TWI462351B - 發光二極體發光模組及其製造方法 - Google Patents

Description

發光二極體發光模組及其製造方法

本發明是有關於一種發光二極體發光模組及其製造方法。

目前許多電子產品皆是將電子元件安裝至印刷電路板而組成的。電子產品設計趨向於輕薄短小，內部的印刷電路板或電子元件的體積也需要相對的縮小。由於電子元件的體積已小到無法以人工方式焊在印刷電路板上。目前以錫膏印刷機將錫膏印刷於印刷電路板上預定的位置，再利用插件著裝機撿取電子零件並插於印刷電路板上。為求插裝之精確，插裝機上都會配備視覺系統來輔助定位，最後是經過迴焊爐加溫來熔化焊錫使電子零件黏著固定。

上述的迴焊製程是目前量產上將電子零件黏著於電路板上最常使用的方式。然而，因為迴焊製成需要加熱整個電子模組，即使迴焊製程的溫度不高，對某些電子模組而言，還是可能造成電子模組的損壞或變形，或是對電子模組的設計產生限制。

有鑑於上述的問題，需要針對這些不適合使用迴焊製程的電子模組設計改良的製造流程。

因此，本發明之目的是在提供一種不使用迴焊製程發光二極體發光模組及其製造方法，藉以解決上述的問題。

根據上述的目的，提供一種不使用迴焊製程發光二極體發光模組製造方法，其基本上由以下步驟組成。提供一模組基板，其具有一導熱底板。將驅動積體電路裸晶粒與發光二極體裸晶粒依序固晶及打線於模組基板。將驅動積體電路裸晶粒與發光二極體裸晶粒一起封膠於模組基板上。

依據本發明一實施例，導熱底板包含一鋁底板、銅底板或陶瓷底板。

依據本發明另一實施例，驅動積體電路裸晶粒為一線性定電流驅動電路。

依據本發明另一實施例，模組基板更包含絕緣層、銅箔層、防焊漆以及增高層。絕緣層覆蓋於導熱底板上。銅箔層覆蓋於絕緣層。防焊漆覆蓋於銅箔層。增高層覆蓋於防焊漆上，其中增高層具有複數凹陷裸露出銅箔層，藉以供驅動積體電路裸晶粒與發光二極體裸晶粒於該些凹陷內固晶及打線。

依據本發明另一實施例，此製造方法更包含裝設一光學透鏡於發光二極體裸晶粒上。

根據上述的目的，提供一種不使用迴焊製程的發光二極體發光模組，其基本上由以下元件組成。一模組基板具有一導熱底板。複數發光二極體裸晶粒以金線連接至模組基板。複數驅動積體電路裸晶粒以金線連接至模組基板。一封膠材料封裝該些發光二極體裸晶粒與該些驅動積體電路裸晶粒於模組基板上。

依據本發明一實施例，導熱底板包含一鋁底板、銅底板或陶瓷底板。

依據本發明另一實施例，驅動積體電路裸晶粒為一線性定電流驅動電路。

依據本發明另一實施例，模組基板更包含絕緣層、銅箔層、防焊漆以及增高層。絕緣層覆蓋於導熱底板上。銅箔層覆蓋於絕緣層。防焊漆覆蓋於銅箔層。增高層覆蓋於防焊漆上，其中增高層具有複數凹陷裸露出銅箔層，藉以供驅動積體電路與發光二極體之裸晶粒於該些凹陷內固晶及打線。

依據本發明另一實施例，此發光二極體發光模組更包含一光學透鏡位於發光二極體裸晶粒上。

本發明提出一種不使用迴焊製程的發光二極體光源模組及其製造方法。因發光二極體光源模組具有部份較易受到迴焊製程的加溫而造成變形或損壞，因此不使用迴焊製程能夠讓發光二極體光源模組的製造良率提昇且製程的設計能更彈性。請參照以下實施例與說明，藉以了解本發明之細節。

