TW200950128A - Light-emitting diode chip packaging body and its packaging method - Google Patents

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200950128 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ‘發明領域 本發明係有關於一種發光二極體封裝體及其封裝方 5法’更特別地’係有關於一種散熱性能良好且生產成本降 低的發光二極體封裝體及其封裝方法。 發明背景 φ 第十九圖是為—個顯示一種習知發光二極體封裝體的 10 示思側視圖°第一十圖是為一個顯示相同波長與相同亮度 之發光二極體晶片在封裝後之規格分佈的示意圖。 請參閱第十九圖所示，該習知發光二極體封裝體包括 一個置放於一導線架90上的發光二極體晶片91，及一個形 成於該導線架90上俾可覆蓋該發光二極體晶片91的透鏡 15 92 ° 該發光二極體晶片91的電極（圖中未示）是經由導線93 φ 來與該導線架90之對應的電極接腳900電氣連接。 應要注意的是’在該發光二極體晶片91之電極側表面 上是形成有一螢光粉層94。該螢光粉層94的形成包含如下 20之步驟：塗佈液態螢光粉層材料於該發光二極體晶片91的 電極側表面上；及以烘烤製程使該液態螢光粉層材料硬化 以形戚W螢光粉層94。然而’目前該螢光粉層94的形成會 具有如下之缺點： 1-厚度不均勻一液態螢光粉層材料在烘烤硬化之前會 200950128 向面八方机動，因此，形成在每個發光二極體晶片Μ上 的螢光粉層94在厚度上會有所不同。 5 ❹ 10 15 鲁 2. 面積不綱—與第遣同理，形成在每個發光二極體 晶月91上的螢光粉層94在面積上亦會因此而有所不同。 3. 形狀不相同—與第1關理，形縣每個發光二極體 晶片91上的螢光粉物在形狀上亦會因此而有所不同。 4·相對位置偏移—與第1點同理，形成在每個發光二極 體曰曰片91上的螢光粉層94與該對應的發光二極體晶片w的 相對位置會因此而有所不同。 由於以上的缺點’將會導致原本相同波長且相同亮度 的發光二極體晶片在封裝之後變成多種色溫不同、亮度不 同/、波長不同的發光—極體封裝體，即，所謂的sjde bins(不 良品）。請參閱第二十圖所示，因以上所述之問題而產生的 規格分佈是如圖所示。應要注意的是，原本屬同一規格(bin) 之發光二極體晶片在封裝之後會分成128個規格，然而，一 般會被使用的範圍僅是在中間的大約6〇0/〇，因此，在封裝 之後相當於40%的發光二極體封裝體會變成不良品，而因 此導致生產成本增加。 另一方面’由於導線93的截面積太小，因此由該發光 二極體晶片91產生的熱是難以經由導線架9〇的電極接腳 900傳導出來’進而影響該發光二極體封裝體的效能。 有鑑於此，本案發明人遂以其從事該行業之多年經 驗’並本著精益求精之精神，積極研究改良，遂有本發明 『發光二極體封裝體及其封裝方法』產生。 20 200950128 I：發明内容3 發明概要 本發明之目的是為提供一種發光二極體封裝體及其封 裝方法。 5 10 15 〇 根據本發明之一特徵，一種發光二極體封裝體被提供， 其包含：一個發光二極體晶片，其具有一個電極側表面和至少 兩個安裝於該電極側表面上的電極；一個電極侧絕緣層，其是 形成於該發光二極體晶片的電極侧表面上且是形成有數個對 應於該等電極的通孔；形成於該電極侧絕緣層之每個通孔内的 高傳熱散熱層；及形成於每個高效散熱層上的高傳熱金屬層。 