TW201338127A - 發光模組 - Google Patents

Abstract

一種發光模組，發光二極體晶片係設置於高導熱材質之板狀基材上，且板狀基材設置有一接面溫度測試部用以監測發光模組之接面溫度。

Description

發光模組

本發明係有關於一種發光二極體封裝技術，特別是一種利用晶片直接封裝(chip on board，COB)技術製成可應用於發光二極體燈具之發光模組。

發光二極體(light-emitting diodes，LED)因具有壽命長、省電、耐用等特點，因此LED已廣泛應用於照明裝置且深具產業價值。其中，LED的散熱一直都是攸關LED照明裝置的使用壽命的一個問題。一原因是當LED的接面溫度(junction temperature，Tj)升高時，會影響到LED的發光亮度，接面溫度若過高，易造成LED使用壽命減短與光衰減的問題，因此接面溫度最好保持在適當溫度下。一般高亮度LED燈具多是將發光模組，通常包含數個LED晶片封裝體，直接焊接在一般電路基板或鋁基板上，為了增加散熱效果，再額外設置散熱構件。LED的封裝結構必須要能具有快速且有效的散熱功能用以保持適當接面溫度。因此，除了散熱問題外，如何適時監控LED發光模組的接面溫度也就成為一個重要課題。

為了解決上述問題，本發明目的之一係提供一種發光模組，發光二極體晶片係設置於高導熱材質之板狀基材上，且板狀基材設置有一接面溫度測試部用以監測發光模組之接面溫度。

為了達到上述目的，本發明一實施例之一種發光模組，係包括：一板狀基材，係具有多個晶片承載座與至少一接面溫度測試部設置於板狀基材之上表面，其中板狀基材之材質係為高導熱材料；一電路基板，係直接疊置於板狀基材之上表面，其中電路基板對應設置多個開口暴露出多個晶片承載座與接面溫度測試部；至少一個發光二極體晶片，係設置於每一晶片承載座上；多條導線，係電性連接每一發光二極體晶片與電路基板；以及一封裝材料，係分別覆蓋每一發光二極體晶片、每一晶片承載座、多條導線、與部分該電路基板。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

其詳細說明如下，所述較佳實施例僅做一說明非用以限定本發明。圖1A與圖1B為本發明一實施例之發光模組的示意圖。圖1B為圖1A中板狀基材10與電路基板20之俯視示意圖。

於本實施例中，請參照圖1A與圖1B，本發明發光模組包括一板狀基材10。板狀基材10之上表面設置多個晶片承載座12與至少一接面溫度測試部14。一電路基板20直接疊置於板狀基材10之上表面。電路基板20具有多個開口22對應每一晶片承載座12與接面溫度測試部14設置並暴露出晶片承載座12與接面溫度測試部14。

接續上述說明，每一晶片承載座12上均設置至少一LED晶片30於其上。LED晶片30與電路基板20係利用多個導線40來與電路基板20電性連接。封裝材料50係分別覆蓋每一LED晶片30、每一晶片承載座12、導線40與部分電路基板20以形成多個點封裝區域。熟知該項技藝者應能了解，於本實施例中，封裝材料50係構成多個點封裝區域。然而本發明並不限於此，封裝材料50亦可大面積覆蓋電路基板形成非點狀的封裝區塊。

於本發明中，由於LED晶片30係直接設置於板狀基材10上，也因此LED晶片30所產生之熱量與接面溫度將直接反應於板狀基材10。因此，相同由板狀基材10所設置之接面溫度測試部14亦可同時反應出由LED晶片30所產生之熱量與接面溫度，藉由外部溫度量測裝置於接面溫度測試部14進行溫度量測進而監控發光模組內LED晶片30的接面溫度。此外，晶片承載座12與接面溫度測試部14可為相同結構。然而，本發明並不限於此，晶片承載座12與接面溫度測試部14亦可為相似或不同結構，但本體皆為板狀基材10。

於上述實施例中，如圖1A與圖1B所示，晶片承載座12與接面溫度測試部14係突出於板狀基材10且開口22用以供晶片承載座12與接面溫度測試部14貫穿。於本實施例中，晶片承載座12與接面溫度測試部14之上表面係與電路基板20上表面同水平(如圖1A所示)。熟知該項技術者應能了解，本實施例中晶片承載座12與接面溫度測試部14之上表面係與電路基板20上表面同水平，然而實際於板狀基材10與電路基板20疊置製作的過程中晶片承載座12與接面溫度測試部14之上表面有可能是略為微凹的。可理解的，於不同實施例中，晶片承載座12與接面溫度測試部14之上表面係可以是凸出或高於對應電路基板20之表面，如3圖所示。更者，於不同實施例中，晶片承載座12與接面溫度測試部14之上表面係可以是低於出對應電路基板20之上表面，如4圖所示。又，於一實施例中，晶片承載座12與接面溫度測試部14之上表面可與電路基板20之下表面同水平，例如圖4揭示接面溫度測試部14之上表面與電路基板20之下表面同水平。

請參考圖2A與圖2B，其中圖2B為圖2A中板狀基材10、電路基板20與感溫膜60之俯視示意圖。於一實施例，本發明的接面溫度測試部14可設置於晶片承載座12的中間。如此，接面溫度測試部14可更快反應周圍溫度狀況。然而，本發明並不限於接面溫度測試部14的數量、位置與形狀。接面溫度測試部14可以是多個設置於不同區域，可讓設計者依發光模組之需求設計。更進一步，於一實施例中，可於接面溫度測試部14上設置一感溫膜60，如圖2A、圖2B與圖3所示，如此感溫膜60可依溫度變化進而改變顏色達到即時監控與警示溫度的功能。

