CN101030572A - 发光二极管封装及其制造方法 - Google Patents

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CN101030572A CN 200610058321 CN200610058321A CN101030572A CN 101030572 A CN101030572 A CN 101030572A CN 200610058321 CN200610058321 CN 200610058321 CN 200610058321 A CN200610058321 A CN 200610058321A CN 101030572 A CN101030572 A CN 101030572A
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杨国玺
何恭琦
蔡慧珍
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Abstract

一种发光二极管封装，其包括承载器、封装壳体、发光二极管芯片与静电放电防护元件。封装壳体包覆部分承载器，以于承载器上形成芯片容纳空间。发光二极管芯片设置于承载器上且位于芯片容纳空间内，而发光二极管芯片与承载器电连接。静电放电防护元件设置于承载器上且由封装壳体所包覆，而静电放电防护元件与承载器电连接。由于静电放电防护元件被封装壳体所包覆，故发光二极管芯片所发出的光线不会被静电放电防护元件所吸收，使得发光二极管封装具有良好的发光强度。此外，本发明另提出一种发光二极管封装的制造方法。

Description

发光二极管封装及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种封装结构与其制造方法，且特别涉及一种发光二极管封装(light emitting diode package，LED package)及其制造方法。
背景技术
由于发光二极管具有寿命长、体积小、高耐震性、发热度小以及耗电量低等优点，发光二极管已被广泛地应用于家电产品以及各式仪器的指示灯或光源。近年来，还由于发光二极管朝向多色彩以及高亮度化发展，发光二极管的应用范围已拓展至大型户外显示看板及交通信号灯等，未来甚至可以取代钨丝灯和水银灯以成为兼具省电和环保功能的照明灯源。
图1A为公知的一种发光二极管封装的俯视示意图，图1B为图1A的发光二极管封装沿着线A-A的剖视示意图。请同时参照图1A与图1B，公知的发光二极管封装100包括导线架(leadframe)110、封装壳体(package housing)120、发光二极管芯片130、静电放电防护元件(ESD protector)140、多条焊线(bonding wire)150与胶体(encapsulant)160。封装壳体120包覆(encapsulate)部分导线架110，以于导线架110上形成芯片容纳空间(chip-accommodatingspace)S。发光二极管芯片130与静电放电防护元件140设置于导线架110上且位于芯片容纳空间S内，并且发光二极管芯片130与静电放电防护元件140分别通过这些焊线150而与导线架110电连接。此外，胶体160包覆发光二极管芯片130、静电放电防护元件140与这些焊线150。
当公知的发光二极管封装100的发光二极管芯片130受电流驱动而发光时，发光二极管芯片130所发出的部分光线会通过白色的封装壳体120反射后，才从透明的胶体160往远离导线架110的方向出射。由于公知的发光二极管封装100的静电放电防护元件140为非透明元件，所以当发光二极管芯片130受电流驱动而发光时，非透明的静电放电防护元件140将会吸收发光二极管芯片130所发出的部分光线。因此，公知的发光二极管封装100的发光强度会受到非透明的静电放电防护元件140的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光二极管封装，其静电放电防护元件位于封装壳体内，使得静电放电防护元件不会影响发光二极管封装的发光强度。
本发明的另一目的是提供一种发光二极管封装的制造方法，使得封装壳体包覆静电放电防护元件，以提高发光二极管封装的发光强度。
