TWI568038B - 發光裝置複合基板及具有該發光裝置複合基板的led模組 - Google Patents

Description

發光裝置複合基板及具有該發光裝置複合基板的LED模組

本發明涉及LED照明技術領域，特別涉及一種發光裝置複合基板及具有該發光裝置複合基板的LED模組。

發光二極體(Light Emitting Diode, LED)係一種能夠將電能轉化成可見光的固態半導體器件，其可以直接把電能轉化為光。由於LED光源具有節能、壽命長、環保等特點，決定了LED係替代傳統光源的較理想光源，具有廣泛的用途。

LED模組通常包括LED晶片、COB（Chip On Board）基板、電路板及散熱器；其中，LED晶片位於基板上並通過COB基板上的電極與電路板電性連接，散熱器位於COB基板的下方用於將LED晶片發光時所產生的熱量散發出去。

先前的COB基板上的電極通常都只設置在COB基板的正面側，為減少焊接時出現異常，通常COB基板需要配合連接器(Connector)一起使用。然而，連接器一般具有較高的價格，因此其會造成LED模組成本的上升。

因此，針對先前技術中的不足，本發明提出一種發光裝置複合基板及具有該發光裝置複合基板的LED模組。

具體地，本發明實施例提供的一種發光裝置複合基板，其包括金屬基底、絕緣載體與電極，所述金屬基底與所述絕緣載體分別具有相對的正面和背面，所述絕緣載體位於所述金屬基底週邊且與所述金屬基底固定連接，所述電極位於所述絕緣載體上，所述電極貫穿所述絕緣載體，所述電極具有相對的正面和背面，所述絕緣載體的背面及所述電極的背面的高度小於所述金屬基底的背面的高度。

在本發明的一實施例中，所述電極的背面的高度與所述金屬基底的背面的高度差大於0.2mm，優選為0.25mm。

在本發明的一實施例中，所述金屬基底優選由銅形成。

在本發明的一實施例中，所述金屬基底形成有複數孔洞，所述孔洞內填充有絕緣材料，所述絕緣載體具有複數向所述金屬基底方向延伸的凸出結構，所述凸出結構與所述孔洞內的絕緣材料相接。

在本發明的一實施例中，所述絕緣載體在靠近所述金屬基底處形成有防水結構，其中所述防水結構為防水槽。

在本發明的一實施例中，所述防水結構具有依次連接的內側面、上表面、外側面及底面，所述內側面靠近所述金屬基底側並形成光學反射面，所述外側面與所述內側面相對，所述上表面連接於所述外側面與所述內側面之間且構成槽面，所述底面與所述上表面相對，所述上表面及所述底面上分別形成有粗化結構。

在本發明的一實施例中，所述絕緣載體在與所述金屬基底的連接面形成有粗化結構。

在本發明的一實施例中，所述絕緣載體在與所述電極的連接面形成有粗化結構。

在本發明的一實施例中，所述絕緣載體為一體成型結構。

在本發明的一實施例中，所述電極包括正極與負極。

在本發明的一實施例中，所述電極在靠近所述金屬基底側形成有焊線區。

本發明實施例還提供的一種LED模組，其包括電路板、發光裝置複合基板、LED晶片及散熱器，其中發光裝置複合基板包括金屬基底、絕緣載體與電極，所述金屬基底與所述絕緣載體分別具有相對的正面和背面，所述絕緣載體位於所述金屬基底週邊且與所述金屬基底固定連接，所述電極位於所述絕緣載體上，所述LED晶片設於所述金屬基底的正面並與所述電極電性連接，所述電極貫穿所述絕緣載體，所述電極具有相對的正面和背面，所述絕緣載體的背面及所述電極的背面的高度小於所述金屬基底的背面的高度，所述電路板連接於所述絕緣載體的背面及所述電極的背面，所述電路板與所述電極形成電性連接，所述散熱器與所述金屬基底的背面熱性接觸。

在本發明的一實施例中，所述電極的背面的高度與所述金屬基底的背面的高度差大於0.2mm，優選為0.25mm。

在本發明的一實施例中，所述電路板的厚度小於或等於所述電極背面與所述金屬基底背面的高度差。

本發明上述實施例的LED模組及發光裝置複合基板，由於發光裝置複合基板的電極貫穿絕緣載體，電極的背面可以用於和電路板直接電性連接，因此可以不需使用連接器，從而節省使用連接器的成本。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。 【第一實施例】

