CN101546804A - 发光二极管封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管封装方法。首先，将一发光二极管芯片与一承载器接合，以使发光二极管芯片与承载器电性连接。其次，加热承载器，以升高承载器的温度。接着，通过点胶方式形成一封装胶体于加热后的承载器上，以包覆发光二极管芯片，其中封装胶体在未接触承载器时的粘性低于封装胶体与承载器接触后的粘性，之后，固化封装胶体。

Description

发光二极管封装方法

技术领域

本发明是涉及一种发光二极管封装方法(packaging process of lightemitting diode)，且尤其涉及一种可以快速提升封装胶体粘性(viscosity)的发光二极管封装方法。

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，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广告牌及交通号志灯等，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。

大致而言，发光二极管封装结构包括一承载器、一发光二极管芯片以及一封装胶体。发光二极管芯片配置于承载器上，并与承载器电性连接。封装胶体则包覆发光二极管芯片与部分承载器，以保护发光二极管芯片并使部分承载器暴露于封装胶体外以提供外部电极的功能。由于发光二极管芯片发出的光线会经由封装胶体传递至发光二极管封装结构外，所以发光二极管的封装胶体除了具有保护发光二极管芯片的功能，更与发光二极管的整体发光效率与光学特性有密切的关连性。

现有技术的发光二极管封装方式中，封装胶体的制作大致上可区分为压缩成型(compression molding)与转移成型(transfer molding)两种。压缩成型的作法是将载有发光二极管芯片的基板插入含有融熔态封装胶体的模穴之中，待封装胶体固化后再脱模以完成封胶工艺。转移成型则是先将载有发光二极管芯片的基板置入模穴之中，再将融熔态的封装胶体导入模穴以包覆发光二极管芯片，待封装胶体固化后再脱模以完成封胶工艺。

无论是压缩成型或者转移成型，都需要使用模具以及昂贵的成型机台，这会造成一定的成本负担。此外，模仁使用一段时间后可能产生变形或损坏，进而改变所形成的封装胶体的外型，甚至影响生产良率。再者，由于模具的开模与修模都需要往返多次的试验和微调，所以无法快速地因应设计变更，容易耽误生产时程。因此，如何在封装方法上有所改进，实为目前发光二极管在制作上亟待克服的课题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提出一种发光二极管封装方法，其可迅速提高承载器(carrier)上封装胶体(encapsulant)的粘性。

为实现上述目的，本发明提供一种发光二极管封装方法，其包括下列步骤：首先，将一发光二极管芯片与一承载器接合，以使发光二极管芯片与承载器电性连接。其次，加热承载器，以升高承载器的温度。再者，形成一封装胶体于加热后的承载器上，以包覆发光二极管芯片，其中，封装胶体在未接触承载器时的粘性低于封装胶体与承载器接触后的粘性。之后，固化封装胶体。

在本发明的一实施例中，上述的形成一封装胶体于加热后的承载器上的方法为通过点胶方式。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管芯片与承载器接合时的工艺温度为T1，而加热后的承载器的温度为T2，且温度差(T2-T1)介于摄氏70度至摄氏180度之间。

在本发明之一实施例中，上述的发光二极管芯片与承载器接合时的工艺温度介于摄氏25度至摄氏30度之间，而加热后的承载器的温度介于摄氏100度至摄氏200度之间。

在本发明的一实施例中，上述的封装胶体为一透明胶体。

在本发明的一实施例中，上述的封装胶体为一热固性胶体。

在本发明的一实施例中，上述的封装胶体在未接触承载器时的粘性介于1500mPas至4000mPas之间。

在本发明的一实施例中，上述的固化封装胶体的方法包括预固化(pre-curing)封装胶体以及令封装胶体完全固化(fully curing)。

综上所述，本发明通过提高承载器的温度以快速地提高形成在承载器上的封装胶体的粘性，进而能更有效率地成型封装胶体。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1A～图1E为本发明一实施例的一种发光二极管封装方法的剖面示意图。

