TW201318235A - 加強散熱的光學元件封裝 - Google Patents

Abstract

一種加強散熱的光學元件封裝，包含：一散熱模組，經配置以傳導一光學元件產生的熱；複數個絕緣襯墊，設置於該鰭片狀散熱基板上；至少一導電襯墊，設置於該複數個絕緣襯墊上。該散熱模組包含一鰭片狀散熱基板以及複數個散熱柱，而在本發明實施例中，該光學元件為一發光元件晶片或一發光元件晶粒。該加強散熱的光學元件封裝的特徵在於一種簡單的製造方法，該方法包含一電鍍或一無電極電鍍步驟、一金屬箔疊置步驟、一厚膜印刷步驟、以及一圖案化及蝕刻步驟。

Description

加強散熱的光學元件封裝

本發明揭示一種加強散熱的光學元件封裝，特別係關於一種具有加強散熱結構以及簡易製程的發光元件(LED)多晶片封裝。

目前LED發展均著重於亮度以及效能之提升，但由於輸入LED元件之能量只有30%是用來發光，其餘的70%將會以熱形式發散，故在提高LED亮度的同時將不可避免地產生大量的熱，而溫度的上升將造成LED之發光效率降低以及色溫之改變，故LED之散熱即為一項急待解決的問題。其散熱方法可藉由三層級進行解決，分別為晶片層級、封裝層級、以及基板層級。而此三層級中，最有效且最重要的為基板層級。

目前，散熱基板之種類可分為四類，塑膠基板、強化玻璃纖維基板(例如FR4)、金屬基板、以及陶瓷基板。其優缺點分別如下：塑膠基板最大優點在於結構多變化並且易於大量生產，但其散熱效率是最差的，目前低功率(~0.3W)LED完全使用塑膠作為其基板。玻璃纖維基板的優點在於製程容易以利大量生產，但其缺點即在於散熱效率差，不適於目前高功率LED之發展。金屬芯印刷電路板或稱為Metal-Core PCB(MCPCB)基於金屬具有較高的熱傳導係數以及金屬加工製程的簡便，目前為高功率LED散熱基板的主流之一。MCPCB的應用困難點在於亟需替換結構中之絕緣層材料。該絕緣層材料雖經由添加具有高熱傳導係數的填充物進入傳統的環氧樹脂，而使其熱傳導係數從0.5W/mk提高至5W/mk，但目前此絕緣層材料之可靠度以及稍低的熱傳導係數仍是待解決之問題。陶瓷基板亦為目前高功率LED散熱基板主流之一，但其問題即在於基板使用的Al₂O₃，其熱傳導係數在20至30W/mk之間，雖然使用直接鍍銅基板(Direct Plating Copper，DPC)製程或是將基板更換為AlN均可明顯的提昇其導熱特性，但成本價錢隨即大幅的攀昇。

就封裝層級來分別，則可分為第一層級封裝以及第二層級封裝。第一層級封裝為直接承載一LED晶粒使之變成一獨立晶片，而第二層級封裝則是針對LED晶片陣列進行其電路佈局以及封裝。圖1顯示具有習知金屬引線以及第一層級封裝結構的一低功率LED(<0.3W)10剖面圖。一低功率LED晶粒16置放在一塑封J引線晶片封裝(Plastic Leaded Chip Carrie，PLCC)11上，並以金線13穿過一孔洞15與該金屬引線12電氣相連，上述結構被一鐘形封裝14以及螢光膠(未顯示)密封。圖2顯示具有習知第一層級封裝結構的一高功率LED(>0.5W)20剖面圖。一高功率LED晶粒26置放在一Al₂O₃或一AlN基板21上，並以金線23穿過一孔洞25與該金屬電極22電氣相連，上述結構被一鐘形封裝24以及螢光膠(未顯示)密封。第一層級封裝的成品為一獨立晶片，該獨立晶片則進入第二層級封裝。

