TW201344880A - 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的金屬基材上，且金屬基材之下表面具有一多孔性金屬散熱層直接燒結製作於其上且此多孔性金屬散熱層之材質係為燒結金屬。

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。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地散熱，因此，散熱問題的解決對於LED照明裝置一直都是個重要的課題。

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的金屬基材上，且金屬基材之下表面設置有多孔性金屬散熱層。

為了達到上述目的，本發明一實施例之一種發光模組包括：一金屬基材具有多個晶片承載座於金屬基材之上表面；一多孔性金屬散熱層之材質係為燒結金屬且多孔性金屬散熱層係直接燒結製作於金屬基材之下表面；一電路基板直接疊置於金屬基材之上表面，其中電路基板對應設置多個開口暴露出多個晶片承載座；至少一個發光二極體晶片設置於每一晶片承載座上；多條導線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中金屬基材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金屬基材10。金屬基材10之上表面設置多個晶片承載座12。一電路基板20直接疊置於金屬基材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並暴露出晶片承載座12。一多孔性金屬散熱層11設置於金屬基材10之下表面。其中，多孔性金屬散熱層11之材質係為燒結金屬(sintered metal)且此多孔性金屬散熱層11係直接燒結製作於金屬基材10之下表面。

其中，金屬基材1之材質可選自銅、鋁、鐵或其組合。此外，燒結金屬之材質亦可選自銅、鋁、鐵或其組合。

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係直接設置於金屬基材10上，也因此LED晶片30所產生之熱量將直接傳導至金屬基材10後藉由多孔性金屬散熱層11傳導散熱釋出。由於多孔性金屬散熱層11之材質為燒結金屬具有多孔性的結構，因此當熱量透過多孔性金屬散熱層11散出時，由於多孔性結構具有相當高的可散熱表面積，故熱量可快速的被散出。

於上述實施例中，如圖1A與圖1B所示，晶片承載座12係突出於金屬基材10且開口22用以供晶片承載座12貫穿。於本實施例中，晶片承載座12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之上表面係與電路基板20上表面同水平，然而實際於金屬基材10與電路基板20疊置製作的過程中晶片承載座12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之上表面係可以是凸出或高於對應電路基板20之表面，如圖4所示。更者，於不同實施例中，晶片承載座12之上表面係可以是低於對應電路基板20之上表面。如圖3所示一實施例，晶片承載座12之上表面可與電路基板20之下表面同水平。更者，於一實施例中，如圖2所示，晶片承載座12之上表面係高於電路基板20之下表面。

本發明的金屬基材10係為高導熱材質。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之金屬基材上並搭配多孔性金屬散熱層，故本發明發光模組散熱效果優良，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32可設置於一控制晶片承載座14上並與電路基板20透過導線42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14可水平或突出設置於金屬基材10之表面。當然，控制晶片承載座14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32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，金屬基材與多孔性金屬散熱層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即可完成本發明。此外，於本發明並不限定晶片承載座設置於金屬基材之位置，可依不同設計進行設置。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，且金屬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金屬基材，金屬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金屬基材之一表面，電路基板與LED晶片可直接向金屬基材方向散熱，更藉由在金屬基材下表面的多孔性金屬散熱層提供優良且快速的散熱效果。本發明發光模組無須額外增加散熱鰭片等元件。多孔性金屬散熱層可直接燒結製作於金屬基材下表面，故本發明可有效減少發光模組的製程工序或材料成本並提供優異的散熱效果。

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．．．金屬基材

11．．．多孔性金屬散熱層

12．．．晶片承載座

14．．．控制晶片承載座

20．．．電路基板

22．．．開口

30．．．LED晶片

32．．．控制晶片

40．．．導線

42．．．導線

50．．．封裝材料

52．．．封裝材料

圖1A與圖1B為本發明一實施例之示意圖。

圖2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．．．金屬基材

11．．．多孔性金屬散熱層

12．．．晶片承載座

20．．．電路基板

22．．．開口

30．．．LED晶片

40．．．導線

50．．．封裝材料

Claims (7)

1. 一種發光模組，係包含：一金屬基材，係具有多個晶片承載座於該金屬基材之上表面；一多孔性金屬散熱層，其中該多孔性金屬散熱層之材質係為燒結金屬且該多孔性金屬散熱層係直接燒結製作於該金屬基材之下表面；一電路基板，係直接疊置於該金屬基材之上表面，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；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金屬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，其中該金屬基材之材質係可選自銅、鋁、鐵或其組合。
6. 如請求項1所述之發光模組，其中該燒結金屬之材質係可選自銅、鋁、鐵或其組合。
7. 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、同水平或突出設置於該金屬基材之上表面。