TWM521008U - 車燈裝置及其發光模組 - Google Patents
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Description
本創作是有關於一種車燈裝置及其發光模組，尤指一種用於提升LED定位精密度的車燈裝置及其發光模組。
發光二極體具有壽命長、體積小、低功率消耗等諸多優點，現已普遍地使用於螢幕顯示器或照明裝置，例如，在液晶顯示器的背光源、手機的背光源及汽車的車燈之中，皆可見發光二極體的應用。近年來，使用表面貼裝技術(Surface Mount Technology,SMT)將多個發光二極體安裝在基板上而製成的發光模組已不斷被開發出來，而裝入此種發光模組的照明裝置(如車燈裝置)在未來可能作為汽車主要照明光源。
所謂的表面貼裝技術，指的是先在基板表面印刷錫膏，並將各種光學元件或電子元件(如發光二極體、電阻、電容、晶片等)置放於已印上錫膏的對應位置，然後將具有多數個元件的基板通過回焊爐以使該等元件焊接於基板，同時與基板形成電性連接。然而，下列因素會導致置件位置產生偏移：1.元件本身之公差；2.元件間之對位公差；3.錫膏熔融時與元件之間所產生之相互牽引力。以發光二極體來說，其最終位置和預定位置的偏移量已超過±100um(尚未計算迴焊過程之效應)。故，如何通過結構設計與製程技術的改良，來克服上述的缺失，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
針對現有技術的不足之處，本創作之主要目的在於提供一種
可確保經迴流焊後之發光二極體晶片達到偏移量小於±25um以下高精確度的定位效果的發光模組，以及使用此發光模組的車燈裝置。
為達上述目的，本創作採用以下技術方案：一種發光模組，其包括一電路載板、至少一發光二極體晶片、一導電介質層、及至少一熱固化膠體。所述電路載板包括至少一置晶區，至少一所述發光二極體晶片設置於至少一所述置晶區上，所述導電介質層設置於至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極體晶片通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板，至少一所述熱固化膠體設置於至少一所述置晶區的外周圍上且接觸至少一所述發光二極體晶片，其中所述熱固化膠體的固化溫度低於所述導電介質層的熔點。
在本創作之一較佳實施例中，所述發光模組包括一電路載板、至少一發光二極體晶片、一導電介質層、及至少一熱固化膠體。所述電路載板包括至少一置晶區，至少一所述發光二極體晶片設置於至少一所述置晶區上，所述導電介質層設置於至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極體晶片通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板，至少一所述熱固化膠體在迴焊前預先固化於至少一所述置晶區的外周圍上且接觸至少一所述發光二極體晶片。
在本創作之另一較佳實施例中，所述發光模組包括一電路載板、至少一發光二極體晶片、及一導電介質層。所述電路載板包括至少一置晶區，至少一所述發光二極體晶片在迴焊前預先被一膠體定位於至少一所述置晶區上，所述導電介質層設置於至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極體晶片通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板。
本創作還提供一種車燈裝置，其包括：一發光模組及一車燈殼體。所述發光模組包括一電路載板、至少一發光二極體晶片、
一導電介質層、及至少一熱固化膠體，其中，所述電路載板包括至少一置晶區，至少一所述發光二極體晶片設置於至少一所述置晶區上，所述導電介質層設置於至少一所述置晶區上，至少一所述置晶區上通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板，至少一所述熱固化膠體設置於至少一所述置晶區的外周圍上且接觸至少一所述發光二極體晶片，其中所述熱固化膠體的固化溫度低於所述導電介質層的熔點；所述發光模組安裝在所述車燈殼體內。
本創作至少具有以下技術效果：本創作實施例所提供的發光模組透過“發光二極體晶片設置於置晶區上且通過導電介質層以電性連接電路載板，並配合熱固化膠體設置於置晶區的外周圍上且接觸發光二極體晶片，其中熱固化膠體的固化溫度低於導電介質層的熔點”及“發光二極體晶片設置於置晶區上且通過導電介質層以電性連接電路載板，並配合使用各式膠體在迴焊前將發光二極體晶片有效定位”的設計，可防止導電介質層在高溫熔融狀態下造成發光二極體晶片的最終位置與預定位置產生偏差，以實現發光二極體晶片之精密定位，符合未來LED汽車頭燈的精度設計需求。
