TWI389595B - 承載基板結構及其製造方法 - Google Patents

Description

承載基板結構及其製造方法

本發明係有關於一種發光系統、發光模組及其製造方法，且特別有關於一種具有多個發光列之發光系統、發光模組及其形成方法。

發光二極體(Light Emitting Diode，簡稱LED)因其具有高亮度、體積小、重量輕、不易破損、低耗電量和壽命長等優點，所以被廣泛地應用各式顯示產品中，其發光原理如下：施加一電壓於二極體上，驅使二極體裡的電子與電洞結合，此結合所產生的能量是以光的形式釋放出來；此外，尚可添加螢光體於此結構裡，以調整發光波長(顏色)與強度。

其中白光發光二極體的出現，更是將發光二極體的應用延伸至照明領域；以白光發光二極體與目前照明中最常使用的白熾燈泡與日光燈比較，發光二極體具有低發熱量、低耗電量、壽命長、反應速度快、體積小等優點，故為業界所發展的重點。

基於發光效率和散熱問題的考量，目前製造發光二極體的方式大抵為使用單晶粒外加一反光杯體的方式封裝，一者可避免多顆晶粒在同一基板上可能產生之散熱不易的問題，另一則是避免兩顆相鄰晶粒阻擋了彼此側部所發出的光線，而影響到發光效率。然而，此種單顆晶粒之封裝方式將會使包含多顆晶粒之發光模組的體積大增，尺寸因 而不易縮小，因此有需要一種新穎的承載基板和發光模組結構。

有鑑於此，本發明之一實施例揭露一種發光系統，包括至少一發光模組，其包括：一承載基板；多個發光列，承載於承載基板上，每一發光列包括多個未經模組化的發光晶粒，且每一發光列係由一反光結構所圍繞；及一透鏡，位於該些發光列上，以調整該些發光列之光線形成一光源。

本發明之另一實施例揭露一種發光模組的製造方法，包括：提供一承載基板，由金屬材料構成；對該承載基板進行陽極處理，以於該承載基板表面形成一多孔金屬絕緣層；覆蓋一層絕緣油薄膜於該多孔金屬絕緣層上，並填入各孔洞中；去除位於該多孔金屬絕緣層表面之絕緣油薄膜；形成一電路圖案於該多孔金屬絕緣層表面；形成多個由複數發光晶粒組成之發光列於該多孔金屬絕緣層上；浸泡該承載基板於具有既定溫度之該絕緣油中以緩衝應力；再次去除位於該多孔金屬絕緣層表面之絕緣油薄膜；及固定多個反光結構於該承載基板上，其中每一個反光結構包括一個列空間以容納上述發光列之一。

本發明之另一實施例揭露一種具有電路圖案之承載基板的製造方法，包括：提供一承載基板，由金屬材料構成；對該承載基板進行陽極處理，以於該承載基板表面形成一包括多個孔洞之多孔金屬絕緣層；覆蓋一層絕緣油薄膜於該多孔金屬絕緣層上，並填入各孔洞中；去除位於該多孔 金屬絕緣層表面之絕緣油薄膜；形成一電路圖案於該多孔金屬絕緣層表面；浸泡該承載基板於具有既定溫度之該絕緣油中以緩衝應力；及再次去除位於該多孔金屬絕緣層表面之絕緣油薄膜。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本實施例在此併入申請人之PCT專利申請號PCT/CN2007/001966和PCT專利申請號PCT/CN2006/003037作為本發明參考。

在本發明之下列實施例中，主要分別說明承載基板的製作方式、具有反光結構之發光模組及其導熱方式，以及多個發光模組組合之照明設備，以及發光模組之製造方法，但是該些實施例僅用於說明本發明而非用以限定本發明之範圍。

在本說明書中，所謂“反光結構”係泛指一封閉結構。在本發明之實施例中，雖列舉矩形如長方形或正方形，但是並非用以限定本發明之範圍，圓形之反光結構所圍成之區域亦可；而在其他實施例中，此反光結構所圍成之區域也可以是其它任意形狀。

根據本發明之實施例所使用之反光結構，可以聚集來自該些發光晶粒側邊所發出之光線。而發光晶粒可以是由可發出特定光線之發光二極體組成，未經模組化之發光晶 粒，通常係指該發光晶粒並未裝設有封膠層或反光杯體，或者為裸晶粒。此外，發光列之列泛指實質上沿一特定方向形成之空間，而並未限定於縱向、橫向、或直線。

具有反光結構之發光模組

第1A圖係繪示本發明較佳實施例之具有反光結構之發光模組。發光模組100包括一共用之承載基板102，用以承載至少一發光列130，每一發光列130包括多個未經模組化的發光晶粒104，例如發光二極體晶粒，且每一發光列130係由一反光結構110所圍繞，而反光結構110係包括對應上述發光列130之列空間，以固定多個發光晶粒104於列空間內之承載基板102上。在另一實施例中，每一發光列可更包括一固著於反光結構110內並覆蓋著上述多個發光晶粒104之內覆蓋層108。未經模組化之發光晶粒，通常係指該發光晶粒並未裝設有封膠層或反光杯體，或者為裸晶粒，因此發光模組所需的面積可因此而縮小。此外，由於多顆發光晶粒可分成數列配置，並分別由多列的反光結構所圍繞，因此，相較於全部的發光晶粒僅由一環狀結構所圍繞的情形，每列之各發光晶粒與反光結構之間距不僅較短，且也較容易使發出之光線照射至相鄰的反光結構而不易被其他發光晶粒所阻擋。亦即由於上述每一發光列可包括多個未經模組化的發光晶粒，因此可縮小發光模組所需的面積，而每一發光列均由一反光結構所圍繞，因此可以促進發光效率。

