CN101212007A - 电致发光模块 - Google Patents

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Abstract

一种电致发光模块，其包括模块基板、导热承载基板以及发光元件。模块基板具有开孔、第一表面及设置于第一表面的第一图案化电极；导热承载基板具有承载件及设置于承载件的第二图案化电极，其中承载件与模块基板的第一表面相对而设，而第二图案化电极与第一图案化电极相对而设并相互电连接；发光元件位于模块基板的开孔中，并设置于导热承载基板上，其中，发光元件具有第一电极及第二电极，其分别与导热承载基板的第二图案化电极的相对应部分电连接。

Description

电致发光模块
技术领域
本发明涉及一种发光模块，特别是涉及一种电致发光模块。
背景技术
近年来，由于电致发光(electroluminescence)技术的进步，也造就了发光二极管(light-emitting diode，LED)的材料与工艺技术不断地进步，其应用范围涵盖了电脑或家电产品的指示灯、液晶显示装置的背光源乃至交通信号或是车用指示灯，甚至将来也有机会作为照明用光源。然而，随着发光二极管的发光功率不断地提高，其所产生的热能也随之攀升，对于发光二极管的热能若无法有效处理，将会降低发光二极管的发光效率。
请参照图1所示，现有的一种发光二极管模块1包括发光二极管封装(LED package)11以及模块基板12。其中，发光二极管封装11具有发光二极管元件111、承载基板112及封装材113。
发光二极管元件111依次具有p型掺杂层P01、发光层I01以及n型掺杂层N01，其依次堆叠成型。另外，发光二极管元件111也具有p型接触电极E01及n型接触电极E02，其中，p型接触电极E01与p型掺杂层P01接触，而n型接触电极E02与n型掺杂层N01接触。
承载基板112具有第一表面S01、第二表面S02及图案化导电层PC1，其中第一表面S01及第二表面S02相对而设，且图案化导电层PC1由第一表面S01延伸形成至第二表面S02，并区分为第一导电区块B01及第二导电区块B02。
发光二极管元件111设置于承载基板112的第一表面S01，且发光二极管元件111的p型接触电极E01及n型接触电极E02分别与部分的图案化导电层PC1通过焊料SO1电连接。
封装材113覆盖发光二极管元件111及部分的图案化导电层PC1，以保护发光二极管元件111。
模块基板12具有表面S11，其与承载基板12的第二表面S02相对而设，且于模块基板12的表面S11设置有至少一个电连接垫121，其也是通过焊料SO1而与位于承载基板12的第二表面S02的部分图案化导电层PC1电连接。
承上所述，由于发光二极管模块1并没有提供一个有效的散热路径，以引导发光二极管元件111所产生的热能，因此，当发光二极管元件111长时间高温操作时，将会造成其材料加速劣化并降低其可靠度及发光效率。
因此，如何提供一种能够具有良好的散热路径，提高发光效率的电致发光模块，实属当前重要课题之一。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明提出一种具有良好散热效能，以提高发光效率的电致发光模块。
根据本发明的目的，提出一种电致发光模块，包括模块基板、导热承载基板以及发光元件。模块基板具有开孔、第一表面及设置于第一表面的第一图案化电极；导热承载基板具有承载件及设置于承载件的第二图案化电极，其中承载件与模块基板的第一表面相对而设，而第二图案化电极与第一图案化电极相对而设并相互电连接；发光元件位于模块基板的开孔中，并设置于导热承载基板上，其中，发光元件具有第一电极及第二电极，其分别与导热承载基板的第二图案化电极的相对应部分电连接。
上述的导热承载基板的材料可选自陶瓷、铜、铝、CuAl2O4及其组合所构成的组，因此可提供发光元件一个良好的散热路径。另外，电致发光模块还可包括散热元件，其可为散热鳍片或是热管。散热元件与导热承载基板接触，以将发光元件所产生的热能有效地排除。
承上所述，依据本发明的一种电致发光模块的模块基板具有开孔，因此发光元件所产生的光线可直接由开口射出，而发光元件所产生的热能则可通过具有高导热系数的导热承载基板提供散热路径至散热元件，以将发光元件所产生的热能有效传导至外界，以提高电致发光模块的发光效率。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1为一种现有发光二极管模块的示意图。
图2为依据本发明优选实施例的一种电致发光模块的示意图。
图3A为依据本发明优选实施例的一种电致发光模块的另一示意图。
图3B为依据本发明优选实施例的一种电致发光模块的又一示意图。
简单符号说明
1：发光二极管模块    11：发光二极管封装
111：发光二极管元件  112：承载基板
113：封装材          12：模块基板
121：电连接垫        S01：第一表面
S02：第二表面        S11：表面
SO1：焊料            P01：p型掺杂层
I01：发光层          N01：n型掺杂层
E01：p型接触电       E02：n型接触电极
PC1：图案化导电层    B01：第一导电区块
B02：第二导电区块    2：电致发光模块
21：模块基板         211：第一表面
212：开孔            213：第一图案化电极
214：焊料            215：反射层
216：第二表面        216A：斜面
22：导热承载基板     221：承载件
2210：承载件之底面   222：第二图案化电极
223：导热绝缘层      23：发光元件
231：第一半导体层    232：发光层
233：第二半导体层    234：封装材
