TWI451606B - 具散熱通道的發光模組 - Google Patents

Description

具散熱通道的發光模組

本發明係有關於一種發光二極體封裝技術，特別是一種利用晶片直接封裝(chip on board，COB)技術製成可應用於發光二極體燈具之發光模組。

發光二極體(light-emitting diodes，LED)因具有壽命長、省電、耐用等特點，因此LED照明裝置為綠能環保發展的一趨勢，未來將可廣泛應用。其中，LED的散熱一直都是攸關LED照明裝置的使用壽命的一個問題。一般高亮度LED燈具多是將發光模組，通常包含數個LED晶片封裝體，直接焊接在一般電路基板或鋁基板上，為了增加散熱效果，再額外設置散熱構件。然而，如何有效解決散熱問題與提高散熱效率一直為此技術領域之重要課題。

為了解決上述問題，本發明目的之一係提供一種具散熱通道的發光模組，每一發光二極體晶片所在的點封裝區域具有一散熱通道，藉由對流散熱可提高發光模組的散熱效率。

為了達到上述目的，本發明一實施例之一種具散熱通道的發光模組，係包括：一板狀基材，係具有多個晶片承載座設置於板狀基材之上表面，其中板狀基材之材質係為高導熱材料；一電路基板，係直接疊置於板狀基材之上表面，其中電路基板對應設置多個開口暴露出多個晶片承載座；至少一個發光二極體晶片，係設置於每一晶片承載座上；多條導線，係電性連接每一發光二極體晶片與電路基板；一封裝材料，係分別覆蓋每一發光二極體晶片、每一晶片承載座、多條導線、與部分電路基板形成多個點封裝區域，其中於多個點封裝區域旁具有至少兩貫孔穿過電路基板與板狀基材之上下表面；以及一散熱件，係貼附於板狀基材之下表面，其中散熱件與多個點封裝區域下方板狀基材之下表面具有一間隙；以及此間隙係與兩貫孔相通並於多個點封裝區域之下方形成空氣對流的一散熱通道。

以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。

其詳細說明如下，所述較佳實施例僅做一說明非用以限定本發明。圖1A與圖1B為本發明一實施例之發光模組的示意圖。圖1A為圖1B中板狀基材10與電路基板20之俯視示意圖。

於本實施例中，請參照圖1A與圖1B，本發明具散熱通道的發光模組包括一板狀基材10。板狀基材10之上表面設置多個晶片承載座12。一電路基板20直接疊置於板狀基材10之上表面。電路基板20具有多個開口22對應每一晶片承載座12設置並暴露出晶片承載座12。於本實施例中，晶片承載座12之上表面係與電路基板20上表面同水平(如圖1B所示)。但可理解的，晶片承載座12之上表面係可以是凸出或高於對應電路基板20之表面(如4圖所示)。

接續上述說明，每一晶片承載座12上均設置至少一LED晶片30於其上。LED晶片30與電路基板20係利用多個導線40來電性連接。封裝材料50係分別覆蓋每一LED晶片30、每一晶片承載座12、導線40與部分電路基板20以形成多個點封裝區域52。

其中，於點封裝區域52旁，至少兩貫孔60設置穿過電路基板20與板狀基材10的上下表面。接著，一散熱件70係貼附於板狀基材10的下表面。散熱件70與點封裝區域52下方板狀基板10下表面具有一間隙80。此間隙80係與兩貫孔60相通並於點封裝區域52之下方形成空氣對流的一散熱通道。於本實施例中，點封裝區域52下方板狀基材10之厚度係小於其他區域板狀基材10之厚度，因此板狀基材10與散熱件70會構成此間隙80。

由於點封裝區域52內的LED晶片30發光時會產生熱量形成一熱點將間隙80內之空氣加熱，藉由冷熱空氣對流原理讓散熱通道形成一自主性的熱循環。同時，LED晶片30所產生的熱量亦能藉由板狀基材10與散熱件70進行散熱。因此，本發明發光模組可同時透過導熱散熱與自主對流散熱達到良好的散熱效果。

於本實施例中，請參照圖1B，晶片承載座12是突出於板狀基材10且開口22係供晶片承載座12貫穿。熟知該項技術者應能了解，本實施例中晶片承載座12之上表面係與電路基板20上表面同水平，然而實際於板狀基材10與電路基板20疊置製作的過程中晶片承載座12之上表面有可能是略為微凹的。

本發明的板狀基材10係為高導熱材質，例如金屬板。於一實施例中，電路基板20可為印刷電路板。於一實施例中，電路基板20可包含由絕緣層、線路層與防焊層所組成。

於一實施例中，如圖1A與圖1B所示，貫孔60可為相同尺寸。然而，於一實施例中，如圖2A與2B所示，貫孔60’可為不同的尺寸，其中圖2A為圖2B中板狀基材10與電路基板20之俯視示意圖。於本發明中，並不限制貫孔尺寸的大小或形狀。此外，貫孔可針對讓冷熱空氣的流體更流暢的自主循環進行不同設計，如本貫孔可為垂直、非垂直的貫孔等。

於本發明中，晶片承載座12之上表面可低於電路基板20之上表面或突出於電路基板20之上表面。如圖3所示，於一實施例中，晶片承載座12可與板狀基材10表面相同。如圖4所示，於一實施例中，晶片承載座12之上表面係突出於板狀基材10表面。

繼續參照圖3與圖4，於不同實施例中，點封裝區域52下方的散熱件70設置有一凹槽72用以與板狀基材10之下表面構成一間隙80。如此，間隙80’與貫孔60相通即可於點封裝區域52下方構成散熱通道。

