TWI624082B

TWI624082B - Light-emitting diode package device and packaging method thereof

Info

Publication number: TWI624082B
Application number: TW105129307A
Authority: TW
Inventors: yu-shun Zhang
Original assignee: Zhang yu shun
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-05-11
Also published as: TW201813133A

Abstract

一種發光二極體(LED)封裝裝置及其封裝方法，該封裝裝置包含：一金屬基板其在正面上排列並貼合設置多個LED晶粒；一絕緣層其設在該金屬基板之正面上且具有一適當厚度，其上並排列設有多個貫孔以一對一對應於該多個LED晶粒；一電極層其製作成型在該絕緣層之正面上供向外連接電源；多組接合導線其分別電性連接地設在各LED晶粒之電極與該電極層之間；及多個透鏡其分別對應成型且填滿各貫孔供用於罩蓋各LED晶粒；其中各LED晶粒之電極是低於電極層以使二者之間形成一高度落差供作為防患跳電之屏障，以使該封裝裝置得適用於直接外接交流電源如110V或220V，用以提昇該封裝裝置之使用效率，且能有效控制製作該透鏡的樹脂用量以簡化透鏡製程並降低製作成本。

Description

發光二極體封裝裝置及其封裝方法

本發明係有關一種發光二極體封裝裝置及其封裝方法，尤指一種在金屬基板上所設之各LED晶粒係對應設在一絕緣層之一貫孔內，用以使各LED晶粒之電極低於電極層以形成一高度落差供用以防患跳電而造成短路。

習知之LED封裝(LED package)裝置一般包含：一散熱基板、一絕緣層、一貼片式LED發光芯片、金屬電極、及透鏡，其中各LED晶粒可隨製程需要而選擇覆晶方式(Flip Chip)或導線方式(Wire bond)但不限制以電性連結在一散熱基板上以完成一LED封裝(LED package)；該LED封裝再連結固設在一發光裝置之散熱器(heat sink)之表面上，以組成一LED發光裝置；通常而言，習知之散熱基板係由一線路層(銅層)、一絕緣層及一基板(如鋁基板或陶瓷基板)依序壓合形成。當LED晶粒在發光時會產生熱能，該熱能一般是藉由該散熱基板及所連結之發光裝置之散熱器(heatsink)以向外散熱，藉以避免熱能存積過多以致影響該LED封裝或LED發光裝置之使用效率及壽命。

然，在LED封裝或所使用之散熱載板或LED發光裝置等相關領域中，長久以來一直存在如何防患跳電(因不同電極間之距離過近而直接隔空電性跳接)以避免造成短路；尤其，習知之LED封裝都是針對低電壓或低電流而設計，致使該LED封裝裝置無法適用於直接外接交流電電源如110V或220V，因此在線路設計上須另增加變壓器或變壓裝置，相對降低該封裝裝置之使用效率並增加製作成本。因此如何使LED封裝裝置能達到良好散熱功效又能有效克服跳電的問題，此乃本發明主要的課題。

有關LED封裝及其所使用之散熱基板的技術領域中，目前已存在多種先前技術，如US6,914,268、US8,049,230、US7,985,979、US7,939,832、US7,713,353、US7,642,121、US7,462,861、US7,393,411、US7,335,519、US7,294,866、US7,087,526等。然，當各LED晶粒係選擇以導線方式(Wire bond)電性連結在一散熱基板上時，上述先前技術並未提出有效的解決方案，用以克服導線方式中接合導線容易因高電壓時而發生跳電短路的問題。

由上可知，上述先前技術之結構尚難以符合實際使用時之要求，因此在LED封裝之相關領域中，仍存在進一步改進之需要性。本發明乃是在此技術發展空間有限之領域中，提出一種發光二極體封裝裝置及其封裝方法，藉以使該LED封裝能避免因跳電而造成短路之困擾。

本發明主要目的係在於提供一種發光二極體(LED)封裝裝置及其封裝方法，該LED封裝裝置包含一金屬基板、一絕緣層、一電極層、多個LED晶粒、多組接合導線、及多個透鏡，其中在金屬基板上所設之各LED晶粒係對應設在一絕緣層之一貫孔內，用以使各LED晶粒之電極能低於電極層以形成一高度落差，用以使該LED封裝能解決因跳電而造成短路之問題。

為達成上述目的，本發明之LED封裝裝置之一優選實施例包含：一金屬基板其在正面上排列並貼合設置多個LED晶粒；一絕緣層其具有一適當厚度且設在該金屬基板之正面上，其上並排列設有多個貫孔以一對一對應於該多個LED晶粒；一電極層其製作成型在該絕緣層之正面上供向外連接電源；多組接合導線分別電性連接地設在各LED晶粒之電極與該電極層之間；及多個透鏡分別對應成型且填滿各貫孔以用於罩蓋各LED晶粒；其中各LED晶粒之電極是低於電極層以使二者之間形成一高度落差供作為防患跳電之屏障，以使該封裝裝置得適用於直接外接交流電電源如110V或220V，用以提昇該封裝裝置之使用效率，且能有效控制用以製作該透鏡的樹脂用量。

