TWI497780B - 發光二極體及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種發光元件及其製造方法，特別設計一種發光二極體及其製造方法。
發光二極體(Light Emitting Diode，LED)係一種可將電流轉換成特定波長範圍的光的半導體元件，憑藉其發光效率高、體積小、重量輕、環保等優點，已被廣泛地應用到當前的各個領域當中。
現有的發光二極體，通常包括一基板，設置於基板上的複數個間隔的第一電極及第二電極，複數分別電性連接至第一電極及第二電極的發光二極體晶粒，該等發光二極體晶粒可根據需要組成串聯、並聯或串、並聯狀態。
由於傳統的發光二極體的第一電極及第二電極與外界電路板裝設時，每一電極藉由焊料焊接至外界電路板。這樣一來，一方面，需要重複大量的焊接操作，浪費工時；另一方面，由於相鄰的電極之間距離較小，在焊接過程中容易因相鄰的電極上的焊料黏連而導致相鄰電極短路，從而損壞發光二極體。
有鑒於此，有必要提供一種安全性高的發光二極體及其製造方法。
一種發光二極體，其包括基板、嵌設於基板的第一電極組合、第二電極組合、以及電性連接至第一電極組合及第二電極組合的複數發光二極體晶粒，所述第一電極組合包括間隔設置的第一電極及第二電極，所述第一電極及第二電極嵌設於基板，且其下表面外露於基板，所述第二電極組合位於第一、第二電極之間，其包括第三電極，所述第三電極嵌設於所述基板，且其下表面位於所述基板內，所述發光二極體晶粒電性連接所述第一電極、第二電極、第三電極。
一種發光二極體的製造方法，其包括以下步驟：
提供組接框，所述組接框包括內空的導線架、圍設於所述導線架內且間隔設置的第一電極組合及第二電極組合及連接所述第一電極組合及第二電極組合的金屬支架，所述第一電極組合包括間隔的第一電極及第二電極，所述第二電極組合包括第三電極；
在所述組接框內的間隔區域內形成基板，且使第一電極組合及第二電極組合均嵌設於所述基板，所述第一電極及第二電極的上表面及下表面分別外露於基板，所述第三電極上表面外露於基板，其下表面位於所述基板內部；
提供發光二極體晶粒，並將所述發光二極體晶粒電性連接至第一電極組合及第二電極組合；
切割所述組接框及基板形成多個發光二極體。
上述發光二極體中，由於所述第一電極組合的第一電極及第二電極的下表面外露於所述基板，而第三電極的下表面收容於所述基板的內部，因此，在該第一電極與第二電極在焊接至外界電路時，第三電極被基板阻隔而不與焊料黏接，且由於所述第二電極組合位於第一、第二電極之間，第一電極與第二電極之間因為距離較大，其上的焊料也不易於黏連在一起，從而避免導致整個發光二極體短路連接，有利於提高了該發光二極體的安全使用性。
下面參照附圖，結合具體實施方式對本發明作進一步的描述。
請參見圖1，本發明第一實施例中的發光二極體1，其包括一基板20、嵌設於基板20的一第一電極組合11、一第二電極組合13、電性連接至第一電極組合11及第二電極組合13的複數發光二極體晶粒30及覆蓋所述第一電極組合11及第二電極組合13的一封裝體40。
請一併參見圖2，該第一電極組合11與第二電極組合13間隔設置，且沿所述發光二極體1的縱向位於同一直線上。該第一電極組合11包括一第一電極111及與該第一電極111間隔的第二電極113。該第二電極組合13位於該第一電極111與第二電極113之間，且包括間隔的第三電極131及第四電極133。該第一電極111、第二電極113的高度大於第三電極131、第四電極133的高度。該第一電極111、第二電極113以及第三電極131、第四電極133沿發光二極體1上的II-II線的縱截面均呈“T”型。
該第一電極111與第二電極113自所述基板20的頂面朝向底面延伸的厚度相等，且該第一電極111及第二電極113的上表面及下表面均外露於所述基板20的頂面及底面。該第一電極111及第二電極113外露於基板的下表面用以與焊料配合。