圖3顯示具有習知第二層級封裝結構的一高功率LED300剖面圖，該結構具有鋁金屬芯印刷電路板(MCPCB)310以及一鋁散熱板311。第二層級封裝的目的在將多顆獨立晶片共同放置到印刷電路板上，並搭配上電阻，變阻器，變壓器等電路元件以完成一個基本LED照明結構。如圖3所示，一高功率LED晶粒313置放在一Al₂O₃或一AlN基板301上，並以金線303穿過一孔洞305與該金屬電極302電氣相連，上述結構被一鐘形封裝304以及螢光膠(未顯示)密封。一圖案化的導電襯墊307與該金屬電極302接合，並被防焊油墨308圍繞於一介電層309之上。該介電層309必須置放於該導電襯墊307與該MCPCB 310之間以隔絕導電通路直通底下的MCPCB 310。一導熱膠帶312置放於該MCPCB 310與一散熱版311之間以黏著兩者。在該陶瓷基板301以及該防焊油墨308中間的孔隙306被具有填充物的導熱膠所填滿。該等填充物包含高分子、陶瓷氧化物或金屬，用以加強散熱以及黏著該獨立的LED晶片及該MCPCB 310。

綜上所述，有效的LED封裝結構熱管理被以下兩點所限制：1)導熱膠皆具有低的熱傳導係數，以及2)整個結構具有多個導體-絕緣體介面。一個具有導熱膠及多個導體-絕緣體介面的LED封裝結構，其熱傳導係數僅有2W/mK。因此，目前亟需一個針對第一層級封裝或第二層級封裝進行改良的LED封裝結構，以做到更有效的熱管理。

本發明揭露一種加強散熱的光學元件封裝，該加強散熱的光學元件封裝包含：一散熱模組；複數個絕緣襯墊；以及至少一導電襯墊。該散熱模組包含一鰭片狀散熱基板以及設置於該鰭片狀散熱基板上的複數個散熱柱；該複數個絕緣襯墊設置於該鰭片狀散熱基板上；該至少一導電襯墊設置於該複數個絕緣襯墊上，並與一光學元件電氣相連。

本發明揭露一種加強散熱的光學元件封裝之製造方法，該方法包含以下步驟：形成一散熱模組，該散熱模組包含一鰭片狀散熱基板以及置放於該鰭片狀散熱基板上的複數個散熱柱；形成複數個絕緣襯墊及至少一導電襯墊於該複數個絕緣襯墊上；結合該散熱模組以及該複數個絕緣襯墊；以及形成一加強黏合層於該複數個散熱柱以及該至少一導電襯墊上。

本發明揭露一種加強散熱的光學元件封裝之製造方法，該方法包含以下步驟：形成複數個絕緣襯墊及至少一導電襯墊於該複數個絕緣襯墊上；形成一第一加強黏合層於該至少一導電襯墊上；結合該複數個絕緣襯墊以及一鰭片狀散熱基板；形成複數個散熱柱於該鰭片狀散熱基板上；以及形成一第二加強黏合層於該複數個散熱柱上。

上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵及優點，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。

本發明揭露一熱電分離的封裝結構。從第二層級封裝的觀點，本發明的實施例首先使用錫或其他金屬取代習知LED封裝中的導熱膠，如此可以使完成第一層級封裝之晶片利用整個底部區域作為散熱通道；本發明另一實施例揭露結合第二層級封裝以及一未經第一層級封裝的LED晶粒以形成一板上晶片封裝(COB)結構。新的COB結構減少散熱途徑中導體與絕緣體的介面數量，以增進散熱效率。另外，以下實施例所使用的鰭片狀散熱基板為鋁金屬一體成型，可減少圖三散熱結構所示的散熱路徑介面，亦即，鋁金屬芯印刷電路板310與散熱膠帶312之介面，以及散熱膠帶312與鰭片狀鋁散熱板311之介面。使用鰭片狀鋁金屬散熱基板的另一好處在於，省去該鋁金屬芯印刷電路板310與該鋁散熱板311的黏合製程，不但免除散熱膠帶312的使用，製程步驟及時間也跟著減少。本發明之另一目的在於揭露該光學元件封裝的簡單製程，例如，運用具有高熱導通係數的金屬材料於導熱膠印刷、金屬箔疊置、以及電鍍/無電極電鍍等製程。

