TWI451601B - 發光模組 - Google Patents

Description

發光模組

本發明係有關一種發光二極體晶片的組裝應用，特別是一種使用垂直式發光二極體晶片的發光模組。

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照明裝置為綠能環保發展的趨勢。其中，垂直式LED因為具有發光強度的優勢也廣泛的被使用，然而目前垂直式LED的構裝中，晶片下方的導熱層過多導致導熱路徑熱阻提高，晶片在溫度越高下發光效率越差，進而降低晶片的使用壽命與發光效率。

如圖1所示，一垂直式發光二極體晶片110使用一導線架112作為封裝之主體。發光二極體晶片110之上下電極(圖上未標示)分別與導線架112電性連接，封裝材料150包覆發光二極體晶片110與電性連接結構以構成一發光二極體封裝體。此發光二極體封裝體藉由導電材料140與金屬基板120上的電路層130電性連接。電路層130與金屬基板120間係以一絕緣層122電性隔絕。可知，由發光二極體晶片110所產生的熱量必須經過下方至少4層不同材質才能透過金屬基板120散出。

為了解決上述問題，本發明目的之一係提供一種發光模組係可有效針對垂直式發光二極體晶片所需熱電分離提供最短導熱路徑。

本發明一實施例之發光模組包括：至少一發光二極體晶片具有一 上電極與一下電極的一垂直電極結構；一金屬基板具有一絕緣層於其之一表面上；一電路層設置於絕緣層上且發光二極體晶片係設置於其上，其中電路層於發光二極體晶片下方處具有一鏤空區域係暴露出絕緣層；一打線結構與一導電材料用以分別讓發光二極體晶片之上電極及下電極與電路層電性連接，其中導電材料係直接與下電極及絕緣層接觸並填滿電路層之鏤空區域；以及一封裝材料覆蓋發光二極體晶片、打線結構與導電材料。

本發明另一實施例之一種發光模組包括：至少一發光二極體晶片，係具有一上電極與一下電極的一垂直電極結構；一金屬基板，係具有一絕緣層於金屬基板之一表面上，其中絕緣層具有一開口暴露出金屬基板；一電路層，係設置於絕緣層上且發光二極體晶片係設置於其上，其中電路層於發光二極體晶片下方處具有一鏤空區域係對應於開口位置並暴露出金屬基板；一導熱絕緣黏著材料，係填滿開口；一打線結構與一導電材料，係用以分別讓發光二極體晶片之上電極及下電極與電路層電性連接，其中導電材料係直接與下電極及導熱絕緣黏著材料接觸；以及一封裝材料，係覆蓋發光二極體晶片、打線結構與導電材料。

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。

請參照圖2A與圖2B，本發明一實施例發光模組之示意圖。發光模組包括至少一發光二極體晶片10。如圖2A所示，發光二極體晶片10具有一上電極12與一下電極14的垂直電極結構。金屬基板20具有一絕緣層22於其表面上。一電路層30則設置於絕緣層22上。發 光二極體晶片10設置於電路層30上。特別的是，電路層30於發光二極體晶片10下方處具有一鏤空區域32。此鏤空區域32係暴露出絕緣層22。

接續上述說明，發光二極體晶片10之上電極12利用一打線結構40與電路層30電性連接。而發光二極體晶片10之下電極14則利用導電材料42與電路層30電性連接。由於，電路層30於發光二極體晶片10下方處具有鏤空區域32。因此，導電材料42會直接與下電極14及絕緣層22接觸並填滿電路層30之鏤空區域32。由此可知，發光二極體晶片10於使用時所產生的熱能可直接由下方的導電材料42傳出經過絕緣層22由金屬基板20散出。

此外，封裝材料50用來覆蓋發光二極體晶片10、打線結構40與導電材料42。當然，封裝材料50也可能會覆蓋部分電路層30與部分絕緣層22。

如圖4A所示，於本實施例中，發光模組包括至少一發光二極體晶片10具有一上電極與一下電極的一垂直電極結構；一金屬基板20具有一絕緣層22於金屬基板20之一表面上，其中絕緣層22具有一開口24暴露出金屬基板20；一電路層30設置於絕緣層22上且發光二極體晶片10設置於其上，其中電路層30於發光二極體晶片10下方處具有一鏤空區域32係對應於開口24位置並暴露出金屬基板20；一導熱絕緣黏著材料26填滿開口24；一打線結構40與一導電材料42用以分別讓發光二極體晶片10之上電極及下電極與電路層30電性連接，其中導電材料42係直接與下電極及導熱絕緣黏著材料26接觸；以及一封裝材料50，係覆蓋發光二極體晶片10、打線結構40與導電材料42。

請繼續參照圖4A，於本實施例中，導電材料42係填滿電路層30之鏤空區域32。於另一實施例中，如圖4B所示，導熱絕緣黏著材料26除填滿開口24外也可填滿電路層30之鏤空區域32。

請參照圖2A、圖3A與圖3B，於實施例中，上電極12係位於發光二極體晶片10之上表面且下電極14係位於發光二極體晶片10之下表面。

根據上述說明，本發明藉由縮短發光二極體晶片底部散熱路徑，因此能夠讓熱量經由最短的導熱路徑散出。可理解的是，於一實施例中，請參照圖3，於發光二極體晶片10所產生之熱量傳遞至金屬基板20後，可藉由設置於金屬基板20另一表面的散熱件70快速地散出。此外，導電材料30選擇導熱性能較佳的導熱材料也能有效幫助熱量的散出，例如銀膠、錫等材料。

