TWI459605B - A light emitting diode module with high heat dissipation efficiency - Google Patents

Description

具有高散熱效率的發光二極體模組

本發明係有關於一種發光二極體模組，特別是一種具有可應用於雙層電路板之高散熱效率的發光二極體模組。

隨著磊晶、製程與封裝技術的大幅改進，無機材料的發光二極體(Light emitting diode，LED)已經超越傳統的應用範圍，從單純的指示功能，逐漸被大幅應用在手機液晶螢幕背光、交通工具內外警示照明、及戶外大型看板...等等；在一般照明的部分，發光二極體也正逐步由目前的輔助照明用途，發展成為重要的主照明光源。

一般而言，近期發展的發光二極體，其高發光度與省電性質，使人驚豔，但是它卻同時具有高發熱性的缺點，而由於電子元件的散熱性不好則會產生極高的溫度，從而引發「電子遷移」現象，此現象受以下因素影響，一是電流的強度：電流強度越高，「電子遷移」現象就越顯著，另外一個因素就是溫度：高溫有助於「電子遷移」的產生，所以如何改進發光二極體之高發熱性，而搭配其他兩項優點：高發光度與省電性質，使成為新一代的使用先驅，係為各家廠商所努力的目標。

現有技術搭配發光二極體所使用的散熱器，大多由鋁材質擠壓成型，只是鋁材質的特性為吸熱差、散熱快，以至於所應用到的電子元件本身所產生的高溫無法為鋁材質散熱器快速吸熱，所以對於電子元件的散熱性相當有限。而市面上另有一種以銅材質製作的散熱器，雖具有吸熱快的特性，這一點雖然可以改善鋁材質散熱器的吸熱效率，但銅材質散熱器的散熱性卻不及鋁材質散熱器，且由於國際原物料價格上漲，所以在造價上，銅材質散熱器的製造成本高於鋁材質散熱器，作為發光二極體散熱之用的經濟效益仍然不高。

因此，如何提供一種既可解決上述問題，並可在發光二極體之導電與傳熱性上取得平衡之產品，係為熟習此項技術領域者亟需解決的問題之一。

爰是，本發明之主要目的在於避免發光二極體受到「電子遷移」現象所影響，以及在散熱性質的使用上達到吸熱與散熱的最佳散熱功率，進而設計出一種具有高散熱效率的發光二極體模組，以達到熱電分離之目的。

本發明之另一目的係在提供一種具有高散熱效率的發光二極體模組，其係藉由將發光二極體晶粒之上表面接合於一第一基板，以利用第一基板上之線路傳導一驅動電力，藉此驅動發光二極體晶粒發光。

本發明之再一目的係在提供一種具有高散熱效率的發光二極體模組，其係藉由將發光二極體晶粒之下表面接合於一第二基板，以利用第二基板上之至少二導熱件將發光二極體晶粒工作生成之熱能逸散出去。

為達到上述之目的，本發明係有關於一種具有高散熱效率的發光二極體模組，包括：至少一發光二極體晶粒、一第一基板、一第二基板、以及至少二導熱件。其中，發光二極體晶粒具有相對設置之上、下表面。發光二極體晶粒係以該上表面接合於第一基板，並與第一基板形成電性導通。發光二極體晶粒係以該下表面接合於第二基板，以將發光二極體晶粒夾置於第一基板與第二基板之中。第二基板上係具有至少一開口，其係用以曝露出至少一發光二極體晶粒之下表面。導熱件係配置於第二基板上，並覆蓋住發光二極體晶粒之下表面，藉此將發光二極體晶粒所產生之熱能逸散出去。

根據本發明之實施例，其中上述之二導熱件係間隔設置，並各自覆蓋住發光二極體晶粒之正、負極接腳及散熱點。

根據本發明之實施例，其中上述之二導熱件之材質係為銅。

根據本發明之實施例，其中上述之二導熱件係將發光二極體晶粒所產生之熱能傳導至一散熱器逸散。

在一實施例中，此一散熱器例如可以是散熱板、散熱鰭片、或散熱風扇。

底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。

本發明提出一種具有高散熱效率的發光二極體模組，其利用配置於發光二極體晶粒底下之一第一基板傳導電力，至於發光二極體晶粒工作所產生之熱能則透過一第二基板往上逸散，藉此達到將發光二極體晶粒之驅動電力與生成熱能分離之目的。

