TWI427837B - 發光二極體封裝結構及其製造方法 - Google Patents

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TWI427837B TW100124694A TW100124694A TWI427837B TW I427837 B TWI427837 B TW I427837B TW 100124694 A TW100124694 A TW 100124694A TW 100124694 A TW100124694 A TW 100124694A TW I427837 B TWI427837 B TW I427837B
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Description

發光二極體封裝結構及其製造方法
本發明涉及一種半導體結構，尤其涉及一種發光二極體封裝結構及其製造方法。
相比於傳統的發光源，發光二極體(Light Emitting Diode，LED)具有重量輕、體積小、污染低、壽命長等優點，其作為一種新型的發光源，已經被越來越廣泛地應用。
習知的發光二極體封裝結構一般包括基板、形成於基板上的電極以及裝設於基板上並與電極電性連接的發光二極體晶片。該發光二極體晶片與電極的連接方式通常採用固晶打線方式完成。然而固晶打線工藝不僅複雜繁瑣，而且容易因人為操作的失誤導致導線脫落，從而影響發光二極體封裝結構的製作良率。而且發光二極體封裝結構的散熱問題一直是業界努力探索的一個主題。
有鑒於此，有必要提供一種製造簡單、利於散熱的發光二極體封裝結構及其製造方法。
一種發光二極體封裝結構，包括電極、與電極電連接的複數個發光二極體及覆蓋所述發光二極體的封裝體，所述電極包括複數個彼此間隔設置的金屬層，該封裝體與電極鄰接的面設有與所述發光二極體對應的凹槽，所述發光二極體容置於凹槽內且藉由電極 墊與電極連接，該封裝體靠近電極的外圍部分圍設有反射部。
一種發光二極體封裝結構製造方法，包括以下步驟：提供一透明的載板，該載板的其中一個表面向內凹陷形成複數個凹槽，該載板採用透明材料製成；於載板的凹槽內裝設發光二極體，該發光二極體包括發光二極體晶片和電極墊，該電極墊朝向凹槽的開口方向設置；提供一凹形板，該凹形板包括複數個分離的金屬層及環設於金屬層外圍的反射部；將凹形板蓋設於載板上，並使發光二極體晶片的電極墊與金屬層對應貼設電連接，且所述反射部環設於載板的外側面上。
由於發光二極體直接與金屬層電性連接，不但省去了為固定和電連接發光二極體晶片而採用的固晶打線等工序步驟，使製作過程更加簡便，而且由於發光二極體直接與金屬層接觸連接，從而利於發光二極體產生的熱量可以直接向下經金屬層傳導至發光二極體封裝結構的外部，利於散熱。
下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
100、200、300‧‧‧發光二極體封裝結構
10、10a、10b‧‧‧基板
11‧‧‧上表面
11b‧‧‧平板部
12‧‧‧下表面
12b‧‧‧豎直部
13‧‧‧側面
14‧‧‧通孔
20‧‧‧電極
21‧‧‧第一電極
22‧‧‧第二電極
23、23a、23b‧‧‧金屬層
231b‧‧‧導電柱
24a‧‧‧絕緣塊
30‧‧‧發光二極體
30a‧‧‧第一發光二極體
30b‧‧‧第二發光二極體
30c‧‧‧第三發光二極體
31‧‧‧發光二極體晶片
311‧‧‧發光面
312‧‧‧背光面
32‧‧‧電極墊
40‧‧‧封裝體
41‧‧‧出光面
42‧‧‧結合面
43‧‧‧外側面
44、61‧‧‧凹槽
50、50b‧‧‧反射部
60‧‧‧載板
70‧‧‧凹形板
71‧‧‧第一板體
711‧‧‧第一表面
712‧‧‧第二表面
13b、713‧‧‧穿孔
72‧‧‧第二板體
80‧‧‧螢光層
圖1為本發明第一實施方式的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
圖2為本發明第二實施方式的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
圖3為本發明第三實施方式的發光二極體封裝結構的剖面示意圖 。
圖4為本發明一實施方式的發光二極體封裝結構的製造方法流程圖。
圖5至圖8為本發明一實施方式的發光二極體封裝結構的製造過程中各步驟所得的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
請參見圖1，本發明第一實施方式提供的發光二極體封裝結構100，其包括基板10、電極20、固定於電極20上並與電極20電性連接的發光二極體30、覆蓋發光二極體30的封裝體40及反射部50。