綜合上述說明，本發明藉由改善並縮短發光二極體晶片的導熱路徑，減少垂直式發光二極體晶片散熱時的熱阻層來達到最佳的導熱途徑。本發明發光二極體晶片下方的熱阻層有效減少為兩層，且結構之改變並不會增加製程工序與成本即可解決散熱問題並成功達到垂直式發光二極體晶片所需之熱電分離，故本發明發光模組可增加發光二極體晶片的使用壽命與維持其良好的發光效率。

本發明的發光模組中所揭露之封裝基板至少包含金屬基板、絕緣層與電路層。此封裝基板的結構也可使用於垂直型發光二極體晶片具有PN電極在左右的電極結構，其封裝係為覆晶封裝方式。此外，本發明封裝基板的結構設計具有良好的散熱效果，亦可應用於高聚光型太陽能晶片的封裝上，藉由產少導熱路徑中的熱阻可快速將晶片產生熱量散出。

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‧‧‧發光二極體晶片

12‧‧‧上電極

14‧‧‧下電極

20‧‧‧金屬基板

22‧‧‧絕緣層

24‧‧‧開口

26‧‧‧導熱絕緣黏著材料

30‧‧‧電路層

32‧‧‧鏤空區域

40‧‧‧打線結構

42‧‧‧導電材料

50‧‧‧封裝材料

70‧‧‧散熱件

110‧‧‧發光二極體晶片

112‧‧‧導線架

120‧‧‧金屬基板

122‧‧‧絕緣層

130‧‧‧電路層

140‧‧‧導電材料

150‧‧‧封裝材料

圖1為習知垂直式發光二極體晶片組裝的示意圖。

圖2A圖2B為本發明一實施例的示意圖。

圖3為本發明一實施例的示意圖。

圖4A圖4B為本發明不同實施例的示意圖。

10‧‧‧發光二極體晶片

20‧‧‧金屬基板

22‧‧‧絕緣層

30‧‧‧電路層

32‧‧‧鏤空區域

40‧‧‧打線結構

42‧‧‧導電材料

50‧‧‧封裝材料

Claims (14)

1. 一種發光模組，包含：至少一發光二極體晶片，係具有一上電極與一下電極的一垂直電極結構；一金屬基板，係具有一絕緣層於該金屬基板之一表面上；一電路層，係設置於該絕緣層上且該發光二極體晶片係設置於其上，其中該電路層於該發光二極體晶片下方處具有一鏤空區域係暴露出該絕緣層；一打線結構與一導電材料，係用以分別讓該發光二極體晶片之該上電極及該下電極與該電路層電性連接，其中該導電材料係直接與該下電極及該絕緣層接觸並填滿該電路層之該鏤空區域；以及一封裝材料，係覆蓋該發光二極體晶片、該打線結構與該導電材料。
2. 如請求項1所述之發光模組，其中該上電極係位於該發光二極體晶片之上表面且該下電極係位於該發光二極體晶片之下表面。
3. 如請求項1所述之發光模組，其中該封裝材料更包含覆蓋部分該電路層。
4. 如請求項1所述之發光模組，其其中該封裝材料更包含覆蓋部分該絕緣層。
5. 如請求項1所述之發光模組，更包含一散熱件設置於該金屬基板的另一表面。
6. 如請求項1所述之發光模組，其中該導電材料亦為一導熱材料。
7. 一種發光模組，包含：至少一發光二極體晶片，係具有一上電極與一下電極的一垂直電極結構；一金屬基板，係具有一絕緣層於該金屬基板之一表面上，其中該絕緣層具有一開口暴露出該金屬基板；一電路層，係設置於該絕緣層上且該發光二極體晶片係設置於其上，其中該電路層於該發光二極體晶片下方處具有一鏤空區域係 對應於該開口位置並暴露出該金屬基板；一導熱絕緣黏著材料，係填滿該開口；一打線結構與一導電材料，係用以分別讓該發光二極體晶片之該上電極及該下電極與該電路層電性連接，其中該導電材料係直接與該下電極及該導熱絕緣黏著材料接觸；以及一封裝材料，係覆蓋該發光二極體晶片、該打線結構與該導電材料。
8. 如請求項7所述之發光模組，其中該上電極係位於該發光二極體晶片之上表面且該下電極係位於該發光二極體晶片之下表面。
9. 如請求項7所述之發光模組，其中該封裝材料更包含覆蓋部分該電路層。
10. 如請求項7所述之發光模組，其其中該封裝材料更包含覆蓋部分該絕緣層。
11. 如請求項7所述之發光模組，更包含一散熱件設置於該金屬基板的另一表面。
12. 如請求項7所述之發光模組，其中該導電材料亦為一導熱材料。
13. 如請求項7所述之發光模組，其中該導電材料係填滿該電路層之該鏤空區域。
14. 如請求項7所述之發光模組，其中該導熱絕緣黏著材料係填滿該電路層之該鏤空區域。