請參見圖1與圖2，所示為本發明第一實施例的一種發光裝置複合基板10，其包括金屬基底11、絕緣載體13與電極15。金屬基底11與絕緣載體13分別具有相對的正面和背面。絕緣載體13位於金屬基底11週邊且與金屬基底11固定連接。電極15位於絕緣載體13上，電極15貫穿絕緣載體13。電極15具有相對的正面和背面。絕緣載體13的背面及電極15的背面的高度都小於金屬基底11的背面的高度。換而言之，絕緣載體13的背面及電極15的背面向外凸出的程度都小於金屬基底11的背面向外凸出的程度。

由於電極15貫穿絕緣載體13，電極15的背面可以用於和電路板(Printed Circuit Board) 直接電性連接，因此可以不需使用連接器，從而節省使用連接器的成本。

請參見圖2與圖3，具體在本實施例中，電極15的背面與金屬基底11的背面的高度差D需大於0.2mm，最好為0.25mm；而絕緣載體13的背面與金屬基底11的背面的高度差可相等外，絕緣載體13的背面與金屬基底11的背面的高度差還可略小於或大於電極15的背面與金屬基底11的背面的高度差D。

詳細來說，在本實施例中，金屬基底11可由銅形成。由於銅具有較高的導熱係數，因此可便於將熱量傳導出去。金屬基底11可形成有複數孔洞112，孔洞112內填充有絕緣材料114。請再參見圖1與圖3，孔洞112內填充的絕緣材料114可以是與絕緣載體13相分離的結構，即絕緣載體13上具有向金屬基底11方向延伸出來的凸出結構131，而孔洞112內另外填充有絕緣材料114，凸出結構131與絕緣材料114相接，如此，絕緣載體13所使用的材質與孔洞112內填充的絕緣材料114所使用的材質可以相同也可以不同。通過在金屬基底11設置孔洞112，且在孔洞112內填充有絕緣材料114，有利於增加耐電氣絕緣性及有利於絕緣材料114與絕緣載體13之間的連接作用，提升金屬基底11與絕緣載體13之間的連接強度，增強金屬基底11固定的牢靠性。此外，可以理解，在本發明的其他實施例中，若絕緣載體13所使用的材質與孔洞112內填充的絕緣材料114所使用的材質是相同的，則凸出結構131與孔洞112內填充的絕緣材料114還可以形成一體結構。

絕緣載體13位於金屬基底11的週邊，其可以起到圍壩的作用。絕緣載體13可由環氧樹脂模塑膠(Epoxy molding compound，EMC)、矽膠樹脂模塑膠 (Silicone Molding Compound，SMC)或陶瓷來形成。

在絕緣載體13上，形成一壩狀凸出結構(Dam) 132，如圖1所示，此壩狀凸出結構132形成一封閉區域，此封閉區域用以設置LED晶片並且以摻雜波長轉換物質的封裝膠將LED晶片密封，以形成發光裝置之發光區域。

此外，壩狀凸出結構(Dam) 132上更設置有防水結構。請參見圖6，防水結構用於在發光裝置複合基板10形成LED模組後，延長水汽20滲入LED晶片21的路徑，從而確保LED模組使用的穩定性。在本實施例中，防水結構是在壩狀凸出結構132上表面設置一或複數凹槽，在構成LED發光裝置後，壩狀凸出結構132上表面會被封裝膠所覆蓋，封裝膠會填入防水結構的一或複數凹槽之中，若環境的水汽20要滲入發光區域時，需跨過複數凹槽，路徑將比無防水結構之壩狀凸出結構長。

請同時參見圖4與圖5，絕緣載體13可以為一體成型結構，如此可使得發光裝置複合基板10所使用的材料更為簡單，只需要一種金屬和一種絕緣材料，從而讓發光裝置複合基板10的設計及生產變得更為容易。

此外，請再參見圖1，在絕緣載體13的四個角落的地方，還可以形成有螺絲孔134，螺絲孔134可在發光裝置複合基板10與電路板組裝時，用於與電路板相固定。

電極15可包括正極152及負極154。正極152及負極154分別具有兩個。每個正極152或負極154可分別形成有焊線區。以正極152為例，其具有焊線區1522。焊線區1522可在發光裝置複合基板10與LED晶片結合時，用於與LED晶片進行電性連接。 【第二實施例】

請參見圖7與圖8，所示為本發明第二實施例的發光裝置複合基板30。其中，圖7為發光裝置複合基板30的剖面示意圖，圖8發光裝置複合基板30的局部VIII的放大示意圖。發光裝置複合基板30與發光裝置複合基板10相似，包括金屬基底31、絕緣載體33與電極35。所述金屬基底31與絕緣載體33分別具有相對的正面和背面。絕緣載體33位於金屬基底31週邊且與金屬基底31固定連接。電極35位於絕緣載體33上，電極35貫穿絕緣載體33。電極35具有相對的正面和背面。絕緣載體33的背面及電極35的背面的高度都小於金屬基底31的背面的高度。絕緣載體33的防水結構332為防水槽。