所述第一電極111包括一第一主體部1111及自該第一主體部1111下表面中部斜向下向內延伸的一第一支撐部1113。該第一主體部1111為長方形板體。該第一支撐部1113各處的橫截面為矩形，且其沿發光二極體1的橫向或縱向的截面均呈梯形。該第一支撐部1113的寬度自靠近第一主體部1111的頂端向遠離第一主體部1111的底端方向逐漸減小。
所述第二電極113與第一電極111的結構類似，且該第二電極113沿發光二極體1縱向延伸的長度大於第一電極111沿發光二極體1縱向延伸的長度。該第二電極113沿發光二極體1橫向延伸的寬度等於第一電極111沿發光二極體1橫向延伸的寬度。
所述第二電極113包括一第二主體部1131及自該第二主體部1131下表面中部斜向下向內延伸的一第二支撐部1133。該第二主體部1131為長方形板體，且與第一主體部1111的厚度相等。該第二支撐部1133各處的橫截面為矩形，且其沿發光二極體1橫向或縱向的截面均梯形。該第二支撐部1133的寬度自靠近第二主體部1131的頂端向遠離第二主體部1131的底端方向逐漸減小。該第二支撐部1133自第二主體部1131下表面豎直向下延伸的高度等於所述第一支撐部1113自第一主體部1111下表面豎直向下延伸的高度。
所述第三電極131與第四電極133之間藉由金屬支架50連接，其厚度相等且小於第一電極111與第二電極113的厚度。該第三電極131及第四電極133的上表面均外露於所述基板20的頂面，下表面均位於基板20內部。第三電極131外露於基板20的上表面用以承載所述發光二極體晶粒30。
所述第三電極131與所述第一電極組合11的第二電極113的結構類似，其包括一第三主體部1311、自該第三主體部1311下表面斜向下向內延伸的第三支撐部1313。其中，所述第三主體部1311的厚度等於所述第一主體部1111或第二主體部1131的厚度；所述第三支撐部1313自第三主體部1311下表面豎直向下延伸的高度小於所述第二支撐部1133自第二主體部1131下表面豎直向下延伸的高度。
所述第四電極133與所述第一電極組合11的第一電極111的結構類似，其包括一第四主體部1331、自該第四主體部1331下表面中部斜向下向內延伸的第四支撐部1333。其中，所述第四主體部1331的厚度等於所述第一主體部1111或第二主體部1131的厚度；所述第四支撐部1333自第四主體部1331下表面豎直向下延伸的高度小於所述第一支撐部1113自第一主體部1111下表面豎直向下延伸的高度。如此，則第一電極111及第二電極113的下表面在同一平面內，第三電極131及第四電極133的下表面在另一平面內，且兩個平面之間具有一高度差。
所述基板20包括一主體部21及自該主體部21的上表面向上間隔凸設的間隔部23。二相鄰的間隔部23之間形成複數收容部251、252、253、254。該等收容部251、252、253、254沿發光二極體1上的II-II線的介面呈“T”字型，其沿發光二極體1縱向的寬度沿其厚度方向自上向下逐漸減小。
該等收容部251、252、253、254分別與所述第一電極111、第三電極131、第四電極133、第二電極113對應設置，且對應收容該第一電極111、第三電極131、第四電極133及第二電極113於其內。
所述主體部21為一縱長的板體，其位於所述第三電極131及第四電極133下表面所在的平面與所述第一電極111及第二電極113下表面所在的平面之間，且沿發光二極體1橫向方向延伸。
該主體部21的縱截面為梯形。該主體部21的上表面與所述第三電極131及第四電極133的下表面平齊；其下表面與所述第一電極111及第二電極113的下表面平齊。該主體部21沿發光二極體1縱向延伸的寬度自其上表面向下表面逐漸減小。
所述間隔部23沿發光二極體1縱向的截面均大致呈“凸”字型。該間隔部23沿第一電極111、第二電極113、第三電極131以及第四電極133之間的間隔區沿發光二極體1橫向延伸。
該間隔部23包括一本體部231及自該本體部231中部一體向上延伸的、縱長的凸伸部233。該本體部231沿發光二極體1縱向延伸的截面呈梯形，其沿發光二極體1縱向延伸的寬度沿其厚度方向自上向下逐漸增大。
