車燈裝置及其發光模塊的制作方法
【專利摘要】本公開提供一種車燈裝置及其發光模塊，發光模塊包括：電路載板、至少一發光二極管芯片、至少一導電介質層及至少一熱固化膠體。電路載板包括至少一置晶區，發光二極管芯片及導電介質層均設置于置晶區上，發光二極管芯片通過導電介質層以電性連接電路載板，熱固化膠體設置于置晶區的外周圍上且接觸發光二極管芯片，其中熱固化膠體的固化溫度低于導電介質層的熔點。因此，能大幅減少經回流焊后的發光二極管芯片位置的偏移量，以實現發光二極管芯片的精密定位。另外，本公開還提供一種使用所述發光模塊的車燈裝置。
【專利說明】
車燈裝置及其發光模塊
技術領域
[0001]本公開涉及一種車燈裝置及其發光模塊，特別涉及一種用于提升LED定位精密度的車燈裝置及其發光模塊。
【背景技術】
[0002]發光二極管具有壽命長、體積小、低功率消耗等諸多優點，現已普遍地使用于屏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，皆可見發光二極管的應用。近年來，使用表面貼裝技術(Surface Mount Technology，SMT)將多個發光二極管安裝在基板上而制成的發光模塊已不斷被開發出來，而裝入此種發光模塊的照明裝置(如車燈裝置)在未來可能作為汽車主要照明光源。
[0003]所謂的表面貼裝技術，指的是先在基板表面印刷錫膏，并將各種光學元件或電子元件(如發光二極管、電阻、電容、芯片等)置放于已印上錫膏的對應位置，然后將具有多個元件的基板通過回焊爐以使該等元件焊接于基板，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:I.元件本身的公差;2.元件間的對位公差;3.錫膏熔融時與元件之間所產生的相互牽引力。以發光二極管來說，其最終位置和預定位置的偏移量已超過±100um(尚未計算回焊過程的效應)。故，如何通過結構設計與工藝技術的改良，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。
【實用新型內容】
[0004]針對現有技術的不足之處，本公開的主要目的在于提供一種可確保經回流焊后的發光二極管芯片達到偏移量小于±25um以下高精確度的定位效果的發光模塊，以及使用此發光模塊的車燈裝置。
[0005]為達上述目的，本公開采用以下技術方案:一種發光模塊，其包括一電路載板、至少一發光二極管芯片、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管芯片設置于至少一所述置晶區上，所述導電介質層設置于至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極管芯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于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管芯片，其中所述熱固化膠體的固化溫度低于所述導電介質層的熔點。
[0006]在本公開的一較佳實施例中，所述發光模塊包括一電路載板、至少一發光二極管芯片、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管芯片設置于至少一所述置晶區上，所述導電介質層設置于至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極管芯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回焊前預先固化于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管芯片。
[0007]在本公開的另一較佳實施例中，所述發光模塊包括一電路載板、至少一發光二極管芯片、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管芯片在回焊前預先被一膠體定位于至少一所述置晶區上，所述導電介質層設置于至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極管芯片通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板。
[0008]本公開還提供一種車燈裝置，其包括:一發光模塊及一車燈殼體。所述發光模塊包括一電路載板、至少一發光二極管芯片、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管芯片設置于至少一所述置晶區上，所述導電介質層設置于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于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管芯片，其中所述熱固化膠體的固化溫度低于所述導電介質層的熔點；所述發光模塊安裝在所述車燈殼體內。
[0009]本公開至少具有以下技術效果:本公開實施例所提供的發光模塊通過“發光二極管芯片設置于置晶區上且通過導電介質層以電性連接電路載板，并配合熱固化膠體設置于置晶區的外周圍上且接觸發光二極管芯片，其中熱固化膠體的固化溫度低于導電介質層的熔點”及“發光二極管芯片設置于置晶區上且通過導電介質層以電性連接電路載板，并配合使用各式膠體在回焊前將發光二極管芯片有效定位”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管芯片的最終位置與預定位置產生偏差，以實現發光二極管芯片的精密定位，符合未來LED汽車頭燈的精度設計需求。