圖4為根據本發明一實施例之一加強散熱的高功率LED封裝40剖面圖。該高功率LED封裝40包含一散熱模組41、複數個絕緣襯墊45、以及至少一導電襯墊46。該散熱模組41包含一鰭片狀散熱基板42以及設置於該鰭片狀散熱基板42上的複數個散熱柱43；該複數個絕緣襯墊45設置於該鰭片狀散熱基板42上，而該至少一導電襯墊46設置於該複數個絕緣襯墊45上。根據本發明一實施例，複數個光學元件20，例如，具有第一層級封裝之高功率LED晶片，設置於該複數個散熱柱43上並藉由電極22和加強黏合層47與該至少一導電襯墊46電氣相連。該加強黏合層47包含錫或鎳/鈀/金之金屬膜。

圖5至圖10為根據圖4之實施例的製造方法流程圖。參照圖5，一鰭片狀散熱基板42需由具有熱傳導係數高於100W/mK的材料所組成，例如，A1 3303、A1 3305、或其他的鋁基板或銅基板。接著，由導熱膠組成的一圖案化厚膜藉由厚膜印刷方式置放於該鰭片狀散熱基板42上，該導熱膠組成的圖案化厚膜經由烤乾及燒結步驟形成一固態導體。該固態導體成為置放於該鰭片狀散熱基板42上之散熱柱43。該散熱柱43以及該鰭片狀散熱基板42形成一散熱模組41。該導熱膠的材料含有鋁、銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑金屬粉末、或上述金屬以及合金粉末之組合。該印刷圖案可為複數個正方形或多角形。

圖6至圖10中，該複數個絕緣襯墊45及該至少一導電襯墊46將依照以下步驟組合：一銅箔46置放於一絕緣襯墊45上以形成一未經圖案化的結合單元，該絕緣襯墊45為一雙面黏著層。該銅箔46的厚度可因應不同需要而介於1/2 oz.至3 oz.(17μm～105μm)之間。該雙面黏著層的厚度介於5μm至150μm之間，其材料包含一雙面膠、一樹脂、或其他具有黏著性質的絕緣體。該雙面黏著層上下兩表面間更可包含一絕緣層如聚亞醯胺(polyimide,PI)以形成一三明治結構。

參見圖7，該結合單元經過打孔製程形成與圖5中該複數個散熱柱43幾合上互補的圖案。參見圖8，一圖案化膠體46'置放在該結合單元的銅箔46上。該圖案化膠體46'經設計形成特定電路線結構，其材料包含光阻或樹脂，並於一實施例中經過一烤乾步驟而硬化。

參見圖9，一簡單蝕刻步驟用來移除未被覆蓋的銅箔46。下一步驟則利用化學蝕刻，例如藥劑清洗，或物理蝕刻，例如噴沙研磨，清除剩餘的膠體46'。

參見圖10，該散熱模組41以及該圖形化的結合單元以幾合互補的方式對齊，兩上述單元藉由該雙面黏著層的未黏著表面而黏合。一電鍍或無電極電鍍製程將一加強黏合層47鍍在該銅箔46及該散熱柱43上。該加強黏合層47包含錫或鎳/鈀/金之金屬膜。在本發明一實施例中，該散熱柱43之頂部表面至少等於或高於本封裝結構的其他構件頂部表面。返回參照圖4，該光學元件20被置放於該散熱柱43頂部，並藉由電極22和加強黏合層47與該至少一導電襯墊46電氣相連。該包含錫或鎳/鈀/金之金屬膜之加強黏合層47鍍在該銅箔46及該散熱柱43上之後再將該光學元件20置放於其上，以達到更佳的黏著效果及降低不同材料間的接觸電阻。