为达上述或是其他目的，本发明提出一种发光二极管封装，其包括承载器、封装壳体、发光二极管芯片与静电放电防护元件。封装壳体包覆部分承载器，以于承载器上形成芯片容纳空间。发光二极管芯片设置于承载器上且位于芯片容纳空间内，而发光二极管芯片与承载器电连接。静电放电防护元件设置于承载器上且由封装壳体所包覆，而静电放电防护元件与承载器电连接。
在本发明的一实施例中，上述的静电放电防护元件与发光二极管芯片例如设置于承载器的同一表面上。
在本发明的一实施例中，上述的静电放电防护元件与发光二极管芯片例如分别设置于承载器的相对两表面上。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装还包括至少一条焊线，其中静电放电防护元件可通过焊线而与承载器电连接，且封装壳体包覆焊线。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装还包括多个凸块，其中静电放电防护元件可通过这些凸块而与承载器电连接，且封装壳体包覆这些凸块。
在本发明的一实施例中，上述的静电放电防护元件可为齐纳二极管芯片、红光发光二极管芯片、表面粘着型齐纳二极管封装、表面粘着型红光发光二极管封装、电容器、变阻器或突波吸收器。
在本发明的一实施例中，上述的承载器例如为导线架。
在本发明的一实施例中，上述的承载器例如为导线架。此外，封装壳体可包覆承载器的相对两表面的部分区域。
在本发明的一实施例中，上述的承载器例如为封装基板。
在本发明的一实施例中，上述的承载器例如为封装基板。此外，封装壳体可至少包覆承载器的表面的部分区域。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装还包括至少一条焊线，其中发光二极管芯片可通过焊线而与承载器电连接。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装还包括多个凸块，其中发光二极管芯片可通过这些凸块而与承载器电连接。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装还包括胶体，其中胶体可包覆发光二极管芯片与由芯片容纳空间所暴露的承载器。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装还包括掺杂荧光粉的胶体，其可包覆发光二极管芯片与由芯片容纳空间所暴露的承载器。
在本发明的一实施例中，上述的封装壳体的材质例如为塑胶、金属或金属氧化物。
为达上述或是其他目的，本发明提出一种发光二极管封装的制造方法，其包括下列步骤。首先，提供承载器。接着，将静电放电防护元件设置于承载器上。接着，电连接静电放电防护元件与承载器。再者，形成与承载器接合的封装壳体，其中封装壳体包覆静电放电防护元件与部分承载器，以于承载器上形成芯片容纳空间。之后，将发光二极管芯片设置于由芯片容纳空间所暴露的承载器上。然后，电连接发光二极管芯片与承载器。
在本发明的一实施例中，上述的静电放电防护元件与发光二极管芯片例如设置于承载器的同一表面上。
在本发明的一实施例中，上述的静电放电防护元件与发光二极管芯片例如分别设置于承载器的相对两表面上。
在本发明的一实施例中，上述的静电放电防护元件例如是通过表面粘着技术而设置于承载器上且电连接至承载器。
在本发明的一实施例中，上述的静电放电防护元件例如是通过芯片倒装焊接技术而设置于承载器上且电连接至承载器。
在本发明的一实施例中，上述的静电放电防护元件例如是通过引线焊接技术而电连接至承载器。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管芯片例如是通过芯片倒装焊接技术而设置于承载器上且电连接至承载器。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管芯片例如是通过引线焊接技术而电连接至承载器。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装的制造方法在电连接发光二极管芯片与承载器的步骤之后，还包括形成胶体，其可包覆发光二极管芯片与由芯片容纳空间所暴露的承载器。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装的制造方法在电连接发光二极管芯片与承载器的步骤之后，还包括形成掺杂荧光粉的胶体，其可包覆发光二极管芯片与由芯片容纳空间所暴露的承载器。