此外，至少一發光列可選擇性地(optionally)更包括一置於同列以覆蓋多個發光晶粒104表面之發光材料層106，例如由螢光粉粒材料所構成，在一實施例中，發光材料層係連續性覆蓋該些未經模組化的發光晶粒104並延伸至該反光結構之內側壁上。在一特定例子中，發光材料層106至少有部分可為凝結成塊且不含黏著劑之螢光粉粒，例如可藉由烘乾方式形成凡得瓦力鍵結，在本例中，螢光粉粒層106係完整覆蓋同列之各發光晶粒104之上表面及側邊。在另一例子中，發光模組可更包括一固著於反光結構110內並覆蓋著上述發光材料層106之內覆蓋層108以作為保護層。

其中，反光結構110所圍成之區域可為多邊形，例如矩形或五邊形，亦可為圓形或橢圓形。請特別參考第3圖所示之反光結構110示意圖。

一般而言，保護層108之製作除可藉由塗佈矽膠(silicone)等軟質的高分子材料於反光結構內之外，亦可使用硬玻璃層、環氧樹脂或其他透明塑膠材料層，如聚碳酸酯(PC：Polycarbonate)或聚乙烯(PE：Polyethylene)材料，以嵌入反光結構110中而壓合於發光晶粒104或發光材料層上。如此可避免發光材料層脫落或防止水氣滲入。

由於反光結構110可用來調整來自發光晶粒104所發出光線之方向，例如遮蔽、反射、收集、或聚焦，因此當發光材料層106未完全覆蓋住發光晶粒側邊時，仍可解決發光晶粒104側邊的漏光現象，並改善光線色偏的問題。

反光結構110一般可為具有反射面之金屬材料，或者 為一塑膠本體，表面則可形成一反光材料層，例如選擇電鍍一層鉻、鎳、銀、氟化鋅、或硫化鎂等反光材料。

其中，由於反光結構110與發光晶粒104設置在同一面，因此如果選擇散熱特性較佳的材質，例如拋光形成具有反光面之金屬材料，則可以提高散熱效率。

此外，可以在上述發光列上設置一透鏡200其覆蓋基板102、發光晶粒104、保護層108、和反光結構110以調整該些發光列之光線形成一光源。透鏡部分除了可持續用原有的矽膠材質外也可以改用其他材質，因為透鏡較為講究光透性，因此PC或PE透明塑膠(Plastic)、壓克力(Acrylic)、玻璃(Glass)、聚碳酸酯(Polycarbonate)等亦可採用，且光透度與波長有關，不同波長光透度不同，透鏡亦可為有色透鏡，以增加光色的對比度。在一實施例中，透鏡200可密合於承載基板102或反光結構110之外框上以形成一密閉腔，密閉腔內可為一真空環境或填充有惰性氣體，以維持密閉腔內的穩定。在另一實施例中，在保護層108上方之密閉腔內可再填充另一內覆蓋層以進一步填滿各反光結構及其上方空間以防止水氣入侵。或者在另一實施例中，先不形成保護層108，而是於透鏡覆蓋於承載基板後，直接注入矽膠以覆蓋螢光粉粒層同時充填密閉腔而形成一體成型且無介面存在的保護層。

在另一實施例中，反光結構110之內側壁與基板102表面形成一角度θ，且0°<θ<90°，但是以θ=45°較佳；反光結構110之材料為金屬，例如是不銹鋼材料；或 是塑膠或樹脂等材料，例如矽膠材質，另外也可以改用其他材質，因此PC或PE透明塑膠(Plastic)、壓克力(Acrylic)、玻璃(Glass)、聚碳酸酯(Polycarbonate)等亦可採用，然後再於反光結構110表面選擇一層鍍膜以形成反射效果。

尤其是在一特定例子中，螢光粉粒層106內之螢光粉粒間並不含膠，因此可以增加發光效率。其中，發光晶粒104之晶粒數量係依據需要而決定；在本例中，此晶粒係為發光二極體。

另外，在其它實例中，反光結構110所圍成之區域的形狀亦可依據需要而作適當變更，例如是長方形、圓形、或其它形狀等；且反光結構110本身之形狀也可以做任意變更，例如其剖面形狀可以是梯形、三角形或弧形等。在其他實施例中，此反光結構所圍成之區域也可以是其它任意形狀，例如配合背光模組的空間製造適當的長條狀反光結構。

承載基板

請參閱第1A圖，承載基板102在本實施例中可為一金屬材料，例如鋁金屬。然而其並不以此為限，在其他實施例中，如碳化矽材料或含三氧化二鋁之陶瓷或其他導熱率良好的陶瓷材料亦可採用。此外，在本例中，如第1B圖所示，承載基板表面可另形成一包含多個暴露之孔洞的金屬絕緣層160，例如一金屬氧化層。一種實施方式為在鋁基板3表面 以陽極處理形成厚度約30-50 um的多孔氧化鋁層1，多孔氧化鋁層1包含多個蜂巢狀孔洞4，在鋁基板3與多孔氧化鋁層1之間由一障壁層2所隔離。

