CN102679295B - 提升散热效率的光源模块及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提升散热效率的光源模块及其组装方法。该光源模块包括一发光单元、一电路层、一导热材料层、一散热片以及一绝缘层。电路层与发光单元的电极电连接。导热材料层连接于发光单元的底部，且部分导热材料层与发光单元的电极电连接。散热片位于导热材料层的底部。绝缘层位于电路层与散热片之间，绝缘层于发光单元的底部设有一开口部，以使导热材料层位于开口部内，且散热片通过导热材料层与发光单元的底部热接触。
Description
技术领域
本发明是有关于一种光源模块，且特别是有关于一种提升散热效率的光源模块及其组装方法。
背景技术
一般而言，发光单元的底部以散热片来导热，但是发光单元所产生的热必须经过电路基板上的锡膏、绝缘胶(例如PP胶)以及背胶，才能到达散热片。这三层材料中，绝缘胶的热阻最大，应设法尽量减少绝缘胶的使用。但是，在热电分离的封装结构中，传统上还是以导热不导电的绝缘胶来电性隔离发光单元与散热片，以致于热仍会囤积在绝缘胶中而无法将热传导至散热片及外界，因此传统的光源模块及其组装方法仍无法解决散热不佳的问题。
为了改善此散热问题，常于绝缘胶内添加导热性较佳的材质，然而此种方式对于整体散热效率改善有限，且会造成耐电压性降低及成本上升的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升散热效率的光源模块及其组装方法，可将发光单元所产生的热直接传导至下方的散热片，以减少热阻。
为达上述目的，根据本发明的一方面，提出一种提升散热效率的光源模块。光源模块包括一发光单元、一电路层、一导热材料层、一散热片以及一绝缘层。电路层与发光单元的电极电连接。导热材料层连接于发光单元的底部，且部分导热材料层与发光单元的电极电连接。散热片位于导热材料层的底部。绝缘层位于电路层与散热片之间，绝缘层于发光单元的底部设有一开口部，以使导热材料层位于开口部内，且散热片通过导热材料层与发光单元 的底部热接触。
根据本发明的另一方面，提出一种光源模块的组装方法，其包括下列步骤。配置一电路基板于一散热片上。加工电路基板，以形成一开口部。填入一导热材料层于开口部中。配置一发光单元于电路基板上，其中散热片通过导热材料层与发光单元的底部热接触。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A～图1D为本发明一实施例的提升散热效率的光源模块及其组装方法的示意图；
图2为本发明一实施例的提升散热效率的光源模块的示意图。
主要元件符号说明
100：光源模块
102：发光单元
104：芯片
105a、105b：电极
106：芯片座
108：封装体
110：电路基板
112：电路层
114：绝缘层
114a：开口部
116：散热片
118：金属层
120：导热材料层
122：部分导热材料层(焊接材料层)
124：防焊层
126：封胶
128：透镜
具体实施方式
本实施例的提升散热效率的光源模块及其组装方法，是利用蚀刻或精密机械加工的方式将电路基板的部分电路层以及部分绝缘层去除，以形成一开口部，并填入高导热材料于开口部内。通过导热材料层，发光单元所产生的热可以直接传导至散热片，不需经过绝缘层，以减少热阻的产生。此外，散热片(例如铝板)上可电镀一层金属层(例如氯化铜)，金属层的上方再利用喷锡表面处理的方法形成一导热材料层，并控制喷锡的平整性，以利于后续焊接发光单元。
请参照图1A～图1D，其绘示依照一实施例的提升散热效率的光源模块及其组装方法的示意图。组装方法包括下列步骤S10～S40。在图1A中，步骤S10以蚀刻或精密机械加工(冲压或铣除)等方式移除部分电路层112以及部分绝缘层114而形成一开口部114a。接着，在图1B中，步骤S20配置电路基板110于一散热片116上。电路基板110包括一电路层112以及一绝缘层114，绝缘层114位于电路层112与散热片116之间，以电性隔离电路层112与散热片116。此外，在形成开口部114a之前，散热片116的上表面可先形成一金属层118，例如是铜或镍。压合时，金属层118位于绝缘层114与散热片116之间，且部分金属层118可显露于开口部114a中。在图1C中，步骤S30填入一导热材料层120于开口部114a中，而部分导热材料层122也可形成于电路层112上。在图1D中，步骤S40配置一发光单元102于电路基板110上，散热片116通过导热材料层120与发光单元102的底部热接触。
在一实施例中，导热材料层120例如以涂布的方式形成于开口部114a中。导热材料层120的材质包括锡，例如是低熔点的锡铅合金或锡银铜合金等。此外，当导热材料层120以网版涂布在开口部114a中时，部分导热材料层122可同时涂布在位于开口部114a外侧的电路层112(例如接垫)上，以作为一焊接材料层。另外，当散热片116的材质为铝时，由于铜(金属层118)与锡(导热材料层120)的接合能力大于铝(散热片116)与锡(导热材料层120)的接合能力，因此本实施例可通过铜(金属层118)接合于导热材料层120与散热片116之间，来增加散热片116与导热材料层120的界面接合能力。
在上述实施例中，导热材料层120的材质除了锡之外，也可包括铜、类钻石、石墨或陶瓷等颗粒状或粉末状的材质。掺杂上述高导热材质的导热材料层120可使发光单元102所产生的热可快速地传导至散热片116，以减少热阻的产生。