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施方式的一種發光二極體光源模組。發光二極體光源模組100利用將發光二極體與驅動積體電路的裸晶粒直接封裝於其模組基板100a上，藉以省去迴焊製程。驅動積體電路用以將外部電源轉換成能夠驅動發光二極體的電源。在本實施例中，驅動積體電路可以是不同種類的驅動電路，但以線性定電流驅動電路在實務上較為便利，因使用線性定電流驅動電路，可以不需要增加被動元件(例如電感或電容)，較容易實現省去迴焊製程的目的。舉例而言，發光二極體的裸晶粒可以固晶、打線並封膠於封裝區102a內，而驅動晶片的裸晶粒可以固晶、打線並封膠於封裝區102b內。此方式的優點是發光二極體與驅動晶片的裸晶粒不需要「先封裝在導線架上，再以迴焊製程固定在模組基板100a上」，因此不但避免了「迴焊製程」的缺點，也節省了『發光二極體與驅動晶片的裸晶粒先封裝在導線架上』的成本。本發光二極體光源模組不需再組裝到任何電路板，只要供應市電即可使封裝於其內的發光二極體發光。

眾所周知的，晶片構裝體的其中之一功用就是可以保護晶片免於受外界各種因素(例如外力、水、濕氣、化學物之破壞或腐蝕等)，另一功能就是架構一完整的電流路徑來提供電流以推動晶片的電路運作。就上述兩功用而言，「構裝於導線架上」或「構裝於本案的模組基板上」都能達成所需的目的。

請參照第2圖，其繪示沿第1圖之2-2’剖面線之剖面圖。此圖中只繪一顆發光二極體裸晶粒與一顆驅動晶片裸晶粒的封裝剖面。發光二極體裸晶粒108a封裝於模組基板的一凹陷114a內，而驅動晶片裸晶粒108b封裝於模組基板的另一凹陷114b內。

模組基板的組成包含導熱底板101、絕緣層103、銅箔層105、防焊漆107以及增高層109(由下而上)。導熱底板101可以是鋁底板、銅底板或陶瓷底板，藉以增大發光二極體光源模組的散熱面積。銅箔層105用以構成發光二極體光源模組的電流路徑，藉以提供電流以推動晶片的電路運作。絕緣層103介於銅箔層105與導熱底板101之間，藉以電性阻絕兩者。防焊漆107位於銅箔層105上，藉以保護銅箔層105。凹陷114a、114b係形成於不透光的增高層109上，凹陷114a、114b的側壁具有反光的功能，藉以提昇光源模組整體發光的效能。

發光二極體裸晶粒108a以固晶膠106固晶於凹陷114a內的銅箔層105上，而驅動積體電路裸晶粒108b以固晶膠106固晶於凹陷114b內的銅箔層105上，兩者分別以金線113打線連接至銅箔層105。最後，發光二極體裸晶粒108a與驅動積體電路裸晶粒108b再分別以封膠材料110封裝於凹陷114a/114b內。在發光二極體裸晶粒108a，可於封裝的同時加上光學透鏡112，藉以提昇光源的光通量與出光率。

晶片構裝體的另之一功用『有效帶走內部晶片電路在運作時所產生的熱能』。就本發光二極體光源模組而言，裸晶粒直接封裝於模組基板的凹陷內，其所產生的熱會以最短的路徑傳導至導熱底板101，藉其大面積的底面快速散熱。無論是發光二極體裸晶粒108a或驅動積體電路裸晶粒108b，本實施例中的設計之散熱的效果一定優於習知「先封裝於導線架，再焊接於電路基板」的設計。積體電路若「封裝於導線架內，再焊接於電路基板」，即使封裝材料的導熱效能再好，總是加長了傳熱路徑，因此散熱效能會變差。因此，對於高功率的發光二極體而言，本實施例之設計有助於發光二極體的散熱，使發光二極體使用壽命能有效加長。

