TWI389295B - 發光二極體光源模組 - Google Patents

Description

發光二極體光源模組

本發明是有關於一種光源模組，且特別是有關於一種發光二極體(LED)模組。

在節能與環保的趨勢下，以發光二極體作為光源的發光模組已漸漸取代目前常見之白熾燈具與螢光燈具。目前，發光二極體發光模組主要係將表面黏著型(SMD)發光二極體封裝結構利用表面黏著技術銲接在電路基板上。透過電路基板提供電源，且經由發光二極體封裝結構之導線接腳(Lead Frame)而分別通入發光二極體晶片之p型電極與n型電極，可使發光二極體晶片發光。

然而，傳統發光二極體晶片大都無法將大部分的輸入電能轉換為光能，而多半以熱能的形式損失，因此存在有轉換效率不高的問題。若產生之熱量無法有效排除，將進一步會使得發光二極體晶片的接面溫度(Junction Temperature)更加上升，如此不僅會降低發光二極體晶片的發光效率，更會造成元件的可靠性不佳。因此，如何解決發光二極體的散熱問題，已成為發光二極體元件之發展的重要課題。

請參照第1圖，其係繪示一種傳統發光二極體發光模組之剖面示意圖。此傳統發光二極體發光模組100係一種表面黏著型高功率發光二極體發光模組。發光二極體發光模組100主要包括發光二極體封裝結構136與電路基板 134，其中發光二極體封裝結構136主要包括發光二極體晶片102、封裝基座104、封裝膠體126與反射層124，其中封裝基座104具有導線接腳106嵌設於其中，導線接腳106包括二接腳108與110、以及金屬導熱塊112，金屬導熱塊112與接腳110電性連接。封裝基座104封裝基座104係利用聚-鄰-苯二甲醯胺(Polyphthalamide；PPA)材料射出成型，且具有凹槽118，其中凹槽118暴露出部分之金屬導熱塊112與部分之接腳108，且反射層124設置在凹槽118之側面上。發光二極體晶片102則設置在凹槽118所暴露出之金屬導熱塊112上，其中發光二極體晶片102之一電極與金屬導熱塊112電性連接，另一電極則透過導線120而與接腳108電性連接。封裝膠體126則填入凹槽118中，並覆蓋發光二極體晶片102、導線120、與凹槽118所暴露出之導線接腳106，其中為提供所需之色光，封裝膠體126中更可摻有螢光粉122。

電路基板134主要包括載板128、絕緣層130與電路層132，其中絕緣層130夾設在電路層132與載板128之間，以電性隔離載板128與電路層132。電路基板134可為金屬核心印刷電路板(Metal Core PCB；MCPCB)，且載板128一般可為鋁基板；電路基板134亦可為FR4銅箔基板。發光二極體封裝結構136則設置在電路基板134上，其中導腳108與110分別透過銲錫114而與電路基板134上的電路層132電性連接，且金屬導熱塊112透過銲錫116而與電路基板134之載板128接合，以利傳導發光二極體晶片102所發出之熱。

為了提高發光二極體發光模組100之散熱效率，在此發光二極體發光模組100中，發光二極體晶片102係接合於導線接腳106之金屬導熱塊112上，以藉由金屬導熱塊112將發光二極體晶片102所產生之熱直接向下導出至下方之電路基板134的載板128，而透過由鋁基板所構成之載板128可使發光二極體發光模組100獲得較佳之散熱效果。

然而，此傳統之發光二極體發光模組100的發光二極體晶片102需透過封裝廠將其封裝至聚-鄰-苯二甲醯胺之封裝基座104上，再送至表面黏著式科技(Surface Mounted Technology；SMT)封裝廠進行發光二極體封裝結構136與電路基板134的接合。而且，導線接腳106需額外製作金屬導熱塊112，因此導線接腳106之厚度不均且厚度差異過大，因而不僅會使得導線接腳106之製程複雜，更會產生殘料問題。這些封裝與製作程序均會使得發光二極體發光模組100之製程過於繁複。其次，發光二極體晶片102與金屬導熱塊112之間通常係以銀膠接合，因此發光二極體晶片102之熱量傳遞會受限於銀膠之導熱能力，而導致散熱效果不佳。此外，當電路基板134採用FR4基板時，因FR4基板之散熱係數低，將導致發光二極體發光模組100之散熱效果不佳；而當電路基板134採用金屬核心印刷電路板時，因金屬核心印刷電路板之製程複雜，因此電路基板134之成本高。再者，利用表面黏著技術接合發光二極體封裝結構136之導線接腳106與電路基板134之電路層132時，在接合後之回火製程後，極易造成兩個接腳108 與110之銲錫114不均，而導致發光二極體封裝結構136歪斜，進而導致發光二極體封裝結構136之共線性不佳，影響發光二極體發光模組100之發光均勻度。

