CN205508876U - 车灯装置及其发光模块 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种车灯装置及其发光模块，发光模块包括：电路载板、至少一发光二极管芯片、至少一导电介质层及至少一热固化胶体。电路载板包括至少一置晶区，发光二极管芯片及导电介质层均设置于置晶区上，发光二极管芯片通过导电介质层以电性连接电路载板，热固化胶体设置于置晶区的外周围上且接触发光二极管芯片，其中热固化胶体的固化温度低于导电介质层的熔点。因此，能大幅减少经回流焊后的发光二极管芯片位置的偏移量，以实现发光二极管芯片的精密定位。另外，本公开还提供一种使用所述发光模块的车灯装置。

Description

车灯装置及其发光模块
技术领域
本公开涉及一种车灯装置及其发光模块，特别涉及一种用于提升LED定位精密度的车灯装置及其发光模块。
背景技术
发光二极管具有寿命长、体积小、低功率消耗等诸多优点，现已普遍地使用于屏幕显示器或照明装置，例如，在液晶显示器的背光源、手机的背光源及汽车的车灯之中，皆可见发光二极管的应用。近年来，使用表面贴装技术(Surface Mount Technology,SMT)将多个发光二极管安装在基板上而制成的发光模块已不断被开发出来，而装入此种发光模块的照明装置(如车灯装置)在未来可能作为汽车主要照明光源。
所谓的表面贴装技术，指的是先在基板表面印刷锡膏，并将各种光学元件或电子元件(如发光二极管、电阻、电容、芯片等)置放于已印上锡膏的对应位置，然后将具有多个元件的基板通过回焊炉以使该等元件焊接于基板，同时与基板形成电性连接。然而，下列因素会导致置件位置产生偏移：1.元件本身的公差；2.元件间的对位公差；3.锡膏熔融时与元件之间所产生的相互牵引力。以发光二极管来说，其最终位置和预定位置的偏移量已超过±100um(尚未计算回焊过程的效应)。故，如何通过结构设计与工艺技术的改良，来克服上述的缺失，已成为该项事业所欲解决的重要课题之一。
实用新型内容
针对现有技术的不足之处，本公开的主要目的在于提供一种可确保经回流焊后的发光二极管芯片达到偏移量小于±25um以下高精确度的定位效果的发光模块，以及使用此发光模块的车灯装置。
为达上述目的，本公开采用以下技术方案：一种发光模块，其包括一电路载板、至少一发光二极管芯片、一导电介质层、及至少一热固化胶体。所述电路载板包括至少一置晶区，至少一所述发光二极管芯片设置于至少一所述置晶区上，所述导电介质层设置于至少一所述置晶区上，至少一所述发光二极管芯片通过所述导电介质层以电性连接所述电路载板，至少一所述热固化胶体设置于至少一所述置晶区的外周围上且接触至少一所述发光二极管芯片，其中所述热固化胶体的固化温度低于所述导电介质层的熔点。
在本公开的一较佳实施例中，所述发光模块包括一电路载板、至少一发光二极管芯片、一导电介质层、及至少一热固化胶体。所述电路载板包括至少一置晶区，至少一所述发光二极管芯片设置于至少一所述置晶区上，所述导电介质层设置于至少一所述置晶区上，至少一所述发光二极管芯片通过所述导电介质层以电性连接所述电路载板，至少一所述热固化胶体在回焊前预先固化于至少一所述置晶区的外周围上且接触至少一所述发光二极管芯片。
在本公开的另一较佳实施例中，所述发光模块包括一电路载板、至少一发光二极管芯片、及一导电介质层。所述电路载板包括至少一置晶区，至少一所述发光二极管芯片在回焊前预先被一胶体定位于至少一所述置晶区上，所述导电介质层设置于至少一所述置晶区上，至少一所述发光二极管芯片通过所述导电介质层以电性连接所述电路载板。
本公开还提供一种车灯装置，其包括：一发光模块及一车灯壳体。所述发光模块包括一电路载板、至少一发光二极管芯片、一导电介质层、及至少一热固化胶体，其中，所述电路载板包括至少一置晶区，至少一所述发光二极管芯片设置于至少一所述置晶区上，所述导电介质层设置于至少一所述置晶区上，至少一所述置晶区上通过所述导电介质层以电性连接所述电路载板，至少一所述热固化胶体设置于至少一所述置晶区的外周围上且接触至少一所述发光二极管芯片，其中所述热固化胶体的固化温度低于所述导电介质层的熔点；所述发光模块安装在所述车灯壳体内。