圖11為根據本發明另一實施例之一加強散熱的高功率LED封裝110剖面圖。該高功率LED封裝110包含一散熱模組51、複數個絕緣襯墊55、以及至少一導電襯墊56。該散熱模組51包含一鰭片狀散熱基板52以及設置於該鰭片狀散熱基板52上的複數個散熱柱53；該複數個絕緣襯墊55設置於該鰭片狀散熱基板52上，而該至少一導電襯墊56設置於該複數個絕緣襯墊55上。根據圖11中本發明一實施例，複數個光學元件20，例如具有第一層級封裝之高功率LED晶片，設置於該複數個散熱柱53上並藉由電極22和相應的第一加強黏合層57與該至少一導電襯墊56電氣相連。該第一加強黏合層57包含錫或鎳/鈀/金之金屬膜。

圖12至圖18為根據圖11之實施例的製造方法流程圖。一銅箔56置放於一絕緣襯墊55上以形成一未經圖案化的結合單元，該絕緣襯墊55為一雙面黏著層。該銅箔56的厚度可因應不同需要而介於1/2 oz.至3 oz.(17μm～105μm)之間。該雙面黏著層的厚度介於5μm至150μm之間，其材料包含一雙面膠、一樹脂、或其他具有黏著性質的絕緣體。該雙面黏著層上下兩表面間更可包含一絕緣層如聚亞醯胺(polyimide,PI)以形成一三明治結構。該結合單元經由一打孔製程形成如圖13之特定圖形。

參見圖14，一圖案化膠體56'置放在該結合單元的銅箔56上。該圖案化膠體56'經設計形成特定電路線結構，其材料包含光阻或樹脂，並於一實施例中經過一烤乾步驟而硬化。接著，如圖15所示，一簡單蝕刻步驟用來去除未被覆蓋的銅箔56。下一步驟則利用化學蝕刻，例如藥劑清洗，或物理蝕刻，例如噴沙研磨，清除剩餘的膠體56'。

如圖16所示，一電鍍或無電極電鍍製程將一第一加強黏合層57鍍在該導電襯墊56上，該第一加強黏合層57包含錫或鎳/鈀/金之金屬膜。將該絕緣襯墊55、該至少一導電襯墊56、該第一加強黏合層57、以及該散熱模組5結合之步驟如下：參見圖17，一鰭片狀散熱基板52需由具有熱傳導係數高於100W/mK的材料所組成，例如，A1 3303、A1 3305、或其他的鋁基板、銅基板、及其合金所組成之基板。圖16中所示的結構及圖17中所示的鰭片狀散熱基板52將藉由該雙面黏著層的未黏著表面而黏合。

參見圖18，一電鍍或無電極電鍍製程在該鰭片狀散熱基板52上以與圖16所示結構以幾合互補之形式形成複數個散熱柱53。返回參見圖18，該散熱柱53為一具有高於100W/mK之熱傳導係數的熱導體，其材料包含銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑、或上述合金之組合。根據本發明一實施例，該散熱柱53之頂部表面至少等於或高於本封裝結構的其他構件頂部表面。包含錫或鎳/鈀/金之金屬膜的一第二加強黏合層58藉由一電鍍或一印刷製程形成於該散熱柱53頂部，以達到更佳的黏著效果及降低不同材料間的接觸電阻。如圖11中的實施例所示，一光學元件20被置放於該散熱柱53頂部，並藉由電極22和相應的第一加強黏合層57與該至少一導電襯墊56電氣相連。