所述基板10大致呈矩形平板狀，該基板10包括上表面11、與上表面11相對的下表面12以及連接該上表面11和下表面12的複數個側面13。所述基板10上開設有至少兩通孔14。在本實施方式中，所述通孔14為兩個，所述通孔14分別靠近基板10的相對兩側面13，每一通孔14從上表面11向下表面12貫穿延伸。所述通孔14用於容置電極20。所述上表面11和下表面12均為平面，該上表面11用於承載發光二極體30。該基板10的材料可以為具有較高反射率的材料，如陶瓷，矽等。
所述電極20形成於基板10上。該電極20包括第一電極21、第二電極22及位於第一電極21和第二電極22之間的複數個金屬層23。所述第一電極21、金屬層23與第二電極22之間兩兩間隔設置。該第一電極21填充於該基板10的其中一通孔14中。該第一電極21的底面與基板10的下表面12平齊，頂面高於基板10的上表面11。該第二電極22填充於該基板10的另一通孔14中。該第二電極22的底面 與基板10的下表面12平齊，頂面高於基板10的上表面11。該第一電極21和第二電極22的底面均暴露於基板10的通孔14內，用於與外界電路連接從而為該發光二極體封裝結構100提供電能。所述金屬層23鋪設於基板10的上表面11位於第一電極21和第二電極22之間的部分。該金屬層23的厚度與第一電極21和第二電極22高出於基板10的上表面11的部分的高度大致相等。具體實施時，所述金屬層23的數量根據發光二極體30的數量的不同而改變。在本實施方式中，所述金屬層23的數量為兩個，該兩金屬層23彼此間隔且電性不同，以用於將三個發光二極體30電性連接。
所述發光二極體30裝設於基板10上。具體的，每一發光二極體30包括發光二極體晶片31和電極墊32。該發光二極體晶片31包括發光面311和背光面312，所述電極墊32至少為兩個，並設置於背光面312上。具體實施時，該發光二極體30的數量根據不同需求可以為一個或者複數個。在本實施方式中，所述發光二極體30的數量為三個，分別為第一發光二極體30a、第二發光二極體30b以及第三發光二極體30c。該三個發光二極體30排成一列裝設於基板10之上，每一發光二極體30的兩電極墊32分別與相鄰的兩電極20貼設連接。具體的，第一發光二極體30a的兩電極墊32分別與第一電極21和與該第一電極21相鄰的金屬層23貼設連接。第三發光二極體30c的兩電極墊32分別與第二電極22和與該第二電極22相鄰的另一金屬層23貼設連接。第二發光二極體30b的其中一電極墊32與第一發光二極體30a共同連接同一個金屬層23，另一電極墊32與第二發光二極體30b共同連接同一個金屬層23。在其他實施方式中，還可以於發光二極體30的電極墊32與電極20之間設置異方性導電膠或銀膠，用以增加發光二極體30與電極20之間的緩 衝，也可以增加連接強度與導電性。
所述封裝體40覆蓋於基板10上，並採用透明材料一體成型，如玻璃製成。該封裝體40包括遠離基板10的出光面41、與基板10貼合的結合面42及連接出光面41和結合面42的外側面43。該結合面42上開設有複數個凹槽44，所述凹槽44自結合面42向靠近出光面41的方向凹陷形成，其中每一凹槽44對應收容一發光二極體30於其內部。在本實施方式中，該凹槽44的深度與發光二極體晶片31和電極墊32的厚度之和大致相等，該凹槽44的長度和寬度分別與發光二極體晶片31的長度和寬度大致相等，從而使發光二極體晶片31收容於對應的凹槽44內時，其頂面和側面均能夠與封裝體40的圍設形成所述凹槽44的內表面接觸，進而利於發光二極體30產生的熱量傳遞至封裝體40而向外散發。所述封裝體40的外側面43與基板10的側面13相平齊，共同形成一豎直的側平面。
該反射部50環繞於該發光二極體封裝結構100的側平面的底端部分。具體而言，該反射部50環設於基板10的側面13以及封裝體40的外側面43於靠近基板10的部分。該反射部50底端與基板10的下表面12平齊，而頂端高於發光二極體30的頂面。採用該種結構，使所述發光二極體30發出的光線一部分直接從封裝體40的出光面41射出，另一部分射向反射部50並經反射部50的反射後最終從出光面41射出。該反射部50可選用具有高反射率的材料製成，具體實施時，該反射部50的材料可以與基板10的材料相同且均採用高反射率材料製成，從而反射部50與基板10可以採用一體成型的方式製作而成，如，可採用一具有凹形容置空間的模具同時形成所述基板10和反射部50，並使該反射部50位於基板10的兩端，從而 使該基板10和反射部50整體形成“凹”字形結構。
在其他實施方式中，還可以在封裝體40的出光面41上和封裝體40未被反射部50覆蓋的另外一部分外側面43上塗覆一層螢光層(圖未示)，從而改變發光二極體30發出光線的光學特性。