為達成上述目的，本發明之發光二極體封裝方法，包含以下步驟：

步驟1：提供一金屬基板，在其正面上排列並貼合設置多個LED晶粒。

步驟2：提供一絕緣層，其具有一厚度，其上排列設有多個貫穿之貫孔以一對一對應於該多個LED晶粒。

步驟3：提供一電極層，其係製作成型在該絕緣層之正面上供外接電源，其中該電極層包含多組由一正極及一負極組成之電極組，且各電極組係被安排分佈在靠近各貫孔之周緣位置。

步驟4：將已具有該電極層之該絕緣層貼合設置在該金屬基板之正面11上，以使各LED晶粒能分別對應容置於該絕緣層之一貫孔內。

步驟5：製作多組接合導線，其中各組接合導線係分別電性連接地設在各LED晶粒之正面所設之電極與所對應之電極組之間，供可對各LED晶粒提供電能。

步驟6：製作多個透鏡，其中各透鏡係分別對應成型且充滿於各貫孔以用於罩蓋各LED晶粒。

10‧‧‧金屬基板

11‧‧‧正面

12‧‧‧背面

20‧‧‧絕緣層

21‧‧‧正面

22‧‧‧背面

23‧‧‧貫孔

24‧‧‧周緣位置

30‧‧‧電極層

31‧‧‧電極組

40‧‧‧LED晶粒

41‧‧‧正面

42‧‧‧電極

50‧‧‧接合導線

60‧‧‧透鏡

第1圖係本發明之發光二極體封裝裝置一實施例之結構剖面示意圖。

第2圖係本發明之發光二極體封裝裝置一實施例中絕緣層之上視結構示意圖。

第3圖係第2圖中剖面線3-3之剖面示意圖。。

第4圖係本發明之發光二極體封裝裝置一實施例之上視結構示意圖。

第5圖係本發明之發光二極體封裝裝置一實施例之實際製作尺寸示意圖。

為使本發明更加明確詳實，茲列舉較佳實施例並配合下列圖示，將本發明之結構及其技術特徵詳述如後：參考第1-5圖所示，本發明係提供一種發光二極體封裝裝置，其包含：一金屬基板10、一絕緣層20、一電極層30、多個LED晶粒40、多組接合導線50、及多個透鏡60。

該金屬基板10係具有一正面11及相對之一背面12。

該絕緣層20係具有一厚度並設在該金屬基板10之正面11上，其上設有多個貫穿該絕緣層20之正面21及背面22之貫孔23；其中該多個貫孔23係以陣列方式設在該絕緣層20上。在本發明一實施例中，其中該絕緣層20之厚度為大於或等於0.5mm而小於或等於2.5mm；其中該貫孔23之直徑為大於或等於1.2mm而小於或等於1.45mm；其中該兩個貫孔23之間的間距，即其中一貫孔23與相鄰一貫孔23之二孔緣之間的距離，為大於或等於0.12mm，但以上尺寸非用以限制本發明。

該電極層30係製作成型在該絕緣層20之正面21上供外接電源，該電極層30包含多組由一正極及一負極組成之電極組31，且各電極組31係被安排分佈在靠近各貫孔23之周緣位置24如第1、4圖所示。

該多個LED晶粒40係分佈設在該金屬基板10之正面11上，其中各LED晶粒40係分別對應容置於該絕緣層20之一貫孔23內並分別對應於該電極層30中設在該貫孔23之周緣位置24之一電極組31；其中各LED晶粒40之正面41是低於所對應之電極組31，藉以在二者之間可形成一高度落差如第1圖所示，此乃本發明之主要特徵。

在該多組接合導線50中，各組接合導線50包含二接合導線50，該二接合導線50係分別電性連接地設在各LED晶粒40之正面41所設之電極42與所對應之電極組31之間，供可藉該接合導線50以對各LED晶粒40提供電能。

在該多個透鏡60中，各透鏡60係分別對應成型且充滿於各貫孔23，供用於罩蓋在各LED晶粒40上。

在本發明一實施例中，其中當該貫孔23之直徑等於或接近1.2mm時，該電極層30所外接之電源可以為110V；其中當該貫孔23之直徑等於成接近1.45mm時，該電極層30所外接之電源可以為220V。

在本發明之一實施例中，其中該絕緣層20之材質為環氧玻璃布基板FR4。FR4都是美國電子製造業協會(NEMA-Nationl Electrical Manufacturers Association)所定義的代碼，其中ER代表的意義是添加了不易著火的物質使PCB板具有難燃(Flame Retardent)或抗燃(Flame Resistance)性，如FR1使用紙基板，而FR4使用的是玻璃布基板。