圖19為根據本發明另一實施例之一加強散熱的高功率LED封裝190剖面圖。該高功率LED封裝190包含一散熱模組193、複數個絕緣襯墊192、以及至少一導電襯墊194。該散熱模組193包含一鰭片狀散熱基板191以及設置於該鰭片狀散熱基板191上的複數個絕緣襯墊192；該複數個絕緣襯墊192設置於該鰭片狀散熱基板191上，而該至少一導電襯墊194設置於該複數個絕緣襯墊192上。根據圖19中本發明一實施例，複數個光學元件197，例如改良式第一層級封裝之高功率LED晶片，設置於複數個散熱柱198上，並藉由電極22和相應的一第一加強黏合層195與該至少一導電襯墊194電氣相連。該第一加強黏合層195包含錫或鎳/鈀/金之金屬膜。

圖20至圖22為根據圖19之實施例的製造方法流程圖。參見圖20，一鰭片狀散熱基板200上配置有複數個絕緣襯墊201，該複數個絕緣襯墊201乃經由一印刷圖型化製程，將一絕緣玻璃膠體印刷於該鰭片狀散熱基板200上；再經由一烘乾燒結製程將該玻璃膠體緻密化並固化。經固化之玻璃膠體具有一高的絕緣電阻以及一低的介電常數，較佳地，該電阻高於10⁸ ohm，該介電常數在1kHz下低於20。該固化之玻璃膠體同時可與該鰭片狀散熱基板具有良好的連接。參見圖21，使用另一印刷圖型化製程將一導体膠印刷出特定之電路圖形以及複數個散熱柱212於該鰭片狀散熱基板200上。該電路圖形於圖21中對應於至少一導電襯墊213。該導体膠之成分可為銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑、或上述合金之組合。經圖形化印刷後之導體膠再進一步利用烘乾燒結製程以完成該至少一導電襯墊213以及該複數個散熱柱212。參見圖22，一加強黏合層214經由一電鍍或無電極電鍍製程將其鍍在該至少一導電襯墊213，以及該複數個散熱柱212上。該加強黏合層214包含錫或鎳/鈀/金之金屬膜。如圖19所示，一光學元件197被置放於該散熱柱198頂部，並藉由兩電極22和相應的加強黏合層195與該至少一導電襯墊194電氣相連。圖19中該光學元件197與圖2中的該光學元件20不同在於其多存在一導熱襯墊196於兩電極22之間，由於該散熱柱197與該導電襯墊194具有相等之高度，該導熱襯墊196設置的目的在於將該光學元件197底部與該散熱柱212頂部完全接觸，以強化散熱之途徑之效果。

從圖4、圖11、及圖19的三個實施例來看，形成該散熱柱的方法有：1)在一鰭片狀散熱基板上以一電鍍或無電極電鍍製程形成複數個散熱柱，該散熱柱材料包含銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑、或上述合金之組合；或2)藉由厚膜印刷方式在一鰭片狀散熱基板上形成的一圖案化厚膜，該厚膜材料包含銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑金屬粉末、或上述金屬以及合金粉末之組合。形成該導電襯墊的方法有：1)疊置一銅箔於一絕緣層上，再進行圖案化製程，或2)藉由厚膜印刷方式在一絕緣層上形成的一導電膠的圖案化厚膜，該導電膠材料包含銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑金屬粉末、或上述金屬以及合金粉末之組合。組成該絕緣襯墊的材料可為雙面膠、樹脂、絕緣性高分子、絕緣之玻璃系統、或上述絕緣材料之組合。在本發明部分實施例中，該散熱柱及該導電襯墊皆由導熱膠組成。該導熱膠之材料包含銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑金屬粉末、或上述金屬以及合金粉末之組合。在本發明其他實施例中，該散熱柱由電鍍形成，其材料包含銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑、或上述合金之組合；而該導電襯墊由導熱膠藉由厚膜印刷形成，該導熱膠之材料包含銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑金屬粉末、或上述金屬以及合金粉末之組合。