本公开至少具有以下技术效果：本公开实施例所提供的发光模块通过“发光二极管芯片设置于置晶区上且通过导电介质层以电性连接电路载板，并配合热固化胶体设置于置晶区的外周围上且接触发光二极管芯片，其中热固化胶体的固化温度低于导电介质层的熔点”及“发光二极管芯片设置于置晶区上且通过导电介质层以电性连接电路载板，并配合使用各式胶体在回焊前将发光二极管芯片有效定位”的设计，可防止导电介质层在高温熔融状态下造成发光二极管芯片的最终位置与预定位置产生偏差，以实现发光二极管芯片的精密定位，符合未来LED汽车头灯的精度设计需求。
为使能更进一步了解本公开的特征及技术内容，请参阅以下有关本公开的详细说明与附图，但是此等说明与附图说明书附图仅用来说明本公开，而非对本公开的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1为本公开第一实施例的发光模块的平面图。
图2为本公开第一实施例的发光模块的一种态样的剖视图。
图3为本公开第一实施例的发光模块的另一种态样的剖视图。
图4为根据本公开的运算定位流程的流程图。
图5为根据本公开的运算定位流程的步骤示意图(一)。
图6为根据本公开的运算定位流程的步骤示意图(二)。
图7为根据本公开的运算定位流程所拍摄的发光二极管芯片的正面影像示意图。
图8为根据本公开的运算定位流程的步骤示意图(三)。
图9为根据本公开的运算定位流程所拍摄的发光二极管芯片的背面影像示意图。
图10为本公开第二实施例的车灯装置的示意图。
附图标记说明：
D车灯装置
H车灯壳体
M发光模块
1电路载板
10置晶区
11导电焊垫
12定位孔
2发光二极管芯片
20a正面
20b背面
21电极
22发光区中心点
23、24外型中心点
3导电介质层
4热固化胶体
100机械手臂
200承载台
300磁吸装置
400光学定位装置
具体实施方式
本公开所公开的内容主要涉及一种可使用于汽车车灯的LED发光模块的结构改良，其特点在于，对于每一个置放于电路载板上的SMT元件(如SMT形式的LED元件)，其元件配置区域的外周围上皆预先设置至少一个固化温度较锡膏熔点为低的热固化胶体位置，且热固化胶体有接触SMT元件。依此设计，可防止SMT元件于进行回流焊接时因锡膏熔融化而产生偏移，达到元件精密定位的效果。
以下是通过特定的具体实例来说明本公开所公开有关“车灯装置及其发光模块”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本公开的优点与功效。本公开可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本公开的精神下进行各种修饰与变更。另外，本公开的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，先予叙明。以下的实施方式将进一步详细说明本公开的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本公开的技术范畴。
[第一实施例]
请参阅图1至图3，本公开较佳实施例提供一种发光模块M，其主要包括电路载板1、至少一个发光二极管芯片2、至少一个导电介质层3、及至少一个热固化胶体4。从结构上来看，发光二极管芯片2设置于电路载板1上，导电介质层3形成于发光二极管芯片2与电路载板1之间，热固化胶体4形成于发光二极管芯片2的配置区域的外周围上。在本具体实施例中，电路载板1为一LED灯板，电路载板1的材料可为一般PCB玻纤板、金属基印刷电路板(Metal Core PCB,MCPCB)、陶瓷基板等。电路载板1包括至少一个置晶区10，用以界定出发光二极管芯片2的配置位置，置晶区10中设有多个间隔排列的导电焊垫11(PCB Pads)，其位置与欲置放的发光二极管芯片2的电极21呈上下对应关系。导电焊垫11与电路载板1的控制线路(图中未显示)电性连结，同时通过导电介质层3与发光二极管芯片2的电极21电性连结，用以驱动发光二极管芯片2产生发光效果。