因此，本發明之目的就是在提供一種發光二極體光源模組，其發光二極體晶片係嵌入導熱基板中，因而與導熱基板之間的接觸面積得以增加，再加上導熱基板之體積遠大於發光二極體晶片，而且無需利用傳統之銀膠來固定發光二極體晶片，故發光二極體晶片所產生之熱可更為迅速地傳導至外界，而可有效解決高功率發光二極體晶片因晶片過熱而導致每瓦輸出之光通量降低的情形。

本發明之另一目的是在提供一種發光二極體光源模組，其在製作上係直接將發光二極體晶片整合至導熱基板，且利用薄膜沉積、微影與蝕刻等半導體製作技術來結合習知技術之導線接合(Wire Bonding)與電路基板上之接線電路。因此，無需利用聚-鄰-苯二甲醯胺等材料來製作發光二極體之封裝基座，也無需製作傳統之導線接腳，更無需進行將封裝基座與導線接腳組合的製程。故，相較於傳統技術，本發明具有製程簡化與成本降低的極佳優勢。

本發明之又一目的是在提供一種發光二極體光源模組，其係以批次方式注入封裝膠體於透光基板與導熱基板之間，此外螢光層亦可利用旋轉塗布方式整層塗布於透光基板上、或利用網板印刷局部塗布於透光基板上，因此相較於傳統發光二極體之封裝結構，本發明無需逐顆進行封 裝，如此一來，螢光層與封裝膠體的厚度均可整層控制，故不僅可增加製程的均勻性，更可有效簡化封裝製程，大幅縮減封裝時間。

本發明之再一目的是在提供一種發光二極體光源模組，其透光基板上可製作光學結構，因此透光基板除了可保護下方之發光二極體晶片，更可透過設計透光基板之光學結構來提升光學效果，例如提高光輸出效率、提升光之均勻性、與縮短混光距離等。此外，可在發光二極體晶片之出光側配置反射層，因此可有效提升光輸出效率。

本發明之再一目的是在提供一種發光二極體光源模組，其無需利用傳統導線接腳來接合發光二極體裝結構，因此可避免因導線接腳回銲製程的銲錫不均所造成之發光二極體晶片共線性不佳的問題。

根據本發明之上述目的，提出一種發光二極體光源模組，至少包含：一導熱基板，其中導熱基板之一表面包含複數個凹槽；複數個發光二極體晶片分別設在前述之凹槽中；至少一絕緣層設於前述凹槽外之導熱基板之表面上；至少一導電層設於絕緣層上，其中這些發光二極體晶片與導電層電性連接；一封裝膠體層覆蓋在前述之發光二極體晶片、導電層與絕緣層上；以及一透光基板設於封裝膠體層上。

依照本發明之一較佳實施例，上述之發光二極體晶片係嵌設在導熱基板之表面的凹槽中。

依照本發明之另一較佳實施例，上述之發光二極體晶片設於每一凹槽之底面上且與每一凹槽之側面分開。此 外，每一凹槽較佳可呈碗狀。

依照本發明之又一較佳實施例，上述之發光二極體光源模組更至少包括一螢光層設於發光二極體晶片與透光基板之間。

請參照第2A圖與第2B圖，其係分別繪示依照本發明一較佳實施例的一種發光二極體光源模組之立體透視圖、與局部放大剖面圖。在一示範實施例中，發光二極體光源模組200至少包含導熱基板202、數個發光二極體晶片206、一或多層絕緣層218、一或多層導電層250、封裝膠體層208與透光基板210。這些發光二極體晶片206可依應用實際需求來加以排列，因而可為均勻排列或不均勻排列。

