CN102751269A - 发光二极管模块封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管模块封装结构，具有一金属散热基板，多个发光二极管芯片固定于金属散热基板之上，至少一芯片式连接器，亦固定于金属基板之上，并利用焊线与发光二极管芯片电性连接。芯片式连接器包含一蓝宝石基材、一金属导电层与一绝缘阻隔突起。绝缘阻隔突起可将金属导电层分割为多个导电区。此发光二极管模块封装结构，更可具有一电源连接器亦固定于金属散热基板之中，并可利用焊线与芯片式连接器或发光二极管芯片电性连接。

Description

发光二极管模块封装结构
技术领域
本发明是有关于一种发光二极管模块封装结构，特别是有关于一种具有芯片式连接器的发光二极管模块封装结构。
背景技术
由于科技的日益进步，发光二极管作为光源的发光模块已渐渐取代目前常见的白炽灯具与荧光灯具。目前，发光二极管发光模块主要是将发光二极管芯片焊接在电路基板上。透过电路基板提供电源，且通入发光二极管芯片的p型电极与n型电极，以使发光二极管芯片发光。
然而，已知的发光二极管芯片大都无法将大部分的输入电能转换为光能，而多半以热能的形式损失，因此存在有转换效率不高的问题。且若产生的热量无法有效排除，将进一步会使得发光二极管芯片的接面温度(JunctionTemperature)更加上升，如此不仅会降低发光二极管芯片的发光效率，更会造成组件的可靠性不佳。因此，如何解决发光二极管的散热问题，已成为发光二极管组件的发展的重要课题。
传统上，部分的发光二极管被设置在电路板上，其导脚可透过焊锡与电路板上的电路层电性连接，再利用金属导热块透过焊锡与电路板接合，以利发光二极管芯片的散热。
此外，另有部分的发光二极管芯片则使用金属焊接于基板上以进行散热，并利用电路板上的线路电性连接各个发光二极管芯片，以提供所需的电源。此时，电路板的电压承受能力的问题就变的十分的重要。
因此，已知的发光二极管模块，除了需克服散热的问题，同时亦需克服高压绝缘的问题，而使得成本增加。
发明内容
鉴于上述的先前技术说明中所述，由于传统的发光二极管模块，除了需要考虑散热的问题，同时亦需考虑高压绝缘的问题，增加了高功率的发光二极管模块的封装结构的生产成本。
本发明的一目的是提供一种发光二极管模块封装结构，其利用芯片式连接器，不但可以整合于发光二极管芯片的固晶制程，更可以提供高压绝缘的能力，同时降低发光二极管模块的封装成本。
根据以上所述的目的，本发明的一方面是一种发光二极管模块封装结构，包含有一金属散热基板，多个发光二极管芯片固定于金属散热基板之上，至少一芯片式连接器，亦固定于金属基板之上，并利用焊线(bonding wire)与发光二极管芯片电性连接。
其中所述的芯片式连接器包含一蓝宝石基材与一第一金属导电层。此外，所述的芯片式连接器还包含一绝缘阻隔突起，可将第一金属导电层分割为多个导电区。
在本发明的另一实施例中，所述的芯片式连接器包含第一金属导电层与第二金属导电层，绝缘阻隔突起可将第一金属导电层与第二金属导电层分割为多个导电区。此外，第一金属导电层与第二金属导电层是电性隔离。
所述的芯片式连接器与多个发光二极管芯片均是以固晶的方式固定于金属散热基板之上。例如是，芯片式连接器与多个发光二极管芯片均是以焊接的方式固定于金属散热基板之上。或者是，芯片式连接器与多个发光二极管芯片均是以银胶粘着的方式固定于金属散热基板之上。
本发明所揭露的发光二极管模块封装结构，还可包含一芯片电源连接器亦固定于金属散热基板之中，并可利用焊线与至少一芯片式连接器或多个发光二极管芯片电性连接。
因此，本发明的所揭露的发光二极管模块封装结构，可利用芯片式连接器，使其整合于发光二极管芯片的固晶制程，更可以利用焊线(bonding wire)连接发光二极管芯片与芯片式连接器。此外，芯片式连接器可以提供优良的高压绝缘能力，亦可以降低发光二极管模块的封装成本。芯片式连接器亦可以增加电路配置多样化，更可以减少金线的长度，进一步降低发光二极管模块的封装成本。本发明的发光二极管模块封装结构更可藉由芯片级的电源连接器，方便电性连接发光二极管芯片与芯片式连接器，进一步方便发光二极管模块的封装。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：
