[发明专利]高散热LED非金属基板与高散热LED元件及其制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED非金属基板制法，尤指一种高散热LED非金属基板及其制法与高散热LED元件及其制法。

背景技术

应用于LED晶片封装用基板概可分为金属或如陶瓷基板或硅基板的非金属基板，以陶瓷板体制造方法来说目前包含有四种制造方法，分别为低温共烧多层陶瓷板(LTCC)或一高温共烧多层陶瓷板(HTCC)、一直接接合铜基板(DBC)及一直接镀铜基板(DPC)；其中又以DBC及DPC基板直接采用陶瓷板体的热导率为最佳，然而由于DBC基板将铜板合成在陶瓷板体上，故必须在摄氏1065-1085度的高温环境下才能完成，相较之下，仅需摄氏250-350度环境的DPC基板制造方法技术，不论在热导率及制造方法成本上都较其它制造方法佳。

目前DPC基板制造方法步骤先将陶瓷板体做前处理清洁，再利用真空镀膜方式于陶瓷板体上溅镀铜箔，再以黄光微影蚀刻技术对铜箔进行图案化以完成线路制作，最后再以电镀及化学镀沉积方式增加线路的厚度。由于采用溅镀铜箔及黄光微影技术，故线路宽度大概在10～50μm，因此能有效缩LED封装尺寸，提供高功率且小尺寸LED元件一个较佳的高散热陶瓷基板。

虽然陶瓷板体具有高热导率特色，但对于高功率LED晶片来说，纵使采用DPC散热基板，整体热导率若能提升则为最佳，以下则提出一种现有增强DPC散热基板热导率的制造方法，首先请参阅图9A至9E所示，其包含以下步骤：

提供一陶瓷板体51；

形成多电性连接用贯穿孔511及一散热用贯穿孔512；

提供一匹配散热用贯穿孔512的预先成型的导热铜柱61；

将导热铜柱61穿设于散热用贯穿孔512内；

溅镀陶瓷板体51，于其外表面及多电性连接用贯穿孔511内形成铜箔515；及

图案化外表面铜箔515，以于上表面形成有粘晶垫52及打线垫53，下表面则形成有对应粘晶垫52及打线垫53的散热垫54及焊垫55；其中多导电贯穿孔511电连接打线垫53及焊垫55，而导热铜柱60二端则是分别与粘晶垫52及散热垫54连接。

上述散热基板制造方法主要于粘晶区预先成型一可插入散热柱的散热用孔，于溅镀步骤后，令该导热铜柱二端分别与粘晶垫及散热垫连接。当LED晶片粘贴于粘晶垫上时，于运作时产生的高热即可快速由导热铜柱向下传导至散热垫；由此提高整体导热率。然而，正由于导热铜柱必须与粘晶垫及散热垫连接才具有良好热传导效果，故制作此一散热基板必须准备一尺寸与散热用贯穿孔匹配的导热铜柱，其尺寸要相当精准；再者，就目前DPC标准制造方法来说增加额外插任导热铜柱步骤，势必提高整体制造方法的成本及复杂度。

此外，由于导热铜柱预先成型，故制造方法上必须确保导热铜柱与粘晶垫及散热垫接合强度，确保导热品质；是以必须精准控制铜箔厚度。再者，目前散热基板的结构仍受到挑战，起因在于LED晶片尺寸愈趋小型化，因此粘晶垫面积亦相对缩小，而制造方法导热铜柱有一定尺寸极限，而无法应用于小型化LED晶片封装，而且采用溅镀镀铜箔亦有其最小精度的极限，以电性连接用的贯穿孔来说，1mm厚的陶瓷板体，必须穿设孔径为0.5mm的贯穿孔，方能构成一导电孔。因此，目前DPC散热基板制造方法或是非金属基板仍有待进一步改进。

发明内容

本发明主要目的是提供一种高散热LED非金属基板及其制法与高散热LED元件及其制法，能提供符合高功率小尺寸LED元件的散热用基板。

欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该高散热LED非金属基板制法包含有：

提供一非金属板体；

于非金属板体上形成至少一第一贯穿孔；

电镀非金属板体外表面与各至少一第一贯穿孔，而于外表面形成电镀铜层，并于各至少第一贯穿孔内形成实心导热铜柱；及

图形化电镀铜层，于第一表面形成有至少一粘晶垫及多打线垫，又于第二表面形成对应粘晶垫的散热垫；其中该实心导热铜柱与粘晶垫及散热垫一体成型。

上述本发明主要采用电镀方式，配合小孔径第一贯穿孔，于其中形成实心导热铜柱，而一制造方法步骤的优点在于粘晶垫及散热垫与实心导热铜柱可在同一道电镀步骤中一体成型，具有最佳的接合强度；如此亦可简化一道插设导热铜柱的步骤，可以低成本制造方法成本制作符合高功率小尺寸LED晶片封装用的高散热基板。