专利名称：：光源模组及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种光源模组及其制造方法，尤其是一种具良好散热性能的光源模组及其制造方法。
背景技术：
：发光二极管(LightEmittingDiode,LED)为一种固态光学元件，其电、光特性及寿命对温度敏感，在此，一种在温度变化过程中还能保持稳定光强的新型发光二极管可参见YukioTanaka等人在文献IEEETransactionsOnElectronDevices,Vol.41，No.7，July1994中的ANovelTemperature-StableLight-EmittingDiode—文。一般而言，较高的温度会导致低落的内部量子效应并且寿命也会明显縮短；另一方面，半导体的电阻随着温度的升高而降低，滑落的电阻会带来较大的电流及更多的热产生，造成热累积现象的发生；此一热破坏循环往往会加速破坏高功率LED光源模组。如图1所示，一种典型的LED光源模组100包括一个印刷电路板(PrintedCircuitBoard,PCB)lOl、多个设置在该印刷电路板101上的发光元件102(如，LED),及一个用于对该多个发光元件102进行散热的散热元件103。一种制作该LED光源模组100的方法包括以下步骤将多个发光元件102设置在该印刷电路板101上并使其与该印刷电路板101上的金属线路形成电连接；将该散热元件103设置在该印刷电路板101的远离该多个发光元件102的一侧，并使该散热元件103通过导热膏与印刷电路板101形成热性连接。然而，使用该方法制得的LED光源模组100的散热性能较差。
发明内容下面将以实施例说明一种光源模组及其制造方法。一种光源模组，其包括一个发光模组及一个热电致冷器。该发光模组包括一第一绝缘基板及设置在其上的多个发光二极管芯片；该热电致冷器形成在该第一绝缘基板的与该多个发光二极管芯片相对的一侧上，其包括一第二绝缘基板及一热电致冷单元组，该第二绝缘基板与该第一绝缘基板相对设置，该热电致冷单元组设置在该第一绝缘基板与该第二绝缘基板之间且与该第一绝缘基板与该第二绝缘基板热连接，该热电致冷单元组包括多个连接在一起的热电致冷单元。一种光源模组的制造方法，其包括以下步骤(A)提供一第一绝缘基板，并在其一第一4表面上形成金属线路及多个发光二极管芯片；(B)在该第一绝缘基板的与其第一表面相对的第二表面上形成一热电致冷器，该热电致冷器包括一第二绝缘基板及一热电致冷单元组，该第二绝缘基板与该第一绝缘基板相对设置，该热电致冷单元组设置在该第一绝缘基板与该第二绝缘基板之间且与该第一绝缘基板与该第二绝缘基板热连接，该热电致冷单元组包括多个连接在一起的热电致冷单元。相对于现有技术，所述光源模组中的热电致冷器设置在该第一绝缘基板的远离该多个发光二极管芯片的一侧上，该多个发光二极管芯片产生的热量经过较短的距离即可传入该热电致冷器，提高了该热电致冷器对多个发光二极管芯片的散热效率。并且，该热电致冷器可对该多个发光二极管芯片的散热效率进行主动控制，由此可使该多个发光二极管芯片在一恒定的温度范围内工作，以保证该多个发光二极管芯片具有稳定的光电特性，提升该光源模组的工作效率。所述光源模组的制造方法是先在绝缘基板的第一表面上形成多个发光二极管芯片及金属线路，再在该绝缘基板的与第一表面相对的第二表面上形成一热电致冷器，从而实现该多个发光二极管芯片，金属线路及热电致冷器共用一个绝缘基板。图l是现有技术中的一种LED装置的侧视图。图2是本发明第一实施例的光源模组的截面示意图。图3是图2所示光源模组所包括的发光二极管采用覆晶封装的截面示意图。图4是在第一绝缘基板的第一表面上形成金属线路及多个发光二极管芯片的状态示意图图5是在图4中所示第一绝缘基板的第一表面上涂覆保护层的状态示意图。图6是在图5中所示第一绝缘基板的第二表面上形成热电致冷器的状态示意图。图7是将图6中所示第一绝缘基板的第二表面上的保护层去除后的状态示意图。图8是将图7中所示的多个发光二极管芯片分别与金属线路打线连接，并将多个封装体设置在该绝缘基板的第一表面上的状态示意图。图9是在第一绝缘基板的第一表面上形成金属线路并将多个发光二极管芯片覆晶封装在该第一表面上的状态示意图。图10是在图9中所示第一绝缘基板的第一表面上涂覆保护层的状态示意图。具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。