技术领域
[0001] 本
发明是有关于一种固态光源封装结构及其制造方法，特别是指一种低热阻抗的固态光源封装结构及其制造方法。
背景技术
[0002] 图1A为
现有技术固态光源芯片直接封装(COB，chip onbroad)技术的结构示意图；如图所示，系将一固态光源芯片18，以
银胶、绝缘胶或共晶形式16结合于金属
基板12上方，且基板12为金属
散热基板(MCPCB)，其上方设置有一绝缘材料14。然而，固态光源芯片18直接设置于绝缘材料14上方，绝缘材料14为导热不易的介电材料，因此导致扩散热阻抗高，固态光源芯片18产生的热不易传导，大量热累积在芯片端，而影响固态光源芯片18的
发光效率与其使用寿命。
[0003] 参阅图1B，其系为固态光源的另一封装结构示意图；如图所示，一固态光源芯片28设置于氮化
铝26上方，氮化铝26(AlN)设置于一基板22上方，基板22为金属基板，基板
22与氮化铝26之间以一散热膏24作
接触。此类封装结构不包含高热阻值的绝缘材料，但由于散热膏24的导热系数不高，且须对AlN加压才能降低接面热阻，因此使用散热膏24与下方的基板22结合的方式，无法有效降低整体封装结构的热阻值。
[0004] 倘若能降低固态光源芯片直接封装结构的热阻值，则于固态光源芯片使用时，可改善芯片的发光效率与使用寿命。
发明内容
[0005] 本发明的目的之一，在于提供一种低热阻抗的固态光源封装结构及其制造方法，其通过由一连接层结合一散热基板与一高导热
电路基板，可使低热阻抗的固态光源封装结构的热阻值较一般封装结构低，如此可改善芯片的发光效率与使用寿命。
[0006] 本发明的目的之二，是通过由连接层缓冲散热基板与高导热电路基板因热产生的热应
力，如此可增加低热阻抗的固态光源封装结构的可靠度。
[0007] 为了达到上述的目的，本发明是提供一种低热阻抗的固态光源封装结构，其包含：
[0008] 一散热基板；
[0009] 一连接层，设于该散热基板上方；
[0010] 一高导热电路基板，设于该连接层上方；以及
[0011] 一固态光源，设于该高导热电路基板上方；
[0012] 其中，该散热基板与该连接层之间设有一第一附着层，该第一附着层包含一第一金属层与一第二金属层，该连接层与该高导热电路基板之间设有一第二附着层，该第二附着层包含一第三金属层与一第四金属层。
[0013] 本发明中，其中该第一金属层设于该散热基板上方，该第二金属层设于该第一金属层上方，该连接层设于该第二金属层上方，该第三金属层设于该高导热电路基板下方，第四金属层设于该第三金属层下方，该连接层设于该第四金属层下方。
[0014] 本发明中，其中该第一金属层的材料包含
钛。
[0015] 本发明中，其中该第二金属层的材料包含银或金。
[0016] 本发明中，其中该第三金属层的材料包含钛。
[0017] 本发明中，其中该第四金属层的材料包含银或金。
[0018] 本发明中，其中该散热基板的材料包含金属。
[0019] 本发明中，其中上述该金属包含铝、
铜。
[0020] 本发明中，其中该连接层的材料包含金属、
合金或金属
复合材料，该金属包含铟。
[0021] 本发明中，其中该连接层的材料的该合金包含
锡银
铜合金、铟合金。
[0022] 本发明中，其中该高导热电路基板的材料包含陶瓷、
硅。
[0023] 本发明中，其中上述该陶瓷包含氮化铝、
氧化铝。
[0024] 本发明中，其中该散热基板上方设有一凹槽，该连接层设于该凹槽，该凹槽与该连接层的间设有一第一附着层。
[0025] 本发明中，其中该凹槽之外的散热基板上方设有一绝缘层与一电路层。
[0026] 本发明中，其中该第一附着层包含：
[0027] 一第一金属层，设于该凹槽上方；以及
[0028] 一第二金属层，设于该第一金属层上方，该连接层设于该第二金属层上方。
[0029] 本发明中，其中该第一金属层的材料包含钛。
[0030] 本发明中，其中该第二金属层的材料包含银或金。
[0031] 本发明还同时公开了一种低热阻抗的固态光源封装结构的制造方法，包含下列步骤：
[0032] 提供一散热基板；
[0033] 设置一第一附着层于该散热基板上方；
[0034] 设置一第二附着层于一高导热电路基板下方；
[0035] 设置一固态光源于该高导热电路基板；
[0036] 设置一连接层于该散热基板上方；
[0037] 其中，连接层为高散热、低