為使能更進一步瞭解本創作之特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本創作，而非對本創作的權利範圍作任何的限制。
D‧‧‧車燈裝置
H‧‧‧車燈殼體
M‧‧‧發光模組
1‧‧‧電路載板
10‧‧‧置晶區
11‧‧‧導電焊墊
12‧‧‧定位孔
2‧‧‧發光二極體晶片
20a‧‧‧正面
20b‧‧‧背面
21‧‧‧電極
22‧‧‧發光區中心點
23、24‧‧‧外型中心點
3‧‧‧導電介質層
4‧‧‧熱固化膠體
100‧‧‧機械手臂
200‧‧‧承載台
300‧‧‧磁吸裝置
400‧‧‧光學定位裝置
圖1為本創作第一實施例之發光模組的平面圖。
圖2為本創作第一實施例之發光模組之一種態樣的剖視圖。
圖3為本創作第一實施例之發光模組之另一種態樣的剖視圖。
圖4為根據本創作之運算定位流程的流程圖。
圖5為根據本創作之運算定位流程的步驟示意圖(一)。
圖6為根據本創作之運算定位流程的步驟示意圖(二)。
圖7為根據本創作之運算定位流程所拍攝之發光二極體晶片的正
面影像示意圖。
圖8為根據本創作之運算定位流程的步驟示意圖(三)。
圖9為根據本創作之運算定位流程所拍攝之發光二極體晶片的背面影像示意圖。
圖10為本創作第二實施例之車燈裝置的示意圖。
本創作所揭露的內容主要是關於一種可使用於汽車車燈的LED發光模組的結構改良，其特點在於，對於每一個置放於電路載板上的SMT元件(如SMT形式的LED元件)，其元件配置區域的外周圍上皆預先設置至少一個固化溫度較錫膏熔點為低的熱固化膠體位置，且熱固化膠體有接觸SMT元件。依此設計，可防止SMT元件於進行迴流焊接時因錫膏熔融化而產生偏移，達到元件精密定位的效果。
以下是通過特定的具體實例來說明本創作所揭露有關“車燈裝置及其發光模組”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容瞭解本創作的優點與功效。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更。另外，本創作的圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所揭示的內容並非用以限制本創作的技術範疇。
請參閱圖1至圖3，本創作較佳實施例提供一種發光模組M，其主要包括電路載板1、至少一個發光二極體晶片2、至少一個導電介質層3、及至少一個熱固化膠體4。從結構上來看，發光二極體晶片2設置於電路載板1上，導電介質層3形成於發光二極體晶片2與電路載板1之間，熱固化膠體4形成於發光二極體晶片2
之配置區域的外周圍上。在本具體實施例中，電路載板1為一LED燈板，電路載板1之材料可為一般PCB玻纖板、金屬基印刷電路板(Metal Core PCB,MCPCB)、陶瓷基板等。電路載板1包括至少一個置晶區10，用以界定出發光二極體晶片2的配置位置，置晶區10中設有複數個間隔排列的導電焊墊11(PCB Pads)，其位置與欲置放的發光二極體晶片2的電極21呈上下對應關係。導電焊墊11與電路載板1的控制線路(圖中未顯示)電性連結，同時通過導電介質層3與發光二極體晶片2的電極21電性連結，用以驅動發光二極體晶片2產生發光效果。
順帶一提，依據所需的電路佈局，電路載板1可進一步安裝有變壓器、電容、電阻、電感、二極體、積體電路(IC)、連接器等電路零件，而該等零件可被安裝在電路載板1之合適的接合位置上。
發光二極體晶片2是採用SMT形式的元件結構，亦即發光二極體晶片2是利用表面黏著技術(或稱表面貼裝技術)安裝在電路載板1的置晶區10上。具體地說，發光二極體晶片2的貼片作業流程包括：使用印刷機(Screen Printer)在置晶區10的導電焊墊11上印上一導電介質層3，接著使用LED置件裝置(Mount)將發光二極體晶片2置放於導電介質層3上，然後再經過焊接設備(如空氣迴焊爐、氮氣迴焊爐、汽相真空焊接裝置)使導電介質層3發生熔融，以將發光二極體晶片2熔接結合於導電焊墊11上。
為了避免導電介質層3在高溫熔融狀態下對發光二極體晶片2發生牽引作用，以致其最終位置與預定位置存在偏差，本創作所採用的手段是於置晶區10的外周圍的至少一點上形成至少一個熱固化膠體4，以限制發光二極體晶片2的偏移量；例如，可形成兩個熱固化膠體4以分別接觸發光二極體晶片2的其中兩個相鄰或相對側底邊，亦可形成四個熱固化膠體4以同時接觸發光二極體晶片2的所有側底邊，換言之，熱固化膠體4的數量及於置晶區
10的外周圍上的分布位置並不限定。另外，熱固化膠體4與發光二極體晶片2的接觸點可以是側底邊上的任何位置，本創作對此並不加以限制。此外，熱固化膠體4的位置並不限定於在置晶區10的外周圍上，依據製程要求或產品需求，熱固化膠體4亦可形成於熱固化膠體4與相對應的置晶區10之間，或者，熱固化膠體4可用IR膠體來取代。然本創作並不以此舉例為限，舉凡“在迴焊前便將發光二極體晶片2預先定位於相對應的置晶區10上”的任何手段，均落入本創作的保護範疇。