圖23顯示在一半導體基板231被動面238具有一金屬層234的LED晶片封裝230剖面圖。該半導體基板231包含一半導體區域233以及一絕緣區域232。一磊晶成長的發光結構235置放於該半導體基板231的一主動面237，而一金屬層234，例如金，置放於該半導體基板231的一被動面238。兩金屬襯墊236分別置放於該發光結構235的P型層及N型層上，藉由金線239與一外接偏壓(未顯示)相連。該絕緣區域232以及該金屬層234之組合為促成一板上LED晶片封裝(Chip on Board,COB)的關鍵，而COB更可進一步增加單位面積的晶粒數量。以下的實施例說明COB與一加強散熱的光學封裝之整合結構。圖24為根據本發明另一實施例之一加強散熱的高功率LED板上晶片封裝(COB)240剖面圖。該LED COB 240包含一散熱模組241、複數個絕緣襯墊245、以及至少一導電襯墊246。該散熱模組241包含一鰭片狀散熱基板242以及設置於該鰭片狀散熱基板242上的複數個散熱柱243；該複數個絕緣襯墊245設置於該鰭片狀散熱基板242上，而該至少一導電襯墊246設置於該複數個絕緣襯墊245上，形成一結合單元。在本實施例中，一LED晶片230設置在一散熱柱243上，並藉由金線249和相應的加強黏合層247與該結合單元之至少一導電襯墊246電氣相連。該加強黏合層247包含錫或鎳/鈀/金之金屬膜，並置於該至少一導電襯墊246上，以達到更佳的黏著效果及降低該金線249以及該導電襯墊206之間的接觸電阻。該散熱柱243由一導體膠組成，該導體膠材料包含銀、銅、銀鈀合金、鈀、鉑金屬粉末、或上述金屬以及合金粉末之組合。本發明中的該導電襯墊246包含一金屬箔，較佳地例如一銅箔，疊置於該該絕緣襯墊245上。一複數個LED晶片230形成的發光元件陣列接著藉由螢光膠244封裝，形成一加強散熱的LED COB結構240。上述僅為本發明許多實施例中的一種，其揭露了加強散熱的光學封裝可以與COB結構整合，換句話說，本發明中其他實施例的鰭片狀散熱基座部分皆可與LED COB結構結合，進而產生具有加強散熱的光學封裝之發光元件陣列。

綜上而言，本發明揭露一加強散熱的光學元件封裝以及其製程。本發明所舉的該等實施例利用不同材料之組合建構封裝結構，並與不同封裝層級的LED晶片整合。該加強散熱的光學元件封裝將LED晶片產生的熱經由散熱柱傳導至一鰭片狀散熱基板。該散熱柱具有一簡單製程，包含一電鍍或一無電極電鍍步驟、一金屬箔疊置步驟、一厚膜印刷步驟、以及一圖案化及蝕刻步驟。

本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍內，本揭露之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多製程可以不同之方法實施或以其它製程予以取代，或者採用上述二種方式之組合。

此外，本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本揭露教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本揭露。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。

10．．．具有第一層級封裝的低功率LED

11．．．塑封J引線晶片封裝

12．．．金屬引線

13、23、303、199、209、239、249．．．金線

14、24、304．．．鐘形封裝

15、25、305．．．孔動

16．．．低功率LED晶粒

20．．．具有第一層級封裝的高功率LED

21．．．氧化鋁或氮化鋁基板

22．．．電極

26．．．高功率LED晶粒

300．．．具有第二層級封裝的高功率LED

301．．．氧化鋁或氮化鋁基板

302．．．金屬電極

306．．．間隙

308．．．防焊油墨

309．．．介電層

310．．．鋁金屬芯印刷電路板

311．．．鰭片狀鋁散熱板

312．．．導熱膠帶

313．．．高功率LED晶粒

40、110、190、240．．．高功率LED封裝

41、51、193、241．．．散熱模組

42、52、191、200、242．．．鰭片狀散熱基板

43、53、197、198、212、243．．．散熱柱

45、55、192、201、245．．．絕緣襯墊

196．．．導熱襯墊

46、56、194、213、246．．．導電襯墊

46'、56'．．．膠體

47、195、214、247．．．加強黏合層

57．．．第一加強黏合層

58．．．第二加強黏合層

230．．．LED晶片

231．．．半導體基板

233．．．絕緣區域

232．．．半導體區域

234．．．金屬層

235．．．發光磊晶結構

236．．．金屬襯墊

237．．．主動面

238．．．被動面

230．．．板上LED晶片封裝(COB)