E11：第一电极        E12：第二电极
24：散热元件
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依本发明的电致发光模块。
请参照图2所示，依据本发明优选实施例的一种电致发光模块2包括模块基板21、导热承载基板22以及发光元件23。在本实施例中，发光元件23例如但不限于发光二极管。
模块基板21具有第一表面211、开孔212以及第一图案化电极213。其中第一图案化电极213设置或形成于第一表面211上。在本实施例中，模块基板21可为塑胶基板、柔性电路板(Flexible printed circuit，FPC)、陶瓷基板或印刷电路板。另外，开孔212贯穿于模块基板21，且其可呈圆形、方形、三角形、多边形或其他形状。
导热承载基板22具有承载件221以及第二图案化电极222，其设置或形成于承载件221上。其中，承载件221与模块基板21的第一表面211相对而设(面对面设置)，且第二图案化电极222与模块基板21的第一图案化电极213相对而设(面对面设置)，并通过例如焊料214而相互电连接。在本实施例中，导热承载基板22可为复合材料基板、金属基板或陶瓷基板。其中，复合材料基板的材料例如但不限于陶瓷/CuAl2O4/铜，而金属基板的材料例如但不限于铜或铝。
在本实施例中，当导热承载基板22的材料为非导电材料时，则第二图案化电极222可直接设置于承载件221上。然而，当导热承载基板22的材料为导电材料时，则导热承载基板22还可包括导热绝缘层223，其设置于承载件221与第二图案化电极222之间，以电隔离图案化电极222及承载件221。值得一提的是，导热绝缘层223的材料可为氮化铝(AlN)或碳化硅(SiC)，其中氮化铝的导热系数约为200～230(W/mk)，而碳化硅的导热系数约为300～490(W/mk)，因此能够有效地传导热能至外界。
发光元件23位于模块基板21的开孔212中，且设置于导热承载基板22上，因此，发光元件23所产生的光线可由模块基板21的开孔212直接射出。发光元件23具有第一半导体层231、发光层232、第二半导体层233、第一电极E11及第二电极E12。其中，第一半导体层231、发光层232及第二半导体层233依次堆叠设置，即发光层232设置于第一半导体层231上，而第二半导体层233设置于发光层232上。第一电极E11与第一半导体层231电连接，第二电极E12与第二半导体层233电连接。在本实施例中，第一半导体层231为p型掺杂层，第二半导体层232为n型掺杂层。另外，第一电极E11直接设置于第一半导体层231上，第二电极E12直接设置于第二半导体层233上。再者，第一电极E11及第二电极E12也可通过焊料214而分别与第二图案化电极222的相对应部分电连接。
在本实施例中，发光元件23还包括封装材234，其材料例如但不限于树脂，只要是透明的封装材料即可。封装材234至少包覆第一半导体层231、发光层232、第二半导体层233、第一电极E11及第二电极E12。其中封装材234除了可保护发光元件23之外，在经过适当的设计之后，其也可作为聚光或散光的透镜(lens)使用。
再者，在本实施例中，电致发光模块2还包括散热元件24，其与导热承载基板22接合。在本实施例中，散热元件24与导热承载基板22的承载件221的底面2210接合。其中，散热元件24可与底面2210锁合或粘合。另外，在本实施例中，散热元件24可为散热鳍片(heat sink)或热管(heat pipe)，在此并不加以限定。
请再参照图3A所示，电致发光模块2的模块基板21还可包括凹槽214以及反射层215。
凹槽214设置于第一表面211并环设于开孔212的周围，且部分的第一图案化电极213设置于凹槽214中，相对的，部分的导热承载基板22也位于凹槽214中。在本实施例中，凹槽214可有效地固定导热承载基板22，进而可使散热元件24紧密地与导热承载基板22接合，以避免松动或移位的发生。
反射层215设置或形成于与模块基板21的第一表面211相对而设的第二表面216。其中，反射层215除了形成于第二表面216上之外，还可延伸至开孔212的侧壁W1，使得发光元件23所产生的光线能够适当地被反射，以增加光使用效率。另外，反射层33的材料可选自铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)及其组合所构成的组。
另外，再如图3B所示，模块基板21的第二表面216可具有斜面216A，其形成于开孔212的周围，经由适当的设计，形成于其上的反射层215将更能有效率地反射光线，以增加光利用效率。在本实施例中，斜面216A也可为曲面，在此并不加以限定。
上述实施例的电致发光模块2的发光元件23以倒装片键合(flip chip)于导热承载基板22的部分第二图案化电极222上为例，但在此并不加以限定。当然，依据发光元件23不同方式的设计(例如垂直结构)，发光元件23也可引线键合(wire bonding)于导热承载基板22的部分第二图案化电极222上。
另外，上述实施例中，以一个发光元件23及一个导热承载基板22搭配一个散热元件24，但并不限于此，其也可由多个发光元件23及多个导热承载基板22搭配一个散热元件24使用。
综上所述，由于本发明所提供的电致发光模块的模块基板上具有开孔，使得发光元件所产生的光线可直接由开口射出，而发光元件所产生的热能则可通过具有高导热系数的导热承载基板提供散热路径至散热元件，以将发光元件所产生的热能有效传导至外界，以提高电致发光模块的发光效率。另外，通过反射层的设置，可有效地反射发光元件所产生的光线，以提高光线利用率。再者，模块基板的凹槽能够稳固地固定导热承载基板，避免其松动或位移，还能够提高电致发光模块的可靠度。
以上所述仅为举例性，而非限制性的。任何未脱离本发明的精神与范围，而对其进行的等同修改或变更，均应包含于权利要求之中。

