數谷點，該等峰點實質上位於一假想平面，該假想平面與該表面實質上平行且距離為1~100μm；該導線充填於該基板之長槽內，該導線具有一頂面實質上與該基板之表面齊平。
藉此，該導線係完全位於該基板的長槽內，而且，該長槽具有相當程度之深度，且該長槽的底面具有相當程度的起伏形狀，因此，該導線與該基板之結合結構較為穩固。此外，該導線可具有相當之厚度，因此能容許較大之電流通過。
本創作之另一目的在於提供一種LED封裝模組，係 具有穩固的結構，且能乘載較大之電流。
為達成上述目的，本創作所提供之LED封裝模組包括一基板、二導線、二結合墊，以及一LED晶片；該基板之材質為三氧化二鋁或氮化鋁，該基板具有一表面，以及二由該表面凹陷之長槽，每一該長槽具有一底面其粗糙度Ra為1~20μm，該底面具有多數峰點與多數谷點，該等峰點實質上位於一假想平面，該假想平面與該表面實質上平行且距離為1~100μm；該二導線分別充填於該基板之二長槽內，每一該導線具有一頂面實質上與該基板之表面齊平；該二結合墊分別設於該二導線之頂面；該LED晶片具有二接點分別與該二結合墊電性連接。
藉此，各該導線與基板之結合結構較為穩固，且導線之厚度可較習用者大而能容許較大之電流通過，因此，該LED封裝模組的結構穩固，且能乘載較大之電流。
10‧‧‧陶瓷電路板
20‧‧‧基板
22‧‧‧表面
24‧‧‧長槽
242‧‧‧底面
242a‧‧‧峰點
242b‧‧‧谷點
30‧‧‧導線
32‧‧‧頂面
34‧‧‧第一結合部
36‧‧‧第二結合部
38‧‧‧連接部
40‧‧‧LED封裝模組
50‧‧‧結合墊
60‧‧‧LED晶片
62‧‧‧接點
71、72、73‧‧‧陶瓷電路板
712、722、732‧‧‧基板
714、724、734‧‧‧導線
P‧‧‧假想平面
D‧‧‧深度
第1圖為本創作一較佳實施例所提供之陶瓷電路板的頂視示意圖；第2圖為本創作該較佳實施例所提供之陶瓷電路板的剖視示意圖；第3圖為一具有該陶瓷電路板之LED封裝模組的頂視示意圖；第4圖為該LED封裝模組的剖視示意圖；第5圖為比較例一之陶瓷電路板的剖視示意圖； 第6圖為比較例一之陶瓷電路板的實際產品照片；第7圖為比較例二之陶瓷電路板的剖視示意圖；第8圖為比較例二之陶瓷電路板的實際產品照片；第9圖為比較例三之陶瓷電路板的剖視示意圖；第10圖為比較例三之陶瓷電路板的實際產品照片；以及第11圖至第16圖分別為實例一至實例六之陶瓷電路板的實際產品照片。
請先參閱第1圖及第2圖，本創作一較佳實施例所提供之陶瓷電路板10包含有一基板20，以及固設於該基板20之二導線30。
該基板20係由屬於陶瓷材料之三氧化二鋁(Al2 O3 )或氮化鋁(AlN)製成，該基板20具有一表面22，以及二由該表面22凹陷之長槽24，各該長槽24具有一底面242，其粗糙度Ra為1~20μm；換言之，微觀地看，各該長槽24之底面242係呈起伏形狀，具有多數峰點242a與多數谷點242b。各該長槽24之底面242的峰點242a係大致位於一假想平面P，該假想平面P與該表面22係約略相互平行且相距1~100μm；換言之，各該長槽24能定義出一深度D，亦即該假想平面P與該表面22的距離，且該深度D為1~100μm。
該二導線30之材質為導電性良好的金屬，例如銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)等等。該二導線30係分別充填於該二長槽24內，且各該導線30之頂面32係大致與該基板20之 表面22齊平。換言之，各該導線30之形狀係與該基板20之長槽24的形狀互補。在本實施例中，各該導線30具有一呈寬度較大之長方形的第一結合部34、一呈寬度較小之長方形的第二結合部36，以及一連接第一、二結合部34、36之連接部38。
值得一提的是，在第2圖中，該二導線30僅分別被顯示出相鄰之一該第一結合部34及一該第二結合部36，該二導線30的其他部分未顯示於第2圖中。
事實上，本創作之重點係在於各該長槽24之深度D及底面242的粗糙度，以及各該導線30係與基板20之表面22齊平地完全充填於長槽24內。各該長槽24及導線30之數量及其呈現於該表面22之形狀並無限制，而可依據陶瓷電路板10之用途而變更。
第3圖及第4圖係顯示一具有前述之陶瓷電路板10的LED封裝模組40，除了如前述之基板20及導線30之外，該LED封裝模組40更包含有二結合墊50，以及一LED晶片60。
該二結合墊50係分別鍍著於該二導線30之頂面32。在本實施例中，該二結合墊50係分別位於相鄰之第一結合部34及第二結合部36(請參閱第1圖)上方，在第4圖中，該二導線30僅分別被顯示出與該二結合墊50連接之第一、二結合部34、36，該二導線30的其他部分未顯示於第4圖中。各該結合墊50之材質可為銀(Ag)、錫(Sn)、一層鎳(Ni)加一層金(Au)，或者一層鎳(Ni)加一層銀(Ag)。
該LED晶片60係以覆晶(flip chip)方式固設於該二結合墊50上，亦即，該LED晶片60具有二向下凸出之接點62，該二接點62係分別銲接於該二結合墊50上；藉此，該二接點62係分別與該二結合墊50電性連接，進而分別與該二導線30電性連接。