首先，請參考第1A圖，其係為根據本發明實施例之發光二極體晶粒之結構示意圖。如第1A圖所示，此一發光二極體晶粒10具有一上表面12、與相對於上表面12之一下表面14。發光二極體晶粒10更具有至少一對正、負極接腳(pin)102、104，其係自晶粒本身向外延伸而形成，用以電性導通發光二極體晶粒10。

請參考第1B圖，其係為根據本發明實施例之第一基板之結構示意圖。其中，第一基板20上係配置有至少一線路(layout)22。根據本發明之實施例，如第2A圖所示，發光二極體晶粒10係以其上表面12接合於第一基板20，並與第一基板20形成電性導通。

詳細而言，發光二極體晶粒10係利用其正、負極接腳102、104接觸於第一基板20之線路22，使其電性導通，以將一驅動電力(例如背光源之驅動電源)經由第一基板20之線路22而導通至發光二極體晶粒10，藉此驅動發光二極體晶粒10發光。

根據本發明之實施例，在此情況之下，此時的發光二極體晶粒10，其上表面12係朝向第一基板20的方向，而令其下表面14朝上(參第2A圖)。

之後，本發明係提供一第二基板接合於發光二極體晶粒10之下表面14，以將發光二極體晶粒10夾置於第一基板10與第二基板之中。

請參考第2B圖所示，其係為根據本發明實施例之第二基板的結構示意圖。如第2B圖所示，本發明所揭示之第二基板30於其中央係具有至少一挖空之開口302。因此，當發光二極體晶粒10之下表面14朝上，而第二基板30覆蓋於下表面14之上的時候，第二基板30係利用其挖空之開口302曝露出發光二極體晶粒10之下表面14。

值得注意的是，本發明並不以發光二極體晶粒10之數量、或是第二基板30之開口302的數量為限。一般而言，當發光二極體晶粒10之數量為複數個時(如第2A圖所示，發光二極體晶粒10之數量為六個)，則第二基板30係具有相對應發光二極體晶粒10之數量的開口302(如第2B圖所示，第二基板30之開口302的數量為六個)，以相對應地曝露出每一發光二極體晶粒10之下表面14。

此時，發光二極體晶粒10係夾置於第一基板10與第二基板30之中。而發光二極體晶粒10之下表面14係透過第二基板30之開口302而曝露出來。

根據本發明之實施例，第一基板10與第二基板30係形成一組雙層電路板(dual-layer circuit board)，第一基板10與第二基板30之材質例如可以是電路板(printed circuit board，PCB)或陶瓷(ceramics)基板。

最後，請參第3圖所示，其係為根據本發明實施例之具有高散熱效率的發光二極體模組的結構示意圖。本發明係在第二基板30上提供至少二導熱件40、42，以覆蓋住上述曝露出之發光二極體晶粒10之下表面14。其中，在一實施例中，此二導熱件40、42之材質例如可以是銅。為俾利將發光二極體晶粒10所產生之熱能逸散出去，導熱件40、42之材質較佳地更可以為紅銅。

如第3圖所示，此二導熱件40、42係間隔一間距設置，並各自覆蓋住發光二極體晶粒10之正、負極接腳102、104及位於晶粒中央之散熱點。藉此結構配置，導熱件40、42可有效地將晶粒之正、負極接腳102、104及散熱點三處的熱能傳導出去，以將發光二極體晶粒10之散熱面積提高3倍以上。

之後，此二導熱件40、42更可連接至一散熱器，以將上述傳導出來的熱能逸散。舉例來說，散熱器的種類例如可以為：散熱板(heat plate)、散熱鰭片(heat fin)、或散熱風扇(heat fan)，上述所舉之實施例皆可用以實施本發明之發明目的，而並非用以限定本發明之發明範圍。