244．．．螢光膠

圖1顯示具有習知金屬引線封裝結構的一低功率LED剖面圖；

圖2顯示具有習知電路線封裝結構的一高功率LED剖面圖；

圖3顯示具有習知鋁金屬芯印刷電路板(MCPCB)以及一鋁散熱板封裝結構的一高功率LED剖面圖；

圖4為根據本發明一實施例之一加強散熱的高功率LED封裝剖面圖；

圖5至圖10為根據圖4之實施例的製造方法流程圖；

圖11為根據本發明另一實施例之一加強散熱的高功率LED封裝剖面圖；

圖12至圖18為根據圖11之實施例的製造方法流程圖；

圖19為根據本發明一實施例之一加強散熱的高功率LED封裝剖面圖；

圖20至圖22為根據圖19之實施例的製造方法流程圖；

圖23顯示在被動面具有一金屬層的LED晶粒剖面圖；以及

圖24為根據本發明另一實施例之一加強散熱的高功率LED板上晶片封裝(COB)剖面圖。

20．．．具有第一層級封裝的高功率LED

21．．．氧化鋁或氮化鋁基板

22．．．電極

23．．．金線

40．．．高功率LED封裝

41．．．散熱模組

42．．．鰭片狀散熱基板

43．．．散熱柱

45．．．絕緣襯墊

46．．．導電襯墊

47．．．加強黏合層

Claims (25)

