TWM527615U - 發光二極體封裝用基板 - Google Patents

Description

發光二極體封裝用基板

本創作係有關一種發光二極體封裝用基板，尤指一種強化反射杯及基板之間接合力的封裝用基板。

習知發光二極體封裝結構通常包含一反射杯且成型於散熱基板的表面，例如金屬基底、陶瓷基底等等，而LED裸晶(die)則裝設於反射杯中且與接合於封裝基板，而於陶瓷基板的應用上多採用陶瓷共燒或者是點膠方式以於陶瓷基板上成型反射杯，然而陶瓷共燒方式成本過高且製程複雜，以點膠方式則造成反射杯無法提供有效的反射面；產業應用上尚有以射出成型方式於陶瓷基板上成型塑料反射杯，但因塑料與陶瓷基板表面的結合性不佳，使得陶瓷基板表面與反射杯之間容易形成縫隙甚至剝離，造成水氣或灰塵容易沿縫隙進入封裝結構中從而影響內部元件的壽命，進一步導致發光二極體失效的風險。

承上所述，為解決前述的問題，發展出於陶瓷基板相對於反射杯成型的位置執行預先雷射打孔，使其於射出成形過程中的部分塑料注入於該些孔洞內，於固化成型後能強化反射杯與陶瓷基板間的接合性且同時避免前述該些問題，惟，以雷射打孔方式具有過高的製造成本以及生產效率不佳的問題，因此，有鑑於高信賴度發光二極體封裝結構的需求，提供解決上述問題的技術方案即為本創作所欲解決的問題。

本創作主要目的在於提供一種發光二極體封裝用基板，以提供增加反射杯及基板之間的接合力，以解決反射杯自基板表面發生剝離而造成水氣侵入的問題。

為了達成上述之目的，本創作提供一種發光二極體封裝用基板，包括一陶瓷基底且具有一上表面，上表面包含  一固晶區及環繞於固晶區外圍一杯體預定成型區，於杯體預定成型區的上表面形成有一複合接著層，複合接著層的側表面具有至少一凹部。

為了達成上述之目的，本創作另提供一種發光二極體封裝用基板，包括一陶瓷基底，具有一上表面，上表面包含一固晶區及環繞於固晶區外圍一杯體預定成型區，於杯體預定成型區的上表面形成有一複合接著層，複合接著層的側表面具有至少一凹部；至少二電極層設於上表面的固晶區；一反射杯成形於杯體預定成型區且包覆複合接著層，並延伸至凹部內。

於一實施例所述，其中第一接著層與第二接著層分別具有一最大斷面寬度，第二接著層的最大斷面寬度係大於或等於第一接著層的最大斷面寬度。

於一實施例所述，其中於第一接著層與第二接著層之間係形成一T字形、一傘狀或一倒L形的斷面結構。

於一實施例所述，其中電極層與第一接著層係為相同材料組成。

本創作所述之功效在於：經由複合接著層與各元件接著力差異特性、結構型態以及形成位置，能有效防止反射杯於陶瓷基底剝離的問題，以防止外界水氣及灰塵微粒侵入封裝內部，有助於提升發光二極體的壽命與效能，且以更簡化的製程工序，同時解決反射杯自基底表面發生剝離而造成水氣侵入以及偏高成本與耗時的問題。

有關本創作之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

請參閱圖1與7所示，本創作提供一種發光二極體封裝用基板，而應用該封裝用基板所形成的封裝結構包含一基板10、至少二電極層30、至少一LED晶粒40、一反射杯50以及一封裝層60，而封裝方式係可採用直接封裝製程(Chip On Board)、有引線覆晶封裝製程或者無引線覆晶封裝製程，在此不限定，依實際產品需求做改變。

基板10係為一陶瓷基底，該陶瓷基底係選自一氮化鋁(ALN)、氧化鋁(Al2O3)、碳化矽(SiC)、氧化鈹(BeO)中任一者，而基板10的形狀不限於矩形，亦可為圓形等其他形式，其中該基板10具有一上表面10a與一下表面10b，該上表面10a定義有一固晶區Z1與一杯體預定成型區Z2，於固晶區Z1的上表面10a開設至少二貫孔11以貫通上表面10a及下表面10b，該貫孔11係以機械加工方式或者以雷射打孔方式形成，而該貫孔11係可為具有相同孔徑一直狀孔洞、一擴徑孔洞、一縮徑孔洞或者一階梯狀孔洞，在此不限定，依實際情況做調整，杯體預定成型區Z2係環繞於該固晶區Z1外圍配置，以提供反射杯50射出成型於該區位置且藉以裸露該固晶區Z1。