本實施方式中，由於發光二極體30藉由電極墊32直接與電極20貼設連接，不僅避免了採用打線工藝造成的製作過程的繁瑣和困難，還可以避免發光二極體封裝結構在使用中存在的導線脫離、斷裂等不良隱患。發光二極體30直接與電極20接觸連接，並且電極20的底端直接外露於基板10的下表面12，從而發光二極體30產生的熱量可直接藉由電極20迅速向下傳導至發光二極體封裝結構100之外，增加該發光二極體封裝結構100的散熱性能。另外，所述封裝體40採用玻璃材料一體成型並覆蓋發光二極體30，不僅避免了現有技術中發光二極體30產生的熱量對樹脂類封裝材料造成的封裝層黃化和碎裂等問題，還可以使發光二極體30產生的另一部分熱量可向上傳導經由封裝體40迅速傳導至發光二極體封裝結構100的外部，達到更高的散熱效率。此外，用於電性連接所述發光二極體30的電極20形成於基板10的上表面11，所述電極20能夠起到反射層的作用，而反射部50環繞於所述基板10的側面13及封裝體40的外側面43與基板10的側面13連接的底端部分，所述金屬層23與反射部50共同圍設形成大致呈U形的反射面，從而將發光二極體30發出的光線有效反射使其從封裝體40的出光面41出射，以增強該發光二極體封裝結構100的出光效率。
請參閱圖2，為本發明第二實施方式提供的發光二極體封裝結構200，其與第一實施方式的發光二極體封裝結構100不同之處在於 ，所述基板10a包括複數個分離的金屬層23a和連接相鄰兩金屬層23a之間的複數個絕緣塊24a。所述金屬層23a的厚度與前述基板10的厚度大致相等，相鄰兩金屬層23a之間藉由一絕緣塊24a電性絕緣。每一發光二極體30分別對應連接相鄰兩金屬層23a。具體而言，每一發光二極體30的兩電極墊32分別與相鄰的兩金屬層23a貼設連接。本實施方式中的發光二極體封裝結構200直接採用金屬層23a作為基板，因為金屬層23a採用金屬材料製成，具有較高的熱傳導性以及高反射性能，使發光二極體30產生的熱量向下經由金屬層23a傳導至發光二極體封裝結構200的外部，從而使散熱效率提高；所述反射部50環設於基板10a的側面以及封裝體40的外側面，因而金屬層23a與反射部50共同形成環繞所述發光二極體30的大致呈U形的反射面，從而將發光二極體30發出的光線有效反射使其從封裝體40的出光面41出射，以增強該發光二極體封裝結構100的出光效率。此外，於封裝體40外表面還形成有一層螢光層80。
請參閱圖3，為本發明第三實施方式提供的發光二極體封裝結構300，其與第一實施方式的發光二極體封裝結構100不同之處在於，所述基板10b呈“凹”字形，其採用透明材料製成。該基板10b包括一水平的平板部11b和位於平板部11b外圍的豎直部12b，當然該基板10b還可以為僅包括一水平的平板部11b的板體結構。平板部11b內開設有複數個穿孔13b，每一穿孔13b對應於一發光二極體30的一電極墊32設置並豎直貫穿該基板10b。該基板10b的下表面鋪設複數個金屬層23b，所述金屬層23b兩兩間隔，並分別封住所述穿孔13b的底端。每一金屬層23b包括收容於對應穿孔13b內的一導電柱231b，以對應電性連接一發光二極體30的電極墊32 。所述反射部50b形成於豎直部12b的外側面上並環設於封裝體40的外側面於靠近基板10b的部分。本實施方式中的發光二極體封裝結構300採用金屬層23b鋪設於透明的基板10b的下表面，並與發光二極體30電性連接，在起到電連接的作用的同時還可以將發光二極體30射向金屬層23b的光線反射，從而與反射部50b共同形成環繞所述發光二極體30的大致呈U形的反射面，將發光二極體30發出的光線有效反射使其從封裝體40的出光面41出射，提高發光效率，並使出光均勻。此外，於封裝體40外表面還形成有一層螢光層80。
請參閱圖4，為上述第一實施方式中的發光二極體封裝結構100的製作方法，其步驟包括：請同時參閱圖5，提供一透明的載板60，該載板60大致呈矩形，該載板60的其中一個表面向內凹陷形成複數個凹槽61。該載板60採用透明材料如玻璃製成。
請參閱圖6，於載板60的每一個凹槽61內裝設一個發光二極體30，該發光二極體30包括發光二極體晶片31和電極墊32，裝設時，將發光二極體晶片31朝向凹槽61並貼設於凹槽61的底面，使電極墊32朝向凹槽61的開口方向設置。
請參閱圖7，提供一凹形板70，該凹形板70包括一水平的第一板體71和環設於第一板體71外圍的豎直的第二板體72，該第一板體71的尺寸與載板60的尺寸相當。該第一板體71包括面向載板60的一第一表面711和與該第一表面711相對的第二表面712。所述第一板體71的相對兩端分別設有穿孔173，每一穿孔713從該第二表面712向第一表面711貫穿延伸，且所述穿孔713內分別形成有第 一電極21和第二電極22。所述第一表面711上設有複數個金屬層23，所述金屬層23與第一電極21和第二電極22之間分別兩兩分隔設置。
請參閱圖8，將凹形板70覆蓋於載板60上，並使第一電極21、第二電極22及金屬層23分別與發光二極體30的電極墊32貼設連接，將所述結構翻轉，即形成發光二極體封裝結構100，如圖1所示。該第一板體71形成為基板10，第二板體72形成為反射部50。
