TWI430429B - 發光模組 - Google Patents

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Description

發光模組
本發明係關於一種發光模組，尤指一種水平地將發光二極體封裝結構置放於電路板上之發光模組。
液晶顯示器具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，已被廣泛地應用在筆記型電腦(notebook)、個人數位助理(PDA)等攜帶式資訊產品上。液晶顯示器係利用背光模組照射於不同排列狀態下的液晶分子，來呈現出影像的灰階值。一般而言，背光模組係由燈管與導光板所組成，但由冷陰極螢光燈所構成之燈管會造成環境污染。因此，為了符合節能減碳的趨勢，燈管已漸漸被以發光二極體為光源之發光條(light bar)所取代。
請參考第1圖，第1圖為習知發光條之剖面示意圖。如第1圖所示，發光條10包括複數個發光二極體封裝結構12以及一印刷電路板14。並且，各發光二極體封裝結構12具有二引腳16以及一發光面18，且各發光二極體封裝結構12設於印刷電路板14上。發光面18係位於發光二極體封裝結構12之側壁。此外，印刷電路板14與各引腳16之間設有錫膏(solder paste)20，用以將發光二極體封裝結構12固定於印刷電路板14上，並同時將發光二極體封裝結構12電性連接至印刷電路板14。於製作發光條10之過程中，需先將錫膏20塗佈於印刷電路板14的銲接墊上，再將各發光二極體封裝結構12之各引腳16設置於對應於錫膏20的位置。然後，將設置有發光二極體封裝結構12之印刷電路板14置放於一加熱板上，並通過一錫爐(solder pot)，使錫膏20融化而包覆各引腳16。最後，將印刷電路板14置放於室溫下，使錫膏20冷卻固化。此時，印刷電路板14的銲接墊以及各引腳16會與錫膏20結合，使發光二極體封裝結構12固定於印刷電路板14上。
然而，在製作過程中，於各銲接墊上塗佈錫膏20的厚度不易控制，容易造成不同銲接墊上的錫膏20厚度不同。當發光二極體封裝結構12設置於印刷電路板14時，會由機器吸嘴將發光二極體封裝結構12吸起，將其移動到印刷電路板14之銲接墊上方，然後再由機器吸嘴將發光二極體封裝結構12放置於銲接墊。如此一來，在放置發光二極體封裝結構12的過程中，當發光二極體封裝結構12之引腳16分別設於不同厚度之錫膏20上時，發光二極體封裝結構12會呈傾斜狀態。於後續將發光條10組裝於導光板之一側時，發光二極體封裝結構12之發光面18的一部分會高於導光板之上表面，造成所組成之背光模組具有不均勻的亮度或亮度下降等不良問題。請參考第2圖，第2圖為習知具有不均勻亮度之背光模組的剖面示意圖。如第2圖所示，位於發光二極體封裝結構12之各引腳16與印刷電路板14之間的錫膏20係具有不同厚度，使發光二極體封裝結構12產生傾斜。因此，發光二極體封裝結構12之部分發光面18高於導光板22之上表面，造成發光面18所射出之一部分光線會直接射至外界，而不會射入導光板22，進而發生亮度不均勻的情況。
有鑑於此，防止發光二極體封裝結構產生傾斜，以解決背光模組亮度不均勻的情況，實為業界努力達成之目標。
本發明之目的之一在於提供一種發光模組，以解決上述背光模組亮度不均勻之問題。
為達上述之目的，本發明提供一種發光模組。發光模組包括一發光二極體封裝結構以及一絕緣支撐結構。發光二極體封裝結構包括一封裝基座以及至少二引腳，其中封裝基座具有一第一表面，且各引腳具有一銲接面。絕緣支撐結構具有相對之一第二表面與一第三表面，且設於封裝基座下方，使第一表面與第二表面相接觸，其中銲接面與第三表面位於不同的平面上。
為達上述之目的，本發明另提供一種發光模組。發光模組包括一發光二極體封裝結構、一絕緣支撐結構以及一電路板。發光二極體封裝結構包括一封裝基座以及至少二引腳，其中封裝基座具有一第一表面，且各引腳具有一銲接面。絕緣支撐結構具有相對之一第二表面與一第三表面，且設於封裝基座下方，使第一表面與第二表面相接觸。電路板具有一第四表面，且第四表面與絕緣支撐結構之第三表面相接觸，其中各引腳之銲接面與絕緣支撐結構之第二表面之間具有一第一間距，且絕緣支撐結構之第二表面與電路板之第四表面之間具有一第二間距，而第一間距小於第二間距。