请参见图2，本发明第一实施例提供的光源模组20，其包括一个发光模组21及一个热电致冷器(Thermo-electricCooler,简称TEC)22。该发光模组21包括一第一基板212，一个设置在该第一基板212上的金属线路层214，多个设置在该第一基板212上且分别与该金属线路层214电连接的发光二极管芯片216，以及多个分别覆盖该发光二极管芯片216的封装体218。在本实施例中，该多个发光二极管芯片216外延生长在该第一基板212上且分别通过金线219与该金属线路层214形成电连接。该第一基板212为蓝宝石基板，其具有很好的绝缘性及导热性。可以理解的是，该第一基板212也可以是碳化硅基板、及其它III-V族、II-VI族化合物基半导体基板。该热电致冷器22包括一个第二基板222及一个热电致冷单元组224。该第二基板222与上述第一基板212相对设置且位于远离所述多个发光二极管芯片216的一侧。该热电致冷单元组224设置在该第一基板212与该第二基板222之间且与该第一基板212及该第二基板222热连接该第二基板222也可为绝缘性及导热性较好的蓝宝石基板或碳化硅基板等。该第二基板222的远离该第一基板212的一侧设置有散热鳍片23，该散热鳍片23沿远离该第一基板212的方向延伸。该热电致冷单元组224包括多个串联在一起的热电致冷单元2240。在本实施例中，相邻两个热电致冷单元2240通过一导电片2242形成电连接。每个热电致冷单元2240包括一导电基底2241，及设置在该导电基底2241—侧并分别与该导电基底2241电连接的P型半导体块2243与N型半导体块2245。在本实施例中，该导电基底2241设置在该第一基板212的靠近该第二基板222的一侧，并与该第一基板212直接接触；该P型半导体块2243与N型半导体块2245并列设置在该导电基底2241的远离该第一基板212的一侧；该导电片2242设置在该第二基板222的靠近该第一基板212的一侧并与该第二基板222直接接触，该导电片2242的远离该第二基板222的一侧与一个热电致冷单元2240的p型半导体块2243及相邻热电致冷单元2240的N型半导体块2245电连接。该热电致冷单元组224的两端分别与一直流电源201相连。该P型半导体块2243与该N型半导体块2245分别为掺杂有Bi-Te系、Sb-Te系、Bi-Se系、Pb-Te系、Ag-Sb-Te系、Si-Ge系、Fe-Si系、Mn-Si系或者Cr-Si系化合物半导体的固态块体(Solid-StateCube)。在本实施例中，该P型半导体块2243与该N型半导体块2245分别为P型Bi2Te3、N型Bi2Te;j。请参见图3，该多个发光二极管芯片216也可覆晶封装(Flip-chip)在该第一基板212的远离该第二基板222的一侧，即发光二极管芯片216包括并行设置的第一接触电极2162与第二接触电极2163，该第一接触电极2162与该第二接触电极2163通过焊料(图未示)分别与金属线路层214形成电连接。当直流电源201给热电致冷单元组224提供电能时，热电致冷单元组224所包括的多个热电致冷单元2240均会产生帕贴尔效应(PeltierEffect),该热电致冷单元组224的靠近第一基板212—端的热量可以通过P型半导体块2243及N型半导体块2245的传输作用被传送到靠近第二基板222—端。在此，该多个发光二极管芯片216发出的热量经由导热性佳的第一基板212传导至该多个热电致冷单元2240，再通过P型半导体块2243与N型半导体块2245的传输作用将热量传送到该第二基板222，接着经由散热鳍片23快速传导出去。可以理解的是，所述多个热电致冷单元2240也可以分别连接若干个直流电源或者并联到一个直流电源，同样可以实现帕贴尔效应从而对该多个发光二极管芯片216进行散热。该热电致冷器22的工作温度可由该直流电源201所施加电压进行设定，从而使该热电致冷器22对该多个发光二极管芯片216的散热效率进行主动控制，由此可使该多个发光二极管芯片216在一恒定的温度范围内工作，以保证该多个发光二极管芯片216具有稳定的光电特性，提升该光源模组20的工作效率。此外，该热电致冷器22直接设置在该第一基板212的与该多个发光二极管芯片216相对的一侧上，使得该多个发光二极管芯片216产生的热量经过较短的距离即可传入该热电致冷器22，提高了该热电致冷器22对多个发光二极管芯片216的散热效率。