CN1521862A - 发光二极管封装结构及其方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管封装结构，包括一电路板、至少一发光二极管芯片、一脚架组以及一封装胶体。发光二极管芯片配置在电路板上并与电路板电性连接。脚架组与电路板电性连接，脚架组包括至少一第一脚架及至少一第二脚架，第一脚架具有一第一接脚部分、一第一连接部分及一折弯部分，折弯部分连接于第一连接部分与第一接脚部分之间，而第一脚架以第一连接部分接合于电路板。第二脚架具有一第二接脚部分及一第二连接部分，第二接脚部分连接第二连接部分，第二脚架以第二连接部分接合于电路板。封装胶体至少包覆发光二极管芯片及电路板。

Description

发光二极管封装结构及其方法

技术领域

本发明是有关于一种发光二极管封装结构及其方法，且特别是有关于一种可以加快发光二极管封装速度的封装方法及其所对应的发光二极管封装结构。

背景技术

发光二极管属于半导体元件，其材料使用III-V族元素如磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)等。发光二极管的发光原理是将电能转换为光，也就是对上述的化合物半导体施加电流，透过电子、电洞的结合而将过剩的能量以光的型态释放出来，进而达到发光的效果。由于发光二极管的发光现象不是通过加热发光或放电发光，而是属于冷性发光，因此发光二极管的寿命长达十万小时以上，且无须暖灯时间(idling time)。此外，发光二极管更具有反应速度快(约为10^-9秒)、体积小、用电省、污染低、高可靠度、适合量产等优点，所以发光二极管所能应用的领域十分广泛。

请参照图1，其绘示公知封装脚架结构的平面示意图。公知封装脚架结构100主要是由定位杆102、104及多组脚架组106所构成，其中每一脚架组106主要由脚架108、110所构成。脚架108上端具有一承载座108a，用以承载发光二极管芯片，而脚架108下端则为接脚部份108b。此外，脚架110上端具有一焊点110a，而脚架110下端则为接脚部份110b。

同样请参照图1，多组脚架组106排列成一直线，通过定位杆102、104将所有的脚架108、110串接在一起，定位杆102、104可以有效地将脚架108、110定位，使得脚架108、110之间的间距(pitch)更容易控制。

接着请参照图2，其绘示公知发光二极管封装体结构的剖面示意图。发光二极管封装体主要由脚架108、110、发光二极管芯片112、焊线114以及封装胶体116所构成。其中，发光二极管芯片112配置于脚架108上端的承载座108a上，且发光二极管芯片112的接点通过焊线114而与脚架110上端的焊点110a电性连接。封装胶体116包覆脚架108、110的上端、发光二极管芯片112及焊线114。

请参照图1及图2，由于上述的封装脚架结构100具有定位杆102、104，使得发光二极管的封装制作工艺，包括黏晶(die attach)、打线(wirebonding)以及封胶(encapsulating)等制作工艺都可在良好定位的情况下自动化量产，因此发光二极管芯片112可以准确地黏到脚架108的承载座108a上，并且焊线114可以准确地接合在发光二极管芯片112的接点上及脚架110上端的焊点110a上。但是，上述的封装脚架结构100仅能承载单一个发光二极管芯片112，若是欲封装多个发光二极管芯片于一封装胶体116内时，则上述的封装脚架结构100并不适用。

接着请参照图3及图4，其中图3绘示公知多发光二极管芯片封装结构的剖面示意图，图4绘示图3中电路板承载多个发光二极管芯片的上视示意图。多发光二极管芯片封装结构200主要由电路板220、三个发光二极管芯片202a、202b、202c、控制芯片204、四个脚架206a、206b、206c、206d以及封装胶体210所构成。其中，发光二极管芯片202a、202b、202c配置在电路板220的上表面上，控制芯片204配置在电路板220的下表面上，而通过控制芯片204可以控制发光二极管芯片202a、202b、202c的发光顺序或亮度等。脚架206a、206b、206c、206d焊接于电路板220的芯片承载区域周围的对称四个位置上，并与电路板220电性连接。封装胶体210包覆脚架206a、206b、206c、206d上端、发光二极管芯片202a、202b、202c及电路板220。

