CN102683545A - 提升散热效率的光源模块及其嵌入式封装结构 - 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嵌入式封装结构。光源模块包括一发光元件、一电路层、一导线架、一导热材料层以及一散热片。导线架电连接于发光元件与电路层之间。导热材料层连接于导线架的底部，且导热材料层与导线架电性绝缘。散热片具有一凹槽，用以容纳发光元件与导线架，其中导热材料层位于凹槽的底部，以使散热片通过导热材料层与导线架的底部热接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种光源模块，且特别是涉及一种提升散热效率的光源模块及其嵌入式封装结构。
背景技术
一般而言，发光元件的底部以散热片来导热，但是发光元件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元件与散热片，因此传统的热电分离的封装结构仍无法解决散热不佳的问题。另外，组装在散热片上的封装结构，常会发生组装人员的手指触碰到封装胶体，使其表面受力而造成内部的金线发生断裂或损坏，因此应设法避免封装结构在组装时被触碰到的机会。
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嵌入式封装结构，可将发光元件所产生的热直接传导至下方的散热片，以减少热阻。此外，嵌入式封装结构可内埋于散热片的凹槽中，进而有效减少封装结构在组装时被触碰到的机会。
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。此光源模块包括一发光元件、一电路层、一导线架、一导热材料层以及一散热片。导线架电连接于发光元件与电路层之间。导热材料层连接于导线架的底部，且导热材料层与导线架电性绝缘。散热片具有一凹槽，用以容纳发光元件与导线架，其中导热材料层位于凹槽的底部，以使散热片通过导热材料层与导线架的底部热接触。
根据本发明的另一方面，提出一种嵌入式封装结构，配置于一凹槽中，凹槽的外侧设有一接垫。嵌入式封装结构包括一发光元件、一导线架以及一封胶。导线架电连接于发光元件。凹槽用以容纳发光元件与导线架，导线架上端延伸至凹槽的外侧，并与接垫电连接。封胶包覆发光元件以及部分导线架，其中导线架下端延伸至封胶内，并与发光元件电连接。
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1E为本发明一实施例的光源模块的散热片的加工流程示意图；
图2A及图2B分别为本发明一实施例的嵌入式封装结构的组装示意图。
主要元件符号说明
100：光源模块
102：嵌入式封装结构
110：发光元件
112：电路层
112a、112b：接垫
114：绝缘层
116：散热片
116a：凹槽
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
130：导线架
130a：导线架上端
130b：导线架中端
130c：导线架下端
134：芯片座
140：封胶
142：导线
具体实施方式
本实施例的提升散热效率的光源模块及其嵌入式封装结构，是在散热片(例如铝板)上加工以形成一口字形的凹槽，并在此凹槽的下表面做表面处理，以形成一导热材料层于凹槽中。通过导热材料层，发光元件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，嵌入式封装结构是采用向上弯折的导线架，使得导线架可内埋于散热片的凹槽中，并可通过上锡焊接而电连接于发光元件与电路层之间。因此，嵌入式封装结构可受到适当的保护，以减少在组装时被触碰到的机会。
请参照图1A～图1E，其绘示依照一实施例的光源模块的散热片的加工流程示意图。加工流程包括下列步骤(1)～(4)。在图1A中，步骤(1)是形成一电路层112以及一绝缘层114于散热片116的上表面。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。在图1B中，步骤(2)是以机械加工或蚀刻等方式移除部分绝缘层114以及部分散热片116而形成一凹槽116a。电路层112的接垫112a、112b位于凹槽116a的外侧。在图1C中，步骤(3)是形成一金属层118(例如铜或镍)于凹槽116a的底部。在图1D中，步骤(4)是形成一导热材料层120于金属层118上，而部分导热材料层122可形成于电路层112的接垫112a、112b上。在一实施例中，导热材料层120例如以涂布的方式形成于凹槽116a的底部。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以网版涂布在凹槽116a的底部时，部分导热材料层122可同时涂布于接垫112a、112b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的接合能力。
另外，请参考图1E，上述的加工流程中，在步骤(4)之后，更可包括涂布一防焊层124于绝缘层114上。防焊层124覆盖绝缘层114，并显露出位于接垫112a、112b上的部分导热材料层122(焊接材料层)以及位于凹槽 116a的底部的导热材料层120，如图2A所示。
