CN101621052B - 发光二极管封装阵列、封装结构及封装方法 - Google Patents

发光二极管封装阵列、封装结构及封装方法 Download PDF

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Abstract

一种发光二极管封装阵列、封装结构及封装方法，其以自动化量产的方式生产光吸收片，并将此光吸收片接合于胶座表面，以吸收射至胶座表面的光线。因此，与现有技术中必须以人工在胶座表面进行刷墨来形成涂布层的方式相较之下，不但可以有效地减少发光二极管封装结构所需的制程时间，更可以避免在人工刷墨过程中，发生因人为因素导致刷墨质量不良的问题，进而有效地提高发光二极管封装结构的产能及良率。

Description

发光二极管封装阵列、封装结构及封装方法 
技术领域
本发明有关于一种发光二极管封装阵列、封装结构及封装方法，且特别有关于一种能够在胶座的表面上形成光吸收片的发光二极管封装阵列、封装结构及封装方法。 
背景技术
近年来，由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有耗电量低、元件寿命长、无须暖灯时间及反应速度快等优点，加上其体积小、耐震动、适合量产，容易配合应用需求而制成极小或阵列式的组件，因此发光二极管已普遍使用于信息、通讯及消费性电子产品的指示灯与显示装置上，如行动电话及个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)屏幕背光源、各种户外显示器、交通号志灯及车灯等。 
以户外显示器来说，由于其环境光源种类繁多，这些环境光往往会对显示器内部的发光二极管所发出的光线造成影响，并降低其可识度。为使发光二极管所发出的光线较为清晰可见，一般用来作为户外显示器的发光光源的发光二极管，其在封装结构上具有别于一般常见的发光二极管封装结构的设计，以增加颜色对比，使发光二极管的亮度及颜色更加鲜明。 
为达上述效果，目前坊间有以下两种做法： 
1.在形成胶座的塑料中掺入黑色颜料，以形成黑色的胶座；但此种黑色胶座会影响发光二极管封装结构的出光效率。 
2.以人工刷墨的方式在胶座表面上涂布一层黑色颜料，以作为涂布层；然而，这种以人工在胶座表面上进行刷墨以形成涂布层的方式，不但不符合现今工业的自动化生产趋势，更容易因人为因素而导致涂布层涂布不均而使产品良率下降。 
发明内容
有鉴于现有技术无法在不影响发光二极管封装结构的出光效率的前提下，提高表面具吸光功效的胶座的制程效率，本发明遂提供一种发光二极管封装阵列、封装结构及封装方法，其将借由自动化量产的光吸收片接合于胶座表面，以于不影响发光二极管封装结构的出光效率的前提下，提高发光二极管封装结构的产能及良率。 
本发明提供一种发光二极管封装阵列，其包括多个胶座、多个引脚单元、框架、多个光吸收片、多个发光二极管芯片以及多个封装胶体。其中，该些胶座以阵列方式排列，且各胶座分别具有第一表面、第二表面、多个侧表面、至少一接合槽以及凹陷部，该第二表面相对于该第一表面，该些侧表面连接该第一表面与该第二表面，该接合槽由该些侧表面其中之一延伸至部分第二表面。该些引脚单元系以阵列方式连接于一金属板，且各引脚单元包括至少一对引脚，其中各引脚单元是部分地埋置于胶座内，而各引脚的一端暴露于其所对应的胶座的凹陷部内。该框架组接于该金属板上，且各光吸收片各该光吸收片具有一接合面以及至少一卡勾部，且该卡勾部从该光吸收片的一侧朝远离该接合面的方向延伸，并卡嵌于该接合槽，各光吸收片是以阵列方式连接至该框架，并接合于对应的该胶座的第一表面而暴露出该凹陷部。该些发光二极管芯片是分别配置于该些胶座的该凹陷部内而与该些引脚电性连接，其中各该胶座的该凹陷部内配置有该些发光二极管芯片至少其中之一。该些封装胶体则是分别配置于胶座上而覆盖住胶座的凹陷部。 
本发明提供一种发光二极管封装结构，其包括胶座、至少一对引脚单元、光吸收片、至少一发光二极管芯片以及封装胶体。其中，胶座具有第一表面、第二表面、多个侧表面、至少一接合槽以及凹陷部，该第二表面相对于该第一表面，该些侧表面连接该第一表面与该第二表面，该接合槽由该些侧表面其中之一延伸至部分第二表面，各引脚是部分地埋置于胶座内，并暴露出一端于胶座的凹陷部内，光吸收片则是具有一接合面以及至少一卡勾部，且该卡勾部从该光吸收片的一侧朝远离该接合面的方向延伸，并卡嵌于该接合槽，使接合于对应的该胶座的第一表面而暴露出该凹陷部。发光二极管芯片是配置于胶座的凹陷部内而与该些引脚电性连接，封装胶体则是配置于胶座上而覆盖住凹陷部。 
