專利名稱：光源模塊構(gòu)造及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于ー種光源模塊制造方法及其構(gòu)造，特別是一種以發(fā)光二極管作為光源模塊的制造方法及其構(gòu)造。
背景技術(shù)：
近年來，發(fā)光二極管已從早期應(yīng)用于小功率的產(chǎn)品(如信號(hào)指示燈及手機(jī)按鍵燈)演進(jìn)到目前應(yīng)用于高功率的產(chǎn)品(如燈管、燈泡及路燈)。而高功率的發(fā)光二極管所產(chǎn)生的單位面積的發(fā)熱量(發(fā)熱密度)非常高，甚至較一般的集成電路(IntegratedCircuit, IC)元件更為嚴(yán)重，也使得發(fā)光二極管的結(jié)溫度(JunctionTemperature)大為提升。若結(jié)溫度(Junction Temperature)過高,則會(huì)使發(fā)光二極管發(fā)光效率降底(亮度減低)及內(nèi)部線路提早氧化(壽命降低)。因此，發(fā)光二極管的散熱問題成為發(fā)光二極管踏入大功率產(chǎn)品界的首要問題。 以發(fā)光二極管燈泡為例，已知發(fā)光二極管燈泡主要包括了電路板(鋁基板)及散熱燈座兩個(gè)部分，電路板上設(shè)有印刷電路，預(yù)先將ー顆顆的發(fā)光二極管安裝于電路板上，再將電路板裝設(shè)于散熱燈座。如上所述，發(fā)光二極管散熱問題一直以來都是大功率產(chǎn)品的首要問題，而解決散熱問題最簡單的方式不外乎是增大散熱面積。就發(fā)光二極管燈泡而言，發(fā)光二極管燈泡仍需符合傳統(tǒng)燈泡螺旋燈頭的規(guī)格(E14、E27)才能夠安裝在傳統(tǒng)的燈座上供應(yīng)電能。發(fā)光二極管燈泡的散熱燈座即受限于傳統(tǒng)燈泡的規(guī)格而無法無限制的増加散熱面積。為有效解決發(fā)光二極管燈泡散熱問題，已知技術(shù)中進(jìn)一步的在散熱燈座中加裝小型風(fēng)扇，小型風(fēng)扇可以提供強(qiáng)制對(duì)流以加速散熱燈座與外界冷空氣進(jìn)行熱交換。然而，已知發(fā)光二極管燈泡的電路板即為發(fā)光二極管與散熱燈座之間的熱阻，而電路板與散熱燈座之間是否緊密貼合亦會(huì)影響熱傳遞。再者，已知發(fā)光二極管燈泡中所采用的發(fā)光二極管是由獨(dú)立的エ藝來制作，發(fā)光二極管與電路板之間亦形成熱阻。無論是電路板與散熱燈座之間或是發(fā)光二極管與電路板之間的熱阻，都將使得發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱能堆積而無法有效透過散熱燈座散去。

發(fā)明內(nèi)容
已知的發(fā)光二極管燈泡因電路板與散熱燈座之間或是發(fā)光二極管與電路板之間的熱阻，使發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱能無法有效透過散發(fā)。鑒于以上的問題，本發(fā)明提供ー種有效改善熱阻問題的光源模塊制造方法及其構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明提出的光源模塊制造方法，首先，先提供ー散熱基材，散熱基材具有多個(gè)散熱鰭片，且散熱基材與散熱鰭片為一體成形。然后，將ー電路基板貼覆于一散熱基材上，電路基板上具有一穿孔及而電極，并于電路基板上直接進(jìn)行發(fā)光二極管封裝エ藝。然后，將ー發(fā)光二極管晶粒埋設(shè)于電路基板上的穿孔并直接與散熱基材接觸，將ニ導(dǎo)線電性連接電路基板的ニ電極及發(fā)光二極管晶粒。最后，形成一封裝材于發(fā)光二極管晶粒上。本發(fā)明提出的光源模塊構(gòu)造，其包括有一散熱基材、一電路基板、ー發(fā)光二極管晶粒及一封裝材。其中，散熱基材具有多個(gè)散熱鰭片，且散熱基材與散熱鰭片為一體成形。電路基板設(shè)置于散熱基材上，電路基板上具有至少ー穿孔及至少ニ電扱。發(fā)光二極管晶粒埋設(shè)于穿孔并接觸散熱基材，且至少ニ導(dǎo)線電性連接發(fā)光二極管晶粒及ニ電極。封裝材包覆發(fā)光二極管晶粒。根據(jù)本發(fā)明所提出的光源模塊制造方法及其構(gòu)造，是整合發(fā)光二極管封裝エ藝與發(fā)光二極管燈泡エ藝，令產(chǎn)生熱能的發(fā)光二極管晶粒可以直接的接觸散熱基材，以將發(fā)光二極管晶粒的熱能直接地傳遞至散熱基材上進(jìn)行散熱，有效地解決發(fā)光二極管的散熱問題。