在一實施例中，這些發光二極體晶片206為水平電極式發光二極體結構。其中，每個發光二極體晶片206主要包含基板222、第一電性半導體層224、發光層226、第二電性半導體層228、第一電極232與第二電極230。在發光二極體晶片206中，第一電性半導體層224、發光層226與第二電性半導體層228可以例如磊晶成長方式而依序形成並堆疊於基板222上；再利用例如微影與蝕刻技術進行定義，以移除部分之第二電性半導體層228與發光層226，並暴露出部分之第一電性半導體層224，因而經定義後，發光層226位於部分之第一電性半導體層224上，第二電性半導體層228位於發光層226上，其中第一電性與第二 電性為不同電性，例如其中之一為p型，另一為n型；接著分別設置第一電極232於第一電性半導體層224之暴露部分上、以及第二電極230於第二電性半導體層228上。基板222例如採用可透光基板，例如為藍寶石基板，第一電性半導體層224、發光層226與第二電性半導體層228可例如為氮化鎵系列(GaN Based)材料。在一些實施例中，為增加光取出效率，可選擇性地在基板222之底面上設置反射層220，如第2B圖所示。在另一些實施例中，可選擇性地設置透光導電層(未繪示)於第二電性半導體層228與第二電極230之間，以使發光二極體結構獲得較佳之電流分布與發光效率，其中此透光導電層可例如為氧化銦錫或薄膜金屬層。

在其他實施例中，發光二極體晶片亦可採用垂直電極式發光二極體，亦即發光二極體之不同電性的第一電極與第二電極分別設於基板之相對二側。在另一實施例中，發光二極體晶片可具有覆晶(Flip-chip)結構而以覆晶方式設置在導熱基板上。

導熱基板202可為單一層結構或多層堆疊之複合結構。如第2B圖所示，在本示範實施例中，導熱基板202係一複合結構，而至少包含金屬基板212及導電複合層214，其中導電複合層214係設置在金屬基板212上。金屬基板212之材料例如可為銅(Cu)或鋁(Al)。導電複合層214之材料例如可為氧化銦錫(ITO)、金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋁、銦(In)、鎢(W)、銅，或者含鎳、含鉻、含鈦、含鉭、含鋁、含銦、含 鎢或含銅的合金。在一示範實施例中，導電複合層214之厚度例如可小於實質3μm。導熱基板202之表面204可包含有多個凹槽216，其中發光二極體晶片206分別對應設置在導熱基板202之表面204上的這些凹槽216中。

在一示範實施例中，發光二極體晶片206係分別對應嵌設在導熱基板202之表面204的凹槽216中。在本示範實施例中，可先對發光二極體晶片206進行必要之保護措施後，例如遮覆住第一電性半導體層224、發光層226、第二電性半導體層228、第一電極232與第二電極230後，再利用例如塗布、蒸鍍(Evaporate)、濺鍍(Sputtering)或無電鍍(Electroless Plating)方式形成導電複合層214於發光二極體晶片206之背面上，接著以電鍍方式形成金屬基板212於發光二極體晶片206背面之導電複合層214上，而完成導熱基板202之製作。由於導電複合層214係形成在發光二極體晶片206之背面上，因此在發光二極體光源模組200中，發光二極體晶片206係設置在導電複合層214上。此外，由於金屬基板212係利用電鍍方式製作，因此金屬基板212係一電鍍基板且以電鍍接合方式固定在發光二極體晶片206之底部下。

在發光二極體光源模組200中，由於每個發光二極體晶片206係局部嵌入導熱基板202中，即如第2B圖所示，發光二極體晶片206之底面與側面的一部分與導熱基板202直接接觸，因此發光二極體晶片206與導熱基板202之間的接觸面積增加，且發光二極體晶片206無需透過銀膠等導熱膠來固定在導熱基板202上，再加上導熱基板202 之體積遠大於發光二極體晶片206，因此可將發光二極體晶片206所產生之熱迅速地傳導至外界，而可有效解決發光二極體晶片206因晶片過熱而導致每瓦輸出之光通量降低。

接下來，利用例如沉積方式形成絕緣層218於導熱基板202之凹槽216外的表面204上，其中絕緣層218之材料例如可為二氧化矽(SiO₂ )或氮化矽(SiN_x )。在一示範實施例中，如第2B圖所示，發光二極體晶片206之第一電性半導體層224可與絕緣層218約略同高，如此可有利於發光二極體晶片206之第一電極232與後續形成之導電層250之電路236間的電性連接，甚至可同時進行導電層250之電路236與發光二極體晶片206之第一電極232的製作。

接著，利用例如沉積技術形成導電層250於絕緣層218上，其中導電層250包含利用例如微影與蝕刻等圖案定義技術所定義出之電路234與236，這些電路234與236為發光二極體光源模組200中之發光二極體晶片206之間的連接線路。在本示範實施例中，可利用例如導線接合(Wire Bonding)方式，而藉由導線238與240來分別電性連接每個發光二極體晶片206之第二電極230與電路234、以及第一電極232與電路236，值得注意的是，第一電極232與電路236也可以利用微影與蝕刻等圖案定義技術直接定義為電性連接之圖案(未繪示)，而不需以導線240來作電性連接。在其他實施例中，可利用覆晶接合來進行發光二極體晶片206與導電層250之間的電性連接。