雖然在圖1所示的發光模組M中，僅有置晶區10的外周圍上形成有熱固化膠體4，用以在迴流焊接過程中有效定位發光二極體晶片2，但是對於本實施例之其他實施態樣，其他SMT形式的電路零件亦可藉由熱固化膠體4所提供的黏著作用而達到相同效果；所以說，圖1所示的發光模組M所包含的熱固化膠體4的相對關係僅供參考說明之用，並非用以限制本創作。
更進一步來說，本創作較佳的設計是，熱固化膠體4為使用供應熱固膠的裝置所形成的膠點，且熱固化膠體4稍稍地接觸接近發光二極體晶片2的其中一側底邊的中心位置，如此熱固化膠體4可以在有限的體積下，有效限制發光二極體晶片2的位移(飄移)，不會被熱固化膠體4與發光二極體晶片2的接觸程度所影響。這裡提及的“稍稍地接觸”，指的是在熱固化膠體4呈半硬化狀態或硬化狀態時，熱固化膠體4的一小部分接觸發光二極體晶片2上任一位置(如圖2所示)，或者熱固化膠體4的一小部分滲入到發光二極體晶片2與電路載板1之間(如圖3所示)。
值得注意的是，熱固化膠體4須選用固化溫度低於導電介質層3之熔點的材料，藉此，當進行迴流焊接時，熱固化膠體4可於第一段溫度的熱處理後將發光二極體晶片2有效定位，且導電介質層3可於高於第一段溫度之第二段溫度的熱處理後將發光二極體晶片2焊接於置晶區10的導電焊墊11上，其中熱固化膠體4
不會因再加熱而再次軟化或熔化。
本實施例中，熱固化膠體4可選用一環氧樹脂膠體，而對應於環氧樹脂膠體的第一段溫度可介於90℃至150℃；另外，導電介質層3可選用一焊錫層，而對應於焊錫層的第二段溫度介於217℃至230℃，焊錫層可為錫銀銅合金或錫金合金，但本創作並不以此為限。舉凡是固化溫度低於焊錫熔點，且不會在加熱至焊錫層熔化時發生再次軟化或熔化的材料，均可作為發光模組M所包含的熱固化膠體4；例如，對於本實施例之其他實施態樣，熱固化膠體4亦可選用一錫金合金或一非導電膠體。
請參閱圖4至圖9，另值得注意的是，電路載板1與發光二極體晶片2一般會存在零件公差，為了減少或消除每一個發光二極體晶片2或電路載板1本身之公差及發光二極體晶片2與電路載板1之間的對位公差，以實現發光二極體晶片2相對於置晶區10的精密定位，本創作採用以下運算定位流程：步驟S100，偵測發光二極體晶片之發光區中心點的位置及其正面之一外型中心點的位置；步驟S102，偵測發光二極體晶片之背面之一外型中心點的位置；步驟S104，運算發光二極體晶片之發光區中心與晶片外型中心的偏差值，並根據所得的偏差值與相對於參考點的二維偏差量推斷出發光二極體晶片的一理想位置。
步驟100於實際施行時，如圖5至圖7所示，可先使用機械手臂100將複數個發光二極體晶片2從供料器移載至一承載台200上，其中承載台200內部具有至少一個磁吸或真空吸力裝置與發光裝置300，用以產生磁或真空吸力與元件背光源，使該些發光二極體晶片2得以穩固地吸附於承載台200；然後，使用光學定位裝置400(如CCD相機)擷取該些發光二極體晶片2的正面影像，然後辨識每一個發光二極體晶片2之發光區中心點22的位置及其正面20a之一外型中心點23的位置，並轉換成第一電訊號傳送給處理單元。
步驟S102於實際施行時，如圖8所示，可再使用機械手臂100從承載台200上吸取該些發光二極體晶片2，接著再使用光學定位裝置400(如相機)擷取該些發光二極體晶片2的背面影像，然後辨識每一個發光二極體晶片2背面20b之一外型中心點24的位置，並轉換成第二電訊號傳送給處理單元。
步驟S104於實際施行時，可使用處理單元根據第一和第二電訊號計算出對應於每一個發光二極體晶片2之發光區中心與晶片外型中心的偏差值，並以電路載板1的定位孔12當作參考點，控制機械手臂100將該些發光二極體晶片2分別準確地置放於電路載板1之設定位置上。
請參閱圖1及10，本創作第二實施例更進一步提供一種車燈裝置D(如LED汽車頭燈)，其主要包括一發光模組M及一車燈殼體H，其中發光模組M安裝在車燈殼體H內。發光模組M的元件組成及所能產生的功效可參考第一實施例所述，故在此不加以贅述。
本創作實施例所提供的發光模組透過“發光二極體晶片設置於置晶區上且通過導電介質層以電性連接電路載板，並配合熱固化膠體設置於置晶區的外周圍的至少一點上且接觸發光二極體晶片，其中熱固化膠體的固化溫度低於導電介質層的熔點”及“發光二極體晶片設置於置晶區上且通過導電介質層以電性連接電路載板，並配合使用各式膠體在迴焊前將發光二極體晶片有效定位”的設計，當發光二極體晶片於進行迴流焊接時，由於熱固化膠體(各式膠體)可以限制發光二極體晶片的位移，同時熱固化膠體(各式膠體)不會因加熱到導電介質層(即焊錫層)的熔融溫度而