為達上述之目的，本發明另提供一種發光模組。發光模組包括發光二極體封裝結構以及電路板，其中發光二極體封裝結構具有第一表面與二引腳，而電路板具有保護層與導電層。於電路板中，保護層設置於導電層上，且保護層具有二穿孔，可使穿孔曝露出導電層，而保護層具有第二表面，導電層具有相對第二表面之第三表面。其中發光二極體封裝結構設置於二穿孔之間，使得第一表面與第二表面接觸，且二引腳分別與導電層電性連接。
本發明將絕緣支撐結構設於封裝基座與保護層之間，使發光二極體封裝結構可水平地設置於電路板上，進而可解決因發光二極體結構傾斜所造成之亮度不均勻的問題。
請參考第3圖，第3圖為本發明第一較佳實施例之發光模組的剖面示意圖。如第3圖所示，本實施例之發光模組100包括一發光二極體封裝結構102以及一電路板104。本實施例之發光二極體封裝結構102係為一側光式發光二極體封裝結構，且可產生白光，但不限於此。發光二極體封裝結構102包括一絕緣支撐結構106、一封裝基座108以及至少二引腳110。各引腳110係分別鑲嵌於封裝基座108上，使各引腳110之一部分設於封裝基座108中，並固定於封裝基座108中，且各引腳110之另一部分從封裝基座108之側壁中延伸出，使各引腳110分別具有銲接面110a，位於封裝基座108外，並用於電性連接至外界。封裝基座108具有一第一表面108a，面對絕緣支撐結構106。於本實施例中，各銲接面110a係延伸至封裝基座108之正下方。並且，封裝基座108之材料可為一絕緣材料，例如：聚鄰苯二甲醯胺(polyphthalamide，PPA)、環氧樹脂(epoxy resin)、玻璃纖維、氧化鈦、氧化鈣或其組合等，但不限於此。引腳110之材料可為一金屬材料，例如：金、銀、銅、鐵、鋁或其合金。本發明之發光模組不限僅具有單一發光二極體封裝結構，而亦可具有複數個發光二極體封裝結構。
此外，在本實施例中，絕緣支撐結構106具有彼此相對且相互平行之一第二表面106a與一第三表面106b，且位於封裝基座108下，使絕緣支撐結構106承載發光二體體封裝結構102。並且，絕緣支撐結構106設於延伸出封裝基座108外之各引腳110之間，使各銲接面110a不影響封裝基座108與絕緣支撐結構106之接合。藉此，第二表面106a可與封裝基座108之第一表面108a相接觸，且發光二極體封裝結構102水平地固定於絕緣支撐結構106上。值得注意的是，銲接面110a未低於第三表面106b，而位於第三表面106b上方，使銲接面110a位於第二表面106a與第三表面106b之間。換句話說，各銲接面110a與第二表面106a於垂直方向上具有一第一間距d1 ，且第一表面108a與第三表面106b於垂直方向上具有一第二間距d2 ，而第一間距d1 小於第二間距d2 ，使銲接面110a與第三表面106b係位於不同的平面上。於本實施例中，絕緣支撐結構106係為一獨立之矩形體，而具有彼此相對且相互平行之上下表面，使封裝基座108可水平地固定於絕緣支撐結構106上。本發明絕緣支撐結構不限為矩形體，亦可為圓柱體或平行六面體，但不以此為限。絕緣支撐結構106之材料係為一絕緣材料，例如環氧樹脂或塑膠，但不限於此。
另外，發光模組100之電路板104設於絕緣支撐結構106之下方，且用於設置承載有封裝基座108之絕緣支撐結構106，使絕緣支撐結構106位於電路板104與封裝基座108之間。並且，電路板104具有一第四表面104a，且第四表面104a與絕緣支撐結構106之第三表面106b相接觸，使第二表面106b與第四表面104a之間具有第二間距d2 ，且絕緣支撐結構106可水平地固定於電路板104上。值得注意的是，本實施例之第二表面106a與第三表面106b係互相平行，使與第二表面106a相接觸之第一表面108a可平行於與第三表面106b相接觸之第四表面104a平行。藉此，封裝基座108可水平地設置於電路板104上。並且，引腳110之銲接面110a係位於第三表面106b上方，且第一間距d1 小於第二間距d2 ，因此當封裝基座108設置於絕緣支撐結構106上時，銲接面110a並未與電路板104之第四表面104a相接觸。