[0010]為使能更進一步了解本公開的特征及技術內容，請參閱以下有關本公開的詳細說明與附圖，但是此等說明與【附圖說明】書附圖僅用來說明本公開，而非對本公開的權利范圍作任何的限制。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本公開第一實施例的發光模塊的平面圖。
[0012]圖2為本公開第一實施例的發光模塊的一種態樣的剖視圖。
[0013]圖3為本公開第一實施例的發光模塊的另一種態樣的剖視圖。
[0014]圖4為根據本公開的運算定位流程的流程圖。
[0015]圖5為根據本公開的運算定位流程的步驟示意圖(一)。
[0016]圖6為根據本公開的運算定位流程的步驟示意圖(二)。
[0017]圖7為根據本公開的運算定位流程所拍攝的發光二極管芯片的正面影像示意圖。
[0018]圖8為根據本公開的運算定位流程的步驟示意圖(三)。
[0019]圖9為根據本公開的運算定位流程所拍攝的發光二極管芯片的背面影像示意圖。
[0020]圖10為本公開第二實施例的車燈裝置的示意圖。
[0021]附圖標記說明:
[0022]D車燈裝置
[0023]H車燈殼體
[0024]M發光模塊
[0025]I電路載板
[0026]10置晶區
[0027]11導電焊墊
[0028]12定位孔
[0029]2發光二極管芯片
[0030]20a 正面[0031 ]20b 背面
[0032]21 電極
[0033]22發光區中心點
[0034]23、24外型中心點[00；35]3導電介質層
[0036]4熱固化膠體
[0037]100機械手臂
[0038]200承載臺
[0039]300磁吸裝置
[0040]400光學定位裝置
【具體實施方式】
[0041]本公開所公開的內容主要涉及一種可使用于汽車車燈的LED發光模塊的結構改良，其特點在于，對于每一個置放于電路載板上的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元件于進行回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。
[0042]以下是通過特定的具體實例來說明本公開所公開有關“車燈裝置及其發光模塊”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容了解本公開的優點與功效。本公開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也可基于不同觀點與應用，在不悖離本公開的精神下進行各種修飾與變更。另外，本公開的附圖僅為簡單示意說明，并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公開的相關技術內容，但所公開的內容并非用以限制本公開的技術范疇。
[0043][第一實施例]
[0044]請參閱圖1至圖3，本公開較佳實施例提供一種發光模塊M，其主要包括電路載板1、至少一個發光二極管芯片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，發光二極管芯片2設置于電路載板I上，導電介質層3形成于發光二極管芯片2與電路載板I之間，熱固化膠體4形成于發光二極管芯片2的配置區域的外周圍上。在本具體實施例中，電路載板I為一LED燈板，電路載板I的材料可為一般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I包括至少一個置晶區10，用以界定出發光二極管芯片2的配置位置，置晶區10中設有多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管芯片2的電極21呈上下對應關系。導電焊墊11與電路載板I的控制線路(圖中未顯示)電性連結，同時通過導電介質層3與發光二極管芯片2的電極21電性連結，用以驅動發光二極管芯片2產生發光效果。
[0045]順帶一提，依據所需的電路布局，電路載板I可進一步安裝有變壓器、電容、電阻、電感、二極管、集成電路(1C)、連接器等電路零件，而該等零件可被安裝在電路載板I的合適的接合位置上。
[0046]發光二極管芯片2是采用SMT形式的元件結構，也就是發光二極管芯片2是利用表面粘著技術(或稱表面貼裝技術)安裝在電路載板I的置晶區10上。具體地說，發光二極管芯片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)將發光二極管芯片2置放于導電介質層3上，然后再經過焊接設備(如空氣回焊爐、氮氣回焊爐、汽相真空焊接裝置)使導電介質層3發生熔融，以將發光二極管芯片2熔接結合于導電焊墊11上。
[0047]為了避免導電介質層3在高溫熔融狀態下對發光二極管芯片2發生牽引作用，以致其最終位置與預定位置存在偏差，本公開所采用的手段是于置晶區10的外周圍的至少一點上形成至少一個熱固化膠體4，以限制發光二極管芯片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管芯片2的其中兩個相鄰或相對側底邊，也可形成四個熱固化膠體4以同時接觸發光二極管芯片2的所有側底邊，換言之，熱固化膠體4的數量及于置晶區10的外周圍上的分布位置并不限定。另外，熱固化膠體4與發光二極管芯片2的接觸點可以是側底邊上的任何位置，本公開對此并不加以限制。此外，熱固化膠體4的位置并不限定于在置晶區10的外周圍上，依據工藝要求或產品需求，熱固化膠體4也可形成于熱固化膠體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。然本公開并不以此舉例為限，舉凡“在回焊前便將發光二極管芯片2預先定位于相對應的置晶區10上”的任何手段，均落入本公開的保護范疇。