图1是为本发明的发光二极管模块封装结构的一较佳实施例示意图；
图2是为本发明的发光二极管模块封装结构的另一较佳实施例示意图；
图3是为本发明的发光二极管模块封装结构所使用的芯片式连接器的一较佳实施例示意图；
图4是为本发明的发光二极管模块封装结构所使用的芯片式连接器的另一较佳实施例示意图；以及
图5是为本发明的发光二极管模块封装结构所使用的电源连接器的剖面示意图。
【主要组件符号说明】
100：发光二极管模块封装结构        110：金属散热基板
120：发光二极管芯片                130：芯片式连接器
140：焊线                          150：凹陷区
160：导线                          170：第一电源连接器
180：第二电源连接器                200：发光二极管模块封装结构
210：金属散热基板                  220：发光二极管芯片
230：芯片式连接器                  240：焊线
250：凹陷区                        260：导线
270：第一电源连接器                280：第二电源连接器
300：芯片式连接器                  310：芯片基材
320：绝缘阻隔突起                  330：第一导电区
340：第二导电区                    400：芯片式连接器
410：芯片基材                      411：第一导电层
412：第二导电层                    420：绝缘阻隔突起
430：第一导电区                    440：第二导电区
450：第三导电区                    460：第四导电区
500：电源连接器                    510：导电金属体
512：导电连接区            514：电源端子
520：绝缘阻隔体            522：环状部
524：凸缘                  526：绝缘阻隔突起
528：支撑部
具体实施方式
本发明的发光二极管模块封装结构，有效地利用芯片式连接器，不但可整合于发光二极管芯片的固晶制程，更可以利用焊线(bonding wire)连接发光二极管芯片与芯片式连接器，更可以提供优良的高压绝缘能力，亦可以降低发光二极管模块的封装成本。以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，如熟悉此技术的人员在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
参阅图1，其是绘示本发明的发光二极管模块封装结构的一较佳实施例示意图。如图中所示，发光二极管模块封装结构100包含有一金属散热基板110，金属散热基板110上形成有凹陷区150，而凹陷区150中则粘着有多个发光二极管芯片120，发光二极管芯片120利用焊线140加以电性连接，而其末端则配置有芯片式连接器130，并通过导线160连接第一电源连接器170与第二电源连接器180。
其中，金属散热基板110较佳地是由导热良好的金属材料所构成，例如是铝、铜、钨、镍、铁或其合金所构成。而发光二极管芯片120较佳地可以使用焊接的方式固定于金属散热基板110，或者是以银胶等方式固定于金属散热基板110，其均不脱离本发明的精神与范围。芯片式连接器130亦可以使用焊接的方式固定于金属散热基板110，或者是以银胶等方式固定于金属散热基板110，其均不脱离本发明的精神与范围。