本實施例之電路板104係為一印刷電路板，且包括一保護層112、至少一導電層114以及一基材116，其中導電層114設於基材116上，且保護層112設於導電層114上，亦即保護層112具有第四表面104a，但本發明不限於此。保護層112係暴露出複數個區塊的導電層114，使各區塊的導電層114可作為連接導電膠之銲接墊114a。保護層112與基材116之材料係為絕緣材料，例如聚醯亞胺(polyimide)或環氧樹脂等，但不限於此。並且，導電層114可由導電材料所構成，例如金屬，但不以此為限。此外，本發明之導電層114亦不僅限於單層，亦可為複數層，且保護層112可設於各導電層114之間，以用於電性隔離各導電層114。
發光模組100另包括二導電介質118，分別接觸各引腳110之銲接面110a以及接觸相對應之導電層114，以將各銲接面110a固定於電路板104上，且分別將各引腳110電性連接至電路板104。於本實施例中，導電介質118可為錫膏，但不限於此，本發明之導電介質118亦可為銀膠或銀膏。
由此可知，本實施例之發光模組100藉由於封裝基座108與電路板104之間設置絕緣支撐結構106，使封裝基座108之第一表面108a與電路板104之第四表面104a之間的第二間距d2 大於各引腳110之各銲接面110a與封裝基座108之第一表面108a的第一間距d1 ，亦即，第二表面106a至第四表面104a之垂直距離大於第二表面106a至銲接面110a之垂直距離，使得銲接面110a與第三表面106b(第四表面104a)位於不同水平面上。因此，在製作本實施例之發光模組100的過程中，即使各引腳110對應之導電介質118的厚度不同，但因導電介質118為膠體，使得導電介質118會受到絕緣支撐結構106的影響，而被侷限以形成相同厚度，使得發光二極體封裝結構 102能水平地設置於電路板104。詳言之，當發光二極體封裝結構102具有絕緣支撐結構106時，可以利用其第一表面108a、絕緣支撐結構106或是銲接面110a來將導電介質118限制於在特定的厚度，此特定的厚度通常是絕緣支撐結構106之厚度(高度)或是銲接面110a至第三表面106b之垂直距離。當電路板104上設有不同厚度之導電介質118時，藉由放置發光二極體封裝結構102，可使導電介質118發生形變而使厚度被侷限於絕緣支撐結構106之厚度。然，如果先將發光二極體封裝結構102與絕緣支撐結構106設於電路板104上，而再設置導電介質118時，導電介質118之厚度也會受到絕緣支撐結構106與發光二極體封裝結構102之限制，以形成相同厚度的導電介質118。此外，當銲接面110a位於第二表面106a與第三表面106b之間時，則導電介質118之厚度會受到銲接面110a與第三表面106b之間的間距所影響，而形成相同厚度的導電介質118。所以在設置發光二極體封裝結構102時，絕緣支撐結構106之第三表面106b會與電路板104之第四表面104a相接觸且貼合。並且，各引腳110之銲接面110a並不會直接接觸電路板104之第四表面104a，且導電介質118可接觸各銲接面110a，甚至部分包覆各銲接面110a，以固定且電性連接各引腳110與電路板104，同時，也可藉此使導電介質118具有相同厚度。因此，本實施例之發光模組100可利用絕緣支撐結構106將發光二極體封裝結構102水平地設置於電路板104上，而可防止發光二極體封裝結構102傾斜之情況發生。
本發明之引腳延伸出封裝基座之銲接面並不限於延伸至封裝基座之正下方。下述較佳實施例與第一較佳實施例相同的元件或部位仍沿用相同的符號來表示，且相同之結構不再贅述。請參考第4圖與第5圖，第4圖為本發明第一較佳實施例之發光二極體封裝結構之另一實施態樣，且第5圖為本發明第一較佳實施例之發光二極體封裝結構之又一實施態樣。如第4圖所示，相較於上述第一實施例，本實施態樣之各引腳110係向下彎曲，並朝封裝基座108之外側延伸，使各引腳110未位於封裝基座108之正下方，且銲接面110a仍位於第二表面106a與第三表面106b之間。如第5圖所示，相較於上述第一實施例，本實施態樣之各引腳110係朝封裝基座108之外側延伸，而未向下彎曲，且銲接面110a位於第二表面106a上方，使第二表面106a位於銲接面110a與第三表面106b之間。然，如上述所提及之實施例僅對不同引腳110之結構設計來說明，但引腳110結構不以此為限。
