TWI535078B - A light emitting device - Google Patents

Description

一種發光裝置

本發明係有關於一種發光裝置。

按，現今發光二極體之技術發展成熟，由於發光二極體具高耐震性、壽命長、耗電量少，因此發光二極體之應用範圍遍及民眾之日常生活中，例如：家電用品、各種儀器之指示燈或光源等，且戶外發光裝置或顯示裝置亦越來越普遍地採用發光二極體做為發光元件，例如：交通號誌、戶外電子看板，且隨著現今顯示裝置受到節能省碳之風氣影響，液晶顯示器之背光源亦逐漸普遍採用發光二極體做為背光源主流，其原因在於發光二極體可符合高亮度、低耗電之需求，也就是發光二極體可符合省電節能之綠色環保訴求，又可提供高亮度的照明。

由於，目前由發光二極體組成之模組能產生大功率、高亮度之光源，完全可以取代現有白熾燈實現室內外照明，亦將廣泛地、革命性地取代傳統之白熾燈等現有之光源，進而成為符合節能環保主題之主要光源，如液晶顯示器的背光模組廣泛地應用發光二極體作為光源，以達到環保節能之訴求，因此採用發光二極體作為光源，對於現今以綠色節能做為訴求的市場而言，具有相當大之魅力，且陸續有多方產業投入利用發光二極體作為光源的研發，如顯示器、照明設備、電子指示器等等。然而，隨著發光二極體或其模組所產生之功率、亮度越大，發光二極體或其模組所產生之熱量亦隨著越大，且在現今發光二極體的製程尺寸越來越小的趨勢下，而縮小發光二極體的尺寸，以提高產量，卻造成體積相對較小之發光二極體難以將自身所產生的熱散發出去，若發光二極體的工作溫度持續升高卻未降溫，則發光二極體會受到高溫的影響而老化，以及發生光衰現象， 因而導致發光二極體產生使用壽命減短、發光效率降低以及光通量降低等問題。

故，現今發光二極體不斷在改良散熱技術，這亦係目前大功率、高亮度發光二極體面臨市場化而需要突破之關鍵處。目前業界通用之散熱方案係在該發光二極體之封裝結構所設置之承載座上設置一散熱器(例如：散熱鰭片)，通過該散熱器之外表面接觸自然對流空氣，以將發光二極體的熱量傳導至散熱器之周圍空氣中，或者將發光二極體設置於導熱基板上，以透過導熱基板導出發光二極體所產生的熱，如此用以滿足發光二極體之散熱需求，以使發光二極體可在正常工作於操作溫度內而避免光衰，但隨著散熱需求越高，因發光二極體之封裝結構的導熱效能限制散熱器或散熱基板所提供之散熱效能已不敷使用，因此不僅在於改良散熱器或散熱基板的散熱效果，更需改善發光二極體結構本身的導熱效能，而加以突顯散熱器或散熱基板的散熱效果。

有鑑於此，我們將提出一新穎發光裝置，除了可改善發光二極體之導線佔用面積的缺點外，更改善熱傳導效率，比傳統發光二極體裝置具更佳之散熱效率。

本發明之一目的在於提供一種發光裝置，其利用覆晶式設計，而無需對發光裝置設置導線連接電源。

本發明之另一目的在於提供一種發光裝置，其利用導熱支撐墊與導電支撐墊，以分開熱與電之傳導。

本發明係提供一種發光裝置，其包含複數導電墊、一導電基板、一連接單元與一發光單元。該基板設置於該些導電墊上，該連接單元穿設於該導電基板中，該發光單元設置於該導電基板上；該些導電墊分別與該導電基板及該連接單元電性相接，且該導電基板與該連接單元之間電性不相接；該發光單元之一平面設置至少一發光二極體，該平面面向該導電基板，且該發光單元分別與該導電基板及該連接單元電性相接。如此利用導電基板增加導熱效果以及發光單元的覆晶式設計而不需設置導線。此 外，本發明更利用一第一導電支撐墊、一第二導電支撐墊、至少一導熱支撐墊設置於基板與發光單元之間，其中該些導電支撐墊與該導熱支撐墊設置於該基板上，該發光單元分別電性連接於該第一導電支撐墊與該第二導電支撐墊。如此利用導熱支撐墊傳導發光單元於發光時所產生的熱，以實現分離熱傳導與電性傳導之特性。