依產品設計需求，本發明之發光二極體光源模組的導 線連接方式可例如為串-並聯(Series-parallel Connection)電路或並-串聯(Parallel-serial Connection)電路。請參照第3A圖與第3B圖，其係分別繪示依照本發明之二種較佳實施例的發光二極體光源模組之連接線路示意圖。在發光二極體光源模組200a中，每一行導線層250a為不連續狀，而發光二極體晶片206之連接方式為串-並聯方式，亦即發光二極體晶片206先串聯成數列，這幾列串聯之發光二極體晶片206再並聯，如第3A圖。在發光二極體光源模組200b中，每一行導線層250b為連續狀，而發光二極體晶片206之連接方式為並-串聯方式，亦即發光二極體晶片206先並聯成數行，這幾行並聯之發光二極體晶片206再串聯，如第3B圖。在發光二極體光源模組200b中，當其中一顆發光二極體晶片206損壞時，並不影響其他發光二極體晶片206之運轉。

透光基板210可例如為玻璃基板或光學級之聚碳酸酯(Polycarbonate；PC)板。透光基板210可僅為一透光平板，而不具有額外設置之光學結構。在一示範實施例中，透光基板210可依設計需求而設有光學結構248，其中此光學結構248可包含複數個凸透鏡或數個稜鏡等，或者可包含一表面噴沙結構等散射結構，以增進光輸出效果，例如提高光輸出均勻度或提供防眩光效果。

發光二極體光源模組200可依設計需求而選擇性地設置螢光層，亦可不設置螢光層。例如，針對白光光源模組上的應用，若所採用之發光二極體晶片206包含紅色、綠色與藍色發光二極體晶片，則可直接由紅色、綠色與藍色 發光二極體晶片混光形成白光，而無需另外塗布螢光層。此外，在不需要發出白光的光源模組中，亦可不需要塗布螢光粉，而以發光二極體晶片206本身所發出之色光來作為發光二極體光源模組200的出光。在一示範實施例中，發光二極體光源模組200包含螢光層244設置在發光二極體晶片206與透光基板210之間，例如設置在透光基板210之底面242上並與發光二極體晶片206相面對，如第2B圖所示。螢光層244可依實際設計需求而全面性塗布透光基板210之底面242。另一方面，為節省螢光粉材料之使用，螢光層244亦可局部性地塗布在透光基板210之底面242，例如可僅在發光二極體晶片206之主要發光範圍內塗布螢光層244，只要能使發光二極體晶片206發出之光可以與螢光層244中之螢光粉充分進行波長轉換(Wave Conversion)即可。舉例而言，在白光光源模組的應用上，當發光二極體晶片206發出藍光波段時，可利用旋轉塗布(Spin Coating)方式，在透光基板210之底面242上全面性地塗布黃色螢光層，例如釔鋁石榴石系(YAG)或鹼土金屬矽酸鹽系(BOSE)螢光粉，或者紅色與綠色混合之螢光粉。

發光二極體光源模組200亦可根據實際上的設計需求而選擇性地設置抗反射層246，藉以使發光二極體晶片206所發出之光通過抗反射層246而不致產生反射現象，而可減少光損失。在一示範實施例中，如第2B圖所示，抗反射層246覆蓋在透光基板210之底面242上方的螢光層244上，因而螢光層244夾設在透光基板210之底面242與抗反射層246之間。在另一實施例中，抗反射層246與螢光 層244形成在透光基板210之底面242的順序可對調，亦即先形成抗反射層246覆蓋透光基板210之底面242上、再形成螢光層244覆蓋在抗反射層246上，而使抗反射層246夾設在透光基板210之底面242與螢光層244之間，如此的安排也同樣具有可減少反射光損失之功效。在其他實施例中，螢光層244亦可直接覆蓋在發光二極體晶片206與導熱基板202上，而此時之抗反射層246可設置在透光基板210之底面242上。