此外，本發明之絕緣支撐結構並不限為一獨立結構。請參考第6圖與第7圖，第6圖為本發明第二較佳實施例之發光模組之剖面示意圖，且第7圖為本發明第二較佳實施例之發光二極體封裝結構。如第6圖所示，相較於第一實施例之發光模組，本實施例之發光模組150之絕緣支撐結構106係為封裝基座108從第一表面108a向下突出之部分，而為封裝基座108之一部分，且第二表面106a係與第一表面108a接合在一起。換句話說，本實施例之封裝基座108具有一第一突出部，作為絕緣支撐結構106，且第一突出部從第一表面 108a突出，而具有第三表面106b，也就是說絕緣支撐結構106與封裝基底108是由相同材料所構成。並且，第三表面106b平行於第一表面108a，且第一突出部之第三表面106b係與電路板104之第四表面104a相接觸，使封裝基座108可水平地設置於電路板104上。於本實施例中，封裝基座108係與絕緣支撐結構106由相同之材料所構成，例如環氧樹脂，但不限於此。此外，如第7圖所示，根據本實施例之發光模組，本發明又提供一種發光二極體封裝結構152。本實施例之發光二極體封裝結構152的封裝基座108亦具有第一突出部，作為絕緣支撐結構106。在本實施例中，絕緣支撐結構106可由封裝基座108射出成形，使得封裝基座與絕緣支撐結構係為一體成型，但不限定此製作方法。
請參考第8圖，第8圖為本發明第三較佳實施例之發光模組之剖面示意圖。如第8圖所示，相較於第二實施例，本實施例之發光模組200之絕緣支撐結構106係與發光二極體封裝結構202分開，而為保護層112從第四表面104a向上突出之部分，且絕緣支撐結構106之第三表面106b係與保護層112之第四表面104a接合在一起。換句話說，本實施例之保護層112具有一第二突出部，且第二突出部從第四表面104a突出，而具有第二表面106a，也就是說絕緣支撐結構106與保護層112是由相同材料所構成。並且，第二表面106a平行於第四表面104a，且第二突出部之第二表面106a與封裝基座108之第一表面108a相接觸，使發光二極體封裝結構202可水平地設置於保護層112上。於本實施例中，絕緣支撐結構106係與保護 層112由相同之材料所構成，例如環氧樹脂，但不限於此。
請參考第9圖，第9圖為本發明第四較佳實施例之發光模組之剖面示意圖。如第9圖所示，相較於第三實施例，本實施例之發光模組250的保護層112未與發光二極體封裝結構202重疊之部分亦向上突出至與第二表面106a相同高度之位置，換言之，本實施例之保護層112具有二穿孔112a，使各穿孔112a暴露出導電層114，而發光二極體封裝結構202位於二穿孔112a之間，其中保護層112具有第二表面106a，導電層具有第三表面114b，如第9圖所示，第二表面106a與第三表面114b為相對之表面。因此，當發光二極體封裝結構202設置為二穿孔112a之間時，使得第一表面108a與第二表面106a接觸，且二引腳110分別會透過導電介質118而固定於電路板104，同時達到電性連接之作用。第三表面114b至第二表面106a之距離係大於各銲接面110a與第一表面108a(第二表面106a)之間的第一間距d1 。於本實施例中，穿孔112a間之保護層112係為絕緣支撐結構106，且封裝基座108之第一表面108a與位於穿孔112a間之保護層112的第二表面106a相接觸，使發光二極體封裝結構202可水平地設置於保護層112上。在本實施例中，各導電介質118分別設於各穿孔112a中，且部份各引腳110分別設置於各穿孔112a中，使各銲接面110a位於各穿孔112a中。各導電介質118分別與各銲接面110a以及相對應之導電層114相接觸，使各銲接面110a可藉由各導電介質118電性連接至電路板104之導電層114。此外，各銲接面110a未與導電層114之表面相接觸，以未影響封裝基座 108與保護層112之結合。藉此，發光二極體封裝結構202可固定於電路板104上，且導電層114可電性連接至各引腳110。然而，上述各實施例與圖示僅以側式發光(side view)之發光二極體來說明，但不以此為限，本發明亦可應用在上式發光(top view)之發光二極體。