根據本發明之另一特徵，一種發光二極體封裝體的封裝方 法是提供，其包含如下之步驟：準備一片發光二極體晶圓，該 發光二極體晶圓具有數個發光二極體晶片，每個發光二極體晶 片具有一個主要發光表面，該等發光二極體晶月的主要發光表 面相當於該發光二極體晶圓的主要發光表面；於該發光二極體 晶圓的主要發光表面上形成一個發光表面絕緣層；於該發光表 面絕緣層上形成數個各到達一對應之發光二極體晶片之主要 發光表面的通孔；及於該等通孔内形成一螢光粉層；藉此，所 有發光二極體晶片的螢光粉層皆具有相同厚度、相同面積、以 及相同形狀，而且形成於每個發光二極體晶片之主要發光表面 上的螢光粉層與對應的發光二極體晶片之間的相對位置是固 定不變。 根據本發明之又另一特徵，一種發光二極體封裝體是提 供，其包含：一對電極接腳；及一個發光二極體晶片，該發光 20 200950128 5 ❿ 10 15 ❿ 二極體晶片具有一第一電極侧表面和一第二電極側表面，在該 第一電極側表面上是設有一第一電極，在該第二電極側表面上 是設有一第二電極，該第一電極和該第二電極具有不同的導電 性類型，該發光二極體晶片是在其之第一和第二電極側表面之 電極與對應之電極接腳的接點電氣接觸的情況下由該對電極 接腳支撐，該發光二極體晶片的電極側表面是塗佈有鑽石薄 膜，因此，熱能夠經由該鑽石薄膜有效地從電極接腳傳導離開 該透鏡内部。 根據本發明之再另一特徵，一種發光模組是提供，其包 含：一個發光組件，該發光組件包括一長形的印刷電路板， 在該印刷電路板上是以覆晶方式安裝有數個發光二極體封 裝體；及一個導光組件，該導光組件包括一個安裝於該印刷 電路板上的擴散板，在該擴散板之面向該印刷電路板的表面 上是形成有數個適於容置安裝在該印刷電路板上之對應之 發光二極體封裝體的容置凹陷部。 圖式簡單說明 有關本發明為達上述目的、特徵所採用的技術手段及 其功效，茲例舉較佳實施例並配合圖式說明如下： 第一圖是為一個顯示本發明之第一較佳實施例之發光 二極體封裝體的示意剖視圖； 第二至三圖是為以流程圖方式顯示製造在第一圖中所 示之發光二極體封裝體之方法的示意剖視圖； 第四圖是為一個顯示本發明之第二較佳實施例之發光 二極體封裝體的示意剖視圖； 20 200950128 第五至七圖是為以流程圖方式顯示製造在第四圖中所 示之發光二極體封裝體之方法的示意剖視圖； 第八和九圖是為顯示本發明之第一和第二較佳實施例 之發光二極體封裝體之變化例子的示意剖視圖； 5 第十圖是為一個顯示本發明之第一和第二較佳實施例 之發光二極體封裝體之另一變化例子的示意剖視圖； 第Η 圖是為一個顯示本發明之第一和第二較佳實施 例之發光二極體封裝體之另一變化例子的示意剖視圖； @ 第十二（a)和十二(b)圖是為顯示本發明之第三較佳實 10 施例之發光二極體封裝體的示意平面圖； 第十三（a)和十三（b)圖是為顯示本發明之第三較佳實 施例之發光二極體封裝體之一變化例子的示意平面圖； 第十四圖是為一個顯示一背光模組的示意部份分解 圖； 15 第十五圖是為一個顯示第十四圖中之背光模組的示意 組合圖； 〇 第十六圖是為一個顯示另一背光模組的示意部份分解 圖； 第十七圖是為一個顯示本發明之第四較佳實施例之發 20 光二極體封裝體的示意剖視圖； 第十八圖是為一個顯示使用本發明之發光二極體封裝 體之背光模組的示意立體圖； 第十九圖是為一個顯示一習知發光二極體封裝體的示 意側視圖；及 200950128 第二十圖是為一個顯示相同波長與相同亮度之發光二 極體晶片在封裝後之規格分佈的示意圖。 t實施方式;3 較佳實施例之詳細說明 5 參 10 15 ❿ 在後面之本發明之較佳實施例的詳細說明中，相同或 類似的元件是由相同的標號標示，而且它們的詳細描述將 會被省略。此外，為了清楚揭示本發明的特徵，於圖式中 之元件並非按實際比例描繪。 苐一圖是為一個顯示本發明之第一較佳實施例之發光 一極體封裝體的示意剖視圖，而第二至三圖是為以流程圖 方式顯示製造在第一圖中所示之發光二極體封裝體之方法 的示意剖視圖。 如在第一至三圖中所示，在一個具有數個發光二極體 晶片1之發光二極體晶圓w的電極側表面W10上是形成有 一個電極側絕緣層2。