茲為使 貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：

10‧‧‧第一覆晶式發光裝置

102‧‧‧第一導電墊

104‧‧‧第二導電墊

106‧‧‧磁化層

12‧‧‧導電基板

122‧‧‧第一連接單元

126‧‧‧基板橋接單元

130‧‧‧第一絕緣層

132‧‧‧第一導電支撐墊

134‧‧‧第二導電支撐墊

136‧‧‧導熱支撐墊

14‧‧‧第一發光單元

142‧‧‧承接載板

144‧‧‧發光二極體

146‧‧‧晶片橋接單元

18‧‧‧第二發光單元

20‧‧‧第二覆晶式發光裝置

22‧‧‧第二導電基板

222‧‧‧第二連接單元

230‧‧‧第二絕緣層

232‧‧‧第三導電支撐墊

234‧‧‧第四導電支撐墊

236‧‧‧導熱支撐墊

24‧‧‧第三發光單元

30‧‧‧第一覆晶式發光裝置

302‧‧‧第一導電墊

304‧‧‧第二導電墊

306‧‧‧磁化層

32‧‧‧第一絕緣基板

322‧‧‧第一連接單元

324‧‧‧第二連接單元

326‧‧‧基板橋接單元

332‧‧‧第一導電支撐墊

334‧‧‧第二導電支撐墊

336‧‧‧導熱支撐墊

34‧‧‧第一發光單元

346‧‧‧晶片橋接單元

38‧‧‧第二發光單元

40‧‧‧第二覆晶式發光裝置

404‧‧‧第二導電墊

42‧‧‧第二絕緣基板

422‧‧‧第三連接單元

424‧‧‧第四連接單元

432‧‧‧第三導電支撐墊

434‧‧‧第四導電支撐墊

436‧‧‧導熱支撐墊

44‧‧‧第三發光單元

第一A圖為本發明之一較佳實施例的側視圖；第一B圖為本發明之發光單元之一較佳實施例的平面圖；第一C圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第一D圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第二A圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第二B圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第二C圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第二D圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第二E圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第三A圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第三B圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第三C圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第四A圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第四B圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第五圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；第六A圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖；以及第六B圖為本發明之另一較佳實施例的側視圖。

請參閱第一A圖，其為本發明之一較佳實施例之側視圖。如圖所示，本發明係提供一覆晶式發光裝置10，其包含一第一導電墊102與一第二導電墊104、一第一導電基板12、一第一連接單元122與一第一發光單元14。第一導電基板12之材料選自於半導體、金屬或其合金，本實施例之第一連接單元122為一沙漏形導電層，第一連接單元122與第一導電基板12之間電性不相接，也就是第一連接單元122未電性連接於第一導電基板12，因此第一連接單元122與第一導電基板12之間更設置一第一絕緣層130，以絕緣第一連接單元122與導電基板12之間的電性，其中第一絕緣層130之材料係選自於二氧化矽、一氧化矽、四氮化矽、氮化物、非晶體半導體及非結晶體半導體之其中之一。

承接上述，本實施例之第一導電基板12與第一發光單元14之間更設置一第一導電支撐墊132、一第二導電支撐墊134與至少一導熱支撐墊136，其中第一導電支撐墊132分別電性連接於第一連接單元122與第一發光單元14，第二導電支撐墊134分別電性連接於第一導電基板12與第一發光單元14，由於第一發光單元14之一平面係設置至少一發光二極體，因此第一導電墊102經第一連接單元122而電性連接於第一導電支撐墊132，第二導電墊104經第一導電基板12而電性連接於第二導電支撐墊134，且本實施例係以複數導熱支撐墊136設置於第一導電基板12與第一發光單元14之間，該些導熱支撐墊136為導熱不導電，所以導熱支撐墊136傳導第一發光單元14所產生的熱至該第一導電基板12。第一導電支撐墊132與第二導電支撐墊134之材料可為選自於金、銀、鉛、銦、錫、導電膠及上述之組合的其中之一。