接著，將透光基板210與其上設有發光二極體晶片206之導熱基板202對位組合，再於透光基板210與導熱基板202之間的間隙中注入封裝膠材，例如矽膠(Silicone)或環氧樹脂，以形成封裝膠體層208，藉以密封發光二極體晶片206、以及結合導熱基板202與透光基板210，其中藉由封裝膠體層208之密封，可防止水氣等滲入而影響發光二極體晶片206之壽命。如此一來，封裝膠體層208覆蓋在發光二極體晶片206、導電層250之電路234與236、以及暴露出之絕緣層218上，而透光基板210則位於封裝膠體層208之上。如第2B圖所示，在一示範實施例中，透光基板210上之光學結構248包含數個凸透鏡，因此封裝膠體層208之厚度較佳係使得發光二極體晶片206約略位於透光基板210上之凸透鏡之焦點的位置，以利獲得較佳之出光均勻性。然而，在其他實施例中，以實際上均勻的出光效果為調整基準，發光二極體晶片206亦可位於透光基板210上之凸透鏡之焦距內或焦距外，並不特別以位於透光基板210上之凸透鏡之焦點為限。

本發明之發光二極體光源模組可包含多層的絕緣層與導電層，以提供更複雜之電路設計。請參照第4圖，其係繪示依照本發明另一較佳實施例的一種發光二極體光源模組之剖面示意圖。在另一示範實施例中，發光二極體光源模組200c之架構與前述之發光二極體光源模組200大致相同，最大的差異為發光二極體光源模組200c包含至少一紅色發光二極體晶片206a、至少一綠色發光二極體晶片206b與至少一藍色發光二極體晶片206c，且發光二極體光源模組200c包含多層堆疊之絕緣層252、254與256、以及多個導電層258、260與262。在發光二極體光源模組200c中，導熱基板202上同時設置有紅色發光二極體晶片206a、綠色發光二極體晶片206b與藍色發光二極體晶片206c，由於紅色、綠色發光二極體晶片一般分別具有不同之順向電壓(V_f )，因此可針對不同發光二極體晶片而於這些絕緣層252、254與256中分別設計獨立之電路。在一示範實施例中，絕緣層252設置在導熱基板202上，絕緣層254疊設在絕緣層252上，絕緣層256則疊設在絕緣層254上，而導電層258設置在絕緣層252上並與藍色發光二極體晶片206c電性連接，導電層260設置在絕緣層254上並與綠色發光二極體晶片206b電性連接，而導電層262則設置在絕緣層256上且與紅色發光二極體晶片206a。藉由多層絕緣層252、254與256、以及多層導電層258、260與262的設計，可提供分層電路設計，使紅色發光二極體晶片206a、綠色發光二極體晶片206b與藍色發光二極體晶片206c具有分層之獨立電路。

值得注意的一點是，在本示範實施例中，絕緣層252、254與256、以及導電層258、260與262，甚至是發光二極體晶片206a、206b與206c之電極均可利用半導體製程中的薄膜沉積、微影與蝕刻等技術來加以製作，如此可進一步整合光源模組之製程，並可取代原先利用金屬導線連接電極的製程，達到減少製程步驟的效果。

請參照第5A圖與第5B圖，其係分別繪示依照本發明之另一較佳實施例的一種發光二極體光源模組之立體透視圖、與局部放大剖面圖。在本示範實施例中，發光二極體光源模組200d與上述之發光二極體光源200類似，主要的差異在於發光二極體光源模組200d之導熱基板202a之表面204a具有多個深度較大之凹槽266，且發光二極體晶片206d完全對應設置在這些凹槽266中，而非如發光二極體晶片206僅有部分嵌設於導熱基板202中。其中，如第5B圖所示，每個發光二極體晶片206d係設置在導熱基板202a之凹槽266的底面272上，且與導熱基板202a之凹槽266的側面270分開。在一實施例中，導熱基板202a之表面204a上的凹槽266可例如呈碗狀結構，以利反射發光二極體晶片206d所發出之側向光。

在一示範實施例中，製作導熱基板202a時，可提供具有多個凸出部的模具(未繪示)，再利用例如電鍍方式於模具上鍍上導熱材料，例如銅或鋁，接著將模具與導熱鍍膜分開，即完成具有多個凹槽266的導熱基板202a。因此，導熱基板202a可例如為一體成型結構，以提供發光二極體光源模組200d較大之結構強度。在一實施例中，可在導熱 基板202a製作完成後，選擇性地沉積反射層268覆蓋在導熱基板202a之表面204a、以及每個凹槽266之底面272與側面270上。其中，反射層268之材料可例如為鋁或銀等反射率良好之金屬層，以提高發光二極體晶片206d之光取出效率。