基于上述，本发明的发光二极管封装及其制造方法可通过封装壳体包覆静电放电防护元件，所以当发光二极管芯片发光时，非透明的静电放电防护元件将不会影响发光二极管封装的发光强度。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A为公知的一种发光二极管封装的俯视示意图。
图1B为图1A的发光二极管封装沿着线A-A的剖视示意图
图2A为本发明第一实施例的一种发光二极管封装的俯视示意图。
图2B为图2A的发光二极管封装沿着线B-B的剖视示意图。
图3为本发明第一实施例的另一种发光二极管封装的剖视示意图。
图4A至图4E为第一实施例的发光二极管封装的制造方法的示意图。
图5A为本发明第二实施例的一种发光二极管封装的俯视示意图。
图5B为图5A的发光二极管封装沿着线C-C的剖视示意图。
图6为本发明第三实施例的一种发光二极管封装的剖视示意图。
主要元件标记说明
100、200、200’、300、400：发光二极管封装
110：导线架
120、220、220’、320：封装壳体
130、230、330、430：发光二极管芯片
140、240、340、440：静电放电防护元件
150、250：焊线
160、260：胶体
210、210’、310、410：承载器
212、214、212’、412、414：表面
370：凸块
S：芯片容纳空间
具体实施方式
第一实施例
图2A为本发明第一实施例的一种发光二极管封装的俯视示意图，图2B为图2A的发光二极管封装沿着线B-B的剖视示意图。请同时参照图2A与图2B，第一实施例的发光二极管封装200包括承载器(carrier)210(例如为导线架)、封装壳体220(其材质可为塑胶、金属或金属氧化物)、发光二极管芯片230与静电放电防护元件240。其中，封装壳体220包覆部分承载器210，以于承载器210上形成芯片容纳空间S。发光二极管芯片230设置于承载器210上且位于芯片容纳空间S内，而发光二极管芯片230与承载器210电连接。此外，静电放电防护元件240设置于承载器210上且由封装壳体220所包覆，而静电放电防护元件240与承载器210电连接。
在本发明的一实施例中，静电放电防护元件240可以是单向的静电放电防护元件。在此情况下，静电放电防护元件240与发光二极管芯片230为彼此反向并联。当发光二极管芯片230两端(正极与负极间)的跨压尚未超过发光二极管芯片230的操作电压时，电流会流经发光二极管芯片230而使其发光，此时，与发光二极管芯片230反向并联的静电放电防护元件240不会发挥作用。反之，当静电放电现象发生时，发光二极管芯片230两端(正极与负极间)的跨压会超过发光二极管芯片230所能承受的电压值，此时，静电放电防护元件240便可很快速地将高电压的静电导掉，以避免发光二极管芯片230受到高电压的静电的破坏。
承上述，本发明所使用的静电放电防护元件240也可以是双向的静电放电防护元件，其通常是与发光二极管芯片230并联，以确保发光二极管芯片230不会受到正向静电与反向静电的伤害。
当发光二极管封装200的发光二极管芯片230受电流驱动而发光时，发光二极管芯片230所发出的部分光线会通过通常为白色或其他能够反射光线的封装壳体220的反射而往远离承载器210的方向出射。然而，由于本发明的非透明的静电放电防护元件240由封装壳体220所包覆(也即从发光二极管封装200的外观视之，静电放电防护元件240不会被观察到)，所以当发光二极管芯片230受电流驱动而发光时，非透明的静电放电防护元件240将不会吸收发光二极管芯片230所发出的光线，因此也就不会影响发光二极管封装200的发光强度。
详言之，本实施例的静电放电防护元件240与发光二极管芯片230可设置于承载器210的同一表面上。由图2A与图2B可知，本实施例的发光二极管封装200可进一步包括至少一条焊线250(图2A与图2B中为3条)，其中静电放电防护元件240与发光二极管芯片230可通过这些焊线250而分别与承载器210电连接，换言之，静电放电防护元件240与发光二极管芯片230分别是通过引线焊接技术(wire bonding technology)而电连接至承载器210。此外，本实施例的封装壳体220不但包覆电连接于静电放电防护元件240与承载器210之间的焊线250，而且还包覆承载器的相对两表面212与214的部分区域。