就上述的多发光二极管芯片封装结构的制作工艺而言，先将发光二极管芯片202a、202b、202c安装到电路板220上并与电路板220电性连接，接着再将其中二对称的脚架206b、206d与电路板220焊接，然后再将另外的二对称的脚架206a、206c与电路板220焊接，最后再进行封胶的步骤，借此以形成封装胶体210包覆脚架206a、206b、206c、206d上端、发光二极管芯片202a、202b、202c及电路板220。

在上述的制作工艺中，由于必须要利用两道步骤分别将脚架206a、206b、206c、206d与电路板220焊接，并且在将其中一对脚架206b、206d焊接到电路板220上之后，若是要将另一对脚架206a、206c焊接到电路板220上时，还必须要避开已焊接到电路板220上的脚架206b、206d，如果不慎，还会将脚架206b、206d弄歪。如此不论在制具设计上或是在操作流程上均显得较复杂，且在制作上述的多发光二极管芯片封装结构200时，亦必须耗费甚长的时间，甚不具效率性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在提出一种发光二极管封装结构及其封装方法，可以加快发光二极管封装速度，并且可以自动化量产。

为达本发明的上述目的，提出一种发光二极管封装结构，包括一电路板、至少一发光二极管芯片、一脚架组以及一封装胶体。发光二极管芯片配置在电路板上并与电路板电性连接。脚架组与电路板电性连接，脚架组包括至少一第一脚架及至少一第二脚架，第一脚架具有一第一接脚部份、一第一连接部份及一折弯部份，折弯部份连接于第一连接部份与第一接脚部份之间，而第一脚架以第一连接部份接合于电路板。第二脚架具有一第二接脚部份及一第二连接部份，第二接脚部份连接第二连接部份，第二脚架以第二连接部份接合于电路板。封装胶体至少包覆发光二极管芯片及电路板。

为达本发明的上述目的，还提出一种发光二极管封装方法，包括下列步骤。首先要提供一电路板，然后要装配至少一发光二极管芯片到电路板上并与电路板电性连接。另外，还要提供一脚架组，脚架组包括至少一第一脚架、至少一第二脚架及至少一定位杆，其中第一脚架的长度大于第二脚架的长度，定位杆连接第一脚架及第二脚架，然后折弯第一脚架。接着便将第一脚架及第二脚架接合到电路板上。接下来，形成一封装胶体至少包覆发光二极管芯片及电路板。接着，将定位杆与第一脚架及第二脚架分离。

综上所述，本发明的发光二极管封装结构及其方法仅需通过简易地折弯第一脚架的步骤及一道焊接步骤便可以将第一脚架及第二脚架接合到电路板上，如此可以大幅加快发光二极管封装速度，并且可以自动化量产。