綜上所述，本發明將具有相互平行之上下表面的絕緣支撐結構設於封裝基座與保護層之間，使發光二極體封裝結構可水平地設置於電路板上，進而可解決因發光二極體結構傾斜所造成之亮度不均勻的問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧發光條
12‧‧‧發光二極體封裝結構
14‧‧‧印刷電路板
16‧‧‧引腳
18‧‧‧發光面
20‧‧‧錫膏
22‧‧‧導光板
100‧‧‧發光模組
102‧‧‧發光二極體封裝結構
104‧‧‧電路板
104a‧‧‧第四表面
106‧‧‧絕緣支撐結構
106a‧‧‧第二表面
106b‧‧‧第三表面
108‧‧‧封裝基座
108a‧‧‧第一表面
110‧‧‧引腳
110a‧‧‧銲接面
112‧‧‧保護層
112a‧‧‧穿孔
114‧‧‧導電層
114a‧‧‧銲接墊
114b‧‧‧第三表面
116‧‧‧基材
118‧‧‧導電介質
150‧‧‧發光模組
152‧‧‧發光二極體封裝結構
200‧‧‧發光模組
202‧‧‧發光二極體封裝結構
250‧‧‧發光模組
d1 ‧‧‧第一間距
d2 ‧‧‧第二間距
第1圖為習知發光條之剖面示意圖。
第2圖為習知具有不均勻亮度之背光模組的剖面示意圖。
第3圖為本發明第一較佳實施例之發光模組的剖面示意圖。
第4圖為本發明第一較佳實施例之發光二極體封裝結構之另一實施態樣。
第5圖為本發明第一較佳實施例之發光二極體封裝結構之又一實施態樣。
第6圖為本發明第二較佳實施例之發光模組之剖面示意圖。
第7圖為本發明第二較佳實施例之發光二極體封裝結構。
第8圖為本發明第三較佳實施例之發光模組之剖面示意圖。
第9圖為本發明第四較佳實施例之發光模組之剖面示意圖。
100．．．發光模組
102．．．發光二極體封裝結構
104．．．電路板
104a．．．第四表面
106．．．絕緣支撐結構
106a．．．第二表面
106b．．．第三表面
108．．．封裝基座
108a．．．第一表面
110．．．引腳
110a．．．銲接面
112．．．保護層
114．．．導電層
114a．．．銲接墊
116．．．基材
118．．．導電介質
d1 ．．．第一間距
d2 ．．．第二間距

Claims (8)

  1. 一種發光模組，包含：一發光二極體封裝結構，包括一封裝基座以及至少二引腳，其中該封裝基座具有一第一表面，且各該引腳具有一銲接面；以及一絕緣支撐結構，具有相對之一第二表面與一第三表面，且設於該封裝基座下方，使該第一表面與該第二表面相接觸，其中該等銲接面與該第三表面位於不同的平面上，且該封裝基座係與該絕緣支撐結構由相同之材料所構成。
  2. 如請求項1所述之發光模組，其中該等銲接面位於該第二表面上方，使該第二表面位於該等銲接面與該第三表面之間。
  3. 如請求項1所述之發光模組，其中該等銲接面位於該第三表面上方，使該等銲接面位於該第二表面與該第三表面之間。
  4. 如請求項1所述之發光模組，另包括一電路板，具有一保護層，其中該保護層具有一第四表面，且該第四表面與該絕緣支撐結構之該第三表面相接觸。
  5. 如請求項1所述之發光模組，其中該封裝基座與該絕緣支撐結構係為一體成型。
  6. 一種發光模組，包含：一發光二極體封裝結構，包括一封裝基座以及至少二引腳，其中該封裝基座具有一第一表面，且各該引腳分別具有一銲接面；一絕緣支撐結構，具有相對之一第二表面與一第三表面，且設於該封裝基座下方，使該第一表面與該第二表面相接觸，其中該封裝基座係與該絕緣支撐結構由相同之材料所構成；以及一電路板，具有一第四表面，且該第四表面與該絕緣支撐結構之該第三表面相接觸，其中各該引腳之該銲接面與該絕緣支撐結構之該第二表面之間具有一第一間距，且該絕緣支撐結構之該第二表面與該電路板之該第四表面之間具有一第二間距，而該第一間距小於該第二間距。
  7. 如請求項6所述之發光模組，其中該等銲接面位於該第三表面上方，且該等銲接面位於該第二表面與該第三表面之間。
  8. 如請求項6所述之發光模組，其中該封裝基座與該絕緣支撐結構係為一體成型。
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