上述實施方式，由於可使金屬絕緣層160和承載基板102緊密結合，因此熱阻降低，導熱效率可以提高，亦即上述承載基板由於具有較佳的導熱效率，因此本實施例可改善多顆晶粒在同一基板上可能產生之散熱不易的問題。

值得注意者，由於所形成之多孔金屬絕緣層在未經封孔處理之前，有硬度較軟或其表面有易沾黏雜質的特性，因此，熟習此技術領域之人士，在欲將陽極處理後之基板進行後續應用或處理(如形成下列所述之電路圖案)之前，會先行實施一道封孔製程，以具有氧化鋁層之鋁基板為例，一般包括水合封孔製程和可固化材料封孔製程。水合封孔處理需將鋁基板放入熱水中，一般約攝氏90度以上，浸泡30~60分鐘，使氧化鋁層和水生成含水氧化鋁以將孔洞封閉並形成封孔層，藉此提高其耐磨性。可固化材料封孔製程一般係為塗佈樹脂或熔融石臘以封住孔洞後加以硬固成封孔層。然而，此種封孔處理後之氧化鋁層在後續進行高溫製程時，很容易因水分蒸發或因封孔層、鋁基板和氧化鋁層間之膨脹係數差所導致的應力而使氧化鋁層破裂，如第1C圖所示之裂縫5，因而可能產生漏電路徑。為避免上述情形發生，如第1D圖所示，在本實施例中以高溫製程形成下列圖案化導電層之前，此陽極化處理後之基板將不進行水合封孔製程或可固化材料封孔處理，而是直接 使該承載基板浸泡於絕緣油(如以下所述之材料)中，待該些孔洞4覆上絕緣油薄膜6後，再清除留在承載基板上表面之絕緣油薄膜，因此，在以高溫製程形成下列圖案化導電層之前，承載基板之上表面將不含任何封孔層或絕緣油薄膜，上述絕緣油的溫度從室溫至攝氏150度均可，一般則以不超過300度為佳。

圖案化導電層

請參閱第1A圖，本例中，在承載基板102之平坦化絕緣層160表面係另外形成一圖案化導電層170，其包括接觸墊170a以透過導線190來連接發光晶粒104，上述圖案化導電層的部分即所謂的電路圖案。此外，為使發光晶粒104底部之高度和接觸墊170a一致，亦可選擇在平坦化絕緣層160表面形成一承載部170b以承載發光晶粒104。在一實施例中，可利用雷射鎔焊圖案化導電層170之方式固著發光晶粒104於承載部170b上。

在製作圖案化導電層之實施例中，可以選擇藉由電鍍或磁控濺射一金屬材料於平坦化絕緣層160上，以作為圖案化導電層170。另一種方式為以照相印刷(screen print)一導電墨水(conductive ink)於平坦化絕緣層上，然後熱固化導電墨水於平坦化絕緣層160上，以作為圖案化導電層170。

導電墨水可為一填充有導電材料之可熱固化聚合物樹脂(conductor filled thermosetting polymer resin ink)，例如 美國專利5859581號所揭示之銀漿組合物。

另一種實施方式為利用高溫製程，例如攝氏400-600度，固化銀漿形成包括接觸墊170a之圖案化導電層，以及可和發光晶粒緊密結合之承載部170b，一般而言銀漿可混入玻璃粉或樹脂材料以提高黏著性，較佳者，可使用銦材料混合銀和玻璃粉作為銀漿來製作圖案化導電層以增加導熱率。

然而如先前所述，當在後續形成圖案化導電層於基板102上時，有可能因為400-600度高溫製程而使薄的金屬絕緣層結構受到破壞，而形成漏電路徑，因此如第1D圖所示，除要避免在形成電路圖案之前進行水合封孔製程或可固化材料封孔製程外，另可選擇在高溫製程形成電路圖案後再度浸泡於絕緣油中，例如浸泡於甲基矽油中以減低金屬和金屬絕緣層受高溫產生的不同應力，同時可以再次填入孔洞4中而予以絕緣。

亦即在一實施例中，當以陽極處理方式於鋁基板102表面形成一氧化鋁層160；並以高溫燒结方式將導電墨水印製在該氧化鋁層160上形成一圖案化導電層170時，另可在鋁基板102降溫至350度以下時，將之浸泡於溫度在100度以上之絕緣油中減低金屬和金屬絕緣層受高溫產生的不同應力，以減少形成裂縫的機會同時產生絕緣的效果。

在一實施例中，由於鋁基板先前因陽極處理而氧化形成之氧化鋁層(如三氧化二鋁)，可能會在後續於氧化鋁層表面形成銀漿導電線路時，因銀漿需要約400-600攝氏度才能固化，而 氧化鋁層和鋁基板在受到400-600度高溫後可能會產生不同的內應力，因而導致氧化鋁層破裂造成銀漿滲入，形成了漏電路徑。因此本例之一特徵為可在銀漿熱固化過程中尚未完全冷卻之前即放入攝氏約100度至150度左右之絕緣油中浸泡，一般以不超過300度為佳。如此可在高溫固化銀漿後之降溫過程中緩衝並減低銀漿、氧化鋁層和鋁基板三者不同物質在受到400-600度高溫後產生的不同內應力，其次，藉由填入孔洞的絕緣油可隔離可能產生之漏電路徑，而在一實施例中，上述降溫過程約需時5-30分鐘左右。