图2～图4分别是在不同温度下对不同封装胶体加热的时间与粘性关系图。

其中，附图标记：

100：发光二极管

110：芯片

120：承载器

130：封装胶体

140：胶管

具体实施方式

图1A～图1E为本发明一实施例的一种发光二极管封装方法的剖面示意图。请先参考图1A，首先，将一发光二极管芯片110与一承载器120接合，以使发光二极管芯片110与承载器120电性连接。前述的承载器120泛指任何能够承载发光二极管芯片110，且可与发光二极管芯片110电性连结的载板。在本实施例中，承载器120可以是一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，而此印刷电路板例如是以陶瓷材料或是塑料材料制成的。此外，印刷电路板也可以是具有良好散热特性的金属核心印刷电路板(Metal Core PrintedCircuit Board，MCPCB)或是可挠性印刷电路板(Flexible Printed Circuit)。换言之，本实施例中的发光二极管100是采用晶粒-电路板封装技术(C0B)进行制作。详细而言，晶粒-电路板封装技术主要是先将发光二极管芯片110直接粘着于电路板上，接着通过打线工艺(wire-bonding process)使发光二极管芯片110与电路板通过焊线(bonding wires)彼此电性连接。

当然，本发明并不特别限定承载器120的类型，举例而言，在其它可行的实施例中，承载器120也可以是一导线架(leadframe)，此导线架例如包括二接脚(未绘示)与一芯片承载座(未绘示)，而芯片承载座配置于接脚上，用以承载发光二极管芯片110。

请参考图1B，接着，加热承载器120以升高承载器120的温度。在本实施例中，发光二极管芯片110与承载器120接合时的工艺温度为T1，而加热后的承载器120的温度为T2，且温度差(T2-T1)介于摄氏70度至摄氏180度之间。

此外，在本实施例中，发光二极管芯片110与承载器120接合时的工艺温度T1例如是介于摄氏25度至摄氏30度之间，而加热后的承载器120的温度T2例如是介于摄氏100度至摄氏200度之间。当然，本发明并不特别限定加热承载器120的方式，本领域技术人员当可使用各种合适的方法与装置对承载器120进行加热，本实施例不限定承载器120的加热方式。

接着请同时参考图1C～图1E，在加热承载器120以升高承载器120的温度之后，通过例如是点胶的方式，通过一胶管140于加热后的承载器120上注入一封装胶体130，以包覆发光二极管芯片110，如图1E所示。

详细而言，封装胶体130大多采用具有良好透光性质的材料所制作，以使由发光二极管芯片110射出的光线能够穿透封装胶体130，进而传递至发光二极管100外。

此外，在本实施例中，封装胶体130为一热固性胶体，以满足工艺所需的材料特定的物理性质或化学性质。举例而言，封装胶体130所使用的材料可以是环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、压克力或其它光学级高分子材料。同样地，本发明并不特别限定封装胶体130所使用的材料种类，举例而言，封装胶体130也可以包含纳米微粒分子，此时，发光二极管芯片110所发射的光源可以通过纳米微粒分子的散射作用，使发光二极管100的光源更均匀并提高亮度。

承上所述，在加热承载器120并通过点胶的方式形成封装胶体130的工艺中，当承载器120加热到特定温度以上，可使封装胶体130在接触封装胶体130后粘性迅速变化。因为，当封装胶体130接触到承载器120时，封装胶体130受到热传导而间接被加热，使得封装胶体130的粘性大于点胶时的粘性。

最后，对封装胶体130进行固化工艺。在本实施例中，固化封装胶体130的方法包括先预固化(pre-curing)封装胶体130。详细而言，预固化(pre-curing)是先以一定的工艺温度使封装胶体130部分固化(partiallycured)。在本实施例中，预固化温度介于100～200℃，预固化的时间小于15分钟。接着，再将封装胶体130完全固化(fully cured)。举例而言，固化封装胶体130的方法可以是热固化(thermal curing)。在本实施例中，完全固化温度大约是150℃，时间大约是1～2小时。需要说明的是，预固化与完全固化所采用的工艺温度大致上相近，其不同之处在于固化时间的长短，使封装胶体130产生化学变化。

值得一提的是，在承载器120上形成封装胶体130之前，若先加热承载器120，对于提升承载器120上封装胶体130的粘性确实有正面影响，请参考以下的实验。

图2～图4分别是在不同温度下对不同封装胶体加热的时间与粘性关系图。请先参考图2，其中X轴为加热时间，而Y轴为封装胶体粘性(mPas)。在本实施例中，当热固性封装胶体由大约是室温左右开始加热，加热后温度设定为25℃或40℃之时，在120分钟的加热时间内其粘性大致上并无变化，且其曲线的斜率大体上仅略高于零。