附图说明

图1绘示公知封装脚架结构的平面示意图。

图2绘示公知发光二极管封装体结构的剖面示意图。

图3绘示公知多发光二极管芯片封装结构的剖面示意图。

图4绘示图3中电路板承载多个发光二极管芯片的上视示意图。

图5绘示依照本发明一较佳实施例的发光二极管封装流程示意图。

图6绘示依照本发明一较佳实施例的电路板的上视图。

图7A绘示在发光二极管芯片及控制芯片安装到电路板上的后电路板的上视示意图。

图7B绘示图7A中剖面线I-I的剖面示意图。

图8绘示依照本发明一较佳实施例的封装脚架的上视示意图。

图9A绘示第一脚架442a的折弯示意图。

图9B绘示第一脚架442b的折弯示意图。

图9C绘示依照本发明一较佳实施例的其中一脚架组进行折弯制作工艺时的剖面示意图。

图10A及图10B分别绘示其中一脚架组的第一脚架及第二脚架安装到电路板上的立体示意图。

图11A绘示封胶后的发光二极管封装结构的立体示意图。

图11B绘示封胶后的发光二极管封装结构的剖面示意图。

图12绘示在冲断定位杆后的发光二极管封装结构的剖面示意图。

标示说明

100：封装脚架结构            102：定位杆

104：定位杆                  106：脚架组

108：脚架                    108a：承载座

108b：接脚部份                   110：脚架

110a：焊点                       110b：接脚部份

112：发光二极管芯片              114：焊线

116：封装胶体                    200：多发光二极管芯片封装结构

202a：发光二极管芯片             202b：发光二极管芯片

202c：发光二极管芯片             204：控制芯片

206a：脚架                       206b：脚架

206c：脚架                       206d：脚架

210：封装胶体                    220：电路板

302：步骤                        304：步骤

312：步骤                        314：步骤

322：步骤                        324：步骤

326：步骤                        400：多发光二极管芯片封装结构

410：电路板                      412：芯片承载区域

414：上表面                      416a：孔洞

416b：孔洞                       416c：孔洞

416d：孔洞                       422a：发光二极管芯片

422b：发光二极管芯片             422c：发光二极管芯片

424：控制芯片                    430：封装脚架结构

432：定位杆                      434：定位杆

440：脚架组                      441a：第一顶端

441b：第一顶端                   442a：第一脚架

4421a：折弯处                    4422a：折弯处

442b：第一脚架                   4421b：折弯处

4422b：折弯处                    443a：第一底端

443b：第一底端                   444a：第一扩张部份

444b：第一扩张部份               445a：第二顶端

445b：第二顶端                   446a：第二脚架

446b：第二脚架                   447a：第二底端

447b：第二底端                   448a：第二扩张部份

448b：第二扩张部份               451a：第一接脚部份

451b：第一接脚部份               452a：第一连接部份

452b：第一连接部份               453a：折弯部份

453b：折弯部份                   456a：第二接脚部份

456b：第二接脚部份               457a：第二连接部份

457b：第二连接部份

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。

图5绘示依照本发明一较佳实施例的发光二极管封装流程示意图。首先，要提供一电路板410(如图5所示的步骤302)，请参照图6，其绘示依照本发明一较佳实施例的电路板的上视图。其中电路板410具有一芯片承载区域412，位在电路板410的上表面414上。另外，电路板410还具有四孔洞416a、416b、416c、416d，贯穿电路板410，而孔洞大致上对称地配置在芯片承载区域412的周围。

请参照图7A及图7B，其中图7A绘示在发光二极管芯片及控制芯片安装到电路板上之后电路板的上视示意图，图7B绘示图7A中剖面线I-I的剖面示意图。接下来，便将三个发光二极管芯片422a、422b、422c安装到电路板410的芯片承载区域412上，以及还将一控制芯片424安装到电路板410的下表面418上，并使发光二极管芯片422a、422b、422c及控制芯片424与电路板电性连接(如图5所示的步骤304)，而通过控制芯片424可以控制发光二极管芯片422a、422b、422c的发光顺序或亮度等。

另外，还要提供封装脚架(如图5所示的步骤312)。请参照图8，其绘示依照本发明一较佳实施例的封装脚架的上视示意图。封装脚架结构430包括多个脚架组440及二定位杆432、434，每一脚架组440包括二第一脚架442a、442b及二第二脚架446a、446b，第一脚架442a、446b及第二脚架446a、446b比如为直线型杆状的样式，而通过定位杆432、434可以有效地将第一脚架442a、442b及第二脚架446a、446b定位，使得第一脚架442a、442b与第二脚架446a、446b相互之间的间距更容易控制。