静电放电防护元件240可为齐纳二极管芯片(zener diode chip)、红光发光二极管芯片(red-light LED chip)、表面粘着型齐纳二极管封装(SMD type zener diode package)、表面粘着型红光发光二极管封装、电容器、变阻器(varistor)或突波吸收器(surge absorber)。若静电放电防护元件240为齐纳二极管芯片或红光发光二极管芯片，静电放电防护元件240可通过引线焊接技术或是芯片倒装焊接技术(flip chip bonding)与承载器210电连接；若静电放电防护元件240为表面粘着型齐纳二极管封装或表面粘着型红光发光二极管封装，则静电放电防护元件240可直接通过锡膏(solder paste)而与承载器210电连接。若静电放电防护元件240为变阻器，则静电放电防护元件240的功能为提供高电阻保护方式或变电阻保护方式(后者即为在某一电压时，变电阻为导电性)在此必须说明的是，为了方便说明起见，本实施例以下将以芯片形态的静电放电防护元件240(也即齐纳二极管芯片或红光发光二极管芯片)为例进行说明。
值得注意的是，第一实施例中，发光二极管芯片230的这些焊垫(bonding pad)232的设置位置与静电放电防护元件240的焊垫242的设置位置有所不同，然而发光二极管芯片230与静电放电防护元件240的形态可依照设计需求而有所改变，例如发光二极管芯片230可采用静电放电防护元件240的形态，而静电放电防护元件240可采用发光二极管芯片230的形态，但是图中并未示出。此外，在本实施例中，发光二极管封装200可进一步包括胶体260，其可包覆发光二极管芯片230以及由芯片容纳空间S所暴露的承载器210，并进而包覆电连接于发光二极管芯片230与承载器210之间的这些焊线250。胶体260可保护所包覆的元件以避免受到外界温度、湿气与噪音的影响。另外，胶体260可掺杂荧光粉，所以当发光二极管封装200的发光二极管芯片230发光时，荧光粉受到发光二极管芯片230所发出光线的照射而发出另一颜色的可见光，因此发光二极管封装200可通过发光二极管芯片230与荧光粉所发出光线的混合而产生混光(例如为白光)的效果。
请参照图3，其为本发明第一实施例的另一种发光二极管封装的剖视示意图。图3的发光二极管封装200’与图2的发光二极管封装200相似，但二者主要不同之处在于：发光二极管封装200’的承载器210’为封装基板(package substrate)，且封装壳体220’仅包覆承载器210’的表面212’的部分区域。在此必须说明的是，为了方便说明起见，本实施例以下将以导线架为例进行说明。
以下将说明发光二极管封装200的制造方法。图4A至图4E为第一实施例的发光二极管封装的制造方法的示意图，其中图4A至图4E各图皆为俯视示意图与其沿着线B-B的剖视示意图。本实施例的发光二极管封装200的制造方法包括下列步骤。首先，请参照图4A，提供承载器210(导线架)，导线架可通过冲压(punching)工艺或蚀刻(etching)工艺而成型，由于导线架是用来承载发光二极管芯片230，因此导线架通常具有两引脚。接着，将静电放电防护元件240设置于承载器210上，静电放电防护元件240通常具有焊垫242，且静电放电防护元件240可通过导电胶(例如银胶)  (图中未示)而设置于承载器210上。接着，例如通过引线焊接技术电连接静电放电防护元件240与承载器210。因此，静电放电防护元件240的两端是分别通过焊线250与导电胶而与承载器210电连接。
再者，请参照图4B，形成与承载器210接合的封装壳体220，其中封装壳体220包覆静电放电防护元件240与部分承载器210，以于承载器210上形成芯片容纳空间S。在第一实施例中，封装壳体220可通过模具(图中未示)而进行塑胶射出成型(plastics injectionmolding)工艺或压铸成型(die casting molding)工艺来完成，模具内模穴的外形会影响封装壳体220的外形，所以本实施例的封装壳体220的外形是用以举例而非限定本发明。在上述工艺之后，封装壳体220还可包覆电连接于静电放电防护元件240与承载器210之间的焊线250。
之后，请参照图4C，将发光二极管芯片230例如通过导电胶(图中未示)而设置于由芯片容纳空间S所暴露的承载器210上。在此，导电胶是作为发光二极管芯片230导热于承载器210的媒介。然后，例如通过引线焊接技术电连接发光二极管芯片230与承载器210，也即发光二极管芯片230是通过另外两焊线250而与承载器210电连接。第一实施例中，静电放电防护元件240与发光二极管芯片230例如设置于承载器210的同一表面212上。
