热辐射散热发光二极管结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种热辐射散热发光二极管结构及其制作方法，包括LED磊晶层、蓝宝石基板、黏着导热层、热辐射散热薄膜及底座基板，LED磊晶层在蓝宝石基板上形成，热辐射散热薄膜在基板上形成，黏着导热层位于蓝宝石基板与热辐射散热薄膜之间以结合包含LED磊晶层的蓝宝石基板及包含热辐射散热薄膜的底座基板。热辐射散热薄膜包含金属与非金属的组合物，并具有结晶体的显微结构，尤其是具有高效率的热辐射散热特性，可将LED磊晶层所产生的热量以热辐射方式快速的朝向底座基板而向外传播，因此能大幅降低LED磊晶层的操作温度，维持稳定的发光操作并延长使用寿限。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热辐射散热发光二极管(LED)结构及其制作方法，尤其是具有热辐射散热薄膜藉热辐射以加强散热效率的发光二极管结构及其制作方法。
技术介绍
近年来，随着环保、节能及减碳的世界风潮的逐渐盛行，LED因具有高发光效率而成为取代一般发光源的最重要选项之一。参阅图1，为现有技术发光二极管结构的示意图。如图1所示，现有技术的LED结构1 一般包括LED芯片10、蓝宝石基板20、银胶30、支架40、底座基板50、多个连接线60、 封装胶70及散热铝基板80。LED芯片10在蓝宝石基板20上形成，利用银胶30将包含LED 芯片10的蓝宝石基板20连结至支架40上，底座基板50承载支架40，且所述连接线60用以连接LED芯片10至支架40。支架40具延伸体结构，用以贯穿底座基板50而与底座基板 50底下的散热铝基板80接触，藉以将LED芯片10所产生的热量以热传导方式传播至散热铝基板80，如热传导方向H所示。由于热传导效率取决于材料的热导系数以及传导面积，而现有技术中，为增加热传导的面积，必须加大LED结构1的尺寸，造成使用上受到限制。此外，散热铝基板80的表面积亦决定整体的散热效率，所以散热铝基板80 —般具有很大的几何外观，增加整体LED 结构1的重量，进而使得LED结构1非常笨重。因此，需要一种不需支架及散热铝基板且能高效率热辐射散热的发光二极管结构，以解决上述现有技术的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种热辐射散热发光二极管结构，包括LED磊晶层、 蓝宝石基板、黏着导热层、热辐射散热薄膜及底座基板，其中LED磊晶层在蓝宝石基板上形成，热辐射散热薄膜在基板上形成，黏着导热层位于蓝宝石基板与热辐射散热薄膜之间，用以将包含LED磊晶层的蓝宝石基板及包含热辐射散热薄膜的底座基板结合成一体的热辐射散热发光二极管结构。热辐射散热薄膜包含金属与非金属的组合物，并具有结晶体的显微结构，其中结晶体的大小为数微米至数纳米之间，尤其是，热辐射散热薄膜具有高效率的热辐射散热特性，可将LED磊晶层所产生的热量以热辐射方式快速的朝向底座基板而向外传播，因此，能大幅降低LED磊晶层的操作温度，维持稳定的发光操作并延长使用寿限，或增加LED磊晶层的导通电流以增加发光亮度。同时，本专利技术的热辐射散热发光二极管结构不需支架及散热铝基板，进一步降低材料及制作成本，并缩小整体的体积及重量，进而增加应用范围及使用方便性。本专利技术的另一目的在提供一种热辐射散热发光二极管结构的制作方法，包括在蓝宝石基板上形成LED磊晶层；在底座基板上形成热辐射散热薄膜；以及利用黏着导热层结合将包含LED磊晶层的蓝宝石基板及包含热辐射散热薄膜的底座基板，以形成一体的热辐射散热发光二极管结构。附图说明图1为现有技术发光二极管结构的示意图。图2为依据本专利技术热辐射散热发光二极管结构的示意图。