第一脚架442a、442b的长度大于第二脚架446a、446b的长度，并且第一脚架442a、442b排列在第二脚架446a、446b之间。每一第一脚架442a、442b具有一第一顶端441a、441b及一第一底端443a、443b，每一第二脚架446a、446b具有一第二顶端445a、445b及一第二底端447a、447b。定位杆434连接于第一脚架442a、442b的第一底端443a、443b及第二脚架446a、446b的第二底端447a、447b，而定位杆432连接于第一脚架442a、442b的中间区域及第二脚架446a、446b的中间区域，定位杆432、434的延伸方向垂直于第一脚架442a、442b及第二脚架446a、446b的延伸方向。第一脚架442a、442b的第一顶端441a、441b的排列位置突出于第二脚架446a、446b的第二顶端445a、445b的排列位置。另外，第一脚架442a、442b还具有一第一扩张部份444a、444b，第一扩张部份444a、444b位在靠近第一顶端441a、441b的位置，而第一扩张部份444a、444b的截面积大于第一脚架442a、442b的其它部位的截面积。第二脚架446a、446b还具有一第二扩张部份448a、448b，第二扩张部份448a、448b位在靠近第二顶端445a、445b的位置，而第二扩张部份448a、448b的截面积大于第二脚架446a、446b的其它部位的截面积。

接下来，便是要将第一脚架折弯(如图5所示的步骤314)。请参照图9A、图9B及图9C，其中图9A绘示第一脚架442a的折弯示意图，图9B绘示第一脚架442b的折弯示意图，图9C绘示依照本发明一较佳实施例的其中一脚架组进行折弯制作工艺时的剖面示意图。

在折弯第一脚架442a时，比如可以利用一折弯机具先将第一脚架442a的折弯处4421a折弯，再将第一脚架442a的折弯处4422a折弯，如图9A所示。如此第一脚架442a大致上可以分成四个部份，分别是第一接脚部份451a、第一连接部份452a、第一扩张部份444a及折弯部份453a，第一扩张部份444a及折弯部份453a均连接于第一连接部份452a与第一接脚部份451a之间，而第一扩张部份444a连接于第一连接部份452a与折弯部份453a之间。

在折弯第一脚架442b时，比如可以利用一折弯机具先将第一脚架442b的折弯处4421b折弯，再将第一脚架442b的折弯处4422b折弯，如图9B所示。如此第一脚架442b大致上可以分成四个部份，分别是第一接脚部份451b、第一连接部份452b、第一扩张部份444b及折弯部份453b，第一扩张部份444b及折弯部份453b均连接于第一连接部份452b与第一接脚部份451b之间，而第一扩张部份444b连接于第一连接部份452b与折弯部份453b之间。

请参照图9C，第二脚架446a、446b大致上可以分成三个部份，分别是第二接脚部份456a、456b、第二连接部份457a、457b及第二扩张部份448a、448b，第二扩张部份448a、448b连接于第二连接部份457a、457b与第二接脚部份456a、456b之间。另外，在折弯第一脚架442a、442b时，第一脚架442a、442b的折弯部份453a、453b方向互相相反地垂直突出于第一接脚部份451a、451b及第二接脚部份456a、456b所构成的平面，使得第一脚架442a、442b的第一顶端441a、441b与第二脚架446a、446b的第二顶端445a、445b共平面地配置。

在折弯第一脚架(如图5所示的步骤314)之后以及将发光二极管芯片及控制芯片安装到电路板上(如图5所示的步骤304)之后，便可以将第一脚架及第二脚架与电路板接合(如图5所示的步骤322)，如下所述。

图10A及图10B分别绘示其中一脚架组的第一脚架及第二脚架安装到电路板上的立体示意图。请先参照图10A，接下来便将第一脚架442a、442b的第一连接部份452a、452b及第二脚架446a、446b的第二连接部份457a、457b分别对准电路板410的孔洞416c、416a、416b、416d，接着便将第一脚架442a、442b的第一连接部份452a、452b及第二脚架446a、446b的第二连接部份457a、457b分别***到电路板410的孔洞416c、416a、416b、416d中，并同时进行焊接的步骤，使第一脚架442a、442b的第一连接部份452a、452b及第二脚架446a、446b的第二连接部份457a、457b分别接合在电路板410上大致上对称的四个位置，并与电路板410电性连接，形成如图10B所示的结构。值得注意的是，第一连接部份452a、452b之间的间距及第二连接部份457a、457b之间的间距至少大于控制芯片424(绘示于图7B中)的尺寸，以使第一脚架442a、442b的折弯部份453a、453b、第二脚架446a、446b与电路板410间的空间得以容纳控制芯片424。