在上述电连接发光二极管芯片230与承载器210的步骤之后，请参照图4D，第一实施例的发光二极管封装200的制造方法还包括例如以点胶(dispensing)的方式而形成胶体260(胶体260可掺杂荧光粉)，其可包覆发光二极管芯片230与由芯片容纳空间S所暴露的承载器210，并进而包覆电连接于发光二极管芯片230与承载器210之间的这些焊线250。然后，请参照图4E，第一实施例的发光二极管封装200的制造方法再进行剪切(trimming)与成型(forming)步骤。剪切的目的在于将承载器210上已经包覆的多个成品分离开来。成型的目的在于将承载器210外露于封装壳体220与胶体260之外的部分形成所设计的外形，以便电连接下一层级的电子装置(图中未示)。通过上述步骤，发光二极管封装200即可完成。
必须说明的是，图4B所示的形成与承载器210接合的封装壳体220的步骤只需在图4A所示的三步骤后即可。换言之，举例而言，在本发明另一实施例中，其制造方式可先于图4B所示的步骤之前进行图4C所示的步骤，也即将发光二极管芯片230先设置于预定由芯片容纳空间S所暴露的承载器210上，并且电连接发光二极管芯片230与承载器210。接着再形成与承载器210接合的封装壳体220，其中封装壳体220包覆静电放电防护元件240与部分承载器210，以于承载器210上形成芯片容纳空间S。
第二实施例
图5A为本发明第二实施例的一种发光二极管封装的俯视示意图，图5B为图5A的发光二极管封装沿着线C-C的剖视示意图。请同时参照图2A、图2B、图5A与图5B，第二实施例的发光二极管封装300与第一实施例的发光二极管封装200的主要不同之处在于，发光二极管封装300还包括多个凸块(bump)370，其中静电放电防护元件340可通过这些凸块370而与承载器310电连接，且封装壳体320包覆这些凸块370。换言之，静电放电防护元件340是通过芯片倒装焊接技术而设置于承载器310上且电连接至承载器310。
在此必须说明的是，第二实施例中，发光二极管封装300的发光二极管芯片330与静电放电防护元件340与承载器310的电连接方式有所不同，然而这两者的电连接方式可依照设计需求而有所改变，例如发光二极管芯片330可采用静电放电防护元件340的电连接方式，而静电放电防护元件340可采用发光二极管芯片330的电连接方式，但是图中并未示出。
第三实施例
图6为本发明第三实施例的一种发光二极管封装的剖视示意图。请参照图2A、图2B与图6，第三实施例的发光二极管封装400与第一实施例的发光二极管封装200的主要不同之处在于，发光二极管芯片430与静电放电防护元件440例如分别设置于承载器410的相对两表面412与414上。
综上所述，本发明的发光二极管封装及其制造方法至少具有下列优点：
(一)本发明的发光二极管封装及其制造方法可通过封装壳体包覆静电放电防护元件，所以当发光二极管芯片受电流驱动而发光时，非透明的静电放电防护元件将不会吸收发光二极管芯片所发出的光线，因此也就不会影响发光二极管封装的发光强度。
(二)由于静电放电防护元件体积小，所以本发明的发光二极管封装的制造方法不用因为将封装壳体包覆静电放电防护元件而需调整封装壳体的尺寸(size)，因此本发明的发光二极管封装的制造方法可与现有工艺整合而不会增加制造成本。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (26)

1.一种发光二极管封装，其特征是包括：
承载器；
封装壳体，包覆部分该承载器，以于该承载器上形成芯片容纳空间；
发光二极管芯片，设置于该承载器上且位于该芯片容纳空间内，而该发光二极管芯片与该承载器电连接；以及
静电放电防护元件，设置于该承载器上且由该封装壳体所包覆，而该静电放电防护元件与该承载器电连接。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其特征是该静电放电防护元件与该发光二极管芯片设置于该承载器的同一表面上。
3.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其特征是该静电放电防护元件与该发光二极管芯片分别设置于该承载器的相对两表面上。
4.根据权利要求1所述的发光二极管封装，还包括至少一条焊线，其特征是该静电放电防护元件通过该焊线而与该承载器电连接，且该封装壳体包覆该焊线。
5.根据权利要求1所述的发光二极管封装，还包括多个凸块，其特征是该静电放电防护元件通过上述这些凸块而与该承载器电连接，且该封装壳体包覆上述这些凸块。