在一可選擇的製程中，可再次清除留在承載基板上表面之絕緣油薄膜，因此，在承載基板上表面，特別是在圖案化導電層與該金屬絕緣層表面之間的介面將不含任何封孔層或絕緣油薄膜。值得注意的是，此處所指封孔層係指藉由封孔製程加工處理產生者，而非因自然暴露於外在環境中所產生者。

散熱模組

請再參閱第1A圖，在本實施例中，承載基板102底部另包括一導熱部180，其可容納一或多個導熱管112以導出發光晶粒104引起之熱流。其中導熱部180表面包括一或多個凹槽102a以容納該些導熱管112。

在一較佳實施例中，發光模組100更可選擇性包括一散熱部114，其位於承載基板102下方。其中，散熱部114 可藉由對應之凹槽112a密合導熱管112和承載基板102。在第1A圖中，散熱部114下表面可包括散熱鰭片或蜂窩狀、多孔狀陶瓷結構115以促進散熱效果，其中當承載基板102為碳化矽材料層時，可和碳化矽之蜂窩狀、多孔狀陶瓷散熱結構共燒而一體成形。

反光結構與承載基板間之介面

請參閱第2A圖所示之發光模組。在本實施例中，反光結構110底部係藉由黏著劑150接合於承載基板102上，然而由於黏著劑150固化後具有一定之高度，因此，發光晶粒104側邊所發出之側部光將可能有一部份會進入反光結構110與承載基板102間之介面，因此不論黏著劑是由透明或不透明之樹脂構成，進入此介面之光線並無法藉由反光結構反射，因此可能會減損發光列之發光效率。

在本例中，係在黏著劑150如透明樹脂中混合有多顆發光粉粒，如螢光粉，如此進入反光結構110與承載基板102間之介面的側部光，可再激發黏著劑中之發光粉粒而使之發光並重新進入發光列中，因而提升了發光效率。

多個發光晶粒之排列

請參閱第2B圖所示之具有多個發光晶粒之發光列的排列方式，傳統發光模組係以一反光杯包圍單顆晶片之封裝形式為主，不採用多顆晶片排列方式的原因在於各個發光晶粒之側邊可能會各自遮蔽其他發光晶粒側邊所發出之 側部光，因而減損了發光效率。

為了提高發光效率，本實施例所揭示之未經模組化的發光晶粒的排列方式和反光結構可應用至先前實施例所述之發光模組。

發光模組包括多個發光列130a、130b，且每一發光列係由一反光結構110所圍繞。以發光列130b為例，其包括多個發光晶粒，例如發光晶粒104a、104b，可承載於基板102上。此反光結構110側壁包括一反射面，用以反射發光晶粒所發出的光線L。在發光列130b中，就相鄰兩發光晶粒間之關係而言，例如該些發光晶粒104a、104b各自包括至少一側邊124a、124b，且其中發光晶粒如104a之側邊124a的投影面與對應之發光晶粒104b的側邊124b實質上不完全重疊。在另一實施例中，如基於較高發光效率之要求，該發光晶粒104a之側邊124a的投影面與對應之發光晶粒104b的側邊124b可實質上完全不重疊。另以四邊形晶粒為例，如果相鄰兩晶粒之4個側邊均以上述方式排列，則可以得到最高的發光效率。

一般而言，實質上不完全重疊係指該發光晶粒104a之側邊124a的投影面與對應之發光晶粒104b的側邊124b之重疊部分小於該投影面面積的90%；實質上不重疊係指該發光晶粒如104a之側邊124a的投影面與對應之發光晶粒104b的側邊124b之重疊部分小於該投影面面積的10%；其中如果該發光晶粒104a之側邊124a的投影面與對應之發光晶粒104b的側邊124b之重疊部分實質上小於該投影 面面積之50%時，效果較佳。重疊部分實質為零時效果最佳，一般則不超過70%。

此外，該些發光晶粒可選擇由多邊形之發光晶粒構成，例如是四邊形或六邊形，而此形狀係依據晶粒切割技術而定。

另就發光晶粒與反光結構之關係而言，在一實施例中，當一個發光晶粒有愈多之側邊所發出之直射光線L均實質或以一傾斜角朝向該反光結構側壁反光面而未被其他發光晶粒所阻擋時，可得到愈高的發光效率；當一個發光晶粒之所有側邊所發出之直射光線L均實質或以一傾斜角朝向該反光結構側壁反光面而未被其他發光晶粒所阻擋時，可得到最高的發光效率。然而，當發光晶粒之密度需求較高時，亦可允許部分直射光線被其他發光晶粒所阻擋，如先前所述之重疊面積定義。

另如第2B圖所示，在兩相鄰之晶片104a和晶片104b間包括一最短間距p，例如是兩晶片端點之距離，因此可調整最短間距p的距離而使得晶片104b側邊表面之投影面A1和晶片104a之側邊表面A2之實質不重疊或不完全重疊，例如，重疊部分實質佔投影面面積10%以下，較佳者為零；或實質小於70%，較佳者為50%以下。在另一實施例中，藉由以適當間距設置多個發光晶粒之方式，可使至少兩相鄰晶粒之每一側邊所發出之直射光線實質或以一傾斜角度朝向反光結構之側壁，而達到更高的發光效率。

