TWI458137B - 發光二極體封裝結構 - Google Patents

Description

發光二極體封裝結構

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。

相較於傳統的發光源，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，已經被越來越多地應用到各領域當中，如路燈、交通燈、信號燈、射燈及裝飾燈等。

現有的發光二極體封裝結構通常包括基板、位於基板上的電極、承載於基板上並與電極電性連接的發光二極體晶片以及覆蓋發光二極體晶片於基板上的封裝體。在發光二極體封裝過程中，為了降低成本，通常採用成本較低的雙酚A類環氧樹脂來覆蓋發光二極體晶片而作為封裝體。然而，由於雙酚A類環氧樹脂在受到短波長(約500納米以下)的光束直接照射後，極易變性而導致透光率下降，最終影響發光二極體封裝結構的出光性能，使得成本的降低影響發光二極體封裝體的出光性能。

有鑒於此，有必要提供一種能夠兼顧製造成本與出光性能的發光二極體封裝結構。

一種發光二極體封裝結構，包括基板、設置在基板上表面的電極和反射杯，設置在反射杯內並電連接至電極的發光元件、以及填充在反射杯內以覆蓋發光二極體晶粒的封裝體，所述基板上表面形成有位於反射杯底部的擋塊，該擋塊將反射杯的底部空間分隔成互不相通的第一收容部和第二收容部，所述發光元件包括設置在第一收容部內的第一發光二極體晶粒以及設置在第二收容部內的第二發光二極體晶粒，該第一發光二極體晶粒的波長小於第二發光二極體晶粒的波長，該第一收容部內填充有第一封裝體，該第二收容部以及反射杯的頂部空間內均填充有第二封裝體，該第一封裝體的材質為環脂族類環氧樹脂，該第二封裝體的材質為雙酚A類環氧樹脂。

該種發光二極體封裝結構採用耐高溫且抗短波長光的環脂族類環氧樹脂覆蓋發光波長較短的第一發光二極體晶粒、並採用成本較低的雙酚A類環氧樹脂覆蓋該發光波長較長的第二發光二極體晶粒以及環脂族類環氧樹脂，由於該環脂族類環氧樹脂不易因短波長光束的照射而變性，從而可有效避免被第一發光二極體晶粒的短波長光直接照射而變性，進而避免引起透光率的下降，另外由於雙酚A類環氧樹脂不易因長波長光束的照射而變性，從而雙酚A類環氧樹脂不會因第二發光二極體晶粒的光束照射而變性導致透光率的下降，在保證透光性能的前提下降低了成本。

下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。

本發明參見圖1、圖2及圖3，本發明第一實施方式提供的發光二極體封裝結構10包括基板11、電極12、反射杯13、發光二極體晶粒14以及封裝體15。

所述基板11為絕緣基板，其材質可為藍寶石(Sapphire)、碳化矽(SiC)等絕緣材料。該基板11包括承載面110(即圖1所示的基板11上表面)、與該承載面110相對的底面112、位於承載面110和底面112之間並連接承載面110與底面112的側面114、以及自承載面110朝向遠離底面112的方向凸起的擋塊116。該擋塊116位於反射杯13底部。優選的，所述擋塊116的尺寸自承載面110沿遠離承載面110以及底面112的方向逐漸減小，從而使得擋塊116具有傾斜的側面，以輔助反射杯13進行光線校正。本實施例中，該擋塊116的剖面呈非直角梯形。

所述電極12設置在基板11的承載面110上以向發光二極體晶粒14提供電連接。該電極12包括第一電極121、第二電極122、第三電極123以及第四電極124。該第一電極121、第二電極122、第三電極123以及第四電極124分別自基板11的承載面110橫跨過基板11的側面114、並最終延伸至基板11的底面112上。

所述反射杯13設置在基板11的承載面110上，並局部覆蓋該承載面110以及位於該承載面110上的電極12。該反射杯13圍成一收容空間130，該反射杯13遠離基板11的一側形成有開口132。所述擋塊116的頂端所處平面(圖中虛線所述)將收容空間130劃分為底部空間134、頂部空間136兩個部分，且該擋塊116將反射杯13的底部空間134分隔成互不相通的第一收容部1340和第二收容部1342。所述第一電極121和第二電極122位於第一收容部1340內，所述第三電極123和第四電極124位於第二收容部1342內。

本實施例中，該開口132大體呈橢圓形。為了調整出光方向，本實施例將反射杯13的內壁設置為傾斜狀，使得該收容空間130的尺寸自開口132處朝向基板11方向逐漸減小，也即，收容空間130呈現倒置的截頂錐狀，當然該反射杯13的內壁設置也可根據實際需求設計成其他形狀而並不局限於此。