如第一B圖所示，而本實施例之第一發光單元14係包含一承載基板142與複數發光二極體144，其中該些發光二極體144設置於承載基板142之一平面上，而承載基板142之該平面面向第一導電基板12，且複數發光二極體144可為覆晶式發光二極體，亦可為其他發光二極體，如傳統發光二極體，本實施例之第一導電支撐墊132係設置於第一發光單元14之左上角，而第二導電支撐墊134設置於第一發光單元14之右下角，此 外，第一導電支撐墊132與第二導電支撐墊134更可藉由改變第一發光單元14之電性，而改變設置位置，如第一導電支撐墊132改為設置於第一發光單元14之右上角，而第二導電支撐墊134改為設置於第一發光單元14之左下角。本實施例之第一發光單元14為設置七個導熱支撐墊136，但本實施例不侷限於此，導熱支撐墊136為用於熱傳導，亦即將第一發光單元14於複數發光二極體144發光期間所產生的熱傳導至第一導電基板12，以在第一導電基板12將熱發散，或者對流空氣通過第一導電支撐墊132、第二導電支撐墊134與導熱支撐墊136所形成之間隙而接觸導熱支撐墊136，其中第一導電支撐墊132、第二導電支撐墊134與導熱支撐墊136之間的間隙大於10um以上，或複數導熱支撐墊136之間的間隙大於10um以上，以將熱傳導至通過該間隙之空氣中，進而增加散熱效率。

再者，如第一C圖與第一D圖所示，本發明之第一覆晶式發光裝置10更可設置一磁化層106，其中如第一C圖所示，磁化層106設置於第一導電基板12下，且位於第一導電墊102與第二導電墊104之間，如第一D圖所示，磁化層106亦可設置於第一導電基板12上，且位於第一導電基板12與第一發光單元14之間，尤其是位於第一導電支撐墊132與第二導電支撐墊134之間，以及第一導電基板12與導熱支撐墊136之間，如此藉由磁化層106提高第一覆晶式發光裝置10之出光效率。

如第二A圖所示，其為本發明之一第一覆晶式發光裝置10之第第一發光單元14經一晶片橋接單元146連接至一第二發光單元18，也就是說第一發光單元14之P型電極(圖未示)可經由晶片橋接單元146而電性連接至第二發光單元18之N型電極(圖未示)，或者由第一發光單元14之P形電極(圖未示)可經晶片橋接單元146而電性連接至第二發光單元18之P型電極(圖未示)，且第一發光單元14與第二發光單元18分別經第一導電支撐墊132與第二導電支撐墊134而電性連接至第一連接單元122與第一導電基板12。如第二B圖所示，其為本發明之第一覆晶式發光裝置10經一基板橋接單元126而橋接至一第二覆晶式發光裝置20，且第一覆晶式發光裝置10與第二覆晶式發光裝置20分別電性連接於第一導電墊102與第二導電墊 104，其中第二覆晶式發光裝置20包含一第二導電基板22、一第二連接單元222、一第二絕緣層230、一第三導電支撐墊232、一第四導電支撐墊234、至少一導熱支撐墊236與一第三發光單元24，其中本實施例之第二連接單元222為一沙漏形導電層。第三發光單元24經第三導電支撐墊232與第四導電支撐墊234分別電性連接於第二連接單元222與第二導電基板22，因此本實施例之基板橋接單元126除了分別電性連接於第一導電基板12與第二連接單元222，更可置換為基板橋接單元126電性連接於第一連接單元122與第二導電基板22，其如第二C圖所示，亦或基板橋接單元126電性連接於第一連接單元122與第二連接單元222，其如第二D圖所示，亦或基板橋接單元126電性連接於第一導電基板12與第二導電基板22，其如第二E圖所示。

請參閱第三A圖，其為本發明之另一較佳實施例之側視圖。其中第一A圖與第三圖之差異在於第一A圖之第二導電支撐墊134透過導電基板12而電性連接至第二導電墊104，第三圖之一第二導電支撐墊334經一第二連接單元324而電性連接至一第二導電墊304。如第三圖所示，本實施例之覆晶式發光裝置30包含一第一導電墊302、第二導電墊304、一第一絕緣基板32、一第一連接單元322、一第二連接單元324、一第一導電支撐墊332、一第二導電支撐墊334、至少一導熱支撐墊336與一第一發光單元34，其中本實施例之第一連接單元322與第二連接單元324為一沙漏形導電層。本實施例之第一絕緣基板32設置於第一導電墊302與第二導電墊304上，第一連接單元322與第二連接單元324分別穿設第一絕緣基板32，第一導電支撐墊332、第二導電支撐墊334與導熱支撐墊336設置於第一絕緣基板32上，且本實施例係設置複數導熱支撐墊336於第一絕緣基板32上，第一發光單元34設置於第一導電支撐墊332、第二導電支撐墊334與導熱支撐墊336上。

