TWI384659B - 發光二極體封裝結構 - Google Patents

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Description

發光二極體封裝結構
本發明是有關於一種半導體封裝結構及其方法，且特別是有關於一種發光二極體封裝結構及其方法。
發光二極體具有諸如壽命長、體積小、高抗震性、低熱產生及低功率消耗等優點，因此已被廣泛應用於家用及各種設備中的指示器或光源。近年來，發光二極體已朝多色彩及高亮度發展，因此其應用領域已擴展至大型戶外看板、交通號誌燈及相關領域。在未來，發光二極體甚至可能成為兼具省電及環保功能的主要照明光源。
圖1為習知一種發光二極體封裝結構的剖面示意圖。請參考圖1，發光二極體封裝結構10包括一承載器(carrier)12、一封裝殼體(package casing)14、一發光二極體晶片(LED chip)16以及一封裝膠體(molding compound)18。發光二極體晶片16配置於承載器12上，且位於承載器12與封裝殼體14所構成的一晶片容置凹穴C內，其中發光二極體晶片16透過二焊線19與承載器12電性連接。封裝膠體18填入於晶片容置凹穴C內，以包覆發光二極體晶片16以及焊線19，其中暴露於封裝膠體18外的承載器12為外部電極E，用以作為發光二極體封裝結構10與外界電性連接的媒介。
習知當封裝膠體18填入晶片容置凹穴C時，由於封裝膠體18與晶片容置凹穴C之間的附著力大於封裝膠體18本身的內聚力，因此使得封裝膠體18於晶片容置凹穴C的四周稍比中央高一些，此即所謂的毛細現象。詳細而言，於毛細現象的影響下，位於晶片容置凹穴C內的封裝膠體18會呈現凹陷狀，使得發光二極體封裝結構10的出光均勻度呈現不穩定的現象，而位於晶片容置凹穴C之四周的封裝膠體18會部份溢出於封裝殼體14的上表面14a，使得發光二極體封裝結構10受到溢膠(flash)汙染。
本發明提供一種發光二極體封裝結構，用以解決封裝殼體表面溢膠的問題。
本發明提供一種發光二極體封裝結構，其包括一承載器、一封裝殼體、一發光二極體晶片、一封裝膠體以及一表面處理層。封裝殼體配置於承載器上，且封裝殼體具有一上表面，其中封裝殼體與承載器構成一晶片容置凹穴。發光二極體晶片配置於承載器上，且位於晶片容置凹穴內。封裝膠體配置於晶片容置凹穴內，且覆蓋發光二極體晶片。表面處理層配置於封裝殼體的上表面上，其中表面處理層用以防止封裝膠體附著於封裝殼體的上表面。
在本發明之一實施例中，上述之表面處理層為一油墨層。
在本發明之一實施例中，上述之油墨層的材質包括4-羥基-4-甲基戊-2-酮、環己烷、二甲苯、丁基乙二醇乙酸酯、溶劑油、三甲苯、樹脂與碳黑之組合。
在本發明之一實施例中，上述之油墨層的材質包括4-羥基-4-甲基戊-2-酮、環己烷、二甲苯、丁基乙二醇乙酸酯、溶劑油、三甲苯、樹脂與芳香烴之組合。
在本發明之一實施例中，上述之表面處理層是利用滾輪印刷的方式附著於封裝殼體的上表面上。
在本發明之一實施例中，上述之封裝膠體的表面與表面處理層的表面實質上切齊。
在本發明之一實施例中，上述之封裝膠體突出於封裝殼體，且封裝膠體的表面高於表面處理層的表面。
在本發明之一實施例中，上述之發光二極體封裝結構更包括至少一焊線。發光二極體晶片透過焊線與承載器電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之承載器包括一電路板或一導線架。
在本發明之一實施例中，上述之承載器與封裝殼體為一體成型。
基於上述，本發明之發光二極體封裝結構具有表面處理層，當封裝膠體填入晶片容置凹穴時，由於表面處理層與封裝膠體之間的接合力小於封裝膠體與封裝殼體之間的接合力，因此封裝膠體不易附著於表面處理層上，也就是說，封裝膠體不會溢出於封裝殼體的上表面。故，本發明之發光二極體封裝結構可以避免受到溢膠汙染。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖2為本發明之一實施例之一種發光二極體封裝結構的剖面示意圖。請參考圖2，在本實施例中，發光二極體封裝結構100包括一承載器110、一封裝殼體120、一發光二極體晶片130、一封裝膠體140以及一表面處理層150。特別是，本實施例之發光二極體封裝結構100為一表面黏著型(surface mount device,SMD)的發光二極體封裝結構100。