[0048]雖然在圖1所示的發光模塊M中，僅有置晶區10的外周圍上形成有熱固化膠體4，用以在回流焊接過程中有效定位發光二極管芯片2，但是對于本實施例的其他實施態樣，其他SMT形式的電路零件亦可通過熱固化膠體4所提供的粘著作用而達到相同效果;所以說，圖1所示的發光模塊M所包含的熱固化膠體4的相對關系僅供參考對其進行說明用，并非用以限制本公開。
[0049]更進一步來說，本公開較佳的設計是，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管芯片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，有效限制發光二極管芯片2的位移(漂移)，不會被熱固化膠體4與發光二極管芯片2的接觸程度所影響。這里提及的“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管芯片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管芯片2與電路載板I之間(如圖3所示)。
[0050]值得注意的是，熱固化膠體4須選用固化溫度低于導電介質層3的熔點的材料，因此，當進行回流焊接時，熱固化膠體4可于第一段溫度的熱處理后將發光二極管芯片2有效定位，且導電介質層3可于高于第一段溫度的第二段溫度的熱處理后將發光二極管芯片2焊接于置晶區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。
[0051]本實施例中，熱固化膠體4可選用一環氧樹脂膠體，而對應于環氧樹脂膠體的第一段溫度可介于90°C至150°C;另外，導電介質層3可選用一焊錫層，而對應于焊錫層的第二段溫度介于217°C至230°C，焊錫層可為錫銀銅合金或錫金合金，但本公開并不以此為限。舉凡是固化溫度低于焊錫熔點，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，均可作為發光模塊M所包含的熱固化膠體4;例如，對于本實施例的其他實施態樣，熱固化膠體4亦可選用一錫金合金或一非導電膠體。
[0052]請參閱圖4至圖9，另值得注意的是，電路載板I與發光二極管芯片2—般會存在零件公差，為了減少或消除每一個發光二極管芯片2或電路載板I本身的公差及發光二極管芯片2與電路載板I之間的對位公差，以實現發光二極管芯片2相對于置晶區10的精密定位，本公開采用以下運算定位流程:步驟S100，偵測發光二極管芯片的發光區中心點的位置及其正面的一外型中心點的位置;步驟S102，偵測發光二極管芯片的背面的一外型中心點的位置;步驟S104，運算發光二極管芯片的發光區中心與芯片外型中心的偏差值，并根據所得的偏差值與相對于參考點的二維偏差量推斷出發光二極管芯片的一理想位置。運算定位流程的流程圖如圖4所示。
[0053]步驟100于實際施行時，如圖5至圖7所示，可先使用機械手臂100將多個發光二極管芯片2從供料器移載至一承載臺200上，其中承載臺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，使該些發光二極管芯片2得以穩固地吸附于承載臺200;然后，使用光學定位裝置400(如CCD相機)擷取該些發光二極管芯片2的正面影像，然后辨識每一個發光二極管芯片2的發光區中心點22的位置及其正面20a的一外型中心點23的位置，并轉換成第一電信號傳送給處理單元。
[0054]步驟S102于實際施行時，如圖8所示，可再使用機械手臂100從承載臺200上吸取該些發光二極管芯片2，接著再使用光學定位裝置400(如相機)擷取該些發光二極管芯片2的背面影像，然后辨識每一個發光二極管芯片2背面20b的一外型中心點24的位置，并轉換成第二電信號傳送給處理單元。
[0055]步驟S104于實際施行時，可使用處理單元根據第一電信號和第二電信號計算出對應于每一個發光二極管芯片2的發光區中心與芯片外型中心的偏差值，并以電路載板I的定位孔12當作參考點，控制機械手臂100將該些發光二極管芯片2分別準確地置放于電路載板I的設定位置上。所拍攝的發光二極管芯片的背面影像示意圖如圖9所示。
[0056][第二實施例]
[0057]請參閱圖1及10，本公開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塊M及一車燈殼體H，其中發光模塊M安裝在車燈殼體H內。發光模±夬1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。
[0058][實施例的可能功效]