於上述實施例中，熟知該項技術領域的人應可了解，晶片承載座12或LED晶片30設置之密度可依照不同光源需求進行設計。另外，於本發明中，發光模組中可將控制晶片整合於其內。如此，發光模組同時具有發光單元與控制單元，可有效減少燈具產品的組裝構件與組裝工序及成本。同時，控制晶片運作亦會產生熱量，熱量累積不散也容易降低產品使用壽命。本發明發光模組之散熱效果優良，可同時克服控制晶片散熱問題。

請參照圖5A與圖5B，其中圖5A為圖5B中板狀基材10與電路基板20之俯視示意圖，於本實施例中，控制晶片30’可設置於一控制晶片承載座12’上並與電路基板20透過導線電性連接。其中，如同前述之晶片承載座12，控制晶片承載座12’可水平或突出設置於板狀基材10之表面。當然，控制晶片承載座12’之上表面可如同晶片承載座12般，同水平或凸出於對應電路基板20的表面。於控制晶片30’封裝後的點封裝區域52’，亦可設置貫孔60’與散熱件70所構成間隙80’形成散熱通道。其中，控制晶片30’之封裝結構與LED晶片類似，於此不再贅述。

於本發明中，無論是晶片或是電路基板內線路所產生熱量，板狀基材與散熱件都能提供直接散熱效果，更重要的是本發明散熱通道提供自主性對流散熱更進一步強化散熱的效率。於本發明，並不限定晶片承載座設置於板狀基材之位置，可依不同設計進行設置，如晶片承載座設置於板狀基材之邊緣區域可提高出光角度。另外，於上述實施例中，雖然每個點封裝區域均設置有散熱通道，但熟知該項技藝者應能了解本發明可於每一點封裝區域或部分點封裝區域設置散熱通道都為本發明專利申請的範圍內。

可理解的是，於本發明中，晶片的設置需要黏著固定於晶片承載座，板狀基材與電路基板間隙係電性隔絕的，所使用的材料技術為一般技術者所熟知的，於此不再進一步說明。另外，可於板狀基材之整個上表面設置一高反射層。此高反射層之材質可為金屬銀或其他高反射率物質。金屬銀可提供相當優良的反射效果並可利用電鍍的方式設置於板狀基材上。

綜合上述，本發明藉由將電路基板直接覆蓋板狀基材之一表面，電路基板與LED晶片可直接向板狀基材方向散熱，更藉由在點封裝區域下板狀基材與散熱件形成一散熱通道進而提供一自主性對流散熱。因此，本發明具散熱通道的發光模組可有效提高發光模組的散熱效率

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．．．板狀基材

12．．．晶片承載座

12’．．．控制晶片承載座

20．．．電路基板

22．．．開口

30．．．LED晶片

30’．．．控制晶片

40．．．導線

50．．．封裝材料

52．．．點封裝區域

52’．．．點封裝區域

60．．．貫孔

60’．．．貫孔

70．．．散熱件

72．．．凹槽

80．．．間隙

80’．．．間隙

圖1A與圖1B為本發明一實施例之示意圖。

圖2A與圖2B為本發明一實施例之示意圖。

圖3為本發明一實施例之示意圖。

圖4為本發明一實施例之示意圖。

圖5A與圖5B為本發明一實施例之示意圖。

10．．．板狀基材

12．．．晶片承載座

20．．．電路基板

22．．．開口

30．．．LED晶片

40．．．導線

50．．．封裝材料

52．．．點封裝區域

60．．．貫孔

70．．．散熱件

80．．．間隙

Claims (8)

1. 一種具散熱通道的發光模組，係包含：一板狀基材，係具有多個晶片承載座設置於該板狀基材之上表面，其中該板狀基材之材質係為高導熱材料；一電路基板，係直接疊置於該板狀基材之上表面，其中該電路基板對應設置多個開口暴露出該多個晶片承載座；至少一個發光二極體晶片，係設置於每一該晶片承載座上；多條導線，係電性連接每一該發光二極體晶片與該電路基板；一封裝材料，係分別覆蓋每一該發光二極體晶片、每一該晶片承載座、該多條導線、與部分該電路基板形成多個點封裝區域，其中於該多個點封裝區域旁具有至少兩貫孔穿過該電路基板與該板狀基材之上下表面；以及一散熱件，係貼附於該板狀基材之下表面，其中該散熱件與該多個點封裝區域下方該板狀基材之下表面具有一間隙；以及該間隙係與該兩貫孔相通並於每一點封裝區域之下方形成空氣對流的一散熱通道。
2. 如請求項1所述之具散熱通道的發光模組，其中該多個晶片承載座係突出於該板狀基材且該多個開口係供該多個晶片承載座貫穿。
3. 如請求項2所述之具散熱通道的發光模組，其中該多個晶片承載座之上表面係同水平或凸出於該電路基板之上表面。
4. 如請求項1所述之具散熱通道的發光模組，其中該多個晶片承載座之上表面係低於該電路基板之上表面。
5. 如請求項1所述之具散熱通道的發光模組，其中該多個點封裝區域下方該板狀基材之厚度係小於其他區域該板狀基材之厚度用以與該散熱件構成該間隙。
6. 如請求項1所述之具散熱通道的發光模組，其中該多個點封裝區域下方的該散熱件設置有一凹槽用以與該板狀基材之下表面構成該間隙。
7. 如請求項1所述之具散熱通道的發光模組，其中該多個點封裝區域旁之該兩貫孔可具有不同開口尺寸。
8. 如請求項1所述之具散熱通道的發光模組，更包含一控制晶片設置於一控制晶片承載座上並與該電路基板電性連接，其中該控制晶片承載座可低於、水平或突出設置於該板狀基材之表面。