詳細而言，封裝殼體120配置於承載器110上，且封裝殼體120具有一上表面122，其中封裝殼體120與承載器110構成一晶片容置凹穴C’，且承載器110與封裝殼體120為一體成型之結構。在本實施例中，承載器110例如是一電路板(circuit board)，於其他實施例中，承載器110亦可以是一導線架(lead frame)。換言之，圖2所示之承載器110僅為舉例說明，並不以此為限。
發光二極體晶片130配置於承載器110上，且位於晶片容置凹穴C’內，用以發射出一光線。在本實施例中，發光二極體封裝結構100更包括至少一焊線160(圖2中僅示意地繪示二條)，其中發光二極體晶片130透過焊線160與承載器110電性連接。
封裝膠體140配置於晶片容置凹穴C’內，且覆蓋發光二極體晶片130與焊線160，其中封裝膠體140的功用為保護發光二極體晶片130與焊線160，以避免受到外界溫度、濕氣與雜訊的影響，而暴露於封裝膠體140的承載器110為外部電極E’，用以作為發光二極體封裝結構100與外界電性連接的媒介。
表面處理層150配置於封裝殼體120的上表面122上，其中表面處理層150用以防止封裝膠體140附著於封裝殼體120的上表面122。在本實施例中，封裝膠體140的表面與表面處理層150的表面實質上切齊。表面處理層150是利用滾輪印刷的方式附著於封裝殼體120的上表面122上。
特別是，在本實施例中，表面處理層150例如為一油墨層，其中此油墨層是由含量10-22%的4-羥基-4-甲基戊-2-酮(4-Hydroxy-4-Methylpentan-2-One)、含量1-10%的環己烷(Cyclohexanone)、含量5-15%的二甲苯(Xylene)、含量1-15%的丁基乙二醇乙酸酯(Butylglycol Acetate)、含量小於5%的溶劑油(Solvent Naphtha)、含量小於5%三甲苯(Mesitylene)、含量15-20%的樹脂(Resin)與含量3-5%的碳黑(Carbon black)所組合。當然，於其他實施例中，亦可視油墨層所需的顏色而將上述含量3-5%的碳黑更換成含量1-3%的芳香烴(Aromatic hydrocarbons)，也就是說，油墨層也從原本碳黑所呈現的黑色更換成透明。
值得注意的是，當填入適量之封裝膠體140於晶片容置凹穴C’內時，雖然封裝膠體140與晶片容置凹穴C’之間的附著力大於封裝膠體140本身的內聚力，使得封裝膠體140於晶片容置凹穴C’的四周稍比中央高一些，此即所謂的毛細現象，但是於本實施例之封裝殼體120的上表面122上所配置的表面處理層150，其與封裝膠體140之間的接合力小於封裝膠體140與封裝殼體120之間的接合力，因此封裝膠體140不易附著於表面處理層150上，也就是說，封裝膠體140不會溢出於封裝殼體120的上表面122，只會呈現封裝膠體140的表面與表面處理層150的表面實質上切齊或封裝膠體140的表面低於表面處理層150的表面的現象。
簡言之，本實施例之發光二極體封裝結構100具有表面處理150，當封裝膠體140填入晶片容置凹穴C’時，由於表面處理層150與封裝膠體140之間的接合力小於封裝膠體140與封裝殼體120之間的接合力，因此封裝膠體140不易附著於表面處理層150上，也就是說，封裝膠體140不會溢出於封裝殼體120的上表面122。因此，本實施例之發光二極體封裝結構100可以避免受到溢膠汙染。
圖3為本發明之另一實施例之一種發光二極體封裝結構的剖面示意圖。請同時參考圖3與圖2，在本實施例中，圖3之發光二極體封裝結構100a與圖2之發光二極體封裝結構100相似，惟二者主要差異之處在於：圖3之封裝膠體140a突出於封裝殼體120，且封裝膠體140a的表面高於表面處理層150的表面。
詳細而言，在本實施例中，當填入過量之封裝膠體140a於晶片容置凹穴C’內時，雖然封裝膠體140a與晶片容置凹穴C’之間的附著力大於封裝膠體140a本身的內聚力，使得封裝膠體140a於晶片容置凹穴C’的四周稍比中央高一些，但是於本實施例之封裝殼體120的上表面122上所配置的表面處理層150，其與封裝膠體140a之間的接合力小於封裝膠體140a與封裝殼體120之間的接合力，且其與封裝膠體140a之間的表面張力遠大於封裝膠體140a本身的內聚力，因此過量的封裝膠體140a會突出於封裝殼體120，但封裝膠體140a卻不會附著於表面處理層150上。也就是說，封裝膠體140a不會溢出於封裝殼體120的上表面122。
值得一提的是，在本實施例中，由於封裝膠體140a不會溢出於封裝殼體120的上表面122，也就是說，位於晶片容置凹穴C’內的封裝膠體140a不會呈現凹陷狀，因此相較於習知技術而言，本實施例之發光二極體封裝結構100a的出光均勻度呈現較穩定的現象。特別是，在本實施例中，突出於封裝殼體120外的封裝膠體140a可視為一凸形透鏡，因此當發光二極體晶片130所發出的光經過封裝膠體140a而傳遞至外界時，發光二極體封裝結構100a能具有較佳的出光均勻度。