本发明提供一种发光二极管封装方法，其先形成多个引脚单元及以阵列方式排列的多个胶座，其中该些引脚单元以阵列方式连接于一金属板，且各胶座分别具有第一表面以及凹陷部，而各引脚单元具有至少一对引脚，各引脚单元的该些引脚的一端位于该凹陷部内。之后，提供连接有多个以阵列方式排列的光吸收片的框架。然后，将该框架组接于该金属板上，以使各光吸收片接合于对应的该胶座的第一表面而暴露出该凹陷部。接续，将至少一发光二极管芯片放置于各胶座的凹陷部内，并令各发光二极管芯片与该些引脚电性连接。之后，在各胶座上形成一封装胶体，以覆盖住该凹陷部。 
本发明提供一种发光二极管封装方法，其先形成至少一对引脚与一胶座，其中该胶座具有一第一表面以及一凹陷部，且该些引脚的一端位于该凹陷部内。之后，将光吸收片接合于胶座的第一表面而暴露出该凹陷部。然后，将至少一发光二极管芯片放置于胶座的凹陷部内，并令发光二极管芯片与该些引脚电性连接，再于胶座上形成一封装胶体，以覆盖住该凹陷部。 
本发明是以自动化量产的方式生产光吸收片，并将此光吸收片接合于胶座表面，以吸收射至胶座表面的光线。透过此技术手段，本发明可以有效地提高发光二极管封装结构的产能及良率。 
附图说明
图1为本发明的胶座与引脚单元在第一实施例中的俯视示意图。 
图2为本发明的光吸收片及其所连接的框架在第一实施例中的仰视示意图。 
图3为本发明的框架与金属板在第一实施例中的组合示意图。 
图4A为本发明的胶座在第二实施例中的俯视示意图。 
图4B为本发明的胶座在第二实施例中的仰视示意图。 
图5为本发明的光吸收片在第二实施例中的结构示意图。 
图6A为本发明的胶座与光吸收片结合后在第二实施例中的俯视示意图。 
图6B为本发明的胶座与光吸收片结合后在第二实施例中的仰视示意图。 
图7A至图7C为本发明的发光二极管封装结构在第一实施例中的部分封装流程中的剖面示意图。 
【主要元件符号说明】 
100    发光二极管封装结构 
101    金属板 
103    定位孔 
110    胶座 
111    第一表面 
112    凹陷部 
113    第二表面 
114    接合槽 
115    侧表面 
120    引脚单元 
122a   引脚 
122b   引脚 
130    光吸收片 
132    接合面 
134    超音波熔接槽 
136    卡勾部 
140    框架 
142    定位凸点 
144    本体 
145    连接翼的第一端 
146    连接翼 
147    连接翼的第二端 
150    发光二极管芯片 
160    封装胶体 
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。 
图1绘示为本发明的胶座与引脚单元在第一实施例中的俯视示意图。请参照图1，本发明的发光二极管封装方法的步骤包括先形成多个胶座110与多个引脚单元120。在本实施例中，其例如是先经由冲压(stamping)及电镀(electroplating)制程而在一金属板101上形成以阵列方式排列的多个引脚单元120，且每一引脚单元120均包括至少一对引脚122a及引脚122b。 
然后，以埋入射出(insert molding)的方式形成以阵列方式排列的多个胶座110，以使各个引脚单元120的引脚122a及引脚122b均部分地埋于其所对应的胶座110内。而且，每一胶座110均具有凹陷部112，各引脚单元120中的引脚122a及引脚122b的一端即是分别暴露在对应的胶座110的凹陷部112内，另一端则是分别延伸出胶座110的两侧，以便于与其它电子装置(未绘 示)电性连接。换言的，后续配置于胶座110的凹陷部112内的发光二极管芯片即是透过引脚122a及引脚122b而与其它电子装置电性连接。 
在此，金属板101可以是铜、铁或其它导电性佳的金属板或合金板。也就是说，引脚122a与引脚122b的材质可以是铜、铁或其它导电性佳的金属或合金。胶座110的材质则可以是聚邻苯二甲酰胺(polyphthalamide，PPA)或其它常用来作为发光二极管封装结构的胶座的热塑性树脂。 
