TWI483420B - 發光二極體模組 - Google Patents

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Yu Fang Tseng
Chia Wen Hsiao
Wen Chen Hung
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Description

發光二極體模組
本發明涉及一種二極體模組，特別是指一種發光二極體模組及其製造方法。
發光二極體作為新興的光源，已被廣泛地應用於各種用途當中。發光二極體工作時散發的熱量是制約其發光效率的重要因素。當前，為提升發光二極體的散熱效率，業界發展出所謂的晶片直接與基座貼合技術(chip on board)，即將晶片直接貼合在電路板上，以減少熱量傳遞的路徑。然而，由於電路板貼合晶片的表面上會形導通晶片的電路圖案，電路圖案(特別是其中的對電路進行圖案化的塑膠絕緣材料)會對發光晶片發出的光起到吸收作用，從而降低整體的出光效率。
因此，有必要提供一種發光效率較高的發光二極體模組及其製造方法。
一種發光二極體模組，包括基座、發光晶片及電路，基座包括第一表面及與第一表面不同朝向的第二表面，發光晶片安裝於基座的第一表面上，電路設於基座的第二表面上，發光晶片通過貫穿第一表面及第二表面的導電路徑與電路導通。
一種發光二極體模組的製造方法，包括：提供基座，基座包括第 一表面及與第一表面不同朝向的第二表面，基座內形成貫穿第一表面及第二表面的導電路徑，基座的第一表面上形成反射杯，基座的第二表面上貼設與導電路徑連通的電路；在基座的第一表面上安裝發光晶片，使發光晶片收容於反射杯內並與導電路徑導通。
發光二極體模組採用發光晶片與電路分別設置在基座的兩個不同表面，實現發光晶片與電路在空間上的分離。由此，發光晶片所發出的光線可直接從基座的第一表面出射，而不會被位於第二表面的電路所吸收，從而提升發光二極體模組的出光效率。
10‧‧‧發光二極體模組
20‧‧‧散熱器
200‧‧‧凹槽
202‧‧‧空腔
22‧‧‧基板
220‧‧‧頂面
222‧‧‧底面
24‧‧‧側壁
240‧‧‧內側面
242‧‧‧外側面
26‧‧‧反射杯
260‧‧‧內側周面
262‧‧‧外側周面
28‧‧‧基座
30‧‧‧電極
40‧‧‧電路
50‧‧‧導電路徑
60‧‧‧發光晶片
70‧‧‧封裝體
80‧‧‧保護層
90‧‧‧絕緣層
圖1為本發明的發光二極體燈源裝置的位置關係圖。
圖1示出了製造本發明一實施例的發光二極體模組的第一個步驟。
圖2為圖1中的散熱器的截面圖。
圖3示出了製造本發明一實施例的發光二極體模組的第二個步驟。
圖4為圖3中的半成品的截面圖。
圖5為圖3中的半成品的部分俯視圖。
圖6示出了製造本發明一實施例的發光二極體模組的第三個步驟。
圖7為圖6中的半成品的截面圖。
圖8為圖6中的半成品的部分俯視圖。
圖9示出了製造完成的發光二極體模組。
圖10為圖9的發光二極體模組的截面圖。
圖11為本發明另一實施例的發光二極體模組的截面圖。
請參閱圖1-10，示出了製造本發明一實施例的發光二極體模組10的方法，其主要包括如下步驟：首先，如圖1-2所示，提供一散熱器20。散熱器20包括一基座28及位於基座28上的多個反射杯26。基座28由一基板22及自基板22相對兩側向下延伸的二側壁24組成。本實施例中，散熱器20由陶瓷等導熱及絕緣材料製成，其基座28與反射杯26一體成型。基板22呈長條形，其包括一頂面220及與頂面220相對的底面222。二側壁24的內側面240與基板22的底面222共同合圍形成一長條形的凹槽200。這些反射杯26對齊地排列於基板22的頂面220。每一反射杯26呈圓環形，其內側周面260與基板22的頂面220共同合圍形成一圓形的空腔202。優選地，每一反射杯26的空腔202的直徑自上至下逐漸減小，以起到較佳的光反射效果。
然後，如圖3-5所示，分別在基板22的頂面220及底面222分別形成多個電極30及一電路40。本實施例中，每一反射杯26內均設有一對分離的電極30。每對電極30沿著基板22的長度方向排列，且二電極30之間通過間隙隔開。電路40沿著基板22的長度方向貼設於基板22底面222。電路40的長度略短於基板22的長度，且設於各對電極30的正下方。電路40的寬度小於基板22的寬度，並與反射杯26的外徑相等。電極30的長度小於電路40的寬度。電路40的 厚度與電極30的厚度相同，並小於側壁24及反射杯26的高度。由此，電路40被完全收容於凹槽200內，電極30被完全收容於空腔202內。每對電極30均通過二貫穿基板22的導電路徑50與電路40導通(圖中僅示出一個導電路徑50)。本實施例中，導電路徑50是通過先在基板22上進行鑽孔然後在孔內填充導電材料形成。可以理解地，當基板22由陶瓷材料製造時，導電路徑50也可通過低溫共燒陶瓷(low temperature co-firing ceramic)技術層疊形成。電路40及電極30可通過印刷、蒸鍍等方式形成於基板22上，以獲得特定的圖案。
之後，如圖6-8所示，在各反射杯26內安裝發光晶片60並填充封裝體70。本實施例中，發光晶片60為倒裝設置(flip-chip)，其二電極(圖未示)分別通過導電膠(圖未示)或其他導電材料固定至一對電極30的頂面。由此，電流可從電路40經由導電路徑50及電極30輸入進發光晶片60內，從而驅動發光晶片60發光。發光晶片60由半導體發光材料製造，如氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁銦鎵等，其可受到電流的激發而發出特定顏色的光線。封裝體70由透明材料製造，如環氧樹脂、矽膠等等。封裝體70填滿各反射杯26的空腔202而覆蓋發光晶片60，以防止發光晶片60直接與外部環境接觸。優選地，封裝體70內還可進一步摻雜螢光粉(圖未示)，以改變發光晶片60發出光線的顏色。由於將發光晶片60設於基板22頂面220，電路40設於基板22底面222，因此發光晶片60所發出的光線將不會被電路40所吸收，從而提升整體的出光效率。並且，採用反射杯26環繞發光晶片60，可收集發光晶片60側向發出的光線，從而進一步提升整體的出光效率。
最後，如圖9-10所示在散熱器20上形成一保護層80。本實施例中，保護層80由絕緣材料(如樹脂、陶瓷等)製成，其通過射入成型等方式固定於散熱器20表面。優選地，保護層80的製造材料還可進一步具有散熱作用，以輔助散熱器20進行散熱。保護層80覆蓋基板22頂面220、反射杯26的外側周面262以及側壁24的外側面242。反射杯26的頂面以及封裝體70暴露於保護層80頂部，側壁24的底面及凹槽200暴露於保護層80底部。優選地，反射杯26的頂面及封裝體70的頂面與保護層80的頂面齊平，側壁24的底面與保護層80的底面齊平。在成型保護層80時，二側壁24可阻擋保護層80的製造材料，防止其流入到凹槽200內而污染電路40。
可以理解地，如圖11所示，散熱器20還可直接採用金屬材料製成，此時每對電極30與基板22頂面220之間需通過絕緣層90隔開，各導電路徑50週邊也須通過環狀的絕緣層90與基板22隔開，電路40則通過絕緣層90與基板22底面222隔開，以避免發生短路。此種情況下，保護層80可保護金屬散熱器20的外露的表面，避免其長時間置於空氣當中而發生氧化，影響到正常的散熱效果。此外，當散熱器20由金屬材料製造時，基板22、二側壁24及各反射杯26可通過切削等機械加工方式一體形成，也先分別形成，然後再通過焊接進行固定。
還可以理解地，電路40也不僅限於貼設於基板22的底面222，其還可以貼設在側壁24的外側面242，並通過彎折的導電路徑50與基板22頂面220的電極30導通。此種情況下同樣可避免電路40吸光的問題。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟 ，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
26‧‧‧反射杯
30‧‧‧電極
40‧‧‧電路
50‧‧‧導電路徑
60‧‧‧發光晶片
70‧‧‧封裝體