1. 一種加強散熱的光學元件封裝，包含：一散熱模組，經配置以傳導一光學元件產生的熱，其中該光學元件與該散熱模組互相接觸，該散熱模組包含：一鰭片狀散熱基板；以及複數個散熱柱，設置於該鰭片狀散熱基板上；複數個絕緣襯墊，設置於該鰭片狀散熱基板上；至少一導電襯墊，設置於該複數個絕緣襯墊上，並與該光學元件電氣相連。
2. 根據請求項1所述之加強散熱的光學元件封裝，其中該光學元件為完成第一層級封裝的一發光元件晶片，設置於該複數個散熱柱上，並與該導電襯墊電氣相連。
3. 根據請求項1所述之加強散熱的光學元件封裝，其中該光學元件為未完成第一層級封裝的一發光元件晶粒，設置於該複數個散熱柱上，並與該導電襯墊電氣相連。
4. 根據請求項3所述之加強散熱的光學元件封裝，其中該發光元件晶粒包含：一半導體基板，具有一絕緣區域以及置於該絕緣區域上的一半導體區域；一導電層，設置於該半導體基板的一被動面，與該半導體基板的絕緣區域接觸；以及一發光結構，磊晶成長於該半導體基板的一主動面，與該半導體基板的半導體區域接觸。
5. 根據請求項1所述之加強散熱的光學元件封裝，其中該鰭片狀散熱基板包含鋁、銅、或其合金
6. 根據請求項1所述之加強散熱的光學元件封裝，其中該散熱柱為一熱導體，該熱導體熱傳導係數高於100W/mK。
7. 根據請求項1所述之加強散熱的光學元件封裝，其中該散熱柱的頂部表面等於或高於該光學元件封裝之其它構件的頂部表面。
8. 根據請求項1所述之加強散熱的光學元件封裝，其中該絕緣襯墊包含雙面膠、樹脂、絕緣性高分子、絕緣之玻璃系統、或上述絕緣材料之組合。
9. 根據請求項1所述之加強散熱的光學元件封裝，其中該導電襯墊包含銅、鈀、銀鈀合金、或其合金。
10. 一種加強散熱的光學元件封裝之製造方法，包含以下步驟：形成一散熱模組，該散熱模組包含一鰭片狀散熱基板以及置放於該鰭片狀散熱基板上的複數個散熱柱；形成複數個絕緣襯墊及至少一導電襯墊於該複數個絕緣襯墊之一上；結合該散熱模組以及該複數個絕緣襯墊；以及形成一加強黏合層於該複數個散熱柱以及該至少一導電襯墊上。
11. 根據請求項10所述之製造方法，更包含以下步驟：藉由該加強黏合層將一光學元件黏合於該散熱柱上；以及將該光學元件及該導電襯墊電氣相連。
12. 根據請求項10所述之製造方法，其中形成該複數個散熱柱之步驟包含一厚膜印刷製程，且該複數個散熱柱的材料包含導電膠。
13. 根據請求項10所述之製造方法，其中形成複數個絕緣襯墊之步驟包含：在一雙面黏合層的一面黏合一金屬箔，其中該雙面黏合層為一絕緣體；將該雙面黏合層及該金屬箔形成一特定圖案；印刷一圖案化膠體於該金屬箔之上；蝕刻未被該膠體覆蓋之金屬箔；以及
14. 去除該圖案化膠體。根據請求項10所述之製造方法，其中形成該加強黏合層之步驟包含一表面印刷製程或一電鍍製程。
15. 一種加強散熱的光學元件封裝之製造方法，包含以下步驟：形成複數個絕緣襯墊及至少一導電襯墊於該複數個絕緣襯墊之一上；形成一第一加強黏合層於該至少一導電襯墊上；結合該複數個絕緣襯墊以及一鰭片狀散熱基板；形成複數個散熱柱於該鰭片狀散熱基板上；以及形成一第二加強黏合層於該複數個散熱柱上。
16. 根據請求項15所述之製造方法，更包含以下步驟：藉由該第二加強黏合層將一光學元件黏合於該散熱柱上；以及將該光學元件及該導電襯墊電氣相連。
17. 根據請求項15所述之製造方法，其中形成複數個絕緣襯墊之步驟包含：在一雙面黏合層的一面黏合一金屬箔，其中該雙面黏合層為一絕緣體；將該雙面黏合層及該金屬箔形成一特定圖案；印刷一圖案化膠體於該金屬箔之上；蝕刻未被該膠體覆蓋之金屬箔；以及去除該圖案化膠體。
18. 根據請求項15所述之製造方法，其中形成該複數個散熱柱之步驟包含一電鍍或一無電極電鍍製程。
19. 根據請求項15所述之製造方法，其中形成該第一加強黏合層之步驟包含一表面印刷製程或一電鍍製程。
20. 根據請求項15所述之製造方法，其中形成該第二加強黏合層之步驟包含一表面印刷製程或一電鍍製程。
21. 一種加強散熱的光學元件封裝之製造方法，包含以下步驟：形成一散熱模組，該散熱模組包含一鰭片狀散熱基板以及置放於該鰭片狀散熱基板上的複數個絕緣襯墊；形成複數個散熱柱及至少一導電襯墊於該複數個絕緣襯墊之一上；以及形成一加強黏合層於該複數個散熱柱以及該至少一導電襯墊上。
22. 根據請求項21所述之製造方法，更包含以下步驟：藉由該加強黏合層將一光學元件黏合於該散熱柱上；以及將該光學元件及該導電襯墊電氣相連。
23. 根據請求項21所述之製造方法，其中形成該複數個絕緣襯墊之步驟包含在該鰭片狀散熱基板上印刷形成一圖型化之絕緣層。
24. 根據請求項21所述之製造方法，其中形成該複數個散熱柱以及該至少一導電襯墊之步驟包含一厚膜印刷製程，且該複數個散熱柱及該至少一導電襯墊的材料包含導電膠。
25. 根據請求項21所述之製造方法，其中形成該加強黏合層之步驟包含一表面印刷製程或一電鍍製程。