其次，發光二極體光源模組200d之螢光層244a係設置在導熱基板202a之表面204a上並填入凹槽266中，且直接覆蓋住發光二極體晶片206d、導線238與240、以及導電層250之電路234與236。其中，螢光層244a可利用例如點膠方式局部塗布於導熱基板202a之凹槽266上，亦可為整層塗布於導熱基板202a之表面204a上。螢光層244a之材料與上述實施例之螢光層244類似，故在此不再贅述。

此外，發光二極體光源模組200d之透光基板210a可例如為玻璃基板或光學級聚碳酸酯板，其中此透光基板210a為平板狀結構而並未設有光學結構。在一實施例中，透光基板210a之底面上可選擇性地設置抗反射層246，以增加發光二極體晶片206d之光取出效率。

在本示範實施例中，發光二極體晶片206d與上述實施例之發光二極體晶片206相同為一水平電極式發光二極體晶片，然亦可採用垂直電極式發光二極體晶片、或具有覆晶結構發光二極體晶片。在每個發光二極體晶片206d中，第一電性半導體層224疊設在基板222上，發光層226與第二電性半導體層228則依序堆疊於部分之第一電性半導體層224上，第一電極232設於第一電性半導體層224之暴露部分上，而第二電極230則於第二電性半導體層228 上。在一實施例中，可選擇性地設置共晶接合層264覆蓋在基板222之底面上，以利這些發光二極體晶片206d與導熱基板202a透過共晶方式來接合。其中，共晶接合層264可為單層結構或多層結構，例如為錫/鉍(Sn/Bi)結構、錫/鉍/銀(Sn/Bi/Ag)結構、或錫/銀(Sn/Ag)結構。將這些發光二極體晶片206d固定在導熱基板202a之凹槽266的底面272上時，可先將發光二極體晶片206d對應設置在導熱基板202a之凹槽266的底面272上，再利用例如低溫之紅外線回銲(IR Reflow)製程，例如可在約200℃的溫度下進行少於7分鐘的回銲過程，藉以使共晶接合層264與下方之金屬導熱基板202a或金屬反射層268形成共晶結構，而使發光二極體晶片206d直接固定在金屬導熱基板202a或金屬反射層268上。

由於本示範實施例係利用共晶接合層264與回銲製程來固定發光二極體晶片206d於導熱基板202a上，而無需利用傳統之銀膠加熱固定製程。由於傳統銀膠加熱固定製程的加熱溫度高於200℃，且時間長達30分鐘至2小時，因此本實施例可避免傳統銀膠加熱製程對發光二極體晶片206d所造成之熱損害。此外，共晶接合層264之熱阻抗較銀膠低，因此可更迅速地將發光二極體晶片206d所產生之熱傳導至導熱基板202a後再傳遞至外界。

在本示範實施例之發光二極體光源模組200d中，絕緣層218、導電層250、封裝膠體層208之設置位置、製作方式與材料，發光二極體晶片206d與導電層250之電路234和236間的電性連接方式，以及透光基板210a與導熱基板 202a之間的組合方式，均與上述發光二極體光源模組200相同，故在此不再贅述。

上述實施例之發光二極體光源模組200a~200d均可廣泛地應用於各類需要光源之應用產品上，因此發光二極體光源模組200a~200d可例如為照明燈具、指示燈具、告示板或廣告告示板等的光源模組。

由上述實施例可知，本發明之一優點就是因為本發明之發光二極體光源模組的發光二極體晶片係嵌入導熱基板中，因而與導熱基板之間的接觸面積得以增加，再加上導熱基板之體積遠大於發光二極體晶片，而且無需利用傳統之銀膠來固定發光二極體晶片，因此發光二極體晶片所產生之熱可更為迅速地傳導至外界，而可有效解決高功率發光二極體晶片因晶片過熱而導致每瓦輸出之光通量降低的情形。

由上述實施例可知，本發明之另一優點就是因為本發明之發光二極體光源模組在製作上係直接將發光二極體晶片整合至導熱基板，且利用薄膜沉積、微影與蝕刻等半導體製作技術來結合習知技術之導線接合與電路積板上之接線電路。因此，無需利用聚-鄰-苯二甲醯胺等材料來製作發光二極體之封裝基座，也無需製作傳統之導線接腳，更無需進行將封裝基座與導線接腳組合的製程。故，相較於傳統技術，本發明具有製程簡化與成本降低的極佳優勢。