接下来，还要进行封胶制作工艺(如图5所示的步骤324)，而图11A绘示封胶后的发光二极管封装结构的立体示意图。图11B绘示封胶后的发光二极管封装结构的剖面示意图。如此通过封胶的制作工艺可以形成一封装胶体460包覆发光二极管芯片422a、422b、422c、控制芯片424、电路板410、第一脚架442a、422b及第二脚架446a、446b与电路板410接合的部位。

在封胶制作工艺(如图5所示的步骤324)完成之后，还要进行冲断定位杆432、434的步骤(如图5所示的步骤326)，使得定位杆432、434与第一脚架442a、422b及第二脚架446a、446b分离，并且脚架组440之间亦会相互分离，而形成多个单体化的多发光二极管芯片封装结构400，类似如图12所示的样式，其中图12绘示在冲断定位杆后的发光二极管封装结构的剖面示意图。

在上述制作多发光二极管芯片封装结构400的制作工艺中，仅需通过简易地折弯第一脚架442a、442b的步骤及一道焊接步骤便可以将第一脚架442a、442b及第二脚架446a、446b接合到电路板410上，如此可以大幅加快发光二极管封装速度，并且可以自动化量产。

在上述的较佳实施例中，将控制芯片配置在电路板的下表面上，然而本发明的应用并非限于此，多发光二极管芯片结构也可以不需配置控制芯片，或是将控制芯片配置在与多发光二极管芯片封装结构电性连接的母板上。

另外，在上述的较佳实施例中，以每一脚架组具有二第一脚架及二第二脚架为例，然而本发明的应用并非限于此，每一脚架组也可以是具有其它数目个的第一脚架及其它数目个的第二脚架。

此外，在上述的较佳实施例中，将三个发光二极管芯片配置在电路板的上表面上，然而本发明的应用并非限于此，熟知该项技术者应知亦可以配置其它数目个发光二极管芯片到电路板上。

综上所述，本发明的发光二极管封装结构及其方法仅需通过简易地折弯第一脚架的步骤及一道焊接步骤便可以将第一脚架及第二脚架接合到电路板上，如此可以大幅加快发光二极管封装速度，并且可以自动化量产。

虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技格者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求界定者为准。

Claims (17)

1、一种发光二极管封装结构，其特征在于：包括：

一电路板；

至少一发光二极管芯片，配置在该电路板上并与该电路板电性连接；

一脚架组，该脚架组与该电路板电性连接，而该脚架组包括：

至少一第一脚架，该第一脚架具有一第一接脚部份、一第一连接部份及一折弯部份，该折弯部份连接于该第一连接部份与该第一接脚部份之间，而该第一脚架以该第一连接部份接合于该电路板；

至少一第二脚架，该第二脚架具有一第二接脚部份及一第二连接部份，该第二接脚部份连接该第二连接部份，该第二脚架以该第二连接部份接合于该电路板；以及

一封装胶体，至少包覆该发光二极管芯片及该电路板。

2、如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该第一脚架还具有一第一扩张部份，该第一扩张部份连接于该第一连接部份与该折弯部份之间，而该第一扩张部份的截面积大于该第一脚架的其它部位的截面积。

3、如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该第二脚架还具有一第二扩张部份，该第二扩张部份连接于该第二连接部份与该第二接脚部份之间，而该第二扩张部份的截面积大于该第二脚架的其它部位的截面积。

4、如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：包括二第一脚架及二第二脚架，该二第一接脚部份排列在该二第二接脚部份之间，而该二第一脚架的该二折弯部份方向互相相反地垂直突出于该二第一接脚部份及该二第二接脚部份所构成的平面，使得该二第一脚架的该二第一连接部份及该二第二脚架的该二第二连接部份接合在该电路板上大致上对称的四个位置。