其中，第二實施方式中的發光二極體封裝結構200的製作方法與上述第一實施方式中的發光二極體100的製作方法類似，其區別僅在於所提供的凹形板的結構不同，具體的，所提供的凹形板的結構與基板10a的結構相同。第三實施方式中的發光二極體封裝結構300的製作方法與上述第一實施方式中的發光二極體100的製作方法類似，其區別僅在於所提供的凹形板的結構不同，具體的，所提供的凹形板的結構與基板10b的結構相同。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧發光二極體封裝結構
10‧‧‧基板
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
13‧‧‧側面
14‧‧‧通孔
20‧‧‧電極
21‧‧‧第一電極
22‧‧‧第二電極
23‧‧‧金屬層
30‧‧‧發光二極體
30a‧‧‧第一發光二極體
30b‧‧‧第二發光二極體
30c‧‧‧第三發光二極體
31‧‧‧發光二極體晶片
311‧‧‧發光面
312‧‧‧背光面
32‧‧‧電極墊
40‧‧‧封裝體
41‧‧‧出光面
42‧‧‧結合面
43‧‧‧外側面
44‧‧‧凹槽
50‧‧‧反射部

Claims (10)

  1. 一種發光二極體封裝結構，包括電極、與電極電連接的複數個發光二極體及覆蓋所述發光二極體的封裝體，每一發光二極體包括發光二極體晶片和電極墊，其改良在於：所述電極包括複數個彼此間隔設置的金屬層，該封裝體與電極鄰接的面設有與所述發光二極體對應的凹槽，所述發光二極體容置於凹槽內且藉由電極墊直接與電極連接，該封裝體靠近電極的外圍部分圍設有反射部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，還包括支撐所述電極、發光二極體和封裝體於其上表面的基板，該基板上形成有複數個通孔，所述電極還包括分別收容於通孔內的第一電極和第二電極，所述第一電極與第二電極的頂端高於基板的上表面，所述第一電極與第二電極的底端與基板的下表面平齊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述金屬層形成於基板的上表面上，並與反射部共同形成反射面以反射發光二極體發出的光線，所述第一電極和第二電極的頂端與基板的上表面之間的高度差與金屬層的厚度相等。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體封裝結構，其中，該基板包括連接於其上表面與下表面之間的外側面，所述反射部進一步環設於該基板的外側面上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，每相鄰兩金屬層之間藉由一絕緣塊連接，所述絕緣塊與金屬層共同形成承載發光二極體及封裝體於其上的基板。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述反射部進 一步環設於該基板的外側面上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，還包括一承載所述電極、發光二極體和封裝體於其上表面的基板，該基板採用透明材料製成，該基板內對應發光二極體的電極墊的位置處分別開設有複數個穿孔，所述金屬層鋪設於該基板的下表面並分別封住所述穿孔的底端，每一金屬層包括收容於對應穿孔內的導電柱以與對應電極墊電性連接。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任意一項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述封裝體的凹槽為複數個，並分別對應複數個間隔設置的發光二極體形成於封裝體與電極鄰接的面上，該封裝體由玻璃材料一體成型製成。
  9. 一種發光二極體封裝結構製造方法，包括以下步驟：提供一透明的載板，該載板的其中一個表面向內凹陷形成複數個凹槽，該載板採用透明材料製成；於載板的凹槽內裝設發光二極體，該發光二極體包括發光二極體晶片和電極墊，該電極墊朝向凹槽的開口方向設置；提供一凹形板，該凹形板包括複數個分離的金屬層及環設於金屬層外圍的反射部；將凹形板蓋設於載板上，並使發光二極體晶片的電極墊直接與金屬層對應貼設電連接，且所述反射部環設於載板的外側面上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體封裝結構製造方法，其中，該凹形板包括一水平的第一板體和環設於第一板體外圍的豎直的第二板體，所述金屬層兩兩間隔形成於第一板體上，所述第二板體形成為反射部。
TW100124694A 2011-07-08 2011-07-13 發光二極體封裝結構及其製造方法 TWI427837B (zh)

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