Claims (9)

  1. 一種發光二極體模組，包括基座、發光晶片及電路，基座包括第一表面及與第一表面不同朝向的第二表面，發光晶片安裝於基座的第一表面上，其改良在於：基座包括同向延伸二側壁，二側壁與基座的第二表面合圍出收容電路的凹槽，電路設於基座的第二表面上且收容於凹槽內而避開發光晶片的出光，發光晶片通過貫穿第一表面及第二表面的導電路徑與電路導通。
  2. 根據申請專利範圍第1項之發光二極體模組，其中基座在第一表面上形成電極，電極通過導電路徑與電路導通，發光晶片安裝於電極上。
  3. 根據申請專利範圍第1項之發光二極體模組，其中電路的厚度小於側壁的高度。
  4. 根據申請專利範圍第1項之發光二極體模組，其中基座在第一表面上形成反射杯，發光晶片收容於反射杯內。
  5. 根據申請專利範圍第4項之發光二極體模組，其中還包括結合至基座的保護層，保護層覆蓋基座的部分第一表面及反射杯的外側周面而暴露出反射杯的頂面，保護層還覆蓋二側壁的外側壁面而暴露出凹槽。
  6. 根據申請專利範圍第5項之發光二極體模組，其中保護層的頂面與反射杯的頂面齊平，保護層的底面與側壁的底面齊平。
  7. 根據申請專利範圍第2項之發光二極體模組，其中基座由金屬材料製成，電路、電極及導電路徑通過絕緣材料固定至基座。
  8. 一種發光二極體模組的製造方法，包括：提供基座，基座包括第一表面及與第一表面不同朝向的第二表面，基座還包括同向延伸二側壁，二側壁與基座的第二表面合圍出收容電路的凹 槽，基座內形成貫穿第一表面及第二表面的導電路徑，基座的第一表面上形成反射杯，基座的第二表面上形成與導電路徑連通的電路，電路收容於凹槽內；在基座的第一表面上安裝發光晶片，使發光晶片收容於反射杯內並與導電路徑導通。
  9. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中在安裝發光晶片之後還包括在基座上形成保護層的步驟，保護層覆蓋基座的部分第一表面並暴露出反射杯。
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