該凸伸部233沿發光二極體1縱向的延伸的寬度較本體部231沿發光二極體1縱向的寬度小。如此，每一間隔部23的相對兩側分別形成一近似L型的臺階部。二臺階部分別用以與所述第一電極111、第二電極113、第三電極131及第四電極133的周緣外表面相配合。
所述基板20與所述第一電極組合11及第二電極組合13組裝後，該基板20收容第一電極組合11及第二電極組合13；基板20的間隔部23的臺階部分別與所述第一電極111、第二電極113、第三電極131及第四電極133的周緣外表面相配合固定。如此，便將第一電極111、第二電極113、第三電極131及第四電極133與基板20固定連接在一起。
本實施例中，一方面，由於所述第一電極111、第二電極113、第三電極131及第四電極133的周緣外表面分別與間隔部23兩側的臺階部卡合，增大了第一電極111、第二電極113、第三電極131及第四電極133與該基板20的接觸面積，進而使其接觸更加牢固；另一方面，由於第一電極111、第二電極113、第三電極131及第四電極133的夾設作用，使得該基板20與各個電極之間的接觸面的氣密性更加良好，使其具有一定的防水防潮的功效。
所述發光二極體晶粒30的其中之一分別藉由金屬引線301、303電性連接至所述第一電極111、第三電極131，所述發光二極體晶粒30的其中之另一也分別藉由金屬引線301、303電性連接至第二電極113、第四電極133。本實施例中，發光二極體晶粒30的數量為兩個，且均相同。當然，該等發光二極體晶粒30的數量也可為多個，如三個、四個等，對應地，第二電極組合13包括的電極的數量也可隨之變化；另外，發光二極體晶粒30也可以選用不同顏色、不同功率的的發光二極體晶粒。
所述封裝體40由矽樹脂、矽酮、環氧樹脂或者聚合體材料製成。
該封裝體40包括複數通孔41，該等通孔41分別對應第一電極111、第三電極131及第二電極113、第四電極133設置，且對應收容發光二極體晶粒30於其底部。每一通孔41分別自封裝體40上表面斜向下貫穿至第一電極111及第三電極131的上表面以及第二電極113及第四電極133的上表面。每一通孔41各處橫截面均呈橢圓形，且其內徑自封裝體40的上表面沿其厚度方向向下逐漸減小。
所述金屬支架50由金屬材料製成，其收容於所述基板20內部，且連接所述第三電極131及第四電極133。該金屬支架50以及所述金屬引線301、303將所述第一電極組合11及第二電極組合13電性組合在一起。
其他實施例中，所述第一電極組合11的第一電極111、第二電極113以及第二電極組合13的第三電極131、第四電極133的形狀及結構也可以完全相同，只要第一電極組合11的第一電極111及第二電極113的上表面及下表面分別外露於所述基板20的頂面及底面，而位於第一電極111及第二電極113之間的第三電極131及第四電極133的上表面外露於基板20的頂面，而下表面收容於所述基板20即可。
當然，所述第二電極組合13也可以僅有第三電極131或第四電極133，只要該第三電極131或第四電極133上表面外露於基板20的頂面，下表面收容於所述基板20即可。
本發明第一實施例中的發光二極體1的製造方法，其包括如下步驟：
步驟一，請參見圖3至圖5，提供一組接框2。其中，圖4及圖5分別為圖3中所示的組接框2沿IV-IV線和V-V線的剖視圖。
該組接框2包括一內空的導線架22、圍設於該導線架22內且間隔設置的第一電極組合11及第二電極組合13、連接第一電極組合11及第二電極組合13與該導線架22的所述金屬支架50。本實施例中，該組接框2內的第一電極組合11及第二電極組合13的數目均為4個，且第一電極組合11以及第二電極組合13與該導線架22之間均間隔設置。當然，該組接框2內的第一電極組合11及第二電極組合13的數目可以依據實際需要而定。
該第一電極組合11包括所述第一電極111及與第一電極111間隔相對的所述第二電極113；該第二電極組合13包括所述第三電極131及與第三電極131間隔的所述第四電極133。