由於該陶瓷電路板10之導線30係完全位於該基板20的長槽24內，而且，各該長槽24具有相當之深度(D為1~100μm)，使得各該導線30具有相當之厚度，且各該長槽24的底面242具有相當程度的起伏形狀(Ra為1~20μm)，因此，各該導線30與該基板20之結合結構相當穩固，且因導線30厚度較大而能容許較大之電流通過。藉由前述之該陶瓷電路板10的特性，該LED封裝模組40具有的結構穩固，且能乘載較大之電流。
事實上，前述之各該長槽24的底面242粗糙度Ra係以1~10μm為更好的設計，其中又以Ra為5~10μm尤佳，這樣使該導線30與該基板20之結合更為穩固。此外，各該長槽24的深度D，亦即該假想平面P與該表面22之距離，係以1~70μm為更好的設計，其中又以D為1~30μm尤佳，這樣可以減少導線30金屬的用量與電鍍所需時間而降低製造成本。
以下將以申請人實際製造陶瓷電路板所得到之結果，說明本創作所界定之數值範圍能使導線穩固地附著於基板。
第5圖、第7圖及第9圖分別為比較例一、比較例 二及比較例三的陶瓷電路板71、72、73之剖視示意圖，係顯示出三種不符合本創作所提供之數據的態樣，各該陶瓷電路板71、72、73包含有一基板712、722、732，以及一填滿該基板712、722、732之長槽的導線714、724、734。第6圖、第8圖及第10圖分別為將該等陶瓷電路板71、72、73實際進行製造的結果照片，其中基板之長槽具有相互平行之十區段，且越靠左側之區段寬度越大。
第5圖所示之比較例一的陶瓷電路板71中，該基板712之長槽的深度(定義同前述之內容所述之深度D)及底面粗糙度Ra皆小於1μm，亦即皆小於本創作所界定之數值範圍。如第6圖所示，該陶瓷電路板71實際製造之結果，係長槽僅有約三分之一附著有金屬，意即導線無法完整形成於長槽內。
第7圖所示之比較例二的陶瓷電路板72中，該基板722之長槽的深度小於1μm但底面粗糙度Ra大於1μm，亦即底面粗糙度符合本創作所界定之數值範圍但深度不符合。如第8圖所示，該陶瓷電路板72之製造結果，係長槽約有將近二分之一未附著有金屬，意即導線無法完整形成於長槽內。
第9圖所示之比較例三的陶瓷電路板73中，該基板732之長槽的深度大於1μm但底面粗糙度Ra小於1μm，亦即深度符合本創作所界定之數值範圍但底面粗糙度不符合。如第10圖所示，該陶瓷電路板73之製造結果，係長槽約有將近三分之一未附著有金屬，意即導線無法完整形成於長槽內。
請再參閱下列之表一，其中列出實例一至實例六，該等實例之長槽深度D係各不相同但都介於1~100μm，且該等實例之長槽的底面粗糙度Ra亦皆介於1~20μm。第11圖至第16圖依序為表一中所列之實例一至實例六的實際產品照片，其中顯示出之製造結果，係皆能讓金屬穩固地充填於長槽內而形成完整之導線。
最後，必須再次說明，本創作於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧陶瓷電路板
20‧‧‧基板
22‧‧‧表面
24‧‧‧長槽
242‧‧‧底面
242a‧‧‧峰點
242b‧‧‧谷點
30‧‧‧導線
32‧‧‧頂面
P‧‧‧假想平面
D‧‧‧深度

Claims (10)

  1. 一種陶瓷電路板(10)，包括：一基板(20)，其材質為三氧化二鋁或氮化鋁，該基板具有一表面(22)，以及一由該表面凹陷之長槽(24)，該長槽具有一底面(242)其粗糙度Ra為1~20μm，該底面具有多數峰點(242a)與多數谷點(242b)，該等峰點實質上位於一假想平面(P)，該假想平面與該表面實質上平行且距離為1~100μm；以及一導線(30)，充填於該基板之長槽內，該導線具有一頂面(32)實質上與該基板之表面齊平。
  2. 如請求項1所述之陶瓷電路板，其中該基板的長槽底面之粗糙度Ra為1~10μm。
  3. 如請求項2所述之陶瓷電路板，其中該基板的長槽底面之粗糙度Ra為5~10μm。
  4. 如請求項1所述之陶瓷電路板，其中該假想平面與該表面之距離為1~70μm。
  5. 如請求項4所述之陶瓷電路板，其中該假想平面與該表面之距離為1~30μm。
  6. 一種LED封裝模組(40)，包括：一基板(20)，其材質為三氧化二鋁或氮化鋁，該基板具有一表面(22)，以及二由該表面凹陷之長槽(24)，每一該長槽具有一底面(242)其粗糙度Ra為1~20μm，該底面具有多數峰點 (242a)與多數谷點(242b)，該等峰點實質上位於一假想平面(P)，該假想平面與該表面實質上平行且距離為1~100μm；二導線(30)，分別充填於該基板之二長槽內，每一該導線具有一頂面(32)實質上與該基板之表面齊平；二結合墊(50)，分別設於該二導線之頂面；以及一LED晶片(60)，具有二接點(62)分別與該二結合墊電性連接。
  7. 如請求項6所述之LED封裝模組，其中該基板的長槽底面之粗糙度Ra為1~10μm。
  8. 如請求項7所述之LED封裝模組，其中該基板的長槽底面之粗糙度Ra為5~10μm。
  9. 如請求項6所述之LED封裝模組，其中該假想平面與該表面之距離為1~70μm。
  10. 如請求項9所述之LED封裝模組，其中該假想平面與該表面之距離為1~30μm。
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