在本發明之一實施例中如第5圖所示，本發明之發光二極體封裝裝置係利用長度32mm及寬度26mm之金屬基板10及絕緣層20所構成，其上佈設有橫向有十個而縱向有七個之貫孔23(LED晶粒40)以形成一陣列，即共有七十個貫孔23(LED晶粒40)，其中兩貫孔23(LED晶粒40)之縱向間距可為2.7mm，而兩貫孔23(LED晶粒40)之橫向間距可為2.6mm，但以上尺寸非用以限制本發明。

參考第1-4圖所示，本發明更提供一種發光二極體封裝方法，包含以下步驟：

步驟1：提供一金屬基板10，在其正面11上排列並貼合設置多個LED晶粒40。

步驟2：提供一絕緣層20，其具有一厚度，其上排列設有多個貫穿之貫孔23以一對一對應於該多個LED晶粒40。

步驟3：提供一電極層30，其係製作成型在該絕緣層20之正面21上供外接電源，其中該電極層30包含多組由一正極及一負極組成之電極組31，且各電極組31係被安排分佈在靠近各貫孔23之周緣位置24。

步驟4：將已具有該電極層30之該絕緣層20貼合設置在該金屬基板10之正面11上，以使各LED晶粒40能分別對應容置於該絕緣層20之一貫孔23內的底部。

步驟5：製作多組接合導線50，其中各組接合導線50係分別電性連接地設在各LED晶粒40之正面41所設之電極42與所對應之電極組31之間，供可藉各接合導線50以對各LED晶粒40提供發光用電能。

步驟6：製作多個透鏡60，其中各透鏡60係分別對應成型且充滿於各貫孔23以用於罩蓋並封裝各LED晶粒40。

此外，該電極層30之線路圖案如第4、5圖所示，包含多組電極組31之佈局及各電極組31之間的電性連結線路等，但對本發明而言，其乃是利用現有之電路設計技術可達成者，故在此不再贅述。

此外，參考第1圖所示，各透鏡60係分別對應成型且填滿於各貫孔23內用於罩蓋並封裝各LED晶粒40，由於各貫孔23之大小體積如圓徑及深度皆已設定，故在製作成型該透鏡時，能事先有效控制用以製作該透鏡60的樹脂用量，藉此更能有效控制混合在該樹脂用量中之配料用量(如混光用配料的百分濃度)，有利於簡化透鏡製程並降低製作成本。

以上所述僅為本發明的優選實施例，對本發明而言僅是說明性的，而非限制性的；本領域普通技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發明的保護範圍內。

Claims

一種發光二極體封裝裝置，包含：一金屬基板，具有一正面及相對之一背面；一絕緣層，其具有一厚度並設在該金屬基板之正面上，其上設有多個貫穿該絕緣層之正面及背面之貫孔；該絕緣層之材質為環氧玻璃布基板FR4；一電極層，其係製作成型在該絕緣層之正面上供外接電源，該電極層包含多組由一正極及一負極組成之電極組，且各電極組係被安排分佈在靠近各貫孔之周緣位置；多個LED晶粒，其係分佈設在該金屬基板之正面上，其中各LED晶粒係分別對應容置於該絕緣層之一貫孔內並分別對應於該電極層中設在該貫孔之周緣位置之一電極組，其中各LED晶粒之正面是低於所對應之電極組以使在各LED晶粒之正面與所對應之電極組之間形成一高度落差；多組接合導線，其中各組接合導線包含二接合導線，該二接合導線係分別電性連接地設在各LED晶粒之正面所設之電極與所對應之電極組之間，供可對各LED晶粒提供發光用電能；及多個透鏡，其中各透鏡係分別對應成型且充滿於各貫孔供用於封裝各LED晶粒；其中該絕緣層之厚度為大於或等於0.5mm而小於或等於2.5mm；其中該貫孔之直徑為大於或等於1.2mm而小於或等於1.45mm；其中當該貫孔之直徑等於或接近1.2mm時，該電極層所外接之電源為110V；其中當該貫孔之直徑等於或接近1.45mm時，該電極層所外接之電源為220V；其中該兩個貫孔之間的間距為大於或等於0.12mm；其中該發光二極體之封裝方法，包含以下步驟：步驟1：提供一金屬基板，在其正面上排列並貼合設置多個LED晶粒；步驟2：提供一絕緣層，其具有一厚度，其上排列設有多個貫穿之貫孔以一對一對應於該多個LED晶粒；步驟3：提供一電極層，其係製作成型在該絕緣層之正面上供外接電源，其中該電極層包含多組由一正極及一負極組成之電極組，且各電極組係被安排分佈在靠近各貫孔之周緣位置；步驟4：將已具有該電極層之該絕緣層貼合設置在該金屬基板之正面上，以使各LED晶粒能分別對應容置於該絕緣層之一貫孔內；步驟5：製作多組接合導線，其中各組接合導線係分別電性連接地設在各LED晶粒之正面所設之電極與所對應之電極組之間，供可對各LED晶粒提供發光用電能；及步驟6：製作多個透鏡，其中各透鏡係分別對應成型且充滿於各貫孔以用於封裝各LED晶粒。