綜上所述，本發明之發光二極體封裝結構，其具有一表面處理層，因此當封裝膠體填入晶片容置凹穴內時，雖然封裝膠體與晶片容置凹穴之間的附著力大於封裝膠體本身的內聚力，使得封裝膠體於晶片容置凹穴的四周稍比中央高一些，但是表面處理層與封裝膠體之間的接合力小於封裝膠體與封裝殼體之間的接合力，因此封裝膠體不易附著於表面處理層上，也就是說，封裝膠體不會溢出於封裝殼體的上表面。故，本發明之發光二極體封裝結構可以避免受到溢膠汙染。
此外，由於封裝膠體不會溢出於封裝殼體的上表面，且可藉由控制所填入於晶片容置凹穴之封裝膠體的量，來形成與表面處理層的表面實質上切齊之封裝膠體或突出於封裝殼體之封裝膠體，因此當發光二極體晶片所發出的光經過封裝膠體而傳遞至外界時，可避免習知因毛細現象而產生光均勻度不穩定的問題，換言之，發光二極體封裝結構所呈現的色光均勻度較佳。故，本發明之發光二極體封裝結構具有較佳的出光均勻度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。
10．．．發光二極體封裝結構
12．．．承載器
14．．．封裝殼體
14a．．．上表面
16．．．發光二極體晶片
18．．．封裝膠體
19．．．焊線
100、100a．．．發光二極體封裝結構
110．．．承載器
120．．．封裝殼體
122．．．上表面
130．．．發光二極體晶片
140、140a．．．封裝膠體
150．．．表面處理層
160．．．焊線
C、C’．．．晶片容置凹穴
E、E’．．．外部電極
圖1為習知一種發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
圖2為本發明之一實施例之一種發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
圖3為本發明之另一實施例之一種發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
100．．．發光二極體封裝結構
110．．．承載器
120．．．封裝殼體
122．．．上表面
130．．．發光二極體晶片
140．．．封裝膠體
150．．．表面處理層
160．．．焊線
C’．．．晶片容置凹穴
E’．．．外部電極

Claims (8)

  1. 一種發光二極體封裝結構，包括：一承載器；一封裝殼體，配置於該承載器上，具有一上表面，其中該封裝殼體與該承載器構成一晶片容置凹穴；一發光二極體晶片，配置於該承載器上，且位於該晶片容置凹穴內；一封裝膠體，配置於該晶片容置凹穴內，且覆蓋該發光二極體晶片；以及一表面處理層，配置於該封裝殼體的該上表面上，其中該表面處理層用以防止該封裝膠體附著於該封裝殼體的該上表面；其中該表面處理層為一油墨層，該油墨層的材質包括4-羥基-4-甲基戊-2-酮、環己烷、二甲苯、丁基乙二醇乙酸酯、溶劑油、三甲苯、樹脂與碳黑之組合，或者該油墨層的材質包括4-羥基-4-甲基戊-2-酮、環己烷、二甲苯、丁基乙二醇乙酸酯、溶劑油、三甲苯、樹脂與芳香烴之組合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該表面處理層為一油墨層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該表面處理層是利用滾輪印刷的方式附著於該封裝殼體的該上表面上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該封裝膠體的表面與該表面處理層的表面實質上 切齊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該封裝膠體突出於該封裝殼體，且該封裝膠體的表面高於該表面處理層的表面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，更包括至少一焊線，該發光二極體晶片透過該焊線與該承載器電性連接。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該承載器包括一電路板或一導線架。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該承載器與該封裝殼體為一體成型。
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