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中圖IA為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的光源模塊的立體示意圖。 圖IB為圖IA的放大示意2為圖IA的剖面示意圖。圖3A至圖3F為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的光源模塊的封裝エ藝示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的光源模塊的封裝エ藝流程圖。主要元件符號(hào)說明100光源模塊200散熱基材210接觸面220散熱鰭片300電路基板310穿孔320圖案化線路330電極400發(fā)光二極管晶粒410導(dǎo)線420導(dǎo)熱膠500封裝材510墊圈
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明所描述的光源模塊制造方法及其構(gòu)造，其中光源模塊是指以發(fā)光二極管作為光源，其具體型式可為燈泡型態(tài)、燈管型態(tài)等，在以下說明中，將以燈泡型態(tài)為例。請(qǐng)參閱圖1A、圖IB與圖2，圖IA為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的光源模塊100的立體示意圖，圖IB為圖IA的放大示意圖，圖2為圖IA的剖面示意圖。以下僅先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，后續(xù)將補(bǔ)上制造步驟及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本實(shí)施例的光源模塊100包括一散熱基材200、一電路基板300、ー發(fā)光二極管晶粒400及一封裝材500。
散熱基材200可以由鋁合金或銅合金等高導(dǎo)熱系數(shù)的散熱金屬制成，且散熱基材200具有一接觸面210及相對(duì)于接觸面210的多個(gè)散熱鰭片220。其中，散熱鰭片220是為了増加散熱基材200與外界接觸的面積，且散熱基材與散熱鰭片為一體成型的結(jié)構(gòu)。散熱基材200的形狀與尺寸通常配合光源模塊100而設(shè)計(jì)，并不以本實(shí)施例為限。電路基板300是貼覆于散熱基材200的接觸面210，電路基板300可由厚度小于
O.15毫米的玻璃纖維板或軟性電路板制成。且電路基板300為ー絕緣體，用以使電路基板300上的線路不會(huì)直接接觸到散熱基材200而產(chǎn)生短路。電路基板300包括至少ー穿孔310、至少ー圖案化電路320及至少ニ電極330。其中，穿孔310貫穿電路基板300，用以使散熱基材200的接觸面210裸露。圖案化電路320設(shè)置于電路板300上，ニ電極330電性連接圖案化電路320，并分布于穿孔310附近。發(fā)光二極管晶粒400埋設(shè)于穿孔310內(nèi)，并借由導(dǎo)熱膠420直接與散熱基材200接觸。導(dǎo)熱膠420可為銀膠，主要作用為填補(bǔ)發(fā)光二極管晶粒400與散熱基材200間的空隙，好讓發(fā)光二極管晶粒400所產(chǎn)生的熱能能順利的傳導(dǎo)至散熱基材200上。 需注意的是，本實(shí)施例的圖示中，電路基板300、電極330、發(fā)光二極管晶粒400及導(dǎo)熱膠420的厚度是以閱讀者能夠清楚了解的方式來呈現(xiàn)，然而圖示中的各元件比例非用以限定本發(fā)明。以實(shí)際為例，導(dǎo)熱膠420是介于發(fā)光二極管晶粒400及散熱基材200之間，其填補(bǔ)發(fā)光二極管晶粒400與散熱基材200之間的微小間隙，以有效地進(jìn)行熱傳遞。如發(fā)光二極管晶粒400可以完全貼覆于散熱基材200上，亦可無須導(dǎo)熱膠420。封裝材500的材質(zhì)為可透光的環(huán)氧樹脂(Epoxy)，是包覆發(fā)光二極管晶粒400、ニ導(dǎo)線410及穿孔310。本實(shí)施例的封裝材500更包括一螢光粉(未繪示)，為了讓發(fā)光二極管晶粒400顯示各種不同顔色的光線，封裝材500可混入相對(duì)應(yīng)的螢光粉(未繪示)。