該導線架22為一矩形框體，其由金屬材料製成，其各邊的高度等於所述第一電極111、第二電極113的厚度。
所述金屬支架50包括複數連接條51、53、55。該支架50分別藉由該等連接條51、53、55將第一電極組合11、第二電極組合13連接固定於組接框2內。其中，靠近導線架22內側周緣的第一電極111、第二電極113、第三電極131及第四電極133的外側分別藉由連接條51連接導線架22的內側；沿導線架22縱向間隔排布的第三電極131及第四電極133之間藉由連接條53相連接；沿導線架22橫向間隔排列的第一電極111之間、第二電極113之間、第三電極131之間以及第四電極133之間分別藉由連接條55相互連接。
步驟二，請參見圖6，在所述組接框2內的間隔區域內形成所述基板20，且使第一電極組合11及第二電極組合13均嵌設於所述基板20。其中，所述第一電極111及第二電極113的上表面及下表面分別與基板20的頂面及底面平齊，且所述第一電極111及第二電極113的上表面及下表面均外露於所述基板20；所述第三電極131及第四電極133的上表面與所述基板20的頂面平齊，且外露於所述基板20，下表面收容於所述基板20內部。所述第一電極111及第二電極113外露於基板20的下表面用以與外部電路（圖未示）焊接，第三電極131外露於基板20頂面的上表面用以承載所述發光二極體晶粒30。
步驟三，請參見圖7，在該組接框2上形成覆蓋組接框2的所述封裝體40，且使得封裝體40的所述通孔41分別對應於第一電極111、第三電極131以及第二電極113、第四電極133。
步驟四，請參見圖8，提供複數所述發光二極體晶粒30，並將該等發光二極體晶粒30藉由所述金屬引線301、303對應電性連接至第一電極111、第三電極131以及第二電極113、第四電極133，且使每一發光二極體晶粒30對應收容於所述通孔41。為了改善發光二極體晶粒30的發光效果，可在所述通孔41內覆蓋形成一包覆發光二極體晶粒30的封裝層，該封裝層內含有螢光粉。本實施例中，該等發光二極體晶粒30均相同。當然，該等發光二極體晶粒30可以根據實際需要來選擇不同顏色或不同功率的發光二極體晶粒。
步驟五，請參見圖9，切割導線架22與基板20形成多個發光二極體1。
具體的，沿圖9中所示虛線切割，即可形成多個發光二極體1。
當然，也可以根據不同需要來選擇不同的切割方式，從而提高了製作效率，節約了成本。
本發明提供的發光二極體1，由於所述第一電極組合11的第一電極111及第二電極113的下表面外露於所述基板20，而第三電極131及第四電極133的下表面收容於所述基板20的內部，因此，在該第一電極111與第二電極113在焊接至外界電路時，第三電極131及第四電極133被基板20阻隔而不與焊料黏接，且由於所述第二電極組合13位於第一、第二電極111、113之間，第一電極111與第二電極113之間因為距離較大，其上的焊料也不易於黏連在一起，從而避免導致整個發光二極體1短路連接，有利於提高了該發光二極體1的安全使用性。
可以理解的係，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其他各種相應的改變與變形，而所有該等改變與變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
1．．．發光二極體
2．．．組接框
11．．．第一電極組合
13．．．第二電極組合
20．．．基板
21．．．主體部
23．．．間隔部
30．．．發光二極體晶粒
40．．．封裝體
41．．．通孔
50．．．金屬支架
51、53、55．．．連接條
111．．．第一電極
113．．．第二電極
131．．．第三電極
133．．．第四電極
231．．．本體部
233．．．凸伸部
251、252、253、254．．．收容部
301、303．．．金屬引線
1111．．．第一主體部
1113．．．第一支撐部
1131．．．第二主體部
1133．．．第二支撐部
1311．．．第三主體部
1313．．．第三支撐部
1331．．．第四主體部