該電極側絕緣層2形成有曝露該發光 二極體晶圓W之對應之發光二極體晶片1之電極u的通孔 2〇 °在每個通孔2〇内是依序形成有一個形成於該電極側表 面10上的高傳熱散熱層川和一個形成於該高傳熱散熱層3〇 上的高傳熱金屬層31。 在本實施例中，該高傳熱散熱層3〇是由像是熱解石墨 與烈解石墨般之具有400W/(m.K)至7〇〇 W/(m.K)之熱傳導係 數的材料形成’或者是由像是鑽石墨般之具有900W/(m.K) 至1200W/(m.K)之熱傳導係數的材料形成。另一方面，該高 傳熱金屬層31可以是由一鎳層和一金層或者一鋁層和一銅 20 200950128 層形成，如在第十一圖中所示。或者，該金屬層31可以是 • 由一銅層形成。或者，該金屬層31可以是由任何適合的金 - 屬層或合金層形成，像是Al、A1N3、Cu、BN3等等般。 接著’數個各沿著一對應之切割線CL延伸的C5槽13是 5 形成在—發光二極體晶圓W之與該電極側表面W10相對的 主要發光表面W12上。 然後’如在第三圖中所示，一螢光粉層41和一保護層 42是依序形成在該發光二極體晶圓W的表面W12上。 φ 接著’如在第一圖所示，在經歷切割製程之後，便得 10到本發明之第一實施例的發光二極體封裝體。由於該發光 二極體晶片1的側表面亦大部份地由螢光粉層41覆蓋，故本 實施例的優點為可更有效地降低由該發光二極體封裝體所 發出之光線的顏色因側光的影響而起變化。 第四圖是為一個顯示本發明之第二較佳實施例之發光 15二極體封裝體的示意剖視圖，而第五至七圖是為以流程圖 方式顯不製造在第四圖中所示之發光二極體封裝體之方法 Φ 的示意剖視圖。 要注意的是，由於在發光二極體晶圓w之電極側表面 W10上之電極侧絕緣層2、高傳熱散熱層30與高傳熱金屬層 20 31的形成是與第一實施例相同，它們的詳細說明將會省略。 請參閱第四至七圖所示，在該發光二極體晶圓貿的主 要發光表面W12上是形成有一個發光表面側絕緣層4。該發 光表面側絕緣層4是形成有數個通到對應之發光二極體晶 片1之主要發光表面12(W12)的穿孔4〇〇於每個穿孔4〇内是 11 200950128 形成有—個螢光粉層41。 — 然後，一個透明保護層42是形成在該絕緣層4與螢光粉 • ㉟41的表面上。接著’如在第四圖所示，在經歷切割製程 之後便彳于到本發明之第二實施例的發光二極體封裝體。 5 在以上的說明中，雖然每個通孔40是曝露一個晶片的 主要發光表面I2。然而，每個通孔4〇亦可曝露兩個或以上 的曰曰片1。即，每個通孔40亦可依需求曝露2x2個、3x3個、 4x4個5x5個、…等等晶片丨，如在第八和九圖中所示。 φ 藉著本發明的方法製成的發光二極體封裝體由於每個 10發光一極體晶片的螢光粉層41具有相等的面積八15 A2, Α3，·..·，Αη (見第五圖）和相等的厚度Di，〇2, d3,..…，Dn見（第 七圖），因此，螢光粉在led藍光激發後，取得相同色溫及 相同亮度，不會因點螢光粉造成LED封裝後有40%以上的不 良品（side bins)。而且，形成於每個發光二極體晶片J之發 15光表面丨2上的螢光粉層41與對應之發光二極體晶片1的相 對位置不會偏移’形狀也不會不同，故能夠有效排除習知 φ 發光二極體封裝體的缺點。 此外，本案的螢光粉層41的高度是由絕緣層4的高度來 控制，因此與實際所需的高度的誤差範圍能夠適當地控制。 2〇 凊參閱弟十圖所示，於每個金屬層31上更可選擇地形 成有一錫球32。 如是，由於該高傳熱散熱層30以及該高傳熱金屬層31 的咼熱傳導係數，由該發光二極體晶片1產生的熱能夠迅速 有效地傳導離開。 12 200950128 第十二(A)和十二(B)圖是為一個顯示本發明之另一實 •施例之發光二極體封裝體的示意側視圖。 [請參閱第十二(A)和十二(B)圖所示，該發光二極體封 裝體包括一對電極接腳51，52、一由該對電極接腳51,52支撐 5 的發光二極體晶片1、一包覆該發光二極體晶片1的螢光粉 層6、一反射罩7、及一透鏡8。 該發光二極體晶片1具有一第一電極側表面13和一第 二電極侧表面14。在該第一電極側表面13上是設有一第一 φ 電極130。在該第二電極侧表面14上是設有一第二電極 10 140。該弟一電極和該第二電極具有不同的導電性類型。該 發光二極體晶片1是在其之第一和第二電極侧表面13和14 之電極130和140與對應之電極接腳51，52的接點電氣接觸 的情況下由該對電極接腳51,52支撐。該發光二極體晶片1 的電極侧表面13,14是塗佈有鑽石薄膜15。因此，熱能夠經 15 由該鑽石薄膜有效地從電極接腳51,52傳導離開該透鏡8内 部。 〇 請參閱第十三(A)和十三(B)圖所示，第十二(A)圖之發 光二極體封裝體的變化是顯示。這變化與第十二(A)圖中所 示的發光二極體封裝體不同的地方是在於在本變化中，於 20 鑽石薄膜15上是更塗佈有一層螢光粉層16以致於在第十二 (A)圖中所示的螢光粉層6可省略。 第十四圖是為一個顯示一發光模組的示意部份分解 圖，而第十五是為一個顯示第十四圖之發光模組的示意 組合圖。 13 200950128 和4=:四圖所示，該發光模組包含-個發光組件 1〇〇 該發光組件包括—長形的印刷電路板 5 光-核^ P刷電路板觸上，是以覆晶方式安裝有數個發 裝體·。於每個發光二極體封裝體·的主要 :曰面上是塗佈有一螢光粉層2〇卜在該印刷電路板1〇〇 疋形成有數個在該印刷電路板之縱長方向上以相等 間隔分隔的倒Τ形貫孔1〇1。

該導光組件包括—擴散板·。在該擴散板300之面向 該Ρ刷電路板100的表面上是形成有數個適於容置安裝在 10該印刷電路板⑽上之對應之發光二極體封裝體細的容置 的陷部301及數個適於延伸至該印刷電路板1〇〇之對應之貫 孔101的卡勾302。 如在第十五圖中所示，當該擴散板3〇〇的卡勾3〇2卡合 在該印刷電路板100之對應的貫孔101内時，安裝在該印刷 15電路板100上的發光二極體封裝體200是容置在該擴散板 300之對應的凹陷部3〇1内，而由該等發光二極體封裝體2〇〇 發射的光線是由該擴散板300擴散出去。 應要注意的是，於每個凹陷部301的内表面上是可堂佈 螢光粉層303 (見第十六圖）。如是，發光二極體封裝體2〇〇 2〇 上的榮光粉層便可省略。或者，勞光粉層3 03與發光二極體 封裝體200上约螢光粉層可同時存在，俾可改進發光二極體 3 = 11200侧八+爸激發螢光粉的缺點。 現在請參閱第十七圖所示，與第二實施例不同，本實 施例的發光二極體封裝體在發光二極體晶片1的主要發光 14 200950128 5 ❹ 10 15 ❹ 20 = ==:=側絕緣層，該螢光_是直 唆 體日日片1的主要發光表面12上。 十八圖是為-個_使用 二極體封裝體㈣域組心意立„。之發先 如在第十八圖中 刚、數個發光二_二’該背光模組包含-印刷嫩 蓋體姻。該等如在^及數個摻雜有螢光粉的 2〇〇是電氣地㈣在騎^财所極體封裝體 成有-個㈣狀貫孔4(M，路。上。母個蓋體4。。是形 上以致於每個發光，而且是安裝在卿刷電路板100 彻的貫孔4_靠;⑼是位於-對應之蓋體 是，任何_::_之具較小孔徑的孔D。如 裝體200側面發出的藍色光 ^光粉嶋_恤，目繼輪 斤述本發明之『發光m增體及 法』，確能藉上述所揭露之構造、裝置，達到_之= 與功^且申請前未見於刊物亦未公開使用，符合發明專 利之新穎、進步等要件。述Γ之圖式及說明，僅為切明< 實施例而 已，非為限疋本發明之實施例；大凡熟悉該項技藝之人仕， 轉泫亡發·明之特徵範疇，所作之其他等效變化或修飾， 皆應涵蓋在以下本素之申請專利範圍内。 