顺带一提，依据所需的电路布局，电路载板1可进一步安装有变压器、电容、电阻、电感、二极管、集成电路(IC)、连接器等电路零件，而该等零件可被安装在电路载板1的合适的接合位置上。
发光二极管芯片2是采用SMT形式的元件结构，也就是发光二极管芯片2是利用表面粘着技术(或称表面贴装技术)安装在电路载板1的置晶区10上。具体地说，发光二极管芯片2的贴片作业流程包括：使用印刷机(Screen Printer)在置晶区10的导电焊垫11上印上一导电介质层3，接着使用LED置件装置(Mount)将发光二极管芯片2置放于导电介质层3上，然后再经过焊接设备(如空气回焊炉、氮气回焊炉、汽相真空焊接装置)使导电介质层3发生熔融，以将发光二极管芯片2熔接结合于导电焊垫11上。
为了避免导电介质层3在高温熔融状态下对发光二极管芯片2发生牵引作用，以致其最终位置与预定位置存在偏差，本公开所采用的手段是于置晶区10的外周围的至少一点上形成至少一个热固化胶体4，以限制发光二极管芯片2的偏移量；例如，可形成两个热固化胶体4以分别接触发光二极管芯片2的其中两个相邻或相对侧底边，也可形成四个热固化胶体4以同时接触发光二极管芯片2的所有侧底边，换言之，热固化胶体4的数量及于置晶区10的外周围上的分布位置并不限定。另外，热固化胶体4与发光二极管芯片2的接触点可以是侧底边上的任何位置，本公开对此并不加以限制。此外，热固化胶体4的位置并不限定于在置晶区10的外周围上，依据工艺要求或产品需求，热固化胶体4也可形成于热固化胶体4与相对应的置晶区10之间，或者，热固化胶体4可用IR胶体来取代。然本公开并不以此举例为限，举凡“在回焊前便将发光二极管芯片2预先定位于相对应的置晶区10上”的任何手段，均落入本公开的保护范畴。
虽然在图1所示的发光模块M中，仅有置晶区10的外周围上形成有热固化胶体4，用以在回流焊接过程中有效定位发光二极管芯片2，但是对于本实施例的其他实施态样，其他SMT形式的电路零件亦可通过热固化胶体4所提供的粘著作用而达到相同效果；所以说，图1所示的发光模块M所包含的热固化胶体4的相对关系仅供参考对其进行说明用，并非用以限制本公开。
更进一步来说，本公开较佳的设计是，热固化胶体4为使用供应热固胶的装置所形成的胶点，且热固化胶体4稍稍地接触接近发光二极管芯片2的其中一侧底边的中心位置，如此热固化胶体4可以在有限的体积下，有效限制发光二极管芯片2的位移(漂移)，不会被热固化胶体4与发光二极管芯片2的接触程度所影响。这里提及的“稍稍地接触”，指的是在热固化胶体4呈半硬化状态或硬化状态时，热固化胶体4的一小部分接触发光二极管芯片2上任一位置(如图2所示)，或者热固化胶体4的一小部分渗入到发光二极管芯片2与电路载板1之间(如图3所示)。
值得注意的是，热固化胶体4须选用固化温度低于导电介质层3的熔点的材料，因此，当进行回流焊接时，热固化胶体4可于第一段温度的热处理后将发光二极管芯片2有效定位，且导电介质层3可于高于第一段温度的第二段温度的热处理后将发光二极管芯片2焊接于置晶区10的导电焊垫11上，其中热固化胶体4不会因再加热而再次软化或熔化。
本实施例中，热固化胶体4可选用一环氧树脂胶体，而对应于环氧树脂胶体的第一段温度可介于90℃至150℃；另外，导电介质层3可选用一焊锡层，而对应于焊锡层的第二段温度介于217℃至230℃，焊锡层可为锡银铜合金或锡金合金，但本公开并不以此为限。举凡是固化温度低于焊锡熔点，且不会在加热至焊锡层熔化时发生再次软化或熔化的材料，均可作为发光模块M所包含的热固化胶体4；例如，对于本实施例的其他实施态样，热固化胶体4亦可选用一锡金合金或一非导电胶体。
请参阅图4至图9，另值得注意的是，电路载板1与发光二极管芯片2一般会存在零件公差，为了减少或消除每一个发光二极管芯片2或电路载板1本身的公差及发光二极管芯片2与电路载板1之间的对位公差，以实现发光二极管芯片2相对于置晶区10的精密定位，本公开采用以下运算定位流程：步骤S100，侦测发光二极管芯片的发光区中心点的位置及其正面的一外型中心点的位置；步骤S102，侦测发光二极管芯片的背面的一外型中心点的位置；步骤S104，运算发光二极管芯片的发光区中心与芯片外型中心的偏差值，并根据所得的偏差值与相对于参考点的二维偏差量推断出发光二极管芯片的一理想位置。运算定位流程的流程图如图4所示。