本實(shí)施例更包括ー墊圈510，設(shè)置于電路基板300并框住穿孔310及發(fā)光二極管晶粒400，用以使封裝材500填入墊圈510內(nèi)并包覆穿孔310、發(fā)光二極管晶粒400及ニ導(dǎo)線410。然而,墊圈510可以是塑膠墊片亦可以用點(diǎn)膠的型態(tài)設(shè)置于電路基板300上。以下將針對(duì)光源模塊100的封裝エ藝進(jìn)行詳述，為了方便說明，下述的光源模塊100的數(shù)量為一組。請(qǐng)同時(shí)參閱圖3A至圖3F及圖4，其中圖3A至圖3F為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的光源模塊100的封裝エ藝的剖面示意圖，圖4為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的光源模塊100的封裝エ藝流程圖，是整合發(fā)光二極管封裝エ藝與發(fā)光二極管燈泡エ藝。首先，如圖3A所示，提供一散熱基材200，散熱基材200具有一接觸面210及相對(duì)于接觸面210的多個(gè)散熱鰭片220 (SlOl)。接著，如圖3B所示，附著ー電路基板300于散熱基材200的接觸面210，電路基板300至少具有一穿孔310及至少具有ニ電極330 (S102)。而附著電路基板300于接觸面210的部分可用多種方法完成。舉例來說，其中ー種方法為先于接觸面210上作陽極處理，再將一圖案化電路320及ニ電極330以電鍍的方式形成于散熱基材200上。其中圖案化電路320及ニ電極330形成于散熱基材200上的方法也可以是印刷、濺鍍、激光、壓合或是其他化學(xué)或是物理氣相沉積法。另ー種方法為將預(yù)先制作完成的電路基板300直接貼覆于散熱基材200上，只是電路基板300需滿足厚度小于O. 15毫米的條件。另ー種方法為以半導(dǎo)體エ藝的方式形成一絕緣層(未繪示)，絕緣層(未繪示)上形成穿孔310及ニ電極330。接著，如圖3C與圖3D所示，首先，先將導(dǎo)熱膠420點(diǎn)膠注入穿孔310 (如圖3C所示)。然后，埋設(shè)ー發(fā)光二極管晶粒400于穿孔310并接觸散熱基材200 (S103)。這個(gè)步驟亦叫作固晶，固晶即為在完成發(fā)光二極管晶粒400的埋設(shè)后，可以選擇進(jìn)行另一高溫烘烤エ藝，其溫度約為攝氏150度，將導(dǎo)熱膠420固化。接著，如圖3E所示，提供至少ニ導(dǎo)線410電性連接發(fā)光二極管晶粒400及ニ電極330(S104)。一般稱為打線步驟，可以選擇由焊線機(jī)將導(dǎo)線410焊接于發(fā)光二極管晶粒400與電極330。接著，如圖3F所示，形成一封裝材500于發(fā)光二極管晶粒400上(S105)。封裝材500的材質(zhì)為可透光的環(huán)氧樹脂(Epoxy)，封裝材500的特性應(yīng)具備(I)粘著性要好，因通常封裝材500是粘著玻璃介面及電路板(Printed Circuit Board7PCB)介面。(2)透氧性及透水性低，以防止發(fā)光二極管晶粒400氧化。(3)熱膨脹系數(shù)小，使封裝材500不易受熱而導(dǎo)致變形。其中形成封裝材500于發(fā)光二極管晶粒400前更包括下述步驟，首先，提供ー螢光粉(未繪示)混入封裝材500。接著，提供ー墊圈510框住穿孔310及發(fā)光二極管晶粒400， 且墊圈510貼覆于電路基板300。本實(shí)施例所描述的光學(xué)模塊及其封裝エ藝所帯來的實(shí)際效用，由下述表格證明。表格本發(fā)明與已知發(fā)光二極管燈泡的溫度比較表
本發(fā)明的溫度(°c)已知技術(shù)的溫度(V )
LED Top82.090. 3
Al Center80.974.4
Heat Sink Top78. 672. 9