本发明第二实施例提供的光源模组的制造方法包括以下步骤(1)提供一第一绝缘基板，并在该第一绝缘基板的一第一表面上形成金属线路及多个发光二极管芯片。如图4所示，先在绝缘基板212的第一表面2120上采用磊晶(Epitaxy)生长的方法形成多个发光二极管芯片216，再利用蒸镀或电镀等方式在该多个发光二极管芯片216之间形成金属线路214。在此，该绝缘基板212可为蓝宝石基板，碳化硅基板或其它III-V族、II-VI族化合物基半导体基板。(2)在该第一绝缘基板的第一表面上形成一保护层，以使该保护层覆盖该金属线路及多个发光二极管芯片。如图5所示，将一保护层14涂敷在该绝缘基板212的第一表面2120上，该保护层14覆盖该金属线路214及多个发光二极管芯片216，使该金属线路214及多个发光二极管芯片216与外部隔离。在本实施例中，该保护层14为黑蜡。(3)在该第一绝缘基板的与其第一表面相对的第二表面上形成一热电致冷器(Thermo-electricCooler,简称TEC)。如图6所示，在绝缘基板212的第二表面2122上形成热电致冷器包括以下步骤(a)利用蒸镀或电镀等方式将多个导电基底2241分别设置在该绝缘基板212的第二表面2122上并使其阵列排布；(b)在每个导电基底2241的远离该绝缘基板7212的一侧利用导电胶粘接一个N型半导体块2245及一个P型半导体块2243，以使该P型半导体块2243与N型半导体块2245分别与该导电基底2241电连接以形成一个热电致冷单元2240，在此，该导电胶可为银胶；(c)提供一具有多个导电片2242的绝缘基板222，将其设置在该多个热电致冷单元2240的远离绝缘基板212的一侧，并使该多个导电片2242分别与相邻两个热电致冷单元2240中的一个热电致冷单元的P型半导体块与另一个热电致冷单元的N型半导体块电连接，以使该多个热电致冷单元2240串联在一起形成热电致冷单元组224。(4)将该第一绝缘基板的第一表面上的保护层去除。如图7所示，使用化学试剂将绝缘基板212的第一表面2120的保护层14去除，在本实施例中，该化学试剂为乙丙醇。(5)将该多个发光二极管芯片分别与金属线路打线连接(Wire-bonding),并将多个封装体(Encapsulant)设置在该第一绝缘基板的第一表面上以分别覆盖该多个发光二极管芯片。如图8所示，将该多个发光二极管芯片216分别与金属线路214打线连接，并将多个封装体218设置在该绝缘基板212的第一表面2120上以覆盖该多个发光二极管芯片216。(6)在该热电致冷器的远离该第一绝缘基板的一侧设置一散热鳍片。如图2所示，利用导电胶在绝缘基板222的远离该绝缘基板212的一侧粘接一散热鳍片23。可以理解的是，上述步骤(5)所述的"将该多个发光二极管芯片分别与金属线路打线连接"也可在上述步骤(l)中完成；根据实际需要，上述步骤(2)及(4)可以省略。在本实施例中，先在绝缘基板212的第一表面2120上形成多个发光二极管芯片216及与其电连接的金属线路214，再在该绝缘基板212的第二表面2122上形成一热电致冷器22，从而实现该多个发光二极管芯片216，金属线路214及热电致冷器22共用一个绝缘基板。本发明第三实施例提供的光源模组的制造方法包括以下步骤(1)提供一第一绝缘基板，在该第一绝缘基板的一第一表面上形成金属线路，再将多个发光二极管芯片覆晶封装(Flip-chip)在该第一表面上以与该金属线路形成电连接。如图9所示，先在绝缘基板212上形成金属线路214，再将多个发光二极管芯片216覆晶封装在该绝缘基板212的第一表面2120上，使得该多个发光二极管芯片216与金属线路214形成电连接。(2)在该第一绝缘基板的第一表面上形成一保护层，以使该保护层覆盖该金属线路及多个发光二极管芯片。如图10所示，将一保护层14涂敷在该绝缘基板212的第一表面2120上，该保护层14覆盖该金属线路214及多个发光二极管芯片216，使该金属线路214及多个发光二极管芯片216与外部隔离。在本实施例中，该保护层14为黑蜡。(3)在该第一绝缘基板的与其第一表面相对的第二表面上形成一热电致冷器。(4)将该第一绝缘基板的第一表面上的保护层去除。(5)在该热电致冷器的远离该第一绝缘基板的一侧设置一散热鳍片，如图3所示。上述步骤(3)、(4)、(5)分别与第一实施例中的步骤(3)、(4)、(6)基本相同，在此不再赘述。