由上述實施例可知，本發明之又一優點就是因為本發明之發光二極體光源模組係以批次方式注入封裝膠體於透光基板與導熱基板之間，此外螢光層亦可利用旋轉塗布方 式整層塗布於透光基板上、或利用網板印刷局部塗布於透光基板上，因此相較於傳統發光二極體之封裝結構，本發明無需逐顆進行封裝，如此一來，螢光層與封裝膠體的厚度均可整層控制，故不僅可增加製程的均勻性，更可有效簡化封裝製程，大幅縮減封裝時間。

由上述實施例可知，本發明之再一優點就是因為本發明之發光二極體光源模組的透光基板上可製作光學結構，因此透光基板除了可保護下方之發光二極體晶片，更可透過設計透光基板之光學結構來提升光學效果，例如提高光輸出效率、提升光之均勻性、與縮短混光距離等。此外，可在發光二極體晶片之出光側配置反射層，因此可有效提升光輸出效率。

由上述實施例可知，本發明之再一優點就是因為本發明之發光二極體光源模組無需利用傳統導線接腳來接合發光二極體裝結構，因此可避免因導線接腳回銲製程的銲錫不均所造成之發光二極體晶片共線性不佳的問題。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。

100‧‧‧發光二極體發光模組

102‧‧‧發光二極體晶片

104‧‧‧封裝基座

106‧‧‧導線接腳

108‧‧‧接腳

110‧‧‧接腳

112‧‧‧金屬導熱塊

114‧‧‧銲錫

116‧‧‧銲錫

118‧‧‧凹槽

120‧‧‧導線

122‧‧‧螢光粉

124‧‧‧反射層

126‧‧‧封裝膠體

128‧‧‧載板

130‧‧‧絕緣層

132‧‧‧電路層

134‧‧‧電路基板

136‧‧‧發光二極體封裝結構

200‧‧‧發光二極體光源模組

200a‧‧‧發光二極體光源模組

200b‧‧‧發光二極體光源模組

200c‧‧‧發光二極體光源模組

200d‧‧‧發光二極體光源模組

202‧‧‧導熱基板

202a‧‧‧導熱基板

204‧‧‧表面

204a‧‧‧表面

206‧‧‧發光二極體晶片

206a‧‧‧發光二極體晶片

206b‧‧‧發光二極體晶片

206c‧‧‧發光二極體晶片

206d‧‧‧發光二極體晶片

208‧‧‧封裝膠體層

210‧‧‧透光基板

210a‧‧‧透光基板

212‧‧‧金屬基板

214‧‧‧導電複合層

216‧‧‧凹槽

218‧‧‧絕緣層

220‧‧‧反射層

222‧‧‧基板

224‧‧‧第一電性半導體層

226‧‧‧發光層

228‧‧‧第二電性半導體層

230‧‧‧第二電極

232‧‧‧第一電極

234‧‧‧電路

236‧‧‧電路

238‧‧‧導線

240‧‧‧導線

242‧‧‧底面

244‧‧‧螢光層

244a‧‧‧螢光層

246‧‧‧抗反射層

248‧‧‧光學結構

250‧‧‧導電層

250a‧‧‧導電層

250b‧‧‧導電層

252‧‧‧絕緣層

254‧‧‧絕緣層

256‧‧‧絕緣層

258‧‧‧導電層

260‧‧‧導電層

262‧‧‧導電層

264‧‧‧共晶接合層

266‧‧‧凹槽

268‧‧‧反射層

270‧‧‧側面

272‧‧‧底面

第1圖係繪示一種傳統發光二極體發光模組之剖面示意圖。

第2圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種發光二極體光源模組之立體透視圖。

第3A圖係繪示依照本發明之一種較佳實施例的發光二極體光源模組之連接線路示意圖。

第3B圖係繪示依照本發明之另一種較佳實施例的發光二極體光源模組之連接線路示意圖。

第4圖係繪示依照本發明另一較佳實施例的一種發光二極體光源模組之剖面示意圖。

第5A圖係繪示依照本發明之另一較佳實施例的一種發光二極體光源模組之立體透視圖。

第5B圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種發光二極體光源模組之局部放大剖面圖。

200‧‧‧發光二極體光源模組

202‧‧‧導熱基板

204‧‧‧表面

206‧‧‧發光二極體晶片

208‧‧‧封裝膠體層

210‧‧‧透光基板

212‧‧‧金屬基板

214‧‧‧導電複合層

216‧‧‧凹槽

218‧‧‧絕緣層

220‧‧‧反射層

222‧‧‧基板

224‧‧‧第一電性半導體層

226‧‧‧發光層

228‧‧‧第二電性半導體層

230‧‧‧第二電極

232‧‧‧第一電極

234‧‧‧電路

236‧‧‧電路

238‧‧‧導線

240‧‧‧導線

242‧‧‧底面

244‧‧‧螢光層

246‧‧‧抗反射層

248‧‧‧光學結構

250‧‧‧導電層

Claims (28)