此外，第一电源连接器170与第二电源连接器180较佳地分别为负极电源连接器与正极电源连接器，而可藉由焊线或其它金属导线的方式与芯片式连接器130电性连接。
进一步参阅图2，其是绘示本发明的发光二极管模块封装结构的另一较佳实施例示意图。如图中所示，发光二极管模块封装结构200包含有一金属散热基板210，金属散热基板210上形成有凹陷区250，而凹陷区250中则粘着有多个发光二极管芯片220与多个芯片式连接器230，发光二极管芯片220利用焊线240加以电性连接，而其末端则亦配置有芯片式连接器230，并通过导线260连接第一电源连接器270与第二电源连接器280。
其中，金属散热基板210较佳地是由导热良好的金属材料所构成，例如是铝、铜、钨、镍、铁或其合金所构成。而发光二极管芯片220较佳地可以使用焊接的方式固定于金属散热基板210，或者是以银胶等方式固定于金属散热基板210，其均不脱离本发明的精神与范围。此外，芯片式连接器230亦可以使用焊接的方式固定于金属散热基板210，或者是以银胶等方式固定于金属散热基板210，其亦不脱离本发明的精神与范围。
第一电源连接器270与第二电源连接器280较佳地分别为负极电源连接器与正极电源连接器，而可通过焊线或其它金属导线的方式与芯片式连接器230电性连接。
其中，图1与图2所示的芯片式连接器的实施方式分别说明于图3与图4，而第一电源连接器与第二电源连接器的实施方式则说明于图5之中。
参阅图3，其是揭露本发明的发光二极管模块封装结构所使用的芯片式连接器的一较佳实施例示意图；而图4其是揭露本发明的发光二极管模块封装结构所使用的芯片式连接器的另一较佳实施例示意图。
芯片式连接器300较佳地是由芯片基材310与绝缘阻隔突起320所构成。芯片基材310较佳地采用有绝缘层(蓝宝石Al2O3结晶)，为其衬底的发光二极管芯片，其可直接固接于金属板，而发光二极管芯片亦可克服发光二极管与散热体的绝缘耐压，其耐高压绝缘可达4000伏特电压以上，故可以方便地使用在发光二极管模块的封装，且由于芯片基材310是采用与发光二极管相同的基材，故可以方便地使用发光二极管的固接方式加以固定于金属散热基板之上，亦即可于相同的制程中加以固定，故可以进一步节省发光二极管模块封装所需的制程。
芯片基材310较佳地包含有下方的绝缘层与绝缘层上方的导电层所构成，并藉由绝缘阻隔体，如图中的绝缘阻隔突起320，将其区分为第一导电区330与第二导电区340。绝缘阻隔突起320可以利用射出成型或者是半导体制程以形成绝缘阻隔突起320于芯片基材310之上。
形成有绝缘阻隔突起320的芯片式连接器300可以方便利用打线(Wirebond)制程，以焊线将芯片式连接器300与发光二极管芯片电性连接。绝缘阻隔突起320亦可以有效地限制焊接时，焊锡的流动，以提高焊接的质量。芯片式连接器300可以有效地连接两个发光二极管芯片，以减少焊线，例如金线，的使用长度，更可以增加线路配线的多样化，以串联或并联多个发光二极管芯片。其中，第一导电区330与第二导电区340可分别电性连接一个或一个以上的发光二极管芯片，其并不脱离本发明的精神与范围。
进一步参阅图4，其中芯片式连接器400较佳地包含有芯片基材410与绝缘阻隔突起420。其中，芯片基材410除了下方的绝缘层，例如是蓝宝石基材，还包含第一导电层411与第二导电层412，且第一导电层411与第二导电层412电性隔离。通过绝缘阻隔突起420的设置可将第一导电层411分隔为第一导电区430与第二导电区440，第二导电层412分隔为第三导电区450与第四导电区460。
因此，单一芯片式连接器400即可分别连接发光二极管的正极电源与负极电源。其中，第一导电层411与第二导电层412亦可被设计成为电性连接，故第一导电区430、第二导电区440、第三导电区450与第四导电区460彼此之间可以电性连接，以增加打线的面积，进而并联更多的发光二极管芯片或电性连接其它的电子组件。