当然，在其它实施例中，也可以先形成多个胶座110，再分别于各胶座110上形成引脚122a与引脚122b。本领域技术人员可以自行依据实际需求来决定胶座110与引脚122a及引脚122b的制程顺序。此外，在本发明的其它实施例中，更可以在金属板101上形成引脚单元120的同时，一并形成多个具有散热效果的芯片承载座(图未绘)，以于后续封装制程中用来承载发光二极管芯片。 
值得一提的是，虽然在本实施例中每一引脚单元120均包括三对引脚122a与引脚122b，但其并非用以限定本发明。本领域技术人员可以依据实务上的需求来决定单一发光二极管封装结构内的引脚的对数。 
图2绘示为本发明的光吸收片及其所连接的框架在第一实施例中的仰视图。图3绘示为本发明的框架与金属板在第一实施例中的组合示意图。请参照图2与图3，在形成胶座110与引脚单元120之后，接着即是提供连接有以阵列方式排列的多个光吸收片130的框架140，并将框架140组接于金属板101上，再使各光吸收片130接合至对应的胶座110的第一表面111上。其中，光吸收片130接合于凹陷部112处有开孔设计，使胶座110的凹陷部112可以被充分暴露出来。 
具体来说，光吸收片130可以与胶座110具有相同的主要材质，且除了主要材质外，光吸收片130的组成材料亦包括可吸收多数色光的颜料，如黑色颜料。由此可知，这些以塑料材料或热塑性树脂所制成的光吸收片130可以轻易地透过自动化的方式量产，因而具有制程时间短的特性。 
此外，金属板101例如是具有至少一定位孔103(如图1所示)，且框架140例如是具有至少一定位凸点142(如图2所示)，而本实施例即是在接合时可透过将框架140的定位凸点142穿设于金属板101的定位孔103内，以使框架140与金属板101完成定位，以利于后续进行各光吸收片130与对 应的胶座110的定位与接合。其中，本实施例是利用超音波熔接的方式将光吸收片130接合于胶座110的第一表面111，且为了方便进行接合作业，各光吸收片130例如是具有超音波熔接槽134，位于其与胶座110的第一表面111接合的接合面132的边缘，如图2所示。 
当然，除了以超音波熔接外，光吸收片130也可以是借由其它方式与胶座110接合，以下将举实施例说明之。 
图4A绘示为本发明的胶座在第二实施例中的俯视示意图，图4B绘示为本发明的胶座在第二实施例中的仰视示意图，图5则绘示为本发明的光吸收片在第二实施例中的结构示意图。虽然图中仅绘示出单一胶座及光吸收片为例做说明，但本领域技术人员可以了解，在本发明的发光二极管封装阵列中，所有胶座及光吸收片均具有相同的设计。 
请参照图4A及图4B，在第二实施例中，胶座110具有至少一接合槽114，其是由连接胶座110的第一表面111与第二表面113的侧表面115往第二表面113延伸。具体来说，本实施例的胶座110例如是具有二接合槽114，且其是分别从相对的两侧表面115往第二表面113延伸。如图5所示，另一方面，每一光吸收片130则具有与其所对应的接合槽114数量相同的卡勾部136。在本实施例中，这些卡勾部136是从光吸收片130的两侧朝远离接合面132的方向延伸。 
承上所述，光吸收片130即是借其卡勾部136卡嵌于胶座110的接合槽114内而与胶座110彼此接合，如图6A及图6B所示。在此，本发明并不限定胶座110的接合槽114以及光吸收片130的卡勾部136的数量本领域技术人员可以依据实务上的需求来改变胶座110的接合槽114以及光吸收片130的卡勾部136的数量，但其仍属本发明所保护的范畴。 
图7A至图7C绘示为本发明的发光二极管封装结构在第一实施例中的部分封装流程中的剖面示意图。请参照图7A，在将光吸收片130接合于各胶座110之后，接着即是将发光二极管芯片150放置于胶座110的凹陷部112内，并分别将发光二极管芯片150的两端电极电性连接至引脚122a与引脚122b。其中，发光二极管芯片150可以是红光发光二极管芯片、蓝光发光二极管芯片或绿光发光二极管芯片，且其例如是借由覆晶接合(flip chip bonding)技术而与引脚122a电性连接，并透过打线接合(wire bonding)技术而与引脚122b 电性连接。 
而且，虽然本实施例在每一胶座110的凹陷部112内仅配置单一发光二极管芯片150，但其并非用以限定本发明。本领域技术人员可以自行依据实际需求来决定单一胶座110内所配置的发光二极管芯片150的数量。 