【主要元件符就說明】 1發光二極體晶片 10電極側表面 15 200950128 11 電極 14第二電極側表面 12 主要發光表面 100印刷電路板 2 電極側絕緣層 101貫孔 20 通孔 200發光二極體封裝體 30 高傳熱散熱層 201螢光粉層 31 高傳熱金屬層 300擴散板 32 锡球 301凹陷部 4 發光表面側絕緣層 302卡勾 40 穿孔 303螢光粉層 41 螢光粉層 400蓋體 51 電極接腳 401貫孔 52 電極接腳 W發光二極體晶圓 6 螢光粉層 CL切割線 7 反射罩 W12 表面 8 透鏡 第一電極側表面 ❹ 16

Claims (1)

1. 200950128 十、申請專利範圍： 1. 一種發光二極體封裝體，包含： 一個發光二極體晶片，其具有一個電極側表面和至 少兩個安裝於該電極側表面上的電極； 5 一個電極側絕緣層，其是形成於該發光二極體晶片 的電極側表面上且是形成有數個對應於該等電極的通 孑L ; 形成於該電極侧絕緣層之每個通孔内的高傳熱散熱 0 層；及 10 形成於每個高效散熱層上的高傳熱金屬層。 2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體，其中， 該等高效散熱層是由具有400W/(m.K)至700W/(nrK)之熱 傳導係數的熱/烈解石墨形成，或者是由具有900W/(m‘K) 至1200W/(m‘K)之熱傳導係數的鑽石墨形成。 15 3.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體，其中， 每個金屬層可以是由一任意的金屬層或者合金層形成。 Ο 4.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體，其中， 每個金屬層可以是由一鎳層與一金層形成。 5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體，其中， 20 每個金屬層可以是由一紹層和一銅層形成。 6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體，其中， 每iS金屬層’丁以是由一銅層形成。 7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體，更包含 形成於每個金屬層上的錫球。 17 200950128 8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體，其中， 該發光二極體晶片更具有一個與該電極侧表面相對的主 要發光表面，該發光二極體封裝體更包含：一個形成於 該主要發光表面上的發光表面絕緣層，該發光表面絕緣 5 層形成有一個到達該主要發光表面的通孔；及一個形成 於該通孔内的螢光粉層。 9. 一種發光二極體封裝體的封裝方法，包含如下之步驟： 準備一片發光二極體晶圓，該發光二極體晶圓具有 φ 數個發光二極體晶片，每個發光二極體晶片具有一個主 10 要發光表面，該等發光二極體晶片的主要發光表面相當 於該發光二極體晶圓的主要發光表面； 於該發光二極體晶圓的主要發光表面上形成一個發 光表面絕緣層； 於該發光表面絕緣層上形成數個各到達一對應之發 15 光二極體晶片之主要發光表面的通孔；及 於該等通孔内形成一螢光粉層； Q 藉此，所有發光二極體晶片的螢光粉層皆具有相同 厚度、相同面積、以及相同形狀，而且形成於每個發光 二極體晶片之主要發光表面上的螢光粉層與對應的發光 20 二極體晶片之間的相對位置是固定不變。 10. 如申請專利範圍第9項所述之封裝方法，更包含如下之 步驟： 於該發光二極體晶圓的電極側表面上形成一個電 極側絕緣層； 18 200950128 ^成數個《該發光lbW之對應 通孔在該電極側絕緣層中；及 和的 於每個通孔内依序形成有-個在該電極側表面上 的咼傳熱散熱層和一個在 上 金屬層。 