在另一實施例中，發光晶粒104a可以菱形排列方式設 置，換言之，為避免因相鄰兩發光晶粒之側邊投射面重疊過多而阻擋光線，當該些發光晶粒由多邊形之發光晶粒構成時，因每個發光晶粒包括一由兩端點延伸之對角線，因此可將該些發光晶粒以對角線平行於反光結構110側壁之方式排成一列。舉例而言，多個發光晶粒可各自包括一對位於斜角線上之兩端點，且該些發光晶粒之兩端點係位於平行該反光結構內側壁之軸線上，或者位於平行該軸線之平行線上亦可。

另外在一特定之實施例中，例如在四邊形晶粒中，可使晶粒104a相連接之兩側邊以一傾斜角度朝向同一反光結構側壁面之方式設置，如此可使晶粒104a的相連接之兩側邊的直射光線均朝向同一反光結構側壁面。此外，當發光晶粒各側邊長短不一時，則優先選擇使長度最長側邊或因此具有較大發光面積的直射光線直接或以一傾斜角度面向反光結構側壁面設置。

藉由上述發光晶粒之排列，可以有效的導引發光晶粒側邊所發出的直射光線，實質朝向反光結構之側壁反射面，而不易被其他發光晶粒所阻擋，因此可以有效提升發光效率。

請參閱第2C圖，在另一實施例中，為進一步縮小基板102所需的面積，或是提高發光晶粒的排列密度，或是增強一特定發光列的發光強度，在散熱條件允許下，以及在發光晶粒所發出的直射光線不會被其他發光晶粒完全阻擋的情形下，可依據上述原則選擇在一由反光結構110所圍 繞之發光列中設置至少兩列發光晶粒130a、130b。其中此兩列發光晶粒之顆數、密度、亮度或色溫可以不必相同排列方式亦毋須併排或對稱，錯位排列亦可，例如發光晶粒104e之位置所示。

在另一實施例中，上述兩列發光晶粒130a、130b中相鄰之發光晶粒104a~104d包括至少一側邊，且如發光晶粒104b之側邊的投影面與對應之發光晶粒104c或104d之側邊實質上不重疊或不完全重疊，例如可選擇使其重疊部分實質小於該投影面面積之10%，較佳者為零；或實質小於該投影面面積之70%，較佳者為50%以下。在其他例子中，上述第2B圖所揭示實施例之排列原則亦可適用於第2C圖所揭示之實施例。

框架

請參閱第3圖所示之發光模組示意圖。在本實施例中，發光模組更包括一框架310，固定於承載基板102上，在一實施例中，框架310可與反光結構110一體成形以框住該些發光列如130a、130b等。其中在框架310兩側之承載基板102表面則包括一電路區300，用以電性連接各發光列之發光晶粒至一電源上。

請參閱第4圖所示之發光模組示意圖。在本實施例中，框架310可包括一內框架310a以框住該些發光列，及一外框架310b，以框住該電路區300。另外承載基板則可予以薄形化如形成平板狀基板102’以便於安裝，並可有效減少 發光模組的體積。此外，由於本實施例之發光裝置已經模組化及平面化，因此組裝容易度大幅提升，而為更進一步增加其實用性及簡便性，用以電性連接發光晶粒之電路圖案，例如導線302可以延伸至反光結構外之基板區域102’，例如電路區300外之基板102’上，並可電性接觸一導電塊301，例如可覆蓋一層平坦之銅或鋁金屬層於導線302上，或者直接以導電塊301取代部分導線302，如此可更方便於連接電源，且也可有效降低阻值。

透鏡

請參閱第5A-5B圖及第6圖所示之透鏡結構500及其製作和組合方式。首先如第6圖所示，在一實施例中，透鏡500係覆蓋住整個發光列而固定於包含反光結構110之框架310上，其中透鏡500朝向承載基板102’之投射面係作為聚光區，其可為多邊形面，例如一矩形面、正方形面、或八角形面，各發光列並可藉由該透鏡500發出呈圓形之均勻光線。而在一實施例中，該透鏡為一有色透鏡，可用以調整該光源之色溫。

在透鏡結構500之製作上，係如第5A-5B圖所示，首先準備一圓形或橢圓形鏡片，然後切除4個圓弧側邊530而留下多邊形面，如矩形面、正方形面或八角形面之鏡片510。而在鏡片過薄的場合，則可另貼合一底部透光層550，以避免透鏡破裂。

在本實施例中，如使用八角形透鏡之投影面積約佔原始圓 形或橢圓形鏡片投影面面積的2分之1至3分之2，如使用六角形透鏡結構可以比使用圓形鏡片縮減約3分之1至2分之1的面積，而承載基板102’也因此可以在其兩側增加額外之表面以容納電路區。

在一特定實施例中，如以尺寸略小之八角形透鏡搭配尺寸略寬之矩形反光結構為例，先將矽膠材料放入抽真空機中抽淨矽膠材料內之空氣後塗抹在透鏡內表面和反光結構之框架內，而由於置放八角形透鏡於矩形框架內時邊角部份會產生空隙，因此，將透鏡直接壓入框架內時可讓多餘的矽膠材料和空氣順勢自空隙溢出，如此即可完成充填透鏡和LED晶粒、或發光材料層、或下層保護層間的內覆蓋層並保持該密閉腔內無殘存的空氣。

