TW201244056A - Light emitting diode module package structure - Google Patents

Description

201244056 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 • 本發明是有關於/種發光二極體模組封裝結構，特別 是有關於一種具有晶片式連接器之發光二極體模組封裝結 構。 【先前技術】 由於科技的日益進步，發光二極體作為光源的發光模 組已漸漸取代目前常見之白熾燈具與螢光燈具。目前，發 光二極體發光模組主要是將發光二極體晶片銲接在電路基 板上。透過電路基板提供電源，且通入發光二極體晶片之 P型電極與η型電極，以使發光二極體晶片發光。 然而，習知的發光二極體晶片大都無法將大部分的輸 入電能轉換為光能，而多半以熱能的形式損失，因此存在 有轉換效率不高的問題。且若產生之熱量無法有效排除， 將進一步會使得發光二極體晶片的接面溫度（Juncti〇n

Temperature)更加上升，如此不僅會降低發光二極體晶片的 發光效率，更會造成元件的可靠性不佳。因此，如:解決 發光二極體的散熱問題，已成為發光二極體元件之發展的 重要課題。 熱 傳統上，部份的發光二極體被設置在電路板上，其導 腳可透過銲錫與電路板上的電路層電性連接，再利用金屬 導熱塊透過銲錫與電路板接合，以利發光二極體晶片的散 此外，另有部份的發光二極體晶片則使用金屬銲接於 4 201244056 基板上以進行散熱，並利用電路板上的線路電性連接各個 發光二極體晶片’以提供所需的電源。此時’電路板的電 壓承受能力的問題就變的十分的重要。 因此，習知的發光二極體模組，除了需克服散熱的問 題，同時亦需克服高壓絕緣的問題，而使得成本增加。 【發明内容】 鑒於上述之先前技術說明中所述，由於傳統之發光二 極體模組，除了需要考慮散熱的問題，同時亦需考慮高壓 絕緣的問題，增加了高功率之發光二極體模組之封裝結構 的生產成本。 本發明之一目的是提供一種發光二極體模組封裝結 構，其利用晶片式連接器，不但可以整合於發光二極體晶 片的固晶製程，更可以提供高壓絕緣的能力，同時降低發 先·—極體模組之封裝成本。 根據以上所述之目的，本發明之一態樣是一種發光二 極體模組封裝結構，包含有一金屬散熱基板，複數個發光 二極體晶片固定於金屬散熱基板之上，至少一晶片式連接 器’亦固定於金屬基板之上，並利用銲線（b〇ndingwire) 與發光二極體晶片電性連接^ 其中上述之晶片式連接器包含一藍寶石基材與一第一 金屬導電層。此外，上述之晶#式連接^更包含—絕緣阻 隔大起τ將第-金屬導電層分割為複數個導電區。 在本發明之另一實施例中，上述之晶片式連接器包含 金屬導電層與第二金屬導電層，絕緣阻隔突起可將第 201244056 :金f導電層與第二金屬導電層分割為複數個導電區。此 外’卜金，導電層與第二金屬導電層是電性隔離。 上述之晶片式連接器與複數個發光二極體晶片均是以 固晶的方式固定於金屬散熱基板之上。例如是，晶片式速 接器”複數個發光二極體晶片均是以焊接的方式固定於金 屬散熱基板之上。或者是，晶#式連接n與複數個發光二 極體晶片均是以銀膠黏著的方式固定於金屬散熱基板之 上。 本發明所揭露之發光二極體模組封裝結構，更可包含 一晶片電源連接器亦固定於金屬散熱基板之中，並可利用 銲線與至少一晶片式連接器或複數個發光二極體晶片電性 連接。 因此’本發明之所揭露之發光二極體模組封裝結構， 可利用晶片式連接器’使其整合於發光二極體晶片的固晶 製程’更可以利用銲線（bonding wire)連接發光二極體晶 片與晶片式連接器。此外，晶片式連接器可以提供優良的 高壓絕緣能力’亦可以降低發光二極體模組之封裝成本。 晶片式連接器亦可以增加電路配置多樣化，更可以減少金 線的長度’進一步降低發光二極體模組的封裝成本。本發 明之發光二極體模組封裝結構更可藉由晶片級的電源連接 器，方便電性連接發光二極體晶片與晶片式連接器，進一 步方便發光二極體模組的封裝。 