Claims (18)

1.一种电致发光模块，包括：
模块基板，具有开孔、第一表面及设置于该第一表面的第一图案化电极；
导热承载基板，具有承载件及设置于该承载件的第二图案化电极，其中该承载件与该模块基板的该第一表面相对而设，该第二图案化电极与该第一图案化电极相对而设并相互电连接；以及
发光元件，位于该模块基板的该开孔中，并设置于该导热承载基板上，该发光元件具有第一电极及第二电极，其分别与该导热承载基板的该第二图案化电极的相对应部分电连接。
2.如权利要求1所述的电致发光模块，其中该模块基板的该开孔呈圆形、方形、三角形、多边形或其他形状。
3.如权利要求1所述的电致发光模块，其中该模块基板还具有凹槽，其环设于该开孔的周围，该第一图案化电极设置于该凹槽。
4.如权利要求3所述的电致发光模块，其中部分的该导热承载基板容置于该凹槽。
5.如权利要求1所述的电致发光模块，其中该模块基板为塑胶基板、柔性电路板、陶瓷基板或印刷电路板。
6.如权利要求1所述的电致发光模块，其中该模块基板还具有第二表面及反射层，该第二表面与该第一表面相对而设，且该反射层形成于该第二表面。
7.如权利要求6所述的电致发光模块，其中该第二表面具有斜面或曲面，其形成于该开孔周围。
8.如权利要求1所述的电致发光模块，其中该模块基板还具有反射层，其形成于该开孔中的侧壁。
9.如权利要求1所述的电致发光模块，其中该导热承载基板为复合材料基板、金属基板或陶瓷基板，且该导热承载基板的材料为陶瓷、铜、铝、CuAl2O4或其组合。
10.如权利要求1所述的电致发光模块，其中该导热承载基板还具有导热绝缘层，形成于该承载件与该第二图案化电极之间，且该导热绝缘层的材料为氮化铝或碳化硅。
11.如权利要求1所述的电致发光模块，还包括：
散热元件，与该导热承载基板接合。
12.如权利要求11所述的电致发光模块，其中该散热元件与该导热承载基板的该承载件的底面接合。
13.如权利要求11所述的电致发光模块，其中该散热元件为散热鳍片或热管。
14.如权利要求1所述的电致发光模块，其中该发光元件为发光二极管，且至少包括：
第一半导体层；
发光层，设置于该第一半导体层上；以及
第二半导体层，设置于该发光层上。
15.如权利要求14所述的电致发光模块，其中该第一半导体层为p型掺杂层，该第二半导体层为n型掺杂层。
16.如权利要求14所述的电致发光模块，其中该发光元件的该第一电极与该第一半导体层电连接，该第二电极与该第二半导体层电连接。
17.如权利要求14所述的电致发光模块，其中该发光元件还包括：
封装材，其至少包覆该第一半导体层、该发光层、该第二半导体层、该第一电极及该第二电极；
其中该封装材的材料为树脂，或其他透明的封装材料。
18.如权利要求1所述的电致发光模块，其中该发光元件倒装片键合或引线键合于该导热承载基板的部分该第二图案化电极。
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