電極層30係可經由真空濺鍍、離子鍍膜、電鍍以及金屬厚化製成等製程形成於固晶區Z1的上表面10a、下表面10b且以前述方式填鍍於貫孔11以使上表面的電極層30與下表面10b的電極層30導通，而該電極層所用材料可選自一含金、鋁、銀、銅、鎳、鉑、鈦、鎂或者錫金屬材料或前述任一者合金材料，至少一LED晶粒40係可經由一焊墊42與其中一電極層30連接，且透過一導線41電性連接至另一電極層30，進一步說明，視不同封裝型式，例如COB封裝方式或者覆晶封裝方式，以及LED晶粒結構的態樣而形成LED晶粒40與電極層30連接的型式不同，本創作圖1僅表示LED晶粒40的正極與負極配置於不同側的一實施態樣，而本創作圖7僅表示為LED晶粒40的正極與負極配置於相同側的另一實施態樣，不以此圖式作為限制，而形成於下表面10b的電極層30係電性連接一印刷電路板(圖未示)以提供LED晶粒40致光的電力來源；亦或是LED晶粒40可採用覆晶封裝方式(Filp Chip)與電極層30電性連接。

請參閱圖1至3所示，本創作所述之封裝用基板於該杯體預定成型區Z2形成有一複合接著層20，該複合接著層20的側表面具有至少一凹部200，該凹部200係可為複合接著層20表面的一凹槽結構，或者是複合接著層20與基板10的上表面10a共構成該凹槽結構，雖圖1中表示為複合接著層20與基板10的上表面10a共構成該凹槽結構，但不依此為限，較佳地，該凹部200的開口係朝向沿著平行上表面10a的方向，前述之平行該上表面10a僅是一近似平行概念，而非拘限於物理定義上的平行，而複合接著層20係可為沿杯體預定成型區Z2形成一連續環狀型態，如圖2，或者為沿杯體預定成型區Z2形成不連續環狀型態，如圖3，而圖3僅表示複合接著層20的一實施態樣，不限制其不連續環狀的斷開間距或者斷開的數量和位置，而圖1雖表示前述該凹部200係分別位於複合接著層20的二側而非頂側，其僅表示本創作之一較佳實施態樣，不依此圖式作為限制。

請參閱圖1、4至6所示，本創作所述該複合接著層20包含一第一接著層21與設於該第一接著層21上的一第二接著層22，該第一接著層21係與上述電極層30於相同製程方式形成於基板10的上表面10a，以精簡製程工序，而第一接著層21係與電極層30相同為一金屬層，如一含金、鋁、銀、銅、鎳、鉑、鈦、鎂或者錫金屬材料或前述任一者合金材料，而再經塗覆光阻、顯影、曝光、剝膜以及蝕刻製程步驟形成形成電極層30以及與電極層30分離且不相連接的第一接著層21結構，而第二接著層22係可經由網刷方式於第一接著層21上形成的一防焊油墨層(solder mask)，其經過銅面處理、印墨、預烤、曝光、顯影及後烤的網印製程形成該防焊油墨層，其中防焊油墨層係可選自一環氧樹酯、IR烘烤型、UV硬化型、液態感光型(LPISM)、乾膜型(Dry Film)中任一者型式的油墨材料。

承上所述，在此說明本創作的複合接著層20的該凹部200一實施例，如圖4，第一接著層21與第二接著層22之間形成有一接觸面23，以該接觸面23為基準定義第一接著層21的一最大斷面寬度，以及第二接著層22的一最大斷面寬度，而第二接著層22的該最大斷面寬度係大於第一接著層21的該最大斷面寬度，以形成所述之該凹部200與該上表面10a共構成的凹槽結構，意即該第一接著層21與該第二接著層22之間係形成一T字形或倒L形的斷面結構，該最大斷面寬度係定義為自該接觸面23水平延伸的一軸向距離。