1. 一種發光二極體光源模組，至少包含：一導熱基板，其中該導熱基板之一表面包含複數個凹槽，且該導熱基板包含一金屬基板；複數個發光二極體晶片，分別設在該些凹槽中，其中該些發光二極體晶片係嵌設在該導熱基板之該表面的該些凹槽中，且每一該些發光二極體晶片之一底面和一側面之一部分與該導熱基板直接接觸；至少一絕緣層，設於該些凹槽外之該導熱基板之該表面上；至少一導電層，設於該至少一絕緣層上，其中該些發光二極體晶片與該至少一導電層電性連接；一封裝膠體層，覆蓋在該些發光二極體晶片、該至少一導電層與該至少一絕緣層上；以及一透光基板，設於該封裝膠體層上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中每一該些發光二極體晶片至少包含：一基板；一第一電性半導體層，設於該基板上；一發光層，設於部分之該第一電性半導體層上；一第二電性半導體層，設於該發光層上，其中該第二電性半導體層與該第一電性半導體層具不同電性；一第一電極，設於另一部分之該第一電性半導體層 上；以及一第二電極，設於該第二電性半導體層上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體光源模組，其中該第一電性半導體層與該至少一絕緣層實質同高。
4. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體光源模組，其中該導熱基板更至少包括一導電複合層，設於該金屬基板上，其中該些發光二極體晶片係設於該導電複合層上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體光源模組，其中該金屬基板係一電鍍基板而電鍍接合在該些發光二極體晶片之底部下。
6. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體光源模組，其中該金屬基板之材料為銅或鋁。
7. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體光源模組，其中該導電複合層之材料為氧化銦錫、金、銀、鉑、鈀、鎳、鉻、鈦、鉭、鋁、銦、鎢、銅、含鎳之合金、含鉻之合金、含鈦之合金、含鉭之合金、含鋁之合金、含銦之合金、含鎢之合金、或含銅之合金。
8. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體光源模組，其中該導電複合層之厚度小於實質3μm。
9. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體光源模組，更至少包括一反射層設於該些基板之底面上。
10. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體光源模組，更至少包括一螢光層設於該些發光二極體晶片與該透光基板之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體光源模組，其中該螢光層設於該透光基板之一底面上，並與該些發光二極體晶片相面對。
12. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體光源模組，其中該螢光層完全覆蓋住該透光基板之該底面。
13. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體光源模組，其中該螢光層覆蓋該透光基板之該底面的一部分。
14. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體光源模組，更至少包括一抗反射層，其中該螢光層夾設在該透光基板之該底面與該抗反射層之間。
15. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體光源模組，更至少包括一抗反射層夾設在該透光基板之該底面與該螢光層之間。
16. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體光源模組，其中該螢光層覆蓋在該些發光二極體晶片與該導熱基板上。
17. 如申請專利範圍第16項所述之發光二極體光源模組，更至少包括一抗反射層設在該透光基板之一底面上。
18. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體光源模組，其中該螢光層為一黃色螢光層、或一紅色與綠色螢光層。
19. 如申請專利範圍第18項所述之發光二極體光源模組，其中該黃色螢光層之材料為釔鋁石榴石系(YAG)或鹼土金屬矽酸鹽系(BOSE)。
20. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中該透光基板包含一光學結構，且該光學結構包括複數個凸透鏡、複數個稜鏡、或一表面噴沙結構。
21. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模 組，其中該些發光二極體晶片之連接方式為串-並聯(Series-parallel Connection)方式。
22. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中該些發光二極體晶片之連接方式為並-串聯方式(Parallel-serial Connection)。
23. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中該至少一絕緣層包含互相堆疊之複數個絕緣層，且該至少一導電層包含互相堆疊之複數個導電層，其中該些導電層與該些絕緣層對應且分別設於對應之該些絕緣層上。
24. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中該封裝膠體層之材料為矽膠(Silicone)或環氧樹脂。
25. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中該發光二極體光源模組係一背光模組之一光源模組。
26. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中該發光二極體光源模組係一照明燈具之一光源模組。
27. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中該發光二極體光源模組係一指示燈具之一光源模組。
28. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中該發光二極體光源模組係一告示板之一光源模組。