接着，请参照图2A及图2B，其分别绘示依照一实施例的嵌入式封装结构102的组装示意图。嵌入式封装结构102可通过组装至散热片116的凹槽116a中而组成一光源模块100。此光源模块100的散热片116上形成有接垫112a、112b、一绝缘层114、一金属层118以及一导热材料层120，其可经由图1A～图1D的加工流程制作，在此不再赘述。嵌入式封装结构102包括一发光元件110、一导线架130以及一封胶140。导线架130电连接于发光元件110与接垫112a、112b之间。此外，散热片116具有一凹槽116a，此凹槽116a用以容纳发光元件110与导线架130，其中导热材料层120位于凹槽116a的底部，以使散热片116通过导热材料层120与导线架130的底部热接触。另外，嵌入式封装结构102更包括至少一导线142，导线142电连接于发光元件110与导线架130之间，以传递信号。
在上述实施例中，嵌入式封装结构102因采用向上弯折的导线架130，使得导线架下端130c及导线架中端130b可内埋于散热片116的凹槽116a中。导线架上端130a延伸至凹槽116a的外侧，并可通过焊接材料层与接垫112a、112b接合而电连接。此外，封胶140包覆发光元件110以及部分导线架130，以使导线架下端130c延伸至封胶140内，并位于发光元件110的周围。在一实施例中，发光元件110以一对导线142与导线架下端130c电连接，以使发光元件110电致而发光。
在上述实施例中，导线架130的底部例如具有一芯片座134，发光元件110配置于芯片座134上，而导线架上端130a由芯片座134的一侧呈L形延伸出封胶140之外，并显露于封胶140的顶面。如图2B所示，当嵌入式封装结构102内埋于凹槽116a内时，位于底部的芯片座134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，因此可将发光元件110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，嵌入式封装结构102的封胶140不会凸出于散热片116外，而是内埋于凹槽116a内，在组装时不易触碰，故能保护内部的导线142不被按压，以避免发生断裂或损坏。
虽然上述实施例中，封胶140是在组装前预先包覆发光元件110以及部分导线架130，以形成一嵌入式封装结构102，再将嵌入式封装结构102组装至凹槽116a中，以组成一体化的光源模块100。但在另一实施例中，封胶 140也可在组装成光源模块100之后再填入于凹槽116a内，并经由固化而包覆发光元件110以及部分导线架130，以形成嵌入式封装结构102。此外，封胶140可具有透镜的形状及功能，例如具有凸面、凹面或其组合，用于改变由发光元件110发射的光的出光角度。
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嵌入式封装结构，是采用向上弯折的导线架，使得导线架可内埋于散热片的凹槽中，并可通过上锡焊接而电连接于发光元件与电路层之间。因此，嵌入式封装结构可受到适当的保护，以减少在组装时被触碰到的机会。此外，发光元件内埋之后，光源模块的整体厚度明显地减少，更能符合薄形化的需求。相对于传统电路基板的绝缘层热阻过高的问题，本实施例的发光元件(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，因此可有效减少热阻的产生，以提升光源模块的散热效率。
综上所述，虽然结合以上诸实施例揭露了醑发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (12)
1.一种提升散热效率的光源模块，该光源模块包括：
发光元件；
电路层；
导线架，电连接于该发光元件与该电路层之间；
导热材料层，连接于该导线架的底部，且该导热材料层与该导线架电性绝缘；以及
散热片，具有凹槽，用以容纳该发光元件与该导线架，其中该导热材料层位于该凹槽的底部，以使该散热片通过该导热材料层与该导线架的底部热接触。
2.如权利要求1所述的光源模块，还包括绝缘层，位于该电路层与该散热片之间，该绝缘层位于该凹槽的外侧。
3.如权利要求2所述的光源模块，还包括防焊层，涂布于该绝缘层上，并显露于该凹槽的外侧。
4.如权利要求2所述的光源模块，其中该电路层包括至少一接垫，配置于该凹槽的外侧，该导线架上端延伸至该凹槽的外侧，并与该接垫电连接。
5.如权利要求4所述的光源模块，还包括封胶，包覆该发光元件以及部分该导线架，其中该导线架下端延伸至该封胶内，并与该发光元件电连接，以形成一嵌入式封装结构。
6.如权利要求1所述的光源模块，还包括金属层，位于该凹槽的底部，且接合于该导热材料层与该散热片之间，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。
7.如权利要求6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。
8.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凹槽的底部。
9.如权利要求8所述的光源模块，其中该导热材料层的材质包括锡。
10.一种嵌入式封装结构，配置于一凹槽中，该凹槽的外侧设有一接垫，该嵌入式封装结构包括：
发光元件；
导线架，电连接于该发光元件，该凹槽用以容纳该发光元件与该导线架，该导线架上端延伸至该凹槽的外侧，并与该接垫电连接；以及
封胶，包覆该发光元件以及部分该导线架，其中该导线架下端延伸至该封胶内，并与该发光元件电连接。
11.如权利要求10所述的嵌入式封装结构，其中该导线架的底部具有芯片座，该发光元件配置于该芯片座上，而该导线架上端由该芯片座的一侧呈L形延伸出该封胶之外。
12.如权利要求11所述的嵌入式封装结构，还包括至少一导线，该发光元件以该导线与该导线架下端电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120919 |