【實施方式】 本發明之發光二極體模組封裝結構，有效地利用晶片 201244056 式連接器，不但可整合於發光二極體晶片的固晶製程，更 • 可以利用銲線（bondingwire)連接發光二極體晶片與晶片 • 式連接器，更可以提供優良的高壓絕緣能力，亦可以降低 發光二極體模組之封裝成本。以下將以圖示及詳細說明清 楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明 之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變 及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。 參閱第1圖’其是繪示本發明之發光二極體模組封裝 結構之一較佳實施例示意圖。如圖中所示，發光二極體模 組封裝結構100包含有-金屬散熱基板11〇，金屬散熱基 板110上形成有凹陷區150，而凹陷區15〇中則黏著有複 數個發光二極體晶片120,發光二極體晶片12〇利用鲜線 H0加以電性連接’而其末端則配置有晶片式連接器⑽， 並藉由導線160連接第一電源連接器17〇與第二 器 180。 其中’金屬散熱基板110較佳地是由導熱良好的金屬 材料所構成，例如是銘、銅、鶴、錄、鐵或其合金所構成。 而發光二極體晶片m較佳地可以使用焊接的方式固定於 金屬散熱基板11G’或者是以銀膠等方式固定於金屬散敎 基板11G，其均不脫離本發明之精神與範圍。晶片式連接 器130亦可以使用焊接的方式固定於金屬散熱基板11〇, 或者是以銀膠等方式固定於金屬散熱基板m，其均不脫 離本發明之精神與範圍。 、_ 此外’第-電源連接器17〇與第二電源連接器18〇較 佳地分別為負極電源連接器與正極電源連接器，而可藉由 7 201244056 銲線或其他金屬導線的方式與晶片式連接器13〇電性連 接。 進一步參閱第2圖，其是繪示本發明之發光二極體模 組封裝結構之另一較佳實施例示意圖。如圖中所示，發光 -極體模!且封裝結構20Q包含有一金屬散熱基板，金 屬，熱基板21G上形成有凹陷區250，而凹陷區25〇中則 黏著有複數個發光二極體晶片22G與複數個晶片式連接器 230’^光二極體晶片22〇利用銲線24〇加以電性連接，而 其末端則亦配置有晶片式連接器23G，並藉由導線連 接第一電源連接器270與第二電源連接器28〇。 其中，金屬散熱基板210較佳地是由導熱良好的金屬 材料所構成，例如是铭、銅、鶴、錄、鐵或其合金所構成。 而發光二極體晶片220較佳地可以使用焊接的方式固定於 金屬散熱基板則，或者是以銀膠等方式固定於金屬散熱 基板210，其均不脫離本發明之精神與範圍。此外，晶片 式連接ϋ⑽亦可以使料接的方式㈣於金屬散熱基板 21〇、，或者是以銀膠等方式固定於金屬散熱基板21〇，其亦 不脫離本發明之精神與範圍。 第一電源連接器270與第二電源連接器28〇較佳地分 別為負極電源連接器與正極f源連接器，而可藉由辉線或 其他金屬導線的方式與晶片式連接器23G電性連接。 其中，第1圖與第2圖所示之晶片式連接器之實施態 樣分別說日級第3 ®與第4目，而第—電源連接器與第二 電源連接器之實施態樣則說明於第5圖之中。 參閱第3圖’其是揭露本發明之發光二極體模組封裝 201244056 結構所使用之晶片式連接器之一較佳實施例示意圖；而第 4圖其是揭露本發明之發光二極體模組封裝結構所使用 晶片式連接器之另一較佳實施例示意圖。 晶片式連接器300較佳地是由晶片基材31〇與絕緣阻 隔突起320所構成。晶片基材31〇較佳地採用有絕緣層（= 寶石Al2〇3結晶）’為其襯底之發光二極體晶片，其可直拯 固接於金屬板，而發光二極體晶片亦可克服發光二極體與 散熱體的絕緣耐壓，其耐高壓絕緣可達4〇〇〇伏特電壓 上，故可以方便地使用在發光二極體模組的封裝且由於 晶片基材310是採用與發光二極體相同之基材，故可以方 便地使用發光二極體的固接方式加以固定於金屬散熱基板 之上，亦即可於相同的製程中加以固定，故可以進―步矿 省發光二極體模組封裝所需的製程。 /即 晶片基材310較佳地包含有下方的絕緣層與絕緣層上 方的導電層所構成，並藉由絕緣阻隔體，如圖中之絕ς阻 隔突起320,將其區分為第一導電區33〇與第二導電區 3。40。絕緣阻隔突起32〇可以利用射出成型或者是半導體& 程以形成絕緣阻隔突起32〇於晶片基材31〇之上。 形成有絕緣阻隔突起320之晶片式連接器3〇〇可以方 便利用打線（Wire bond)製程，以銲線將晶片式連接器3〇〇 與發光二極體晶>5電性連接。絕緣阻隔突起32g亦可以有 效地限制焊接時，賴祕動，以提高焊接的品質。晶片 接器300可以有效地連接兩個發光二極體晶片，以減 卜例如金線，的使用長度’更可以增加線路配線的 多樣化，以串聯或並聯多個發光二極體晶片。其中，第一 201244056 導電區330與第二導電區可分別電性連接一個或一個 以上的發光二極體晶片，其並不脫離本發明之精神與範圍。 進一步參閱第4圖，其中晶片式連接器4〇〇較佳地包 含有晶片基材410與絕緣阻隔突起42〇。其中，晶片基材 410除了下方的絕緣層，例如是藍寶石基材，更包含第一 導電層411與第二導電I化，且第-導電層411與第二導 電層412電性隔離。藉由絕緣阻隔突起42〇的設置可將第 了導電層411分隔為第一導電區430與第二導電區44〇, 第二導電層412分隔為第三導電區彻與第四導電區糊。 因此單曰曰片式連接器400即可分別連接發光二極 體的正極電源與負極電源。其中，第-導電層411與第二 導電層412/亦可被設計成為電性連接，故第一導電區、43〇、 第-導電區44G、第二導電區45()與第四導電區彻彼此 之間可以電性連接’以增加打線的面積，進而並聯更多的 發光二極體晶片或電性連接其他的電子元件。 ’閱第5圖’其是纟㈣本發明之發極體模組封裝 、…構所使用之電源連接器之剖面示意圖。電源連接器獅 較佳，可以触於第"與第2圖之金屬散熱基板之中， 哲與外^電源電性連接。例如是，電源連接器5〇〇可 =二所繪Γ的第一電源連接器170與第二電源連接 ^ 可以疋第2圖所緣示的第一電源連接器270與 第二電源連接器280。 電源連接器500較佳地包含有一導電金屬體別应一 絕緣阻隔體別。其中，導電金屬體训包含有至少:導 電連接區512與至少—電源端子514，兩者呈-角度，較 201244056 佳地約為90度。而絕緣阻隔體52〇較佳地包含有一環狀部 522、-凸、緣524、絕緣阻隔突起526與一支撐部528。環 狀部522用以插人金屬散熱基板之開口中，凸緣524則可 以將電源連接器500卡合於金屬散熱基板之開口，並避免 由開口之另一側脫落。絕緣阻隔突起526 51〇被分割為至少-導電連接區512，而讀部 支撐導電金屬體510。當使用此電源連接器5〇〇時，可由 金屬散熱基板插入對應的連接器，並電性連接電源端子 514,而藉由導電連接區512可以方便地利用銲線或是其他 導線與發光二極體晶片或晶片式連接器電性連接，故可以 有效地簡化發光二極體模組之封裝結構，更方便使用者利 用發光二極體模組。其中，電源連接器5〇〇具有十分小的 几件尺寸，例如是與晶片式連接器或發光二極體晶片類似 的尺寸，故可以方便使用於發光二極體模組之封裝結構之 中。 因此，本發明之發光二極體模組封裝結構，利用晶片 式連接器可整合於發光二極體晶片的固晶製程，更可以利 用銲線（bonding Wire)連接發光二極體晶片與晶片式連接 器，更可以&供優良的高壓絕緣能力，亦可以降低發光二 極體模組之封裝成本。晶片式連接器可以增加電路配置多 樣化，更可以減少金線的長度，進一步降低發光二極體模 組的封裴成本。本發明之發光二極體模組封裝結構更可藉 由晶片級的電源連接器，方便電性連接發光二極體晶片與 晶片式連接器，進一步方便發光二極體模組的封裝。