而当此热固性封装胶体的加热后温度为60℃时，在加热至第40分钟开始，其粘性以及粘性提高的速率就有大幅提升的现象，从图2中也可明显看出该曲线的斜率也于加热时间为40分钟之处开始陡升。

当此热固性封装胶体的加热后温度为80℃或100℃时也有类似现象，不同的是，其斜率陡升的时间点分别是在加热约15分钟与3分钟之处。亦即，在加热约15分钟与3分钟之时封装胶体就开始融熔，且其粘性急速提高。需说明的是，在刚开始加热时，虽然温度的提升而导致封装胶体的粘性曾短暂下降，但之后即迅速提升，此现象并不影响本发明快速成型封装胶体的目的。

请参考图3，图3的加热时间与封装胶体粘性关系图与图2类似，但二者不同之处在于：图3中的封装胶体种类、温度与加热时间不同于图2。在本实施例中，当热固性封装胶体的加热后温度为23℃或40℃之时，在480分钟的加热时间内其粘性大致上变化极缓，分别为2400mPas～3100mPas以及2400mPas～3400mPas。

而当此热固性封装胶体的加热后温度为60℃时，从加热约40分钟开始，其粘性以及粘性提高的速率就大幅提升。当加热后温度为80℃，其粘性以及粘性提高速率在加热约20分钟时陡升。

请参考图4，图4的加热时间与封装胶体粘性关系图与图2类似，惟二者不同之处在于：图4中的封装胶体种类、温度与加热时间不同于图2。在本实施例中，当热固性封装胶体的加热后温度为60℃之时，在30分钟的加热时间内其粘性大致为3500mPas～5900mPas。当加热后温度分别为80℃、100℃、150℃时，封装胶体分别在加热约7分钟、5分钟与4分钟之处粘性陡升。

整体而言，封装胶体接触加热的承载器之后，因为温度提升会使封装胶体的粘性短暂下降，随后即迅速提升，且温度提高的速度越快则封装胶体粘性增加的速度也越快，因此，可使封装胶体快速地形成预定的高度及形状。在实际操作上也可以通过调整承载器的加热温度以及点胶速度，搭配具有不同粘性特性的封装胶体，得到不同的封装胶体的高度及形状。

本发明将封装胶体加热至一定温度，以使封装胶体的粘性快速提高。配合控制点入封装胶体的量与速度，可以快速地成型此封装胶体。

综上所述，本发明通过提高承载器的温度而增加承载器上封装胶体的粘性，进而能快速地成型封装胶体。相较传统模塑成型的封装方法，本发明的发光二极管封装方法可节省成型机台以及模具的成本支出、简化工艺、生产所需的时间，且工艺修改的弹性高。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种发光二极管封装方法，其特征在于，包括：

将一发光二极管芯片与一承载器接合，以使该发光二极管芯片与该承载器电性连接；

加热该承载器，以升高该承载器的温度；以及

形成一封装胶体于加热后的该承载器上，以包覆该发光二极管芯片；及

固化该封装胶体。

2.根据权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，该封装胶体在未接触该承载器时的粘性低于固化后的该封装胶体。

3.根据权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，通过点胶方式形成一封装胶体于加热后的该承载器上。

4.根据权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，在发光二极管芯片与该承载器接合时的工艺温度为T1，加热后的该承载器的温度为T2，且温度差(T2-T1)介于摄氏70度至摄氏180度之间。

5.根据权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，加热后的该承载器的温度介于摄氏100度至摄氏200度之间。

6.根据权利要求4所述的发光二极管封装方法，其特征在于，该在发光二极管芯片与该承载器接合时的工艺温度介于摄氏25度至摄氏30度之间。

7.根据权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，该封装胶体为一透明胶体。

8.根据权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，该封装胶体为一热固性胶体。

9.根据权利要求8所述的发光二极管封装方法，其特征在于，该封装胶体包含纳米微粒分子。

10.根据权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，该封装胶体在未接触该承载器时的粘性介于1500mPas至4000mPas之间。

11.根据权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，固化该封装胶体的方法包括：

预固化该封装胶体；以及

令该封装胶体完全固化。

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