所述發光二極體晶粒14設置在反射杯13內並電連接至電極12。該發光二極體晶粒14包括設置在第一收容部1340內的第一發光二極體晶粒140以及設置在第二收容部1342內的第二發光二極體晶粒142。

該第一發光二極體晶粒140設置在第一電極121上並電連接至第一電極121和第二電極122。該第二發光二極體晶粒142設置在第三電極123上並電連接至第三電極123和第四電極124。該第一發光二極體晶粒140的發光波長小於第二發光二極體晶粒142的發光波長。本實施例中，該第一發光二極體晶粒140為藍光發光二極體晶粒，該第二發光二極體晶粒142為紅光發光二極體晶粒。更進一步的，該第一發光二極體晶粒140可以是發光波長為450納米左右的藍光發光二極體晶粒，該第二發光二極體晶粒142可以是發光波長為630納米左右的紅光發光二極體晶粒。

所述封裝體15設置在反射杯13內以覆蓋發光二極體晶粒14。該封裝體15包括第一封裝體150以及第二封裝體152。該第一封裝體150填充在第一收容部1340內，其材質為環脂族類環氧樹脂。該第二封裝體152填充在第二收容部1342以及反射杯的頂部空間136內，其材質為雙酚A類環氧樹脂。

該種發光二極體封裝結構10採用耐高溫且抗短波長光的環脂族類環氧樹脂覆蓋發光波長較短的第一發光二極體晶粒140、採用雙酚A類環氧樹脂覆蓋該發光波長較長的第二發光二極體晶粒142以及環脂族類環氧樹脂，其優點在於：環脂族類環氧樹脂不易因短波長光束的照射而變性，從而可有效避免被第一發光二極體晶粒140的短波長光直接照射而變性，避免引起透光率的下降；雙酚A類環氧樹脂不易因長波長光束的照射而變性，從而雙酚A類環氧樹脂不會因第二發光二極體晶粒142的光束照射而變性導致透光率的下降；雙酚A類環氧樹脂成本較低，反射杯內未被環脂族類環氧樹脂填充的部分填設有雙酚A類環氧樹脂可在前述保證出光性能的前提下一定程度上降低成本。需要說明的是，雖然短波長的光線最終仍會到達位於第一發光二極體晶粒140上方的雙酚A類環氧樹脂，但是由於第一發光二極體晶粒140上方的雙酚A類環氧樹脂與第一發光二極體晶粒140之間有環脂族類環氧樹脂的存在，從而使第一發光二極體晶粒140距離其上方的雙酚A類環氧樹脂較遠，而該部分雙酚A類環氧樹脂不會被短波長光束直接照射，大大延緩其變性的進程，避免該雙酚A類環氧樹脂在發光二極體封裝結構10的使用壽命期間變性。

此外，鑒於第一發光二極體晶粒140上方的雙酚A類環氧樹脂厚度較薄，即使由於個性差異使得極個別的發光二極體封裝結構10的使用壽命期間中該部分雙酚A類環氧樹脂發生了變性，但因其厚度較薄而對整體的出光性能影響較小。額外的，該擋塊116能夠將第一發光二極體晶粒140與第二發光二極體晶粒142分割開，使得來自第一發光二極體晶粒140的短波長光線不會照射到第二發光二極體晶粒142上，避免第二發光二極體晶粒142吸收來自第一發光二極體晶粒140的光線而降低出光效率。

參見圖4及圖5，本發明第二實施方式提供的發光二極體封裝結構20包括基板11、電極12、反射杯13、發光二極體晶粒24以及封裝體15。所述基板11、電極12、反射杯13以及封裝體15的結構配置與第一實施例中的發光二極體封裝結構10相同。

與第一實施例中發光二極體封裝結構10不同之處在於，發光二極體封裝結構20的發光二極體晶粒24不僅包括設置在第一收容部1340內的第一發光二極體晶粒140和設置在第二收容部1342內的第二發光二極體晶粒142，該發光二極體晶粒24還包括設置在第一收容部1340內的第三發光二極體晶粒144。

該第一發光二極體晶粒140和第三發光二極體晶粒144均設置在第一電極121上並分別電連接至第一電極121和第二電極122。該第二發光二極體晶粒142設置在第三電極123上並電連接至第三電極123和第四電極124。本實施例中，該第一發光二極體晶粒140和第三發光二極體晶粒144串聯設置。該第一發光二極體晶粒140的發光波長小於第二發光二極體晶粒142的發光波長，該第三發光二極體晶粒144的發光波長介於第一發光二極體晶粒140的發光波長和第二發光二極體晶粒142的發光波長之間。本實施例中，該第一發光二極體晶粒140為藍光發光二極體晶粒，該第二發光二極體晶粒142為紅光發光二極體晶粒，該第三發光二極體晶粒144為綠光發光二極體晶粒。更進一步的，該第一發光二極體晶粒140可以是發光波長為450納米左右的藍光發光二極體晶粒，該第二發光二極體晶粒142可以是發光波長為630納米左右的紅光發光二極體晶粒，該第三發光二極體晶粒144可以是發光波長為500納米左右的綠光發光二極體晶粒。