5、如权利要求4所述的发光二极管封装结构，其特征在于：还包括一控制芯片，配置在该电路板上并与该电路板电性连接，其中该二第一连接部份之间的间距及该二第二连接部份之间的间距至少大于该控制芯片的尺寸，以使该二折弯部份、该二第二脚架与该电路板间的空间得以容纳该控制芯片。

6、一种发光二极管封装方法，其特征在于：包括：

提供一电路板；

装配至少一发光二极管芯片到该电路板上并与该电路板电性连接；

提供一脚架组，该脚架组包括至少一第一脚架、至少一第二脚架及至少一定位杆，其中该第一脚架的长度大于该第二脚架的长度，该定位杆连接该第一脚架及该第二脚架；

折弯该第一脚架；

将该第一脚架及该第二脚架接合到该电路板上；

形成一封装胶体，至少包覆该发光二极管芯片及该电路板；以及

将该定位杆与该第一脚架及该第二脚架分离。

7、如权利要求6所述的发光二极管封装方法，其特征在于：该脚架组包括二第一脚架及二第二脚架，该二第一脚架排列在该二第二脚架之间，在折弯该二第一脚架之后，该二第一脚架的顶端与该二第二脚架的顶端共平面地配置，并且在将该二第一脚架及该二第二脚架接合到该电路板上之后，该二第一脚架及该二第二脚架分别接合到该电路板上大致上对称的四个位置。

8、如权利要求6所述的发光二极管封装方法，其特征在于：在提供该电路板之后，还装配一控制芯片到该电路板上并与该电路板电性连接，在形成该封装胶体时，该封装胶体还包覆该控制芯片。

9、一种封装脚架结构，其特征在于：包括：

复数个脚架组，每一该些脚架组包括：

复数个第一脚架；

复数个第二脚架，该些第一脚架的长度大于该些第二脚架的长度，并且该些第一脚架排列在该些第二脚架之间；以及

至少一定位杆，连接该些脚架组的该些第一脚架及该些第二脚架。

10、如权利要求9所述的封装脚架结构，其特征在于：每一该些第一脚架具有一第一顶端及一第一底端，每一该些第二脚架具有一第二顶端及一第二底端，该定位杆连接于该些第一脚架的该些第一底端及该些第二脚架的该些第二底端，而该些第一脚架的该些第一顶端的排列位置突出于该些第二脚架的该些第二顶端的排列位置。

11、如权利要求9所述的封装脚架结构，其特征在于：包括二定位杆，而每一该些第一脚架具有一第一底端，每一该些第二脚架具有一第二底端，该二定位杆的其中一个连接于该些第一脚架的该些第一底端及该些第二脚架的该些第二底端，该二定位杆的另一个连接于该些第一脚架的中间区域及该些第二脚架的中间区域。

12、如权利要求9所述的封装脚架结构，其特征在于：该些第一脚架为直线型杆状的样式。

13、如权利要求9所述的封装脚架结构，其特征在于：该些第二脚架为直线型杆状的样式。

14、如权利要求9所述的封装脚架结构，其特征在于：该定位杆的延伸方向垂直于该些第一脚架及该些第二脚架的延伸方向。

15、如权利要求9所述的封装脚架结构，其特征在于：每一该些第一脚架具有一第一顶端及一第一扩张部份，该些第一扩张部份位在靠近该些第一顶端的位置，而该些第一扩张部份的截面积大于该些第一脚架的其它部位的截面积。

16、如权利要求9所述的封装脚架结构，其特征在于：每一该些第二脚架具有一第二顶端及一第二扩张部份，该些第二扩张部份位在靠近该些第二顶端的位置，而该些第二扩张部份的截面积大于该些第二脚架的其它部位的截面积。

17、如权利要求9所述的封装脚架结构，其特征在于：包括二第一脚架及二第二脚架，该二第一脚架的长度大于该二第二脚架的长度，并且该二第一脚架排列在该二第二脚架之间。

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