發光裝置複合基板30與發光裝置複合基板10的不同點在於，防水結構332具有依次連接的內側面3321、上表面3323、外側面3325及底面3327。內側面3321靠近金屬基底31側並形成光學反射面。

外側面3325與內側面3321相對，上表面3323連接於外側面3325與所述內側面3321之間且構成槽面。底面3327與上表面3323相對連接於外側面3325與所述內側面3321之間。上表面3323及底面3327上分別形成有粗化結構353。粗化結構353例如是由微小的鋸齒狀的結構構成或者是又連續微小的凹凸形狀構成。

在發光裝置複合基板30用於形成LED模組時，上表面3323構成的槽面會被封裝膠所覆蓋，由於上表面3323形成槽面的原因，其可延長水汽進入到LED晶片的路徑，從而可保障LED模組性能的穩定性。再者上表面3323上形成的粗化結構353，與封裝膠結合時可以提高上表面3323與封裝膠之間的接觸面，並形成一定的嚙合結構，從而可提升封裝膠與絕緣載體33之間的結合強度。

防水結構332的底面3327形成的粗化結構353在與電極35連接時，也可提升絕緣載體33與電極35之間的連接強度。內側面3321形成光學反射面則在發光裝置複合基板30用於形成LED模組時，可以反射LED晶片所發出的光線，達到輔助調節光線方向的作用，從而提升光線利用率，其中光學反射面可以通過在內側面3321上形成高反射絕緣膜或金屬反射層實現。

此外，在本實施例中，為提升電極35與絕緣載體33之間的連接強度，在電極35與絕緣載體33之間的連接面也可以形成有凹凸結構351或粗化結構353。 【第三實施例】

請參見圖9，所示為本發明第三實施例的LED模組100。LED模組100電路板110、發光裝置複合基板130、LED晶片150及散熱器170。其中發光裝置複合基板130包括金屬基底1301、絕緣載體1303與電極1305，其可為上述實施例中的任意一種發光裝置複合基板，在此不再贅述。LED晶片150設於所述金屬基底1301的正面並與電極1305電性連接。電極1305貫穿絕緣載體1303。絕緣載體1303的背面及電極1305的背面的高度都小於金屬基底1301的背面的高度。電路板110連接於絕緣載體1303的背面及電極1305的背面。電路板110與電極1305形成電性連接。散熱器170與金屬基底1301的背面熱性接觸。

上述LED模組100，由於電極1305貫穿絕緣載體1303，電極1305的背面可以用於和電路板110直接電性連接，因此可以不需使用連接器，從而節省使用連接器的成本；並且由於絕緣載體1303的背面及電極1305的背面的高度都小於金屬基底1301的背面的高度，使得散熱器170可以直接與金屬基底1301的背面進行熱性接觸，從而易於提升金屬基底1301的散熱速度，改善LED模組100的性能。

綜上所述，本發明上述實施例的LED模組及發光裝置複合基板，由於發光裝置複合基板的電極貫穿絕緣載體，電極的背面可以用於和電路板直接電性連接，因此可以不需使用連接器，從而節省連接器使用的成本。

至此，本文中應用了具體個例對本發明的發光裝置複合基板以及LED模組的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制，本發明的保護範圍應以所附的專利申請範圍為准。

10、30、130‧‧‧金屬基板
11、31、1301‧‧‧金屬基底
112‧‧‧孔洞
114‧‧‧絕緣材料
13、33、1303‧‧‧絕緣載體
131‧‧‧凸出結構
132、332‧‧‧防水結構
3321‧‧‧內側面
3323‧‧‧上表面
3325‧‧‧外側面
3327‧‧‧底面
134‧‧‧螺絲孔
15、35、1305‧‧‧電極
351‧‧‧凹凸結構
353‧‧‧粗化結構
152‧‧‧正極
154‧‧‧負極
1522‧‧‧焊線區
D‧‧‧高度差
100‧‧‧LED模組
110‧‧‧電路板
150‧‧‧LED晶片
170‧‧‧散熱器

圖1為本發明第一實施例的發光裝置複合基板的俯視示意圖。 圖2為圖1所示發光裝置複合基板的仰視示意圖。 圖3為圖1所示發光裝置複合基板沿III-III’線剖開的示意圖。 圖4為圖2所示發光裝置複合基板沿IV-IV’線剖開的示意圖。 圖5為圖2所示發光裝置複合基板沿V-V’線剖開的示意圖。 圖6為圖2所示發光裝置複合基板的剖面示意圖，且所述發光裝置複合基板與LED晶片組合並用封裝膠封裝。 圖7為本發明第二實施例的發光裝置複合基板的剖面示意圖。 圖8為圖7所示發光裝置複合基板的局部VIII的放大示意圖。 圖9為本發明第三實施例LED模組的剖面示意圖。