然后，请参照图7B，在各胶座110上形成封装胶体160，以覆盖住放置有发光二极管芯片150的凹陷部112。其中，封装胶体160是用以保护放置在凹陷部112内的发光二极管芯片150免受于外界温度、湿气与噪声的影响，且封装胶体160例如是以点胶(dispensing)的方式形成。此外，封装胶体160中也可以掺有荧光粉(未绘示)，因此当发光二极管芯片150所发出的光线照射到荧光粉而使其激发出另一种颜色的可见光时，发光二极管芯片150所发出的光线即可与荧光粉所激发出来的光线混合而产生混光效果。 
当透过上述制程而在胶座110内完成发光二极管芯片150的配置，并于胶座110上形成封装胶体160后，接着即可对金属板101及框架140进行切割，以切割出图7C所示的多个发光二极管封装结构100。 
特别的是，请再次参照图2，框架140包括本体144与多个连接翼146，其中各连接翼146的第一端145是连接于本体144，第二端147则是连接于光吸收片130。而且，各连接翼146的第二端147的宽度是小于第一端145的宽度。以本实施例来说，连接翼146例如是成三角状，且此三角状的连接翼146是透过其中一顶点与光吸收片130连接。如此一来，本实施例在切割框架140的过程中，可于各连接翼146的第二端147稍施剪切力即可轻易地将光吸收片130与框架140切离，进而避免在切割框架140的过程中因剪切力过大而导致光吸收片130变形。 
值得注意的是，虽然上述实施例是在完成封装胶体160的制程后始进行框架140与金属板101的切割制程，但本发明并未将框架140与金属板101的切割制程顺序限定于此。本领域技术人员应该知道，实际上也可以在框架140与金属板101完成组接后，即进行框架140与金属板101的切割制程，以切割出多个内部埋置有引脚单元120，且第一表面111接合有光吸收片130的胶座110。后续再分别于各胶座110的凹陷部112中配置发光二极管芯片150，并且在胶座110上形成封装胶体160覆盖住凹陷部112，即完成各发光二极管封装结构100的封装制程。 
综上所述，本发明是以自动化量产的方式生产光吸收片，并将此光吸收片接合于胶座表面，以吸收射至胶座表面的光线。因此，与现有技术以人工刷墨在胶座表面形成光吸收层的方式相较之下，本发明不但可以有效地减少发光二极管封装结构所需的制程时间，更可以避免在人工刷墨过程中，发生因人为因素导致刷墨质量不良的问题。由此可知，本发明可有效地提高发光二极管封装结构的产能及良率。 
虽然本发明所公开的实施方式如上，惟所述的内容并非用以直接限定本发明的专利保护范围。任何本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作些许的更动。本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求所界定者为准。 

Claims (14)

1.一种发光二极管封装阵列，包括：
多个胶座，该些胶座以阵列方式排列，且各该胶座分别具有一第一表面、一第二表面、多个侧表面、至少一接合槽以及一凹陷部，该第二表面相对于该第一表面，该些侧表面连接该第一表面与该第二表面，该接合槽由该些侧表面其中之一延伸至部分第二表面；
多个引脚单元，该些引脚单元以阵列方式连接于一金属板，其中各该引脚单元包括至少一对引脚，且各该引脚单元是部分地埋置于该些胶座其中之一内，而各该引脚的一端暴露于其所对应的该胶座的该凹陷部内；
一框架，组接于该金属板上；
多个光吸收片，各该光吸收片具有一接合面以及至少一卡勾部，且该卡勾部从该光吸收片的一侧朝远离该接合面的方向延伸，并卡嵌于该接合槽，使该些光吸收片以阵列方式连接至该框架，且各该光吸收片接合于对应的该胶座的第一表面而暴露出该凹陷部；
多个发光二极管芯片，分别配置于该些胶座的该凹陷部内而与该些引脚电性连接，其中各该胶座的该凹陷部内配置有该些发光二极管芯片至少其中之一；以及
多个封装胶体，分别配置于该些胶座上而覆盖住该些凹陷部。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装阵列，其中该金属板具有至少一定位孔，且该框架具有至少一定位凸点，而该定位凸点穿设于该定位孔内。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装阵列，其中各该光吸收片具有一接合面以及位于该接合面边缘的一超音波熔接槽，且该接合面与对应的该胶座的该第一表面接合。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装阵列，其中该框架包括：