在本实施例中，先在绝缘基板212的第一表面2120上形成金属线路214并覆晶封装多个发光二极管芯片216，再在该绝缘基板212的与其第一表面2120相对的第二表面上形成一热电致冷器，从而实现该多个发光二极管芯片216，金属线路214及热电致冷器共用一个绝缘基板。所以，使用第二及第三实施例所提供的方法制得的光源模组具有良好的散热效率。另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。权利要求权利要求1一种光源模组，其包括一个发光模组及一个热电致冷器，该发光模组包括一第一绝缘基板及设置在其上的多个发光二极管芯片；该热电致冷器形成在该第一绝缘基板的与该多个发光二极管芯片相对的一侧上，其包括一第二绝缘基板及一热电致冷单元组，该第二绝缘基板与该第一绝缘基板相对设置，该热电致冷单元组设置在该第一绝缘基板与该第二绝缘基板之间且与该第一绝缘基板与该第二绝缘基板热连接，该热电致冷单元组包括多个连接在一起的热电致冷单元。2.如权利要求l所述的光源模组，其特征在于该多个发光二极管芯片外延生长在该第一绝缘基板上。3.如权利要求l所述的光源模组，其特征在于该多个发光二极管芯片覆晶封装在该第一绝缘基板上。4.如权利要求l所述的光源模组，其特征在于该光源模组还包括散热鳍片，其设置在该第二绝缘基板上且位于远离该发光模组的一侧。5.如权利要求l所述的光源模组，其特征在于每个热电致冷单元包括一导电基底，及设置在该导电基底一侧并与该导电基底电连接的P型半导体块与N型半导体块，相邻两个热电致冷单元通过一导电片形成电连接。6.一种光源模组的制造方法，其包括以下步骤(A)提供一第一绝缘基板，并在其一第一表面上形成金属线路及多个发光二极管芯片；(B)在该第一绝缘基板的与其第一表面相对的第二表面上形成一热电致冷器，该热电致冷器包括一第二绝缘基板及一热电致冷单元组，该第二绝缘基板与该第一绝缘基板相对设置，该热电致冷单元组设置在该第一绝缘基板与该第二绝缘基板之间且与该第一绝缘基板与该第二绝缘基板热连接，该热电致冷单元组包括多个连接在一起的热电致冷单元。7.如权利要求6所述的光源模组的制造方法，其特征在于步骤(A)包括以下子步骤:先在该第一绝缘基板的第一表面上磊晶生长多个发光二极管芯片，再在该第一表面上形成金属线路并将该多个发光二极管芯片分别与金属线路打线连接，接着在该第一表面上设置多个封装体以分别覆盖该多个发光二极管芯片。8.如权利要求6所述的光源模组的制造方法，其特征在于步骤(A)包括以下子步骤先在第一绝缘基板的第一表面上形成金属线路，再将该多个发光二极管芯片覆晶封装在该第一表面上。9.如权利要求6所述的光源模组的制造方法，其特征在于在步骤(A)之后且在步骤(B)之前还包括步骤(C)，在该第一绝缘基板的第一表面上形成一保护层以覆盖金属线路及多个发光二极管芯片。10.如权利要求6所述的光源模组的制造方法，其特征在于在步骤(B)之后还包括步骤(D)，在该热电致冷器的远离该第一绝缘基板的一侧设置一散热鳍片。11.如权利要求6所述的光源模组的制造方法，其特征在于，步骤(B)包括以下子步骤(a)将多个导电基底分别设置在第一绝缘基板的与其第一表面相对的第二表面上并使该多个导电基底阵列排布；(b)在每个导电基底的远离该第一绝缘基板的一侧设置一个P型半导体块及一个N型半导体块，并使该P型半导体块与N型半导体块分别与该导电基底电连接以形成一个热电致冷单元(c)提供一具有多个导电片的第二绝缘基板，将其设置在该多个热电致冷单元的远离该第一绝缘基板的一侧，并使该多个导电片分别与相邻两个热电致冷单元中的一个热电致冷单元的P型半导体块与另一个热电致冷单元的N型半导体块电连接以使该多个热电致冷单元连接在一起。全文摘要本发明涉及一种光源模组及其制造方法。所述光源模组包括一个发光模组及一个热电致冷器。该发光模组包括一第一绝缘基板及设置在其上的多个发光二极管芯片；该热电致冷器形成在该第一绝缘基板的与该多个发光二极管芯片相对的一侧上，其包括一第二绝缘基板及一热电致冷单元组，该第二绝缘基板与该第一绝缘基板相对设置，该热电致冷单元组设置在该第一绝缘基板与该第二绝缘基板之间且与该第一绝缘基板与该第二绝缘基板热连接，该热电致冷单元组包括多个连接在一起的热电致冷单元。文档编号H01L25/00GK101477981SQ20081030001公开日2009年7月8日申请日期2008年1月3日优先权日2008年1月3日发明者江文章申请人:富士迈半导体精密工业(上海)有限公司;沛鑫半导体工业股份有限公司