請參照第3圖，其繪示依照本發明的一種使用迴焊製程的發光二極體發光模組製造方法300之流程圖。在步驟302中，先提供一模組基板，較佳的基板為具有良好散熱設計的模組基板(例如具有鋁底板、銅底板或陶瓷底板的模組基板)。在步驟304中，將驅動積體電路裸晶粒與發光二極體裸晶粒直接固晶及打線於模組基板上，此方式不先封裝晶粒於「導線架」，因此不需迴焊製程焊接晶粒的構裝體。在最後的步驟306中，將驅動積體電路裸晶粒與發光二極體裸晶粒封膠於模組基板上。模組基板上是以銅箔層構成電流路徑，因此不需要類似導線架的結構。本發光二極體光源模組不需再組裝到任何電路板，只要供應市電即可使封裝於其內的發光二極體發光運作。

由上述本發明實施方式可知，應用本發明之發光二極體光源模組及其製造方法，不但能避免使用「迴焊製程」於發光二極體光源模組上。對於發光二極體的散熱效能而言，本發明之發光二極體光源模組也優於「發光二極體先封裝於導線架內，再焊接於電路基板」的設計。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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‧‧‧發光二極體光源模組

100a‧‧‧模組基板

102a‧‧‧封裝區

102b‧‧‧封裝區

101‧‧‧導熱底板

103‧‧‧絕緣層

105‧‧‧銅箔層

106‧‧‧固晶膠

107‧‧‧防焊漆

108a‧‧‧發光二極體裸晶粒

108b‧‧‧驅動積體電路裸晶粒

109‧‧‧增高層

110‧‧‧封膠材料

112‧‧‧光學透鏡

113‧‧‧金線

114a‧‧‧凹陷

114b‧‧‧凹陷

300‧‧‧製造方法

302-306‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種發光二極體光源模組。

第2圖係繪示沿第1圖之2-2’剖面線之剖面圖。

第3圖係繪示依照本發明的一種使用迴焊製程的發光二極體發光模組製造方法之流程圖。

300．．．製造方法

302-306．．．步驟

Claims (10)

1. 一種發光二極體發光模組，包含：一模組基板，具有彼此分離之一第一凹陷及一第二凹陷；一發光二極體裸晶粒，固定於該第一凹陷內，並電性連接至該模組基板；一驅動積體電路裸晶粒，固定於該第二凹陷內，並電性連接至該模組基板；一第一封膠材料，覆蓋該發光二極體裸晶粒；以及一第二封膠材料，覆蓋該驅動積體電路裸晶粒，並與該第一封膠材料相互分離。
2. 如請求項1所述之發光二極體發光模組，其中該模組基板包含一鋁底板、銅底板或陶瓷底板。
3. 如請求項1所述之發光二極體發光模組，其中該模組基板包含一導熱底板及一位於該導熱底板上之增高層，其中該第一凹陷及該第二凹陷位於該增高層中。
4. 如請求項1所述之發光二極體發光模組，其中該模組基板包含一導熱底板、一銅箔層、及位於該導熱底板及該銅箔層間之一絕緣層。
5. 如請求項4所述之發光二極體發光模組，其中該發光二極體裸晶粒或該驅動積體電路裸晶粒係連接至該銅箔層。
6. 如請求項1所述之發光二極體發光模組，其中該驅動積體電路裸晶粒包含一線性定電流驅動電路。
7. 如請求項1所述之發光二極體發光模組，更包含一光學透鏡位於該發光二極體裸晶粒上。
8. 如請求項7所述之發光二極體發光模組，其中該光學透鏡未覆蓋該驅動積體電路裸晶粒。
9. 如請求項1所述之發光二極體發光模組，其中該第一凹陷包含一反光側壁。
10. 如請求項1所述之發光二極體發光模組，其中該發光二極體裸晶粒或該驅動積體電路裸晶粒係透過一金線連接至該模組基板。