参阅图5，其是绘示本发明的发光二极管模块封装结构所使用的电源连接器的剖面示意图。电源连接器500较佳地可以插设于图1与图2的金属散热基板之中，以用来与外部电源电性连接。例如是，电源连接器500可以是图1所绘示的第一电源连接器170与第二电源连接器180，亦可以是图2所绘示的第一电源连接器270与第二电源连接器280。
电源连接器500较佳地包含有一导电金属体510与一绝缘阻隔体520。其中，导电金属体510包含有至少一导电连接区512与至少一电源端子514，两者呈一角度，较佳地约为90度。而绝缘阻隔体520较佳地包含有一环状部522、一凸缘524、绝缘阻隔突起526与一支撑部528。环状部522用以插入金属散热基板的开口中，凸缘524则可以将电源连接器500卡合于金属散热基板的开口，并避免由开口的另一侧脱落。绝缘阻隔突起526使得导电金属体510被分割为至少一导电连接区512，而支撑部528则用来支撑导电金属体510。当使用此电源连接器500时，可由金属散热基板插入对应的连接器，并电性连接电源端子514，而通过导电连接区512可以方便地利用焊线或是其它导线与发光二极管芯片或芯片式连接器电性连接，故可以有效地简化发光二极管模块的封装结构，更方便使用者利用发光二极管模块。其中，电源连接器500具有十分小的组件尺寸，例如是与芯片式连接器或发光二极管芯片类似的尺寸，故可以方便使用于发光二极管模块的封装结构之中。
因此，本发明的发光二极管模块封装结构，利用芯片式连接器可整合于发光二极管芯片的固晶制程，更可以利用焊线(bonding wire)连接发光二极管芯片与芯片式连接器，更可以提供优良的高压绝缘能力，亦可以降低发光二极管模块的封装成本。芯片式连接器可以增加电路配置多样化，更可以减少金线的长度，进一步降低发光二极管模块的封装成本。本发明的发光二极管模块封装结构更可通过芯片级的电源连接器，方便电性连接发光二极管芯片与芯片式连接器，进一步方便发光二极管模块的封装。
如熟悉此技术的人员所了解的，以上所述是为本发明的较佳实施例，凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种发光二极管模块封装结构，其特征在于，包含：
一金属散热基板；
多个发光二极管芯片，固定于该金属散热基板之上；以及
至少一芯片式连接器，亦固定于该金属基板之上，并利用焊线与该些发光二极管芯片电性连接。
2.根据权利要求1所述的发光二极管模块封装结构，其特征在于，所述的至少一芯片式连接器包含一蓝宝石基材与一第一金属导电层。
3.根据权利要求2所述的发光二极管模块封装结构，其特征在于，所述的至少一芯片式连接器还包含一绝缘阻隔突起，将该第一金属导电层分割为多个导电区。
4.根据权利要求3所述的发光二极管模块封装结构，其特征在于，所述的至少一芯片式连接器还包含一第二金属导电层，该绝缘阻隔突起将该第一金属导电层与该第二金属导电层分割为多个导电区。
5.根据权利要求4所述的发光二极管模块封装结构，其特征在于，所述的第一金属导电层与该第二金属导电层是电性隔离。
6.根据权利要求1所述的发光二极管模块封装结构，其特征在于，所述的至少一芯片式连接器与该多个发光二极管芯片均是以固晶的方式固定于该金属散热基板之上。
7.根据权利要求1所述的发光二极管模块封装结构，其特征在于，所述的至少一芯片式连接器与该多个发光二极管芯片均是以焊接的方式固定于该金属散热基板之上。
8.根据权利要求1所述的发光二极管模块封装结构，其特征在于，所述的至少一芯片式连接器与该多个发光二极管芯片均是以银胶粘着的方式固定于该金属散热基板之上。
9.根据权利要求1所述的发光二极管模块封装结构，其特征在于，还包含一芯片级电源连接器，固定于该金属散热基板之中。
10.根据权利要求9所述的发光二极管模块封装结构，其特征在于，所述的芯片级电源连接器是利用焊线与该至少一芯片式连接器或该多个发光二极管芯片电性连接。
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