綜上所述，本發明所揭示之具有高散熱效率的發光二極體模組係包含：至少一發光二極體晶粒、一組雙層電路板、以及至少二導熱件，其利用位於發光二極體晶粒底下之第一基板傳遞驅動電力、以及位於發光二極體晶粒之上之第二基板逸散熱能。

是以，根據本發明之實施例，此種具有高散熱效率的發光二極體模組，不僅可將發光二極體晶粒之有效散熱面積提高到三倍以上，更可藉由銅製之導熱件將熱能直接導到散熱器上逸散，具有熱電分離之較佳優勢。

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．．．發光二極體晶粒

12．．．上表面

14．．．下表面

20．．．第一基板

22．．．線路

30．．．第二基板

40．．．導熱件

42．．．導熱件

102．．．正極接腳

104．．．負極接腳

302．．．開口

第1A圖係為根據本發明實施例之發光二極體晶粒之結構示意圖。

第1B圖係為根據本發明實施例之第一基板之結構示意圖。

第2A圖係為根據本發明實施例將發光二極體晶粒反貼於第一基板之結構示意圖。

第2B圖係為根據本發明實施例之第二基板的結構示意圖。

第3圖係為根據本發明實施例之具有高散熱效率的發光二極體模組的結構示意圖。

14．．．下表面

30．．．第二基板

40．．．導熱件

42．．．導熱件

Claims (10)

1. 一種具有高散熱效率的發光二極體模組，包括：至少一發光二極體晶粒，具有一上表面與相對於該上表面之一下表面；一第一基板，該發光二極體晶粒係以該上表面接合於該第一基板，並與該第一基板形成電性導通；一第二基板，具有至少一開口，該第二基板係接合於該發光二極體晶粒之該下表面，以將該發光二極體晶粒夾置於該第一基板與該第二基板之中，該第二基板之該開口係曝露出該發光二極體晶粒之該下表面；以及至少二導熱件，係配置於該第二基板上，並且覆蓋住該發光二極體晶粒之該下表面，以俾利該發光二極體晶粒所產生之熱能逸散。
2. 如請求項1所述之具有高散熱效率的發光二極體模組，其中該發光二極體晶粒更具有至少一對正、負極接腳，該發光二極體晶粒係利用該至少一對正、負極接腳，以與該第一基板形成電性導通。
3. 如請求項1所述之具有高散熱效率的發光二極體模組，其中該二導熱件係將該發光二極體晶粒所產生之該熱能傳導至一散熱器逸散。
4. 如請求項3所述之具有高散熱效率的發光二極體模組，其中該散熱器係為散熱板、散熱鰭片、或散熱風扇。
5. 如請求項3所述之具有高散熱效率的發光二極體模組，其中該二導熱件係間隔設置，並各自覆蓋住該發光二極體晶粒之正、負極接腳及散熱點。
6. 如請求項3所述之具有高散熱效率的發光二極體模組，其中該二導熱件之材質係為銅。
7. 如請求項1所述之具有高散熱效率的發光二極體模組，其中該第一基板與該第二基板係形成一雙層電路板，且該第一基板與該第二基板之材質係為電路板或陶瓷基板。
8. 如請求項1所述之具有高散熱效率的發光二極體模組，其中該第一基板上係配置有至少一線路，一驅動電力係經由該第一基板之該線路而導通至該發光二極體晶粒，以驅動該發光二極體晶粒發光。
9. 如請求項1所述之具有高散熱效率的發光二極體模組，其中該開口係形成於該第二基板之中，以利用挖空之該開口曝露出該發光二極體晶粒之該下表面。
10. 如請求項1所述之具有高散熱效率的發光二極體模組，其中該發光二極體晶粒之數量為複數個時，該第二基板係具有相對應該發光二極體晶粒之數量的複數個該開口，以曝露出各該發光二極體晶粒之該下表面。