其中，第一發光單元34經第一導電支撐墊332與第一連接單元322而電性連接於第一導電墊302，第一發光單元34經第二導電支撐墊334與第二連接單元324而電性連接於第二導電墊304，第一導電支撐墊 332、第二導電支撐墊334與導熱支撐墊336如同第一圖所示之第一導電支撐墊132、第二導電支撐墊134與導熱支撐墊136相同，因此本實施例不再贅述。

再者，如第三B圖與第三C圖所示，本發明之第一覆晶式發光裝置30更可設置一磁化層306，其中如第三B圖所示，磁化層306設置於第一絕緣基板32下，且位於第一導電墊302與第二導電墊304之間，如第三C圖所示，磁化層306亦可設置於第一絕緣基板32上，且位於第一絕緣基板32與第一發光單元34之間，尤其是位於第一導電支撐墊332與第二導電支撐墊334之間，以及第一絕緣基板32與導熱支撐墊336之間，如此藉由磁化層306提高第一覆晶式發光裝置30之出光效率。

如第四A圖所示，其為本發明之第一覆晶式發光裝置30之第一發光單元34經一晶片橋接單元346連接至一第二發光單元38，也就是說第一發光單元34之P型電極可經由晶片橋接單元346而電性連接至第二發光單元38之N型電極，或者由第一發光單元34之P形電極可經晶片橋接單元346而電性連接至第二發光單元38之P型電極。如第四B圖所示，其為本發明之第一覆晶式發光裝置30經一基板橋接單元326而電性連接至一第二覆晶式發光裝置40，且第一覆晶式發光裝置30與第二覆晶式發光裝置40分別電性連接於第一導電墊302與第二導電墊404，其中第二覆晶式發光裝置40包含一第二絕緣基板42、一第三連接單元422、一第四連接單元424、一第三導電支撐墊432、一第四導電支撐墊434、至少一導熱支撐墊436與一第三發光單元44，其中本實施例之第三連接單元422與第四連接單元424為沙漏形導電層。第三發光單元44經第三導電支撐墊432與第四導電支撐墊434分別電性連接於第三連接單元422與第四連接單元424，因此基板橋接單元326可分別電性連接於第二連接單元324與第三連接單元422，也就是第一發光單元34經第二導電支撐墊334、第二連接單元324、基板橋接單元326、第三連接單元422、第三導電支撐墊432，而電性連接至第三發光單元44，第一發光單元34係經第一導電支撐墊332與第一連接單元322而電性連接於第一導電墊302，第三發光單元44係經第四導電支 撐墊434與第四連接單元424而電性連接於第二導電墊404。

請參閱第五圖，其為本發明之另一實施例的側視圖。其中第三圖與第五圖之差異在於第三圖之第一覆晶式發光裝置30之第一連接單元322與第二連接單元324穿設於絕緣基板32，第五圖之一第一覆晶式發光裝置30之一第一連接單元322與一第二連接單元324穿設於一第一導電基板32，且第一覆晶式發光裝置30更包含一第一絕緣層362與一第二絕緣層364，其中該第一絕緣層362設置於第一連接單元322之外側，第二絕緣層364設置於第二連接單元324之外側，亦即第一絕緣層362位於第一連接單元322與第一導電基板32之間，第二絕緣層364位於第二連接單元324與第一導電基板32之間。如第五圖所示，第一覆晶式發光裝置30包含一第一導電墊302、一第二導電墊304、一導電基板32、一第一連接單元322、一第二連接單元324、一第一導電支撐墊332、一第二導電支撐墊334、至少一導熱支撐墊336、一第一發光單元34、第一絕緣層362與第二絕緣層364，其中本實施例之第一連接單元322與第二連接單元324為一沙漏形導電層。第一絕緣層362與第二絕緣層364之材料係選自於二氧化矽、一氧化矽、四氮化矽、氮化物、非晶體半導體及非結晶體半導體之其中之一。。