Heat Sink Bottom 76. 572. 2由表格可清楚得知本發(fā)明發(fā)光二極管晶粒表面(LED Top)的溫度比已知發(fā)光二極管晶粒表面低攝氏8度。而本發(fā)明散熱基材(含Al Center、Heat Sink Top及Heat SinkBottom)的溫度約比已知發(fā)光二極管散熱基材約高4至6度。由此可知，本發(fā)明發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱能確實(shí)經(jīng)由熱傳導(dǎo)而傳遞至散熱基材，進(jìn)而與外界冷空氣進(jìn)行熱交換。根據(jù)本發(fā)明所描述的光源模塊制造方法及其構(gòu)造，是整合發(fā)光二極管封裝エ藝與發(fā)光二極管燈泡エ藝，令產(chǎn)生熱能的發(fā)光二極管晶粒可以直接的接觸散熱基材，以將發(fā)光ニ極管的熱能直接地傳遞至散熱基材上進(jìn)行散熱，有效地解決發(fā)光二極管的散熱問題。雖然本發(fā)明的實(shí)施例描述如上所述，然并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，凡是依本發(fā)明權(quán)利要求書所述的形狀、構(gòu)造、特征及數(shù)量當(dāng)可做些許的變更，因此本發(fā)明的專利保護(hù)范圍須視本說明書所附的權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種光源模塊制造方法，包括 提供一散熱基材，該散熱基材具有多個(gè)散熱鰭片，且該散熱基材與該散熱鰭片為一體成形； 附著一電路基板于該散熱基材，該電路基板至少具有一穿孔，并且至少具有二電極； 埋設(shè)一發(fā)光二極管晶粒于該穿孔并接觸該散熱基材； 提供至少二導(dǎo)線電性連接該發(fā)光二極管晶粒及該二電極；及 形成一封裝材于該發(fā)光二極管晶粒上。
2.如權(quán)利要求I所述的光源模塊制造方法，其特征在于，附著該電路基板更包括貼覆該電路基板于該散熱基材。
3.如權(quán)利要求I所述的光源模塊制造方法，其特征在于，附著該電路基板更包括以半導(dǎo)體工藝的方式形成一絕緣層，該絕緣層上形成該穿孔，且該絕緣層上形成該二電極。
4.如權(quán)利要求I所述的光源模塊制造方法，其特征在于，埋設(shè)該發(fā)光二極管晶粒的步驟更包括填入一導(dǎo)熱膠于該發(fā)光二極管晶粒及該散熱基材之間。
5.如權(quán)利要求I所述的光源模塊制造方法，其特征在于，形成該封裝材的步驟前，更包括提供一螢光粉混入該封裝材。
6.如權(quán)利要求5所述的光源模塊制造方法，其特征在于，形成該封裝材的步驟前及提供該螢光粉的步驟后，更包括提供一墊圈框住該穿孔及該發(fā)光二極管晶粒，且該墊圈貼覆于該電路基板。
7.一種光源模塊構(gòu)造，包括 一散熱基材，該散熱基材具有多個(gè)散熱鰭片，且該散熱基材與該散熱鰭片為一體成形； 一電路基板，該電路基板設(shè)置于該散熱基材上，該電路基板上具有至少一穿孔及至少二電極； 一發(fā)光二極管晶粒，該發(fā)光二極管晶粒埋設(shè)于該穿孔并接觸該散熱基材，至少二導(dǎo)線電性連接該發(fā)光二極管晶粒及該二電極；及一封裝材，該封裝材包覆該發(fā)光二極管晶粒。
8.如權(quán)利要求7所述的光源模塊構(gòu)造，其特征在于，該散熱基材是以鋁合金或銅合金制成。
9.如權(quán)利要求7所述的光源模塊構(gòu)造，其特征在于，該電路基板可采用玻璃纖維板與軟性電路板其中之一。
10.如權(quán)利要求7所述的光源模塊構(gòu)造，其特征在于，該電路基板的厚度小于0.15毫米。
11.如權(quán)利要求7所述的光源模塊構(gòu)造，其特征在于，該散熱基材與該發(fā)光二極管晶粒間更包括一導(dǎo)熱膠。
12.如權(quán)利要求7所述的光源模塊構(gòu)造，其特征在于，該封裝材內(nèi)更包括一螢光粉，使該發(fā)光二極管晶粒形成特定發(fā)光顏色。
13.如權(quán)利要求7所述的光源模塊構(gòu)造，其特征在于，更包括一墊圈，設(shè)置于該電路基板并框住該穿孔及該發(fā)光二極管晶粒，用以使該封裝材填入該墊圈內(nèi)及包覆該穿孔、該發(fā)光二極管晶粒及該些導(dǎo)線。
全文摘要
本發(fā)明提出一種光源模塊制造方法及其構(gòu)造，依序于一散熱基材上貼覆一電路基板及至少一發(fā)光二極管晶粒，接著于發(fā)光二極管晶粒上形成一封裝材。其中電路基板上具有至少一穿孔，發(fā)光二極管晶粒埋設(shè)于電路基板上的穿孔并直接與散熱基材接觸，以減少發(fā)光二極管晶粒與散熱基材之間的熱阻，進(jìn)而有效地透過散熱基材散去發(fā)光二極管晶粒的熱能。
文檔編號(hào)F21V29/00GK102683507SQ20111006582
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者陳兆逸, 陳明華, 韓子平 申請(qǐng)人:神基科技股份有限公司