步骤100于实际施行时，如图5至图7所示，可先使用机械手臂100将多个发光二极管芯片2从供料器移载至一承载台200上，其中承载台200内部具有至少一个磁吸或真空吸力装置与发光装置300，用以产生磁或真空吸力与元件背光源，使该些发光二极管芯片2得以稳固地吸附于承载台200；然后，使用光学定位装置400(如CCD相机)撷取该些发光二极管芯片2的正面影像，然后辨识每一个发光二极管芯片2的发光区中心点22的位置及其正面20a的一外型中心点23的位置，并转换成第一电信号传送给处理单元。
步骤S102于实际施行时，如图8所示，可再使用机械手臂100从承载台200上吸取该些发光二极管芯片2，接着再使用光学定位装置400(如相机)撷取该些发光二极管芯片2的背面影像，然后辨识每一个发光二极管芯片2背面20b的一外型中心点24的位置，并转换成第二电信号传送给处理单元。
步骤S104于实际施行时，可使用处理单元根据第一电信号和第二电信号计算出对应于每一个发光二极管芯片2的发光区中心与芯片外型中心的偏差值，并以电路载板1的定位孔12当作参考点，控制机械手臂100将该些发光二极管芯片2分别准确地置放于电路载板1的设定位置上。所拍摄的发光二极管芯片的背面影像示意图如图9所示。
[第二实施例]
请参阅图1及10，本公开第二实施例更进一步提供一种车灯装置D(如LED汽车头灯)，其主要包括一发光模块M及一车灯壳体H，其中发光模块M安装在车灯壳体H内。发光模块M的元件组成及所能产生的功效可参考第一实施例所述，故在此不加以赘述。
[实施例的可能功效]
本公开实施例所提供的发光模块通过“发光二极管芯片设置于置晶区上且通过导电介质层以电性连接电路载板，并配合热固化胶体设置于置晶区的外周围的至少一点上且接触发光二极管芯片，其中热固化胶体的固化温度低于导电介质层的熔点”及“发光二极管芯片设置于置晶区上且通过导电介质层以电性连接电路载板，并配合使用各式胶体在回焊前将发光二极管芯片有效定位”的设计，当发光二极管芯片于进行回流焊接时，由于热固化胶体(各式胶体)可以限制发光二极管芯片的位移，同时热固化胶体(各式胶体)不会因加热到导电介质层(即焊锡层)的熔融温度而再次软化或熔化，因此可实现发光二极管芯片的偏移量小于±25um的精密定位。承上述，采用本公开实施例所提供的发光模块的车灯装置，可符合未来LED汽车头灯对于高精度设计的需求，并有助于提升市场竞争优势。
以上所述仅为本公开的实施例，其并非用以限定本公开的专利保护范围。任何本领域技术人员在不脱离本公开的精神与范围内，所作的变动及润饰的等效替换，仍为本公开的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种发光模块，其特征在于，所述发光模块包括：
一电路载板，所述电路载板包括至少一置晶区；
至少一发光二极管芯片，至少一所述发光二极管芯片设置于至少一所述置晶区上；
一导电介质层，所述导电介质层设置于至少一所述置晶区上，至少一所述发光二极管芯片通过所述导电介质层以电性连接所述电路载板；及
至少一热固化胶体，至少一所述热固化胶体设置于至少一所述置晶区的外周围上且接触至少一所述发光二极管芯片，其中所述热固化胶体的固化温度低于所述导电介质层的熔点。
2.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，所述热固化胶体通过第一段温度以将至少一所述发光二极管芯片定位在至少一置晶区的外周围上，所述导电介质层通过高于所述第一段温度的第二段温度以熔接在至少一所述发光二极管芯片与至少一所述置晶区之间。
3.如权利要求2所述的发光模块，其特征在于，所述第一段温度介于90℃至150℃，所述第二段温度介于217℃至230℃。