[0059]本公開實施例所提供的發光模塊通過“發光二極管芯片設置于置晶區上且通過導電介質層以電性連接電路載板，并配合熱固化膠體設置于置晶區的外周圍的至少一點上且接觸發光二極管芯片，其中熱固化膠體的固化溫度低于導電介質層的熔點”及“發光二極管芯片設置于置晶區上且通過導電介質層以電性連接電路載板，并配合使用各式膠體在回焊前將發光二極管芯片有效定位”的設計，當發光二極管芯片于進行回流焊接時，由于熱固化膠體(各式膠體)可以限制發光二極管芯片的位移，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管芯片的偏移量小于±25um的精密定位。承上述，采用本公開實施例所提供的發光模塊的車燈裝置，可符合未來LED汽車頭燈對于高精度設計的需求，并有助于提升市場競爭優勢。
[0060]以上所述僅為本公開的實施例，其并非用以限定本公開的專利保護范圍。任何本領域技術人員在不脫離本公開的精神與范圍內，所作的變動及潤飾的等效替換，仍為本公開的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種發光模塊，其特征在于，所述發光模塊包括: 一電路載板，所述電路載板包括至少一置晶區； 至少一發光二極管芯片，至少一所述發光二極管芯片設置于至少一所述置晶區上；一導電介質層，所述導電介質層設置于至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極管芯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于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管芯片，其中所述熱固化膠體的固化溫度低于所述導電介質層的熔點。2.如權利要求1所述的發光模塊，其特征在于，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管芯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于所述第一段溫度的第二段溫度以熔接在至少一所述發光二極管芯片與至少一所述置晶區之間。3.如權利要求2所述的發光模塊，其特征在于，所述第一段溫度介于90°C至150°C，所述第二段溫度介于217°C至230°C。4.如權利要求2所述的發光模塊，其特征在于，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。5.如權利要求2所述的發光模塊，其特征在于，所述導電介質層包含錫銀銅合金或錫金I=IO6.如權利要求2所述的發光模塊，其特征在于，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。7.如權利要求1所述的發光模塊，其特征在于，所述電路載板還包括一參考點，且所述參考點的位置與所述置晶區相對應。8.如權利要求7所述的發光模塊，其特征在于，所述參考點為一安裝孔。9.如權利要求1所述的發光模塊，其特征在于，至少一所述熱固化膠體設置于接近至少一所述發光二極管芯片的其中一側底邊的中心位置。10.如權利要求1所述的發光模塊，其特征在于，至少一所述熱固化膠體設置于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管芯片的至少一側邊。11.如權利要求9或10所述的發光模塊，其特征在于，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管芯片與所述電路載板之間。12.如權利要求1所述的發光模塊，其特征在于，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管芯片。13.一種發光模塊，其特征在于，所述發光模塊包括: 一電路載板，所述電路載板包括至少一置晶區； 至少一發光二極管芯片，至少一所述發光二極管芯片設置于至少一所述置晶區上；一導電介質層，所述導電介質層設置于至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極管芯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回焊前預先固化于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管芯片。14.一種發光模塊，其特征在于，所述發光模塊包括: 一電路載板，所述電路載板包括至少一置晶區； 至少一發光二極管芯片，至少一所述發光二極管芯片在回焊前預先被一膠體定位于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于至少一所述置晶區上，至少一所述發光二極管芯片通過所述導電介質層以電性連接所述電路載板。15.一種車燈裝置，其特征在于，所述車燈裝置包括: 一發光模塊，所述發光模塊包括: 一電路載板，所述電路載板包括至少一置晶區； 至少一發光二極管芯片，至少一所述發光二極管芯片設置于至少一所述置晶區上；一導電介質層，所述導電介質層設置于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于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管芯片，其中所述熱固化膠體的固化溫度低于所述導電介質層的熔點；以及 一車燈殼體，所述發光模塊安裝在所述車燈殼體內。
【文檔編號】F21Y115/10GK205508876SQ201620114368
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月4日
【發明人】傅景堂, 蔡佳榮
【申請人】光寶電子(廣州)有限公司, 光寶科技股份有限公司