再次軟化或熔化，因此可實現發光二極體晶片的偏移量小於±25um的精密定位。承上述，採用本創作實施例所提供的發光模組的車燈裝置，可符合未來LED汽車頭燈對於高精度設計的需求，並有助於提升市場競爭優勢。
以上所述僅為本創作的實施例，其並非用以限定本創作的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本創作的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本創作的專利保護範圍內。
M‧‧‧發光模組
1‧‧‧電路載板
10‧‧‧置晶區
11‧‧‧導電焊墊
2‧‧‧發光二極體晶片
21‧‧‧電極
3‧‧‧導電介質層
4‧‧‧熱固化膠體
Claims (15)
- 一種發光模組，包括：一電路載板，所述電路載板包括至少一置晶區；至少一發光二極體晶片，至少一所述發光二極體晶片設置於至少一所述置晶區上；一導電介質層，所述導電介質層設置於至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極體晶片通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板；及至少一熱固化膠體，至少一所述熱固化膠體設置於至少一所述置晶區的外周圍上且接觸至少一所述發光二極體晶片，其中所述熱固化膠體的固化溫度低於所述導電介質層的熔點。
- 如請求項1所述的發光模組，其中所述熱固化膠體通過第一段溫度以將至少一所述發光二極體晶片定位在至少一置晶區的外周圍上，所述導電介質層通過高於第一段溫度的第二段溫度以熔接在至少一所述發光二極體晶片與至少一所述置晶區之間。
- 如請求項2所述的發光模組，其中所述第一段溫度介於90℃至150℃，所述第二段溫度介於217℃至230℃。
- 如請求項2所述的發光模組，其中所述導電介質層為一焊錫層，所述熱固化膠體為一環氧樹脂膠體。
- 如請求項2所述的發光模組，其中所述導電介質層包含錫銀銅合金或錫金合金。
- 如請求項2所述的發光模組，其中所述導電介質層為一焊錫層，所述熱固化膠體為一非導電膠體。
- 如請求項1所述的發光模組，其中所述電路載板更包括一參考點，且所述參考點的位置與所述置晶區相對應。
- 如請求項7所述的發光模組，其中所述參考點為一安裝孔。
- 如請求項1所述的發光模組，其中至少一所述熱固化膠體設置於接近至少一所述發光二極體晶片的其中一側底邊的中心位 置。
- 如請求項1所述的發光模組，其中至少一所述熱固化膠體設置於至少一所述置晶區的外周圍的至少一點上，且接觸至少一所述發光二極體晶片的至少一側邊。
- 如請求項9或10所述的發光模組，其中至少一所述熱固化膠體的一部分滲入到至少一所述發光二極體晶片與所述電路載板之間。
- 如請求項1所述的發光模組，其中至少一所述熱固化膠體呈半硬化或硬化狀態時，至少一所述熱固化膠體的一部分接觸至少一所述發光二極體晶片。
- 一種發光模組，包括：一電路載板，所述電路載板包括至少一置晶區；至少一發光二極體晶片，至少一所述發光二極體晶片設置於至少一所述置晶區上；一導電介質層，所述導電介質層設置於至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極體晶片通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板；及至少一熱固化膠體，至少一所述熱固化膠體在迴焊前預先固化於至少一所述置晶區的外周圍上且接觸至少一所述發光二極體晶片。
- 一種發光模組，包括：一電路載板，所述電路載板包括至少一置晶區；至少一發光二極體晶片，至少一所述發光二極體晶片在迴焊前預先被一膠體定位於至少一所述置晶區上；及一導電介質層，所述導電介質層設置於至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極體晶片通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板。
- 一種車燈裝置，包括： 一發光模組，所述發光模組包括：一電路載板，所述電路載板包括至少一置晶區；至少一發光二極體晶片，至少一所述發光二極體晶片設置於至少一所述置晶區上；一導電介質層，所述導電介質層設置於至少一所述置晶區上，至少一所述置晶區上通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板；及至少一熱固化膠體，至少一所述熱固化膠體設置於至少一所述置晶區的外周圍上且接觸至少一所述發光二極體晶片，其中所述熱固化膠體的固化溫度低於所述導電介質層的熔點；以及一車燈殼體，所述發光模組安裝在所述車燈殼體內。
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