热膨胀系数的金属或金属复合材料。
[0038] 设置该高导热电路基板于该连接层；以及
热压合该散热基板与该高导热电路基板。
[0039] 本发明中，其设置一第一附着层于该散热基板上方的步骤更包含：
[0040] 设置一第一金属层于该散热基板上方；以及
[0041] 设置一第二金属层于该第一金属层上方。
[0042] 本发明中，其设置第二附着层于该高导热电路基板下方的步骤更包含：
[0043] 设置一第三金属层于该高导热电路基板下方；以及
[0044] 设置一第四金属层于该第三金属层下方。
[0045] 本发明具有以下有益效果：
[0046] 本发明的低热阻抗的固态光源封装结构，包含一散热基板，一连接层设于散热基板上方；一高导热电路基板设于连接层上方；一固态光源设于高导热电路基板上方。通过由连接层但使低热阻抗的固态光源封装结构的热阻值降低，并可缓冲散热基板与高导热电路基板因热产生的
应力，避免散热基板与高导热电路基板因受热产生相互脱离的问题。
附图说明
[0047] 图1A为现有技术直接封装芯片的固态光源的结构示意图；
[0048] 图1B为另一现有技术直接封装芯片的固态光源的结构示意图；
[0050] 图2B为本发明较佳实施例的分解图；
[0051] 图3A本发明另一较佳实施例的立体图；
[0052] 图3B本发明另一较佳实施例的分解图；
[0053] 图4为本发明较佳实施例的
流程图；以及
[0054] 图5为本发明另一较佳实施例的流程图。
[0055] 【图号简单说明】
[0056] 12 基板 14 色缘材料
[0057] 16 银胶 18 固态光源芯片
[0058] 22 基板 24 散热膏
[0059] 26 氮化铝 28 固态光源芯片
[0060] 30 散热基板 302 色缘层
[0061] 303 电路层 32 凹槽
[0062] 40 第一附着层 401 第一金属层
[0063] 402 第二金属层 50 连接层
[0064] 60 第二附着层 601 第三金属层
[0065] 602 第四金属层 70 高导热电路基板
[0066] 80 固态光源
具体实施方式
[0067] 为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
[0068] 请参阅图2A与图2B，其为本发明较佳实施例的立体图与分解图，其为本发明较佳实施例的结构示意图，如图所示，本发明的低热阻抗的固态光源封装结构包含一散热基板30、一连接层50、一高导热电路基板70与一固态光源80(Solid State Lighting，SSL)，连接层50设于散热基板30上方；高导热电路基板70设于连接层50上方，高导热电路基板70上可做布线及串并联设计的电路层；固态光源80则设于高导热电路基板70上方，经由固晶银胶、绝缘胶或金属共晶等形式直接固晶在高导热电路基板70所形成的电路层之上。
[0069] 散热基板30的材料包含金属，金属包含铝或铜。连接层50的材料包含金属、合金或金属复合材料。金属包含铟(In)。连接层50的
热膨胀系数小于30(10e-6/℃)，热传导系数大于50W/mk。高导热电路基板70的材料包含陶瓷或硅(Si)。陶瓷材料包含氮化铝(AlN)或氧化铝(Al2O3)等。此实施例的散热基板30以铝、连接层50以铟、高导热电路基板70以氮化铝作为范例说明。固态光源80的硅
半导体热膨胀系数为4.2(10e-6/℃)，氮化铝热膨胀系数为4.5(10e-6/℃)，此二层热膨胀系数相近，因此可增加固态光源80与高导热电路基板70之间的可靠度，且散热基板30与高导热电路基板70所产生的
热应力可通过由连接层50吸收。
[0070] 此外，氮化铝热传导系数大于140W/mk，铟热传导系数约86W/mk，铝的热传导系数约180W/mk，各层热传导系数皆互相匹配，有较佳的导热路径。在直接封装制程中避免传统铝基板直接往下遭遇绝缘层的状况，有效降低其扩散热阻值(spreadingresistance)，其热阻实验值可降至5℃/W以下。
[0071] 由于散热基板30与连接层50为不同材质，为增加散热基板30与连接层50的结合性，于散热基板30与连接层50之间设置一第一附着层40。而第一附着层40包含一第一金属层401与一第二金属层402，第一金属层401设于散热基板30上方，以电