、 如熟悉此技術之人員所瞭解的，以上所述是為本發明 201244056 之較佳實施例，凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完 成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明j a為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 第1圖是為本發明之發光二極體模組封裝結構之一較 佳實施例示意圖； 第2圖是為本發明之發光二極體模組封裝結構之另一 較佳實施例示意圖； 曰第3圖疋為本發明之發光二極體模組封裝結構所使用 之晶片式連接器之一較佳實施例示意圖； 曰第4圖是為本發明之發光二極體模組封裝結構所使用 之晶片式連接器之另—較佳實施例示意圖；以及 第5圖是為本發明之發光二極體模紐封裝結構所使用 之電源連接器之剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 100:發光二極體模組封裝32〇 110 120 130 140 結構 金屬散熱基板 發光二極體晶片 晶片式連接器 輝線 150 :凹陷區 330 340 400 410 411 412 絕緣阻隔突起 第一導電區 第二導電區 晶片式連接器 晶片基材 第一導電層 第二導電層 201244056 160 :導線 420 ： 絕緣阻隔突起 170 :第一電源連接器 430 ： 第一導電區 180 :第二電源連接器 440 ： 第二導電區 200:發光二極體模組封裝450 : 第三導電區 結構 460 ： 第四導電區 210 :金屬散熱基板 500 ： 電源連接器 220 :發光二極體晶片 510 ： 導電金屬體 230 :晶片式連接器 512 ： 導電連接區 240 :銲線 514 ： 電源端子 250 :凹陷區 520 ： 絕緣阻隔體 260 :導線 522 ： 環狀部 270 :第一電源連接器 524 ： 凸緣 280 :第二電源連接器 526 ： 絕緣阻隔突起 300 :晶片式連接器 528 :支撐部 310 :晶片基材

Claims (1)

1. 201244056 七、申請專利範園： 1.一種發光二極體模組封裝結構，包含·· 一金屬散熱基板； 複數個發光二極體q ’固定於該金屬散熱基板之 上，以及 至少-晶片式連接器，亦固定於該金屬基板之上，並 利用銲線與該些發光二極體晶片電性連接。 2.如申請專利範圍第1 結構，其中上述之至少一晶 與一第一金屬導電層。 項所述之發光二極體模組封裝 片式連接器包含一藍寶石基材 处3.如申請專利範圍第2項所述之發光二極體模組封裝 if ’其中上述之至少—晶片式連接器更包含-絕緣阻隔 大’將该第一金屬導電層分割為複數個導電區。 姓德4·如申請專利範圍第3項所述之發光二極體模組封裝 ^ ，其中上述之至少一晶片式連接器更包含一第二金屬 層’該絕緣阻隔突起將該第一金屬導電層與該第二金 屬導電層分割為複數個導電區。 鈐槿5·如申睛專利範圍第4項所述之發光二極體模組封裝 Y其中上述之第一金屬導電層與該第二金屬導電層是 电性隔離。 201244056 6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組封裝 結構，其中上述之至少一晶片式連接器與該複數個發光二 極體晶片均是以固晶的方式固定於該金屬散熱基板之上。 7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組封裝 結構，其中上述之至少一晶片式連接器與該複數個發光二 極體晶片均是以焊接的方式固定於該金屬散熱基板之上。 8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組封裝 結構，其中上述之至少一晶片式連接器與該複數個發光二 極體晶片均是以銀膠黏著的方式固定於該金屬散熱基板之 上。 9.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組封裝 結構，更包含一晶片級電源連接器，固定於該金屬散熱基 板之中。 10.如申請專利範圍第9項所述之發光二極體模組封裝 結構，其中上述之晶片級電源連接器是利用銲線與該至少 一晶片式連接器或該複數個發光二極體晶片電性連接。 15