承上所述，在此說明本創作的複合接著層的另一實施例，如圖5，本實施例中，複合接著層20’表面具有至少一凹部200＇且包含一第一接著層21’及成形於第一接著層21’上的一第二接著層22’，而與前一實施例主要差異在於第二接著層22’的防焊油墨考量可能選用不同的油墨材料或者前述網印製程的不同製程參數設定，於烘烤過程中其二側因未有第一接著層21支撐而朝基板10方向垂軟，意即第一接著層21’與第二接著層22’之間係形成一傘狀的斷面結構，而第一接著層21’與第二接著層22’之間形成有一接觸面23’，以該接觸面23’為基準定義第一接著層21’的一最大斷面寬度，以及第二接著層22’的一最大斷面寬度，而第二接著層22’的該最大斷面寬度係大於第一接著層21’的該最大斷面寬度，該最大斷面寬度係定義為自該接觸面23’水平延伸的一軸向距離。

承上所述，在此說明本創作的複合接著層的再另一實施例，如圖6，本實施例中，複合接著層20＂表面具有一凹部200＂且包含一第一接著層21＂及成形於第一接著層21＂上的一第二接著層22＂，其於前述實施例主要差異在於該第二接著層22＂係可於第一接著層21＂上經由分段二道網刷製程依序形成的防焊油墨層，以直接於該防焊油墨層製作並形成一T字形、傘狀或倒L形的斷面結構，而第一接著層21＂與第二接著層22＂之間形成有一接觸面23＂，以該接觸面23＂為基準定義第一接著層23＂的一最大斷面寬度，以及第二接著層22＂的一最大斷面寬度，而第二接著層22＂的該最大斷面寬度係近似於第一接著層21＂的該最大斷面寬度，該最大斷面寬度係定義為自該接觸面23＂水平延伸的一軸向距離。

反射杯50係射出成型方式以成形於該杯體預定成型區Z2的上表面10a且具有一頂緣52、一底緣51及一反射面53，該頂緣52與該底緣51係環設於固晶區Z1以裸露出該固晶區Z1，而反射面53係用以LED晶粒40產生的光經由該反射面50導至特定的方向，而反射杯50成型後係包覆於第一接著層21與第二接著層22，其中反射杯50的材質係主要為環氧樹酯或PPA等複合塑料，而分別成形的第一接著層21係透過金屬對陶瓷的附著力大於該反射杯50對陶瓷的附著力，該第二接著層22對金屬的附著力大於該反射杯50對金屬的附著力，故複合接著層20相對於反射杯50具有更好的陶瓷接著性，而反射杯50對於第一接著層21以及第二接著層22以使反射杯50藉由蓋覆該複合接著層20形成卡摯且藉由該凹部200與該反射杯50的接觸形成一卡扣接合型態，再者，成形後的反射杯50與環設於反射杯50之底緣51的複合接著層20可形成對外界水氣以及灰塵微粒的阻擋，以形成有效隔絕，進一步說明；較佳地，包覆於第二接著層(22,22’,22＂)的反射杯50具有與該第二接著層(22,22’,22＂)的一接觸表面積，該接觸表面積大於反射杯50與第一接著層(21,21’21＂)的接觸表面積。

承上所述，封裝層60係成形於於反射杯50內且覆蓋該LED晶粒40以及於固晶區Z1中的其他元件以阻絕外界水氣與灰塵微粒影響，而該封裝層60的材料可選自環氧樹酯、矽膠、玻璃或前述任一者的組合的透光材料，再者，該封裝層係可預先混合有波長轉換物質，例如螢光轉換材料，藉以轉換LED晶粒40產生的光波長以形成不同可視顏色，而封裝層60係可為一平面或一半球形輪廓，在此不限定。

本創作之發光二極體封裝用基板，其於基板10上表面10a的杯體預定成形區Z2形成有複合接著層20，藉由複合接著層20的接著力差異特性、結構型態以及形成位置，能有效防止反射杯50於陶瓷基底剝離的問題以防止外界水氣及灰塵微粒侵入封裝內部，有助於提升發光二極體的壽命與效能，再者，同時於形成電極層的過程一併製作第一接著層(21,21’,21＂)，本創作亦達到簡化製程工序且提供同時解決反射杯50於陶瓷基底剝離的技術方案。