另外，上述的组装方法中，在步骤S30之后，还可包括涂布一防焊层124于电路层112上。防焊层124覆盖部分电路层112，并显露出位于接垫上的部分导热材料层122(焊接材料层)以及位于开口部114a中的导热材料层120，如图1C所示。此外，上述的组装方法也可先将未图案化的电路层112以及绝缘层114配置于散热片116(如步骤S20)上，再进行蚀刻或机密机械加工以形成一开口部114a(如步骤S10)。因此，本实施例并未限制上述各个步骤的顺序。
请参照图2，其绘示依照一实施例的提升散热效率的光源模块的示意图。光源模块100包括一发光单元102、一电路层112、一导热材料层120、一金属层118、一散热片116以及一绝缘层114。此光源模块100的电路层112、绝缘层114、金属层118以及导热材料层120，其可经由图1A～图1D的组装流程配置于散热片116上，在此不再赘述。在一实施例中，电路层112可贴附于绝缘层114的表面，以形成一电路基板110。电路层112对应位于发光单元102的底部，以使电路层112与发光单元102的一对电极105a、105b电连接。导热材料层120连接于发光单元102的底部，且部分导热材料层122与发光单元102的此对电极105a、105b电连接。散热片116位于导热材料层120的底部，且散热片116与发光单元102的电极105电性绝缘。此外，绝缘层114于发光单元102的底部设有一开口部114a，以使导热材料层120位于开口部114a内，且散热片116通过导热材料层120与发光单元102的底部热接触。
在一实施例中，发光单元102可为热电分离的封装结构，其包括一芯片104、一对电极105a、105b、一芯片座106以及一封装体108。芯片104配置于芯片座106上，芯片104可通过导线(图未绘示)与此对电极105a、105b电连接，以使发光单元102电致而发光。此对电极105a、105b分别由芯片座106的一侧呈U形延伸出封装体108之外，并显露其末端于封装体108的底面，如此发光单元102的此对电极105a、105b可通过焊接材料层与电路层112电连接。此外，位于底部的芯片座106直接与导热材料层120接触， 导热材料层120例如为锡膏或其他金属，因此可将发光单元102所产生的热直接传导至散热片116，不需经过绝缘层114，以减少热阻的产生。
此外，发光单元102更可包括一封胶126以及一透镜128。封胶126包覆于芯片104的周围。透镜128覆盖于芯片104的上方，以使芯片104密封于发光单元102内。
本发明上述实施例所揭露的提升散热效率的光源模块及其组装方法，是利用蚀刻或精密机械加工的方式将电路基板的电路层以及绝缘层铣除，以形成一开口部，并填入高导热材料于开口部内。通过导热材料层，发光单元所产生的热可以直接传导至散热片，不需经过绝缘层，以减少热阻的产生。相对于传统电路基板的绝缘层热阻过高的问题，本实施例的发光单元(例如为高功率的发光二极管元件)所产生的热可直接传导至下方的导热材料层以及散热片，不需经过绝缘层，因此可有效避免热囤积的问题，以提升光源模块的散热效率。
综上所述，虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应视附上的权利要求所界定的为准。
Claims (13)
1.一种提升散热效率的光源模块，该光源模块包括：
发光单元；
电路层，与该发光单元的电极电连接；
导热材料层，连接于该发光单元的底部，且部分该导热材料层与该发光单元的电极电连接；
散热片，位于该导热材料层的底部；
绝缘层，位于该电路层与该散热片之间，该绝缘层于该发光单元的底部设有一开口部，以使该导热材料层位于该开口部内，且该散热片通过该导热材料层与该发光单元的底部热接触；以及
金属层，位于该绝缘层与该散热片之间，且部分该金属层显露于该开口部中。
2.如权利要求1所述的光源模块，其中该电路层贴附于该绝缘层的表面，以形成一电路基板。
3.如权利要求1所述的光源模块，还包括一防焊层，涂布于该电路层上，该防焊层显露出该开口部。
4.如权利要求1所述的光源模块，其中该电路层通过该绝缘层压合于该散热片上。
5.如权利要求1所述的光源模块，其中该金属层与该导热材料层的接合能力大于该散热片与该导热材料层的接合能力。
6.如权利要求5所述的光源模块，其中该金属层的材质为铜，该散热片的材质为铝。
7.如权利要求1所述的光源模块，其中该导热材料层以涂布的方式形成于该开口部中。
8.如权利要求1所述的光源模块，其中该导热材料层的材质包括铜、锡、类钻石、石墨或陶瓷。
9.如权利要求1所述的光源模块，其中该发光单元包括一芯片、一对电极、一芯片座以及一封装体，该芯片配置于该芯片座上，并与该对电极电连接，该对电极延伸出该封装体之外。
10.如权利要求9所述的光源模块，其中该发光单元还包括一封胶以及一透镜，该封胶包覆于该芯片的周围，该透镜覆盖于该芯片的上方，以使该芯片密封于该发光单元内。
11.一种光源模块的组装方法，该组装方法包括：
形成一金属层于一散热片的上表面；
配置一电路基板于该金属层之上；
加工该电路基板，以形成一开口部；
填入一导热材料层于该开口部中；以及
配置一发光单元于该电路基板上，其中该金属层通过该导热材料层与该发光单元的底部热接触。
12.如权利要求11所述的组装方法，其中该导热材料层以涂布的方式形成于该开口部中。
13.如权利要求11所述的组装方法，其中该导热材料层的材质包括铜、锡、类钻石、石墨或陶瓷。
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