[发明专利]发光装置及其形成方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种发光装置及其形成方法，特别是关于一种散热良好的发光装置及其形成方法。

背景技术

一般使用发光二极管(LED)作为光源的发光装置，因为LED的寿命及亮度皆会随温度的增加而减少且LED有大部分的电能会变成热能，必须具有良好的散热机制。再者，在照明的应用上，为了达到高亮度，LED模块通常包含复数的LED晶粒且使用高功率LED晶粒，又因为光学上的要求，各LED晶粒间通常紧密排列，以便模拟成为单一光源，如此的设计对于散热的需求变得更高。

因此，在发光装置上，特别是照明装置上，不仅是LED模块的基板需具有良好的导热率，而且装设LED模块的基座(灯座)亦需要具有良好的散热能力(辐射率高)，此外各元件间的介面(interface)亦需要有够低的热阻(介面气孔)，以降低LED结点的温度(LED的p-n半导体介面温度)，如此可以使LED的寿命变长及亮度提高。

在LED模块的设计上，例如美国专利第7,489,076号、日本公开专利第2006-261290号公报及美国公开专利第2005133808号等揭露使用陶瓷基板的LED模块，以改善散热与发光特性。另外，例如美国专利第7,759,144号揭露使用三明治型陶瓷基板的LED包装，该三明治型陶瓷基板的上下表面具有直接接合(direct bonding)的铜层。藉此，达到各元件间的介面(junction)皆具有良好的导热效果。

然而，将LED模块装设于灯座，构成发光装置或照明装置时，灯座通常具有立体造型，灯座上用以安装LED模块的位置，不易使用习知的制造机台安装LED模块，通常需要利用人力，使用螺丝等固定构件，锁住固定LED模块，为了减少LED模块与灯座间的热阻，通常在其介面会使用导热片及散热膏等，但不论是导热片或散热膏的导热率都不高(～3W/m-K)，热仍无法有效传至底下的基座(灯座)，导热的瓶颈仍在。综合上述，现行发光装置在生产上无法自动化且成本高，再者，LED模块与灯座间的导热不佳。

发明内容

鉴于上述的发明背景，为了符合产业上的要求，本发明的目的之一在于提供一种散热良好的发光装置及其形成方法。根据本发明的发光装置的设计，改善了LED模块与基座的介面热阻，且基座的热辐射率高，整体发光装置的散热效果高，如此可降低操作时LED结点温度，因而可提高LED寿命及发光亮度。

而且，本发明的目的之一在于提供一种发光装置，通过使用陶瓷基座，具有耐高电压特性，可承受4000V以上电压的冲击，不会使整个装置失效(相对于金属基座而言，更符合国际安全规范)，亦即漏电流极低，低于可侦测的值，例如低于1nA。

另外，本发明的目的之一在于提供一种发光装置，通过自动化网版印刷或点胶机印刷法，处理LED模块与立体形状的基座的接合，除可减少组装流程而降低成本，且降低LED模块与基座的介面热阻而提高发光装置的散热效率。

为了达到上述目的，根据本发明一实施例提供一种形成发光装置的方法，包括：提供一基座，其包含一第一表面，且具有立体形状；形成一导电线路层于该第一表面上；以及提供一发光二极管模块，其中该发光二极管模块包含一基板及设置于基板上的LED晶粒；以及使该发光二极管模块的基板通过表面贴装(Surface mount)法设置于该导电线路层上，以形成该发光装置。于一实施例，该基座较理想为由陶瓷材料所构成。

于一实施例中，该形成一导电线路层于该第一表面上的步骤，包含使用一金属糊料(Metal paste)，以网版印刷法或利用点胶机印刷于该第一表面后，进行烧结(Firing)而形成该导电线路层。于一实施例中，该金属糊料为银膏较理想。

于一实施例中，该表面贴装法可通过焊料(Solder paste)，回流焊接(Reflow soldering)该基板与该导电线路层。

于一实施例中，该导电线路层可具有一配线图案，上述焊料为锡膏较理想。

于一实施例中，该发光二极管模块的基板与该导电线路层之间包含锡膏，锡膏、锡膏与该基板的介面以及锡膏与该导电线路层的介面的有效热传导率为大于或等于50W/m-K以上。上述「有效热传导率」(keff)，定义为1/keff＝1/k₁+1/k₂+1/k₃，其中k₂表示锡膏的热传导率，k₁表示锡膏与该导电线路层的介面(void)的热传导率，k₃表示锡膏与该基板的介面(void)的热传导率。