6.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其特征是该静电放电防护元件为齐纳二极管芯片、红光发光二极管芯片、表面粘着型齐纳二极管封装、表面粘着型红光发光二极管封装、电容器、变阻器或突波吸收器。
7.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其特征是该承载器为导线架。
8.根据权利要求7所述的发光二极管封装，其特征是该封装壳体包覆该承载器的相对两表面的部分区域。
9.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其特征是该承载器为封装基板。
10.根据权利要求9所述的发光二极管封装，其特征是该封装壳体至少包覆该承载器的表面的部分区域。
11.根据权利要求1所述的发光二极管封装，还包括至少一条焊线，其特征是该发光二极管芯片通过该焊线而与该承载器电连接。
12.根据权利要求1所述的发光二极管封装，还包括多个凸块，其特征是该发光二极管芯片通过上述这些凸块而与该承载器电连接。
13.根据权利要求1所述的发光二极管封装，还包括胶体，其特征是该胶体包覆该发光二极管芯片与由该芯片容纳空间所暴露的该承载器。
14.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其特征是还包括掺杂荧光粉的胶体，包覆该发光二极管芯片与由该芯片容纳空间所暴露的该承载器。
15.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其特征是该封装壳体的材质为塑胶、金属或金属氧化物。
16.一种发光二极管封装的制造方法，其特征是包括：
提供承载器；
将静电放电防护元件设置于该承载器上；
电连接该静电放电防护元件与该承载器；
形成与该承载器接合的封装壳体，其中该封装壳体包覆该静电放电防护元件与部分该承载器，以于该承载器上形成芯片容纳空间；
将发光二极管芯片设置于由该芯片容纳空间所暴露的该承载器上；以及
电连接该发光二极管芯片与该承载器。
17.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是该静电放电防护元件与该发光二极管芯片设置于该承载器的同一表面上。
18.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是该静电放电防护元件与该发光二极管芯片分别设置于该承载器的相对两表面上。
19.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是该静电放电防护元件是通过表面粘着技术而设置于该承载器上且电连接至该承载器。
20.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是该静电放电防护元件是通过芯片倒装焊接技术而设置于该承载器上且电连接至该承载器。
21.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是该静电放电防护元件是通过引线焊接技术而电连接至该承载器。
22.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是该发光二极管芯片是通过芯片倒装焊接技术而设置于该承载器上且电连接至该承载器。
23.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是该发光二极管芯片是通过引线焊接技术而电连接至该承载器。
24.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是在电连接该发光二极管芯片与该承载器的步骤之后，还包括形成胶体，包覆该发光二极管芯片与由该芯片容纳空间所暴露的该承载器。
25.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是在电连接该发光二极管芯片与该承载器的步骤之后，还包括形成掺杂荧光粉的胶体，包覆该发光二极管芯片与由该芯片容纳空间所暴露的该承载器。
26.根据权利要求16所述的发光二极管封装的制造方法，其特征是形成与该承载器接合的该封装壳体的方式为塑胶射出成型工艺或压铸成型工艺。
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