換言之，本實施例之發光模組尺寸可以縮小，同時各發光列所發出之光線仍可藉由反光結構110和透鏡結構500之組合而聚焦輸出混合之光源。

此外，請參閱第5B圖，為增加各發光晶粒所發出光線能更快速的投射到外界，本實施例可選擇在透鏡面向該些發光列之內表面515子以粗化處理。其中由於粗化表面515較為接近發光晶粒之發光路徑，因此可提早散射上述光源，亦即，在透鏡內表面粗化形成多個凹凸或紋路可增加光線反射後的散射角度，取光率因而可提升約百分之十，換言之，經由透鏡內表面 粗化的結果，可使各列之各發光晶粒所發出之光線產生多重折射，並形成180度的散射範圍，而使此發光模組之光源更柔和而適合照明燈源使用。

照明設備

請參閱第7圖所示組合後之路燈或台燈等照明設備，一般而言，照明設備包括一具有開口之殼本體710，支撐板720則固定於該燈殼710之開口處以形成一具有容納空間的腔室，多個發光模組600則能透過可拆卸之固定裝置730固定於支撐板700外表面，如藉由旋鎖螺絲於承載基板102’和支撐板720之螺孔而固定。在另一實施例中，承載基板可以直接作為殼本體之一部分，例如使用氧化鋁基板來製作一體成型之燈殼及所需之承載基板。

照明設備之散熱

請參閱第7圖和第10圖所示之照明設備之外部和內部示意圖，其中由於本實施例之照明設備使用了多個發光模組600，而每一發光模組另包含多個發光列及其發光晶粒，因此散熱部800係設置在整個燈殼之腔室的容納空間內，並採取由各散熱模組共用為原則，因此對每一發光晶粒而言，其散熱面積可包括整個散熱部800，較不易發生單顆發光晶粒因散熱不及而毀損的情形。

首先請參閱第8圖至第10圖，發光模組之散熱路徑主要是包括承載基板102’、可同時作為散熱板之支撐板720， 及附著於支撐板720內表面之散熱部800。散熱部800主要包括一或多個導熱管810和散熱塊820，導熱管810在本例中係呈L形，因此其一側邊可貼合於支撐板720之內表面上，導熱管810之另一側邊則可穿過散熱塊820以優先將發光模組之熱量導致散熱塊820上，而上述散熱塊820亦貼合於支撐板720上以分散支撐板720上之熱量。此外，散熱路徑也可繼續延伸至燈殼外之外部機構上。另外，亦可加裝免電源散熱系統於殼本體上或容納空間內以增加散熱效果。例如，在腔室內之容納空間增設一薄膜振動裝置，例如金屬或合金彈簧片，利用溫差所致熱脹冷縮之原理，在發光模組的熱量被導引至此容納空間時，因溫差可以使薄膜產生振動，因而使容納空間內之空氣形成擾流，進而提升散熱的效果。另一實施例則是可以選擇在燈殼外部設置一風力或熱力(如太陽能)驅動式風扇，如此亦可藉由外界自然的風力或熱力使風扇運轉達到對燈殼降溫的效果。

在本例中，導熱管810可以增加導熱效率，其包括一具有真空密閉腔之本體，本體可以由散熱金屬例如銅或鋁材料製作，真空密閉腔內則填充有導熱流體，例如水，细絲(wick)則分布形成於密閉腔內壁，因此，導熱管內之導熱流體在接近熱源處因受熱而蒸發並流向本體兩端時，會在兩端之冷區域處冷凝而再由细絲藉毛细原理拉回熱源所在位置繼續導熱。散熱塊和支撐板一般則是由導熱率良好之金屬構成，例如鋁、銅或其合金等。

此外，請再同時參閱第9圖和第10圖，在另一實施 例中，散熱部800更包括一散熱元件830，例如一散熱鰭片，一般係由銅材料製成。而在另一實施例中，如第9圖所示，散熱元件830亦可選擇一蜂巢狀散熱陶瓷結構，例如由碳化矽材料燒結而成。而如第10圖所示，上述散熱元件830可貼合於散熱塊820和支撐板720上，以達到更佳的散熱效果。而選用固定上述散熱部之各散熱零件之黏著劑時，仍須注意黏著劑之散熱效果，以免阻礙了散熱路徑，在本例中，係可使用例如含有不飽和聚酯樹脂成分之原子灰作為黏著劑。

發光模組之發光列

請參閱第11及第12圖所示之發光模組。其中由於本實施例之發光模組係包括多個發光列，因此，可選擇使其中至少一發光列發出具有一第一色溫之第一光線，而至少一第二發光列可發出具有一第二色溫之第二光線，再藉由透鏡混合上述第一及第二光線即可輸出一具有第三色溫之第三光線，或者在另一實施例中，可藉由一有色透鏡之濾光效果混合該第一及第二光線而輸出一具有第三色溫之第三光線，藉此可產生調和的效果。其中第三色溫值介於第一色溫值和第二色溫值之間。

以白光照明設備為例，如第11圖所示，可以藉由製作具有高低不同色溫之發光列於同一承載基板102’上，並透過反光結構和透鏡來輸出混合之光線，如此可以依據整體光線之色溫需求來設定各發光列之光線色溫，例如，目前 偏暖色系的光線其色溫約在3300k以下，中間色系的光其色溫約在3300k-6500k，而偏冷色系之光線其色溫約在6500k以上。因此在本例中，如欲設定偏暖白色系列之照明時，低色溫發光列130a所佔比重可高於高色溫發光列130b。

此外，請參照第12圖，其顯示具有高低不同色溫之發光列的另一實施例，例如可選擇覆蓋有發光材料層之發白光之發光列132a，再依據色溫之設定，例如搭配紅黃光(低色溫)或藍光(高色溫)等不含發光材料層之發光列132b而混合形成較低色溫之偏暖色系光線，或較高色溫之偏冷色系光線。