如第六A圖所示，其為本發明之第一覆晶式發光裝置30之第一發光單元34經一晶片橋接單元346連接至一第二發光單元38，也就是說第一發光單元34之P型電極可經由晶片橋接單元346而電性連接至第二發光單元38之N型電極，或者由第一發光單元34之P形電極可經晶片橋接單元346而電性連接至第二發光單元38之P型電極。如第六B圖所示，其為本發明之第一覆晶式發光裝置30之導電基板32經一基板橋接單元326而電性連接至另一覆晶式發光裝置40之連接單元422，且第一覆晶式發光裝置30與第二覆晶式發光裝置40分別電性連接於第一導電墊302與第二導電墊404，其中第二覆晶式發光裝置40包含一第二導電基板42一第三連接單元422、一第四連接單元424、一第三導電支撐墊432、一第四導電支撐墊434、至少一導熱支撐墊436與一第三發光單元44，其中本實施例之第三連接單元422與第四連接單元424為沙漏形導電層。第三發光單元44經第 三導電支撐墊432與第四導電支撐墊434分別電性連接於第三連接單元422與第四連接單元424，因此基板橋接單元326可分別電性連接於第二連接單元324與第三連接單元422，也就是第一發光單元34經第二導電支撐墊334、第二連接單元324、基板橋接單元326、第三連接單元422、第三導電支撐墊432，而電性連接至第三發光單元44，第一發光單元34係經第一導電支撐墊332與第一連接單元322而電性連接於第一導電墊302，第三發光單元44係經第四導電支撐墊434與第四連接單元424而電性連接於第二導電墊404。

綜上所述，本發明為一種發光裝置，主要係利用導電基板穿設一連接單元，供發光單元分別經連接單元與導電基板而電性連接至導電墊，或者利用複數導電支撐墊與至少一導熱支撐墊設置於基板與發光單元，以提高熱傳導效率，進而提升發光裝置之散熱效率。此外，本發明更可應用於發光二極體之橋接。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧第一覆晶式發光裝置

102‧‧‧第一導電墊

104‧‧‧第二導電墊

12‧‧‧第一導電基板

122‧‧‧第一連接單元

132‧‧‧第一導電支撐墊

134‧‧‧第二導電支撐墊

136‧‧‧導熱支撐墊

14‧‧‧第一發光單元

Claims (9)

1. 一種發光裝置，其包含：一基板；一第一發光單元，以覆晶方式設置於該基板上，並包含至少一發光二極體；複數導電支撐墊，設置於該第一發光單元與該基板之間；以及至少一導熱支撐墊，設置於該第一發光單元與該基板之間，該導熱支撐墊為導熱不導電，以傳導該第一發光單元所產生的熱至該基板；其中，該複數導電支撐墊與該導熱支撐墊之間具有間隙，以將熱傳導至通過該間隙之空氣中，進而增加散熱效率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該基板為一第一導電基板，且一第一連接單元穿設於該導電基板，並與該導電基板電性不相接，以及一第一絕緣層設置於該連接單元與該導電基板之間；而該複數導電支撐墊中之一第一導電支撐墊電性連接於該第一連接單元，該複數導電支撐墊中之一第二導電支撐墊電性連接於該導電基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該間隙大於10um。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該導熱支撐墊為複數個，且該些導熱支撐墊之間的間隙大於10um。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一發光單元更包含一承載基板，該發光二極體設置於該承載基板之一平面上，且該平面面相該基板。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該些導電支撐墊至少其中之一設置於該第一發光單元之一角，其餘該些導電支撐墊至少其中之一設置於該第一發光單元於前述一角之相對角。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板為一絕緣基板，且複數連接單元穿設於該絕緣基板，且該複數導電支撐墊分別與該複數連接單元電性連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含： 一磁化層，其設置於該基板與該導熱支撐墊之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含一第一導電墊經該第一連接單元而電性連接於該第一導電支撐墊，一第二導電墊經該第一導電基板而電性連接於該第二導電支撐墊。