綜上所述，本創作之發光二極體封裝用基板，確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合新型專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障創作人之權利。

10‧‧‧基板

10a‧‧‧上表面

10b‧‧‧下表面

11‧‧‧貫孔

20,20’,20＂‧‧‧複合接著層

200,200’,200＂‧‧‧凹部

21,21’,21＂‧‧‧第一接著層

22,22’,22＂‧‧‧第二接著層

23,23’,23＂‧‧‧接觸面

30‧‧‧電極層

40‧‧‧LED晶粒

41‧‧‧導線

42‧‧‧焊墊

50‧‧‧反射杯

51‧‧‧底緣

52‧‧‧頂緣

53‧‧‧反射面

60‧‧‧封裝層

Z1‧‧‧固晶區

Z2‧‧‧杯體預定成型區

圖1係本創作發光二極體封裝結構一實施例的剖視圖。

圖2係本創作發光二極體封裝結構一實施例的俯視圖。

圖3係本創作複合接著層另一實施例的俯視圖。

圖4係本創作發光二極體封裝結構一實施例的局部剖視圖。

圖5係本創作發光二極體封裝結構另一實施例的局部剖視圖。

圖6係本創作發光二極體封裝結構再另一實施例的局部剖視圖。

圖7係本創作不同發光二極體封裝形態的剖視圖。

10‧‧‧基板

10a‧‧‧上表面

10b‧‧‧下表面

11‧‧‧貫孔

20‧‧‧複合接著層

200‧‧‧凹部

30‧‧‧電極層

40‧‧‧LED晶粒

41‧‧‧導線

42‧‧‧焊墊

50‧‧‧反射杯

53‧‧‧反射面

60‧‧‧封裝層

Z1‧‧‧固晶區

Z2‧‧‧杯體預定成型

Claims (10)

1. 一種發光二極體封裝用基板，包括： 一陶瓷基底，具有一上表面，該上表面包含： 一固晶區；以及 一杯體預定成型區，環繞於該固晶區外圍，於該杯體預定成型區內的該上表面形成有一複合接著層，該複合接著層的側表面具有至少一凹部。
2. 一種發光二極體封裝用基板，包含： 一陶瓷基底，具有一上表面，該上表面包含： 一固晶區； 一杯體預定成型區，環繞於該固晶區外圍，於該杯體預定成型區內的該上表面形成有一複合接著層，該複合接著層的側表面具有至少一凹部； 至少二電極層，設於該固晶區的該上表面；以及 一反射杯，成形於該杯體預定成型區且包覆該複合接著層且延伸至該凹部內。
3. 如請求項1或2所述之發光二極體封裝用基板，其中該複合接著層包含一第一接著層與設於該第一接著層上的一第二接著層，該第一接著層與該第二接著層分別具有一最大斷面寬度，該第二接著層的該最大斷面寬度係大於或等於該第一接著層的該最大斷面寬度。
4. 如請求項3所述之發光二極體封裝用基板，其中該第二接著層係為一防焊油墨層(Solder Mask)。
5. 如請求項1或2所述之發光二極體封裝用基板，其中該複合接著層係沿該杯體預定成型區形成連續環狀。
6. 如請求項1或2所述之發光二極體封裝用基板，其中該複合接著層係沿該杯體預定成型區形成不連續環狀。
7. 如請求項3所述之發光二極體封裝用基板，其中該第一接著層與該第二接著層之間係呈一T字形、一傘狀或一倒L形的斷面結構。
8. 如請求項3所述之發光二極體封裝用基板，其中該第二接著層係形成一T字形、一傘狀或一倒L形的斷面結構。
9. 如請求項2所述之發光二極體封裝用基板，其中該複合接著層包含一第一接著層與設於該第一接著層上的一第二接著層，各該電極層與該第一接著層不連接。
10. 如請求項2所述之發光二極體封裝用基板，其中該複合接著層包含一第一接著層與設於該第一接著層上的一第二接著層，各該電極層係與該第一接著層為相同材料組成。