發光模組之製造方法

本實施例提供一種發光模組之製造方法。製造流程包括下列步驟，但其步驟順序可以依據製程需要進行調整而不以此為限。

請參閱第1A至1D圖，首先，提供一基板102，例如鋁材料之金屬基板，進行陽極化處理後形成一具有平坦化氧化鋁層160之鋁承載基板，其中平坦化氧化鋁層160包括多個孔洞4。接著將基板102浸泡於絕緣油中以在氧化鋁層160上表面及孔洞4中覆上一層絕緣油薄膜6，隨之清除氧化鋁層160上表面之絕緣油薄膜。

其次，製作電路圖案170如以高溫銀漿製程形成於上述基板102表面並固著排成多列之多顆發光晶粒104於基 板102或承載部170b上，發光晶粒之排列方式則可選擇使側邊之直射光線儘量朝向反光結構側壁，並減少其投射面和其他發光晶粒之重疊部分，如先前第2B和2C圖所示之實施例。然後在降溫過程中再次浸泡於攝氏300度以下如100度至150度高溫之絕緣油薄膜6中，以緩衝不同材料層間之應力，並再次將絕緣油薄膜填入孔洞4中以避免可能產生之漏電路徑5，隨後清除位於金屬絕緣層表面上之絕緣油薄膜。

其次，請參閱第1A和第2圖，本實施例係提供一包含具有多列空間之反光結構110，例如使用具有鍍鉻或鍍銀反光面之塑膠反光結構承載於基板102上以容納各列發光列之發光晶粒104。反光結構110可整合於一框架310上，如第4圖所示，其包括一內框架310a和一外框架310b。其中，用以黏著反光結構110和基板102間的黏著劑可混入多顆螢光粉粒，以使之發光而重新進入發光列中。

接著進行打線製程以電性連接晶粒和電路圖案後，可使用噴塗方式直接塗佈螢光粉粒於發光列之列空間內；另一種方式則是使多顆螢光粉粒與一不含黏著劑之液體混合形成混合液，其次，可以填充混合液至反光結構110之內框架310a內，例如使用滴入方式，然後移除液體，例如利用烘乾製程，使該些螢光粉粒藉由凡得瓦力結塊成一螢光粉粒層106並至少附著於上述反光結構110內之晶粒104上。藉由上述製程，可形成一連續覆蓋各列之發光晶粒104並延伸至反光結構110側壁之發光材料層106。

其中，本實施例可選擇對該些螢光粉粒進行奈米化以與不含黏著劑之液體更均勻的混合形成混合液。均勻化的另一種方式係可選擇混合有機溶劑至不含黏著劑之液體中，以使該些螢光粉粒與不含黏著劑之液體更均勻混合形成混合液。最後再移除液體及有機溶劑使螢光粉粒結塊成一螢光粉粒層並至少附著於上述反光結構內之發光晶粒上，舉例而言，有機溶劑一般可選擇石蠟或松香油，最後則可透過高溫程序如450攝氏度以下來脫除有機溶劑。

而根據本發明之實施例所使用之反光結構110，係可提高一般沈澱法的效率。也就是說，只有很少的混合液留在內框架310a內，因此，透過烘乾方式可以更快的移除剩餘液體而形成螢光粉粒層106並附著於反光結構110內之晶粒上，如此一來即可提升製程效率。

另為避免螢光粉粒層脫落，本實施例可以選擇填入一層矽膠保護層或環氧樹脂層或嵌入一硬玻璃層於反光結構110內以壓合於螢光粉粒層106上，作為一內覆蓋層108。然後如第6圖所示，提供一透鏡500以覆蓋整個反光結構110，透鏡可選擇切割形成矩形或多邊形，以減少佔用基板的面積。透鏡內之密閉腔則可選擇再填入另一內覆蓋層以進一步隔絕水氣進入。或者，上述兩層覆蓋層可以在透鏡500覆蓋反光結構110後，再注入矽膠材料而形成一體成型且無介面存在之內覆蓋層。上述扁平化後的發光模組能以可拆卸之方式組裝於如第7圖所示殼體的支撐板上而構成一發光系統。

雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧發光模組

102、102’‧‧‧承載基板

104‧‧‧發光晶粒

106‧‧‧發光材料層

110‧‧‧反光結構

108‧‧‧內覆蓋層

200‧‧‧透鏡

130‧‧‧發光列

160‧‧‧平坦化絕緣層

180‧‧‧導熱部

112‧‧‧導熱管

102a‧‧‧凹槽

114‧‧‧散熱部

115‧‧‧散熱鰭片

170‧‧‧圖案化導電層

170a‧‧‧接觸墊

190‧‧‧導線

170b‧‧‧承載部

112a‧‧‧凹槽

150‧‧‧黏著劑

130a、130b、132a、132b‧‧‧發光列

104a~104e‧‧‧發光晶粒

124a、124b‧‧‧發光晶粒側邊

L‧‧‧側邊直射光線

p‧‧‧最短間距

A1‧‧‧投影面

A2‧‧‧晶粒側邊表面

310‧‧‧框架

300‧‧‧電路區

310a‧‧‧內框架

310b‧‧‧外框架

500‧‧‧透鏡結構

530‧‧‧圓弧側邊

510‧‧‧矩形透鏡

550‧‧‧底部透光層

515‧‧‧粗化表面

600‧‧‧發光模組

720‧‧‧支撐板

710‧‧‧殼本體

730‧‧‧固定裝置

810‧‧‧導熱管

820‧‧‧散熱塊

830‧‧‧散熱元件

第1A圖係繪示一實施例之發光模組局部剖面圖。

第1B至1D圖係繪示一實施例之承載基板的製程剖面圖。

第2A圖係繪示另一實施例之發光模組局部剖面圖。

第2B圖係繪示第1A圖之一實施例其發光列中發光晶粒之排列方式。

第2C圖係繪示第1A圖之另一實施例其發光列中發光晶粒之排列方式。

第3圖係繪示一實施例之發光模組組合示意圖。

第4圖係繪示另一實施例之發光模組組合示意圖。

第5A-5B圖係繪示一實施例之透鏡結構及其製作方式。

第6圖係繪示一實施例之發光模組和透鏡結構之組合示意圖。

第7圖係繪示一實施例之組合多個發光模組之照明設備示意圖。

第8圖係繪示第7圖照明設備之一實施例所使用之散熱部。

第9圖係繪示第7圖照明設備之另一實施例所使用之 散熱部。

第10圖係繪示第7圖照明設備之另一實施例所使用之散熱部。

第11圖係繪示一實施例之具有發出不同色溫光線之發光列的發光模組示意圖。

第12圖係繪示另一實施例之具有發出不同色溫光線之發光列的發光模組示意圖。

102’‧‧‧承載基板

310‧‧‧框架

500‧‧‧透鏡

110‧‧‧反光結構

300‧‧‧電路區

Claims (14)

1. 一種承載基板結構，包括：一金屬承載基板，其表面更包括一金屬絕緣層；及一圖案化導電層圖案，形成在該金屬絕緣層表面，其中該圖案化導電層與該金屬絕緣層表面之間的介面不包含封孔層或絕緣油薄膜。
2. 如申請專利範圍第1項所述之承載基板結構，其中該金屬絕緣層係包括多個孔洞，且該些孔洞內係覆有一層絕緣油薄膜。
3. 如申請專利範圍第2項所述之承載基板結構，其中該金屬絕緣層孔洞外之上表面不包含封孔層或絕緣油薄膜。
4. 如申請專利範圍第3項所述之承載基板結構，其中該金屬承載基板為一鋁基板，用以承載晶粒，且該金屬絕緣層為一未經水合封孔或以可固化材料封孔加工處理之多孔氧化鋁層。
5. 如申請專利範圍第4項所述之承載基板結構，其中該層絕緣油薄膜為甲基矽油組成。
6. 一種承載基板結構的製造方法，包括：提供一承載基板，由金屬材料構成；對該承載基板進行陽極處理，以於該承載基板表面形成包括多個孔洞之多孔金屬絕緣層；覆蓋一層絕緣油薄膜於該多孔金屬絕緣層上，並填入各孔洞中； 去除位於該多孔金屬絕緣層表面之絕緣油薄膜；形成一電路圖案於該多孔金屬絕緣層表面；浸泡該承載基板於具有既定溫度之該絕緣油中以緩衝應力；及再次去除位於該多孔金屬絕緣層表面之絕緣油薄膜。
7. 如申請專利範圍第6項所述之承載基板結構的製造方法，其中該電路圖案之形成方式包括以攝氏400度以上之高溫燒结方式將導電材料印製在該多孔金屬絕緣層上。
8. 如申請專利範圍第6項所述之承載基板結構的製造方法，其中該承載基板為一鋁基板，且該方法包括：以陽極處理方式於該鋁基板表面形成一氧化鋁層；浸泡該鋁基板於室溫至攝氏150度以下之絕緣油中；去除位於該氧化鋁層表面上之絕緣油薄膜；以攝氏400-600度之高溫燒结方式將導電墨水印製在該氧化鋁層上形成一圖案化導電層；及於降溫至攝氏350度以下時，浸泡於溫度在攝氏100度至300度間之絕緣油中，以緩衝該導電墨水、氧化鋁層和鋁基板間之應力，而於該氧化鋁層上形成一絕緣油薄膜；及再度去除位於該氧化鋁層表面上之絕緣油薄膜。
9. 如申請專利範圍第8項所述之承載基板結構的製造方法，其中該絕緣油為甲基矽油。
10. 如申請專利範圍第9項所述之承載基板結構的製造方法，其中該導電墨水包括銀漿或錫膏。
11. 如申請專利範圍第6項所述之承載基板結構的製造方法，其更包括一反光結構於該承載基板上，其中該反光結構用以容納至少一發光元件。
12. 如申請專利範圍第11項所述之承載基板結構的製造方法，其中於固定反光結構於該承載基板上後，更包括電性連接該電路圖案和該發光元件。
13. 如申請專利範圍第12項所述之承載基板結構的製造方法，其更包括提供一透鏡以覆蓋該發光元件及反光結構，以調整該發光元件之光線形成一光源。
14. 如申請專利範圍第11項所述之承載基板結構的製造方法，其更包括至少形成一發光材料層於該反光結構內以覆蓋該發光元件，該發光材料層之形成方式包括下列步驟(a)或步驟(b)：(a)以噴塗方式將螢光粉粒塗佈於該反光結構內；(b)使多顆螢光粉粒與一液體混合形成混合液；填充該混合液於該反光結構內；及移除該液體使該些螢光粉粒結塊成一螢光粉粒層。