仏傳熱散熱層上的高傳熱 11.一種發光二極體封裝體，包含： 一對電極接腳；及 -個發光二極體晶片，該發光二極體晶片具有 -電，侧表面和一第二電極側表面，在該第—電極側表 10 社疋叹有—第—電極，在該第二電極側表面上是設;^ 一第二電極’該第-電極和該第：電極具有不同的導電 ! 生類型’該發光二極體晶片是在其之第—和第二電極側 表面之電極與對應之電極接腳的接點電氣接觸的情況 下由該對電極接腳支撐，該發光二極體晶片的電極側表 15 面是塗佈有鑽石薄膜，因此，熱能夠經由該鑽石薄臈有 效地從電極接腳傳導離開該透鏡内部。 12·如申请專利範圍第11項所述之發光二極體封裝體，其 中，該鑽石薄膜具有900W/(m.K)至1200W/(m.K)的熱傳 導係數。 20 13·如申請專到範圍第1項所述之發光二極體封裝體，其 中，簦A分層的厚度是由絕緣層的高度控制。 14. 如申請專利範圍第丨項所述之發光二極體封裝體，其 中，每個通孔可以曝露兩個或以上的晶片。 15. 如申請專利範圍第丨項所述之發光二極體封裝體，其 Γ C 1 19 200950128 中，在發光二極體晶片的P層或者N層上可以塗佈有任何 適當的高傳熱材料。 16.如申請專利範圍第15項所述之發光二極體封裝體，其 中，該南傳熱材料可以是為鑽石墨、烈解石墨等等材料 5 17.—種發光模組，包含： 一個發光組件，該發光組件包括—長形的印刷電路 板，在該印刷電路板上是以覆晶方式安裝有數個發光二 極體封裝體；及 ❹ 10 15 ⑩ 20 一個導光組件，該導光組件包括—個安裝於該印刷 電路板上的擴散板，在該擴散板之面向卿刷電路板的 表面上是形成有數個適於容置安裝在該印刷電路板上 之對應之發光二極體封裝體的容置凹陷部。 請專利範圍第17項所述之發光模組，其中，在該擴 政板之母個凹陷部之内表面與每個發光二極體封裝體 之^要發光表面中之至少—者上是形成有1光粉層。 19.如申請專利範圍第17項所述之發光模組，其中，在該印 刷電路板中是形成有數個在該印刷電路板之縱長方向 隔分隔的倒Τ形貫孔，且其中，該擴散板更 T k於延伸至料刷轉板之對應之貫孔的卡 的1_散板的卡衫合在辦刷魏板之對應 ::時’安裝在該印刷電路板上的發光二極體封裝 疋各置在該擴散板之對應的凹陷部内，而由該等發光 一極體封裝體發射的姐是㈣擴散板擴散出去。 20.種發光二極體封裝體的封裝方法，包含如下之步驟： 20 200950128 準備一片發光二極體晶圓，該發光二極體晶圓具有 數個發光二極體晶片，每個發光二極體晶片具有一個主 要發光表面，該等發光二極體晶片的主要發光表面相當 於該發光二極體晶圓的主要發光表面； 5 於該發光二極體晶圓的主要發光表面上形成一個 螢光粉層；及 於該勞光粉層上形成一個保護層。 21.如申請專利範圍第20項所述之封裝方法，更包含如下之 ® 步驟： 10 於該發光二極體晶圓的電極侧表面上形成一個電 極側絕緣層； 形成數個曝露該發光二極體晶圓之對應之電極的 通孔在該電極側絕緣層中；及 於每個通孔内依序形成有一個在該電極側表面上 15 的高傳熱散熱層和一個在該高傳熱散熱層上的高傳熱 金屬層。 0 22.如申請專利範圍第20項所述之封裝方法，在形成該螢光 粉層之前，更包含如下之步驟： 於該發光二極體晶圓之主要發光表面上形成數個 20 各沿著一切參丨線延伸的凹槽。 23_如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體，其 中，該發光二極體晶片更具有一個與該電極侧表面相對 的主要發光表面，該發光二極體封裝體更包含：一個形 成於該主要發光表面上的螢光粉層。 21 200950128 24.如申請專利範圍第23項所述之發光二極體封裝體，其 中，該螢光粉層是延伸至該發光二極體晶片的侧表面 上。 ❹ ❿ 22