镀或是蒸镀等方式，使第一金属层401附着于散热基板30上方，第一金属层401的材料包含钛(Ti)；并且于第一金属层401上方设置第二金属层402，同样以
电镀或是蒸镀等方式使第二金属层402附着于第一金属层401上方，第二金属层402的材料包含银(Ag)或金(Au)，再将连接层50设于第二金属层402上方。
[0072] 同样的，于连接层50与高导热电路基板70之间设有一第二附着层60，第二附着层60包含一第三金属层601与一第四金属层602，第三金属层601设于高导热电路基板50下方，第三金属层601的材料包含钛(Ti)；第四金属层602设于第三金属层601下方，第四金属层602的材料包含银(Ag)或金(Au)，再将高导热电路基板70设于连接层50上方，使连接层50位于第四金属层602下方。
[0073] 通过由第一附着层40与第二附着层60的设置，以增加散热基板30、连接层50与高导热电路基板70之间的结合性，并减少散热基板30与高导热电路基板70因受热产生相互脱离的问题。且通过由第二金属层402与第四金属层602的金(Au)或银(Ag)材料与铟(In)作较佳的结合，增加本发明结构的可靠度。
[0074] 图3A与图3B，为本发明的延伸结构与较佳的实施例。如图3A所示，为提高电性连结的方便性与减少绝缘层302产生的高扩散热阻抗，因此在制作金属
电路板(MCPCB)时，可设置一凹槽32，使金属电路板产生两个区域，区域一为凹槽32之外，其可保持金属电路板的原有结构，以保持原有的绝缘层302与电路层303；而区域二为凹槽32内，其为不包含绝缘层302与电路层303的Cu或Al基材的散热基板30，用来直接以连接层50与高导热电路基板70连结。凹槽32的散热基板30上方先镀上Ti/Ag或Ti/Au的第一附着层40，增加散热基板30与连接层50的结合能力。之后再于高导热电路基板70下方镀上Ti/Ag或Ti/Au的第二附着层60，增加高导热电路基板70与连接层50的结合能力。此延伸结构的优点在于保留金属电路板的电路层303，但亦整合图2A结构的低热阻抗优点。此结构的高导热电路基板70上方设置的固态光源80可以多晶，而且包含串并联电路，高导热电路基板70上的电路可与金属电路板的电路层303连接，再连结外部电路；或者可以亦可为单晶，直接由金属电路板作电路设计。以金属电路板连结外部电路，易于外接电线或外接连接器(connector)设计，并可保护固态光源80端不易受到外力的拉扯与破坏，可增加固态光源80在应用上的可靠性。
[0075] 请参阅图4，其为本发明较佳实施例的流程图；如图所示，本发明低热阻抗的固态光源80封装结构的制造方法，包含下列步骤，首先，进行步骤S1，提供一散热基板30；之后，进行步骤S2，设置一固态光源80于高导热电路基板70。接着，进行步骤S3，将一连接层50设置于散热基板30上方；最后，进行步骤S4，设置一高导热电路基板70于连接层50上方。于步骤S1的步骤后更包含一步骤S12，其设置一第一附着层40于散热基板30上方。而于步骤S2的步骤前更包含一步骤S14，其设置一第二附着层60于高导热电路基板70下方。
[0076] 请参阅图5，其为本发明另一较佳实施例的流程图；如图所示，于步骤S12步骤中，包含步骤S121与步骤S122，进行步骤S121时，设置一第一金属层401于散热基板30上方；接着，进行步骤S122，设置一第二金属层402于该第一金属层401上方。而步骤S14步骤中，包含步骤S141与步骤S142，于进行步骤S141时，设置一第三金属层601于高导热电路基板70下方；接着，进行步骤S142，设置一第四金属层602于第三金属层601下方。
[0077] 综上所述，本发明的低热阻抗的固态光源封装结构，包含一散热基板，一连接层设于散热基板上方；一高导热电路基板设于连接层上方；一固态光源设于高导热电路基板上方。通过由连接层但使低热阻抗的固态光源封装结构的热阻值降低，并可缓冲散热基板与高导热电路基板因热产生的应力，避免散热基板与高导热电路基板因受热产生相互脱离的问题。
[0078] 综上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明
权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为之均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