本發明的板狀基材10係為高導熱材質，例如金屬板。因此，於本發明中，接面溫度測試部14可確實反應出發光模組中LED晶片30所產生的熱量與接面溫度。於一實施例中，電路基板20可為印刷電路板。於一實施例中，電路基板20可包含由底部絕緣層、線路層與防焊層所組成。

於上述實施例中，熟知該項技術領域的人應可了解，晶片承載座12或LED晶片30設置之密度可依照不同光源需求進行設計。另外，於本發明中，發光模組中可將控制晶片整合於其內。如此，發光模組同時具有發光單元與控制單元，可有效減少燈具產品的組裝構件與組裝工序及成本。同時，控制晶片運作亦會產生熱量，熱量累積不散也容易降低產品使用壽命。本發明發光模組之晶片均設置於高導熱材料之板狀基材上故散熱效果優良，可同時克服發光二極體晶片或控制晶片散熱問題。

請參照圖4，於本實施例中，控制晶片30’可設置於一控制晶片承載座12’上並與電路基板20透過導線40’與電路基板20電性連接。其中，如同前述之晶片承載座12，控制晶片承載座12’可水平或突出設置於板狀基材10之表面。當然，控制晶片承載座12’之上表面可如同晶片承載座12般，同水平或凸出於對應電路基板20的表面。其中，控制晶片30’之封裝結構與LED晶片30類似，於此不再贅述。

於本發明中，無論是晶片或是電路基板內線路所產生熱量，板狀基材與散熱件都能提供直接散熱效果，更重要的是在無需改變整體封裝結構之架構下，本發明的發光模組可提供接面溫度測試部供確實反應出發光模組中LED晶片所產生的熱量與接面溫度。於本發明，並不限定晶片承載座或接面溫度測試部設置於板狀基材之位置，可依不同設計進行設置。接面溫度測試部可藉由外部量測得知溫度，或者亦可於接面溫度測試部上設置感溫膜來隨時掌握發光模組之溫度變化。另外，可理解的是，於本發明中，晶片的設置需要黏著固定於晶片承載座，且板狀基材與電路基板間係電性隔絕的，所使用的材料技術為一般技術者所熟知的，於此不再進一步說明。另外，本發明並不限電路基板是否完全覆蓋板狀基材，板狀基材之尺寸可大於電路基板。

綜合上述，本發明藉由將電路基板直接覆蓋板狀基材之一表面，電路基板與LED晶片可直接向板狀基材方向散熱，更藉由在板狀基材同時設置接面溫度測試部可作為溫度監控量測之用。故，本發明發光模組可於封裝過程中同時完成接面溫度測試部的製作，無須額外增加製程工序或材料成本。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

10．．．板狀基材

12．．．晶片承載座

14．．．接面溫度測試部

12’．．．控制晶片承載座

20．．．電路基板

22．．．開口

30．．．LED晶片

30’．．．控制晶片

40．．．導線

40’．．．導線

50．．．封裝材料

60．．．感溫膜

圖1A與圖1B為本發明一實施例之示意圖。

圖2A與圖2B為本發明一實施例之示意圖。

圖3為本發明一實施例之示意圖。

圖4為本發明一實施例之示意圖。

10．．．板狀基材

12．．．晶片承載座

14．．．接面溫度測試部

20．．．電路基板

22．．．開口

30．．．LED晶片

40．．．導線

50．．．封裝材料

Claims (9)

1. 一種發光模組，係包含：一板狀基材，係具有多個晶片承載座與至少一接面溫度測試部設置於該板狀基材之上表面，其中該板狀基材之材質係為高導熱材料；一電路基板，係直接疊置於該板狀基材之上表面，其中該電路基板對應設置多個開口暴露出該多個晶片承載座與該接面溫度測試部；至少一個發光二極體晶片，係設置於每一該晶片承載座上；多條導線，係電性連接每一該發光二極體晶片與該電路基板；以及一封裝材料，係分別覆蓋每一該發光二極體晶片、每一該晶片承載座、該多條導線、與部分該電路基板。
2. 如請求項1所述之發光模組，其中該多個晶片承載座係突出於該板狀基材且該多個開口係供該多個晶片承載座貫穿。
3. 如請求項2所述之發光模組，其中該多個晶片承載座之上表面係同水平或凸出於該電路基板之上表面。
4. 如請求項1所述之發光模組，其中該多個晶片承載座之上表面係低於該電路基板之上表面。
5. 如請求項1所述之發光模組，其中該接面溫度測試部係突出於該板狀基材且該多個開口係供該接面溫度測試部貫穿。
6. 如請求項5所述之發光模組，其中該接面溫度測試部之上表面係同水平或凸出於該電路基板之上表面。
7. 如請求項1所述之發光模組，其中該接面溫度測試部之上表面係低於該電路基板之上表面。
8. 如請求項1所述之發光模組，更包含一感溫膜設置於該接面溫度測試部上。
9. 如請求項1所述之發光模組，更包含一控制晶片設置於一控制晶片承載座上並與該電路基板電性連接，其中該控制晶片承載座可低於、水平或突出設置於該板狀基材之表面。