該種發光二極體封裝結構20除了具有第一實施例中發光二極體封裝結構10的上述優點之外，還具有能混成白光而適用於環境照明、背光源等裝置中的優點。

當然，該第一發光二極體晶粒140和第三發光二極體晶粒144並不局限於設置在第一電極121上，該第一發光二極體晶粒140和第三發光二極體晶粒144可以分別設置在第一電極121、第二電極122的一者之上，也可以均設置在第二電極122上，只要保證第一發光二極體晶粒140和第三發光二極體晶粒144串聯並電連接至第一電極121和第二電極122即可。

此外，需要說明的是，為了清楚表明發光二極體封裝結構10、20的各發光二極體晶粒的電連接情況，本發明的剖視圖圖2、圖5內仍然保留了用於連接發光二極體晶粒的金屬線，而並未依照實際的剖解情況將被剖去的相應金屬線部分刪除。

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。

10、20．．．發光二極體封裝結構

11．．．基板

110．．．承載面

112．．．底面

114．．．側面

116．．．擋塊

12．．．電極

121．．．第一電極

122．．．第二電極

123．．．第三電極

124．．．第四電極

13．．．反射杯

130．．．收容空間

132．．．開口

134．．．底部空間

136．．．頂部空間

1340．．．第一收容部

1342．．．第二收容部

14、24．．．發光二極體晶粒

140．．．第一發光二極體晶粒

142．．．第二發光二極體晶粒

144．．．第三發光二極體晶粒

15．．．封裝體

150．．．第一封裝體

152．．．第二封裝體

圖1為本發明第一實施方式的發光二極體封裝結構的俯視圖。

圖2為沿圖1所示II-II的發光二極體封裝結構的剖視圖。

圖3為圖1所示發光二極體封裝結構的拆分結構示意圖。

圖4為本發明第二實施方式的發光二極體封裝結構的俯視圖。

圖5為沿圖4所示V-V的發光二極體封裝結構的剖視圖。

10．．．發光二極體封裝結構

11．．．基板

110．．．承載面

112．．．底面

114．．．側面

116．．．擋塊

12．．．電極

121．．．第一電極

123．．．第三電極

13．．．反射杯

140．．．第一發光二極體晶粒

142．．．第二發光二極體晶粒

150．．．第一封裝體

152．．．第二封裝體

Claims (10)

1. 一種發光二極體封裝結構，包括基板、設置在基板上表面的電極和反射杯，設置在反射杯內並電連接至電極的發光元件、以及填充在反射杯內以覆蓋發光二極體晶粒的封裝體，其改進在於：所述基板上表面形成有位於反射杯底部的擋塊，該擋塊將反射杯的底部空間分隔成互不相通的第一收容部和第二收容部，所述發光元件包括設置在第一收容部內的第一發光二極體晶粒以及設置在第二收容部內的第二發光二極體晶粒，該第一發光二極體晶粒的波長小於第二發光二極體晶粒的波長，該第一收容部內填充有第一封裝體，該第二收容部以及反射杯的頂部空間內均填充有第二封裝體，該第一封裝體的材質為環脂族類環氧樹脂，該第二封裝體的材質為雙酚A類環氧樹脂。
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，所述電極包括位於第一空間內的第一、第二電極以及位於第二空間內的第三、第四電極，所述第一發光二極體晶粒電連接至第一、第二電極，所述第二發光二極體晶粒電連接至第三、第四電極。
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，所述第一發光二極體晶粒設置在第一電極上。
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，所述第二發光二極體晶粒設置在第三電極上。
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，所述擋塊的尺寸自基板上表面向遠離基板的方向逐漸減小。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述第一發光二極體晶粒為藍光發光二極體晶粒，所述第二發光二極體晶粒為紅光發光二極體晶粒。
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，所述發光元件還包括設置在第一空間內的第三發光二極體晶粒，該第三發光二極體晶粒的發光波長介於第一發光二極體晶粒和第二發光二極體晶粒之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述第三發光二極體晶粒與第一發光二極體晶粒串聯設置。
9. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述第三發光二極體晶粒設置在第一電極上。
10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述第一發光二極體晶粒為藍光發光二極體晶粒，所述第二發光二極體晶粒為紅光發光二極體晶粒，所述第三發光二極體晶粒為綠光發光二極體晶粒。