10‧‧‧金屬基板

11‧‧‧金屬基底

112‧‧‧孔洞

114‧‧‧絕緣材料

13‧‧‧絕緣載體

131‧‧‧凸出結構

132‧‧‧防水結構

15‧‧‧電極

D‧‧‧高度差

Claims (12)

1. 一種發光裝置複合基板，其包括金屬基底、絕緣載體與電極，所述金屬基底與所述絕緣載體分別具有相對的正面和背面，所述金屬基底的所述正面與所述絶緣載體的所述正面皆位於所述發光裝置複合基板的一側且所述金屬基底的所述背面與所述絶緣載體的所述背面皆位於所述發光裝置複合基板的相對的另一側，所述絕緣載體位於所述金屬基底外圍週邊以環繞所述金屬基底起到圍壩的作用且與所述金屬基底固定連接，所述電極位於所述絕緣載體上，其中所述電極於自所述絶緣載體的所述正面至所述絶緣載體的所述背面的方向上貫穿所述絕緣載體，所述電極具有相對的正面和背面，且於自所述絶緣載體的所述正面至所述絶緣載體的所述背面的方向上所述絕緣載體的所述背面及所述電極的所述背面的高度小於所述金屬基底的所述背面的高度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置複合基板，其中所述電極的所述背面的高度與所述金屬基底的所述背面的高度差為大於0.2mm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置複合基板，其中所述金屬基底係由銅形成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置複合基板，其中所述金屬基底形成有複數孔洞，所述孔洞內填充有絕緣材料，所述絕緣載體具有複數向所述金屬基底方向延伸的凸出結構，所述凸出結構與所述孔洞內的絕緣材料相接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置複合基板，其中所述絕緣載體在靠近所述金屬基底處形成有壩狀凸出結構以形成一封閉區域，所述壩狀凸出結構作為防水結構其上表面設置有一個或複數個凹槽。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置複合基板，其中所述防水結構具有依次連接的內側面、上表面、外側面及底面，所述內側面靠近所述金屬基底側並形成光學反射面，所述外側面與所述內側面相對，所述上表面連接於所述外側面與所述內側面之間且構成槽面，所述底面與所述上表面相對，所述上表面及所述底面上分別形成有粗化結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置複合基板，其中所述絕緣載體在與所述金屬基底的連接面形成有粗化結構，所述絕緣載體在與所述電極的連接面形成有粗化結構，所述絕緣載體為一體成型結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置複合基板，其中所述電極在靠近所述金屬基底側形成有焊線區。
9. 一種LED模組，其包括電路板、發光裝置複合基板、LED晶片及散熱器，其中發光裝置複合基板包括金屬基底、絕緣載體與電極，所述金屬基底與所述絕緣載體分別具有相對的正面和背面，所述金屬基底的所述正面與所述絶緣載體的所述正面皆位於所述發光裝置複合基板的一側且所述金屬基底的所述背面與所述絶緣載體的所述背面皆位於所述發光裝置複合基板的相對的另一側，所述絕緣載體位於所述金屬基底外圍週邊以環繞所述金屬基底起到圍壩的作用且與所述金屬基底固定連接，所述電極位於所述絕緣載體上，所述LED晶片設於所述金屬基底的正面並與所述電極電性連接，其中，所述電極於自所述絶緣載體的所述正面至所述絶緣載體的所述背面的方向上貫穿所述絕緣載體，所述電極具有相對的正面和背面，且於自所述絶緣載體的所述正面至所述絶緣載體的所述背面的方向上所述絕緣載體的所述背面及所述電極的所述背面的高度小於所述金屬基底的所述背面的高度，所述電路板位於所述絶緣載體的背面 側且連接於所述絕緣載體的所述背面及所述電極的所述背面，所述電路板與所述電極形成電性連接，所述散熱器位於所述金屬基底的背面側且與所述金屬基底的所述背面熱性接觸。
10. 如申請專利範圍第9項所述之LED模組，其中所述電極的所述背面的高度與所述金屬基底的所述背面的高度差為大於0.2mm。
11. 如申請專利範圍第10項所述之LED模組，其中所述電極的所述背面的高度與所述金屬基底的所述背面的高度差為0.25mm。
12. 如申請專利範圍第9項所述之LED模組，其中所述電路板的厚度小於或等於所述電極的所述背面與所述金屬基底的所述背面的高度差。