一本体；以及
多个连接翼，分别具有一第一端与一第二端，其中各该连接翼的该第一端连接于该本体，且各该连接翼的该第二端连接于该些光吸收片其中之一，而各该连接翼的该第二端的宽度小于该第一端的宽度。
5.如权利要求4所述的发光二极管封装阵列，其中该框架的该些连接翼呈三角状，且各该连接翼以一顶点连接于该些光吸收片其中之一。
6.一种发光二极管封装结构，包括：
一胶座，具有一第一表面、一第二表面、多个侧表面、至少一接合槽以及一凹陷部，该第二表面相对于该第一表面，该些侧表面连接该第一表面与该第二表面，该接合槽由该些侧表面其中之一延伸至部分第二表面；
至少一对引脚，且该些引脚部分地埋置于该胶座内，而各该引脚的一端暴露于该胶座的该凹陷部内；
一光吸收片，该光吸收片具有一接合面以及至少一卡勾部，且该卡勾部从该光吸收片的一侧朝远离该接合面的方向延伸，并卡嵌于该接合槽，使接合于该胶座的第一表面而暴露出该凹陷部；
至少一发光二极管芯片，配置于该胶座的该凹陷部内而与该些引脚电性连接；以及
一封装胶体，分别配置于该胶座上而覆盖住该凹陷部。
7.如权利要求6所述的发光二极管封装结构，其中该光吸收片具有一接合面以及位于该接合面边缘的一超音波熔接槽，且该接合面与该胶座的该第一表面接合。
8.一种发光二极管封装方法，包括下列步骤：
形成多个引脚单元及以阵列方式排列的多个胶座，其中该些引脚单元以阵列方式连接于一金属板，且各该胶座分别具有一第一表面以及一凹陷部，而各该引脚单元具有至少一对引脚，各该引脚单元的该些引脚的一端位于该凹陷部内；
提供连接有以阵列方式排列的多个光吸收片的一框架；
将该框架组接于该金属板上，以使各该光吸收片接合于对应的该胶座的第一表面而暴露出该凹陷部；
将至少一发光二极管芯片放置于各该胶座的该凹陷部内，并令各该发光二极管芯片与该些引脚电性连接；
于各该胶座上形成一封装胶体，以覆盖住该凹陷部；以及
对该金属板及组接于其上的该框架进行切割，以使该些引脚单元及该些光吸收片分别与该金属板及该框架分离。
9.如权利要求8所述的发光二极管封装方法，其中该金属板具有至少一定位孔，且该框架具有至少一定位凸点，而将该框架组接于该金属板上的方法为令该定位凸点穿设于该定位孔内。
10.如权利要求8所述的发光二极管封装方法，其中各该胶座更具有一第二表面、多个侧表面以及至少一接合槽，该第二表面相对于该第一表面，该些侧表面连接该第一表面与该第二表面，该接合槽由该些侧表面其中之一延伸至部分第二表面，且各该光吸收片具有一接合面以及至少一卡勾部，且该卡勾部从该光吸收片的一侧朝远离该接合面的方向延伸，而各该光吸收片接合于对应的该胶座的第一表面的方法为将各该光吸收片的该卡勾部卡嵌于其所对应的该胶座的该接合槽内。
11.如权利要求8所述的发光二极管封装方法，其中各该光吸收片具有一接合面以及位于该接合面边缘的一超音波熔接槽，而各该光吸收片的该接合面透过超音波熔接而接合于对应的该胶座的第一表面。
12.一种发光二极管封装方法，包括下列步骤：
形成至少一对引脚与一胶座，其中该胶座具有一第一表面以及一凹陷部，且该些引脚的一端位于该凹陷部内；
将一光吸收片接合于该胶座的第一表面而暴露出该凹陷部；
将至少一发光二极管芯片放置于各该胶座的该凹陷部内，并令各该发光二极管芯片与该些引脚电性连接；以及
于各该胶座上形成一封装胶体，以覆盖住该凹陷部。
13.如权利要求12所述的发光二极管封装方法，其中该胶座更具有一第二表面、多个侧表面以及至少一接合槽，该第二表面相对于该第一表面，该些侧表面连接该第一表面与该第二表面，该接合槽由该些侧表面其中之一延伸至部分第二表面，且该光吸收片具有一接合面以及至少一卡勾部，且该卡勾部从该光吸收片的一侧朝远离该接合面的方向延伸，而该光吸收片接合于该胶座的第一表面的方法为将该光吸收片的该卡勾部卡嵌于该胶座的该接合槽内。
14.如权利要求12所述的发光二极管封装方法，其中该光吸收片具有一接合面以及位于该接合面边缘的一超音波熔接槽，而该光吸收片的该接合面透过超音波熔接而接合于该胶座的该第一表面。
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