1333．．．第四支撐部
圖1為本發明第一實施例中的發光二極體的立體圖。
圖2為圖1所示的發光二極體沿II-II線的剖視圖。
圖3至圖9為本發明的發光二極體的製造方法步驟示意圖。
1．．．發光二極體
11．．．第一電極組合
13．．．第二電極組合
20．．．基板
30．．．發光二極體晶粒
40．．．封裝體
50．．．金屬支架
111．．．第一電極
113．．．第二電極
131．．．第三電極
133．．．第四電極
301、303．．．金屬引線
Claims (10)
- 一種發光二極體，其包括基板、嵌設於基板的第一電極組合、第二電極組合、以及電性連接至第一電極組合及第二電極組合的複數發光二極體晶粒，其改良在於：所述第一電極組合包括間隔設置的第一電極及第二電極，所述第一電極及第二電極嵌設於基板，且其下表面外露於基板，所述第二電極組合位於第一、第二電極之間，其包括第三電極，所述第三電極嵌設於所述基板，且其下表面位於所述基板內，所述發光二極體晶粒電性連接所述第一電極、第二電極、第三電極。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中：還包括有與所述第三電極間隔的第四電極，且所述第三電極與所述第四電極之間藉由金屬連接條連接。
- 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體，其中：所述二發光二極體晶粒的其中之一的引線分別電性連接第一電極、第三電極，所述二發光二極體晶粒的其中之另一的引線分別電性連接第二電極、第四電極。
- 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體，其中：所述第三、第四電極的高度小於第一、第二電極的高度。
- 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體，其中：所述基板包括主體部及自主體部的上表面向上間隔凸設的間隔部；二相鄰的間隔部之間形成複數收容部，所述收容部對應***述第一電極、第二電極、第三電極及第四電極設置。
- 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體，其中：所述第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極的縱截面均呈“T”型，且其沿發光二極體縱向延伸的寬度沿發光二極體的厚度方向自上向下減小。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中：所述第一電極、第二電極及第三電極的上表面平齊且外露於基板，所述第一電極及第二電極的下表面平齊。
- 一種發光二極體的製造方法，其包括：
提供組接框，所述組接框包括內空的導線架、圍設於所述導線架內且間隔設置的第一電極組合及第二電極組合及連接所述第一電極組合及第二電極組合的金屬支架，所述第一電極組合包括間隔的第一電極及第二電極，所述第二電極組合包括第三電極；
在所述組接框內的間隔區域內形成基板，且使第一電極組合及第二電極組合均嵌設於所述基板，所述第一電極及第二電極的下表面外露於基板，所述第三電極的下表面位於所述基板內部；
提供發光二極體晶粒，並將所述發光二極體晶粒電性連接至第一電極組合及第二電極組合；
切割所述組接框及基板形成多個發光二極體。 - 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體的製造方法，其中：所述第一電極、第二電極及第三電極的上表面平齊且外露於基板，所述第一電極及第二電極的下表面平齊。
- 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體的製造方法，其中：還包括與所述第三電極間隔的第四電極，且所述第三電極及第四電極之間藉由所述金屬支架連接。
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