图3为依据本专利技术热辐射散热发光二极管结构的制作方法的处理流程图。图4为依据本专利技术另一实施例热辐射散热发光二极管结构的示意图。具体实施例方式以下配合说明书附图对本专利技术的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。参阅图2，为本专利技术热辐射散热发光二极管结构的示意图。如图2所示，本专利技术的热辐射散热发光二极管结构100包括LED磊晶层110、蓝宝石基板120、黏着导热层130、热辐射散热薄膜140、底座基板150、至少一电气连接线(图中未显示)及封装胶体(图中未显示)。LED磊晶层110 —般至少可包括依序堆栈的N型半导体层、半导体发光层、P型半导体层，比如N型半导体层可为N型GaN(氮化镓)层，半导体发光层可包含氮化镓或氮化铟镓，P型半导体层可为P型GaN层，其中P型GaN层及N型GaN层分别藉电气连接线而电气连接至外部电源(图中未显示)的正电端及负电端，藉以导通LED磊晶层110，亦即顺向偏压，而使得半导体发光层产生电子电洞对的复合作用以发射光线。封装胶体可为硅胶或环氧树脂，用以包覆LED磊晶层110以提供包护作用，同时可在封装胶体中掺杂适当的荧光粉，用以将LED磊晶层110所发射的原始光谱与荧光粉机发光进行混光，比如将蓝光混色成不同色温的白光。黏着导热层130位于蓝宝石基板120及热辐射散热薄膜130之间，且具较佳热传导特性，可将经由蓝宝石基板120传导LED磊晶层110所产生的热，进一步传导至热辐射散热薄膜140，亦即LED磊晶层110所产生的热以热传导的机制经蓝宝石基板120及银胶130 而逐层传导至热辐射散热薄膜140，其中黏着导热层130用以黏着的银胶或锡胶，或是用以共金的铜锡合金或金锡合金。由于热辐射散热薄膜140是在底座基板150上形成，因此与底座基板150接触的交接面具有高效率热辐射特性，可将本身的热量以热辐射的机制朝向底座基板150传播， 如图中的热辐射R所示。热辐射散热薄膜140主要是包含金属与非金属的组合物，且该组合物包含银、铜、 锡、铝、钛、铁及锑的至少其中之一，以及包含硼、碳的至少其中之一的氧化物或氮化物或无机酸机化物，例如，热辐射散热薄膜140可包括钛锑商化物。此外，热辐射散热薄膜140具有结晶体的显微结构，其中结晶体的大小可为数微米至数纳米之间，据信，该结晶体可产生特定的晶体振荡，藉以辐射出高效率的热辐射光谱，比如红外线或远红外线范围的光谱。为提高热辐射散热薄膜140的质量，可选用具适当材料的底座基板150，比如热辐射散热薄膜140与底座基板150的热膨胀系数的差额比不大于0. 1%。上述的热辐射散热发光二极管结构100中可直接以底座基板150当作散热装置，而不需使用额外的支架及散热装置，以降低材料成本，尤其是省略笨重且占相当大体积的散热装置，比如散热铝基板。散热铝基板的温度更可因热辐射散热薄膜140的热辐射传播机制而高于LED磊晶层110的温度。因此，本专利技术可加强LED磊晶层的散热效率，简化整体 LED结构的设计复杂度并提升产品的良率，同时可减少整体的重量及体积，改善使用的方便性并扩大应用范围。 此外，可进一步使用小型的散热装置(图中未显示)连结至底座基板150，以更加增强散热能力，而由于热辐射散热薄膜140可将热量以热辐射方式传播至该散热装置上， 使得散热装置的温度可大于当作主要发热源的LED磊晶层110的温度，因而产生与传统热传导的散热机制完全不同的散热效果。依据实际量测，在LED磊晶层110的温度为115°C 时，散热装置的温度可高达125°C。参阅图3，为依据本专利技术热辐射散热发光二极管结构的制作方法的处理流程图。