4.如权利要求2所述的发光模块，其特征在于，所述导电介质层为一焊锡层，所述热固化胶体为一环氧树脂胶体。
5.如权利要求2所述的发光模块，其特征在于，所述导电介质层包含锡银铜合金或锡金合金。
6.如权利要求2所述的发光模块，其特征在于，所述导电介质层为一焊锡层，所述热固化胶体为一非导电胶体。
7.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，所述电路载板还包括一参考点，且所述参考点的位置与所述置晶区相对应。
8.如权利要求7所述的发光模块，其特征在于，所述参考点为一安装孔。
9.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，至少一所述热固化胶体设置于接近至少一所述发光二极管芯片的其中一侧底边的中心位置。
10.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，至少一所述热固化胶体设置于至少一所述置晶区的外周围的至少一点上，且接触至少一所述发光二极管芯片的至少一侧边。
11.如权利要求9或10所述的发光模块，其特征在于，至少一所述热固化胶体的一部分渗入到至少一所述发光二极管芯片与所述电路载板之间。
12.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，至少一所述热固化胶体呈半硬化或硬化状态时，至少一所述热固化胶体的一部分接触至少一所述发光二极管芯片。
13.一种发光模块，其特征在于，所述发光模块包括：
一电路载板，所述电路载板包括至少一置晶区；
至少一发光二极管芯片，至少一所述发光二极管芯片设置于至少一所述置晶区上；
一导电介质层，所述导电介质层设置于至少一所述置晶区上，至少一所述发光二极管芯片通过所述导电介质层以电性连接所述电路载板；及
至少一热固化胶体，至少一所述热固化胶体在回焊前预先固化于至少一所述置晶区的外周围上且接触至少一所述发光二极管芯片。
14.一种发光模块，其特征在于，所述发光模块包括：
一电路载板，所述电路载板包括至少一置晶区；
至少一发光二极管芯片，至少一所述发光二极管芯片在回焊前预先被一胶体定位于至少一所述置晶区上；及
一导电介质层，所述导电介质层设置于至少一所述置晶区上，至少一所述发光二极管芯片通过所述导电介质层以电性连接所述电路载板。
15.一种车灯装置，其特征在于，所述车灯装置包括：
一发光模块，所述发光模块包括：
一电路载板，所述电路载板包括至少一置晶区；
至少一发光二极管芯片，至少一所述发光二极管芯片设置于至少一所述置晶区上；
一导电介质层，所述导电介质层设置于至少一所述置晶区上，至少一所述置晶区上通过所述导电介质层以电性连接所述电路载板；及
至少一热固化胶体，至少一所述热固化胶体设置于至少一所述置晶区的外周围上且接触至少一所述发光二极管芯片，其中所述热固化胶体的固化温度低于所述导电介质层的熔点；以及
一车灯壳体，所述发光模块安装在所述车灯壳体内。
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Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Light treasure auto electronics (Changzhou) Co., Ltd.

Assignor: Lite-On Electronic (Guangzhou) Co., Ltd.|Lite-On Technology Corporation

Contract record no.: 2018990000132

Denomination of utility model: Car light device and light emitting module thereof

Granted publication date: 20160824

License type: Common License

Record date: 20180522