如图3所示，本专利技术的制作方法依序包括步骤S 10至步骤S50，其中首先由步骤SlO开始，在蓝宝石基板上形成LED磊晶层，接着进入步骤S20，在底座基板上形成热辐射散热薄膜，可使用包含液体、金属及非金属化合物的组合物涂布在经加热的底座基板上，藉以将液体挥发掉，并使金属及非金属化合物在加热下形成具结晶体构造的热辐射散热薄膜。步骤S20中所使用的液体可为水、醇类及酮类的至少其中之一，而所包含的金属及非金属化合物可为如上述图2的实施例所说明，且底座基板的材料亦如图2的实施例所述，因此不再赘述。然后进入步骤S30，利用黏着导热层结合蓝宝石基板及热辐射散热薄膜，使包含 LED磊晶层的蓝宝石基板及包含热辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种热辐射散热发光二极管结构，其特征在于，包括：一蓝宝石基板；一发光二极管芯片，形成于该蓝宝石基板上，且包括至少依序堆栈的一Ｎ型半导体层、一半导体发光层、一Ｐ型半导体层，其中该半导体发光层可在顺向偏压而导通时发射光线；一底座基板；一热辐射散热薄膜，形成于该底座基板上；一黏着导热层，位于该蓝宝石基板及该热辐射散热薄膜之间，用以连结该蓝宝石基板及该热辐射散热薄膜；至少一电气连接线，用以分别电气连接至该ＬＥＤ磊晶层的Ｎ型半导体层及Ｐ型半导体层至外部电源的正电端及负电端；以及一封装胶体，用以包覆该ＬＥＤ磊晶层；其中，该热辐射散热薄膜包含金属与非金属的组合物，且该组合物包含银、铜、锡、铝、钛、铁及锑的至少其中之一，以及包含硼、碳的至少其中之一的氧化物或氮化物或无机酸机化物，且该热辐射散热薄膜具有结晶体的显微结构。

【技术特征摘要】
1.一种热辐射散热发光二极管结构，其特征在于，包括一蓝宝石基板；一发光二极管芯片，形成于该蓝宝石基板上，且包括至少依序堆栈的一 N型半导体层、 一半导体发光层、一 P型半导体层，其中该半导体发光层可在顺向偏压而导通时发射光线；一底座基板；一热辐射散热薄膜，形成于该底座基板上；一黏着导热层，位于该蓝宝石基板及该热辐射散热薄膜之间，用以连结该蓝宝石基板及该热辐射散热薄膜；至少一电气连接线，用以分别电气连接至该LED磊晶层的N型半导体层及P型半导体层至外部电源的正电端及负电端；以及一封装胶体，用以包覆该LED磊晶层；其中，该热辐射散热薄膜包含金属与非金属的组合物，且该组合物包含银、铜、锡、铝、 钛、铁及锑的至少其中之一，以及包含硼、碳的至少其中之一的氧化物或氮化物或无机酸机化物，且该热辐射散热薄膜具有结晶体的显微结构。2.如权利要求1所述的热辐射散热发光二极管结构，其特征在于，该热辐射散热薄膜的结晶体的大小为数微米至数纳米之间，该热辐射散热薄膜与该底座基板的热膨胀系数的差额比不大于0. 1%。3.如权利要求1所述的热辐射散热发光二极管结构，其特征在于，还包括一散热装置， 连结至该底座基板，以增强散热能力。4.一种热辐射散热发光二极管结构的制作方法，其特征在于，步骤包括在一蓝宝石基板上形成一 LED磊晶层，该LED磊晶层包括至少依序堆栈的一 N型半导体层、一半导体发光层、一 P型半导体层，其中该半导体发光层可在顺向偏压而导通时发射光线；在一底座基板上形成一热辐射散热薄膜；以及利用黏着导热层结合该蓝宝石基板及该热辐射散热薄膜，以形成一热辐射散热发光二极管结构；其中，该热辐射散热薄膜包含金属与非金属的组合物，且该组合物包含银、铜、锡、铝、 钛、铁及锑的至少其中之一，以及包含硼、碳的至少其中之一的氧化物或氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈烱勋，
申请(专利权)人：景德镇正宇奈米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：36