CN101834235B - 发光二极管封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管封装结构的制作方法。首先，提供一承载器及一发光二极管芯片。发光二极管芯片配置于承载器上，且发光二极管芯片位于一凹穴内。接着，填入一第一封装胶体于凹穴内。第一封装胶体覆盖发光二极管芯片，且第一封装胶体内掺有一荧光材料。进行一第一烘烤步骤，以使第一封装胶体呈半固化态。之后，填入一第二封装胶体于凹穴内，且第二封装胶体覆盖于第一封装胶体上。

Description

发光二极管封装结构及其制作方法

技术领域

本发明是有关于一种半导体封装结构及其制作方法，且特别是有关于一种发光二极管封装结构及其制作方法。

背景技术

发光二极管具有诸如寿命长、体积小、高抗震性、低热产生及低功率消耗等优点，因此已被广泛应用于家用及各种设备中的指示器或光源。近年来，发光二极管已朝多色彩及高亮度发展，因此其应用领域已扩展至大型户外广告牌、交通号志灯及相关领域。在未来，发光二极管甚至可能成为兼具省电及环保功能的主要照明光源。

图1为公知的一种表面黏着型发光二极管封装结构的剖面示意图。请参考图1，表面黏着型(surface mount device，SMD)发光二极管封装结构1包括一承载器(carrier)10、一发光二极管芯片(LED chip)20、一壳体(casing)30以及一封装胶体(molding compound)40。发光二极管芯片20配置于承载器10上，且位于承载器10与壳体30所构成的一凹穴C内，其中发光二极管芯片20通过一焊线50与承载器10电性连接。封装胶体40掺有一荧光材料42，且封装胶体40填入于凹穴C内，以包覆发光二极管芯片20以及焊线50，其中暴露于封装胶体40外的承载器10为外部电极E1，用以作为发光二极管封装结构1与外界电性连接的媒介。

公知由于发光二极管封装结构1’是采用大量生产的方式来制作，因此会先将封装胶体40填入于每一凹穴C内，之后再同时进行一烘烤过程来使封装胶体40固化，以完成发光二极管封装结构1’。然而，由于封装胶体40内具有荧光材料42，于等待烘烤的过程(约一天左右)中，荧光材料42会因封装胶体40所填入于凹穴C内的时间太长而沉降或填胶时间先后的不同，而使得荧光材料42产生分布不均的现象(即大部份荧光材料42沉降于凹穴C的底面或芯片表面)，仅有一小部份荧光材料42零星地分布于封装胶体40内，进而影响所生产的发光二极管封装结构1’的出光均匀度。

发明内容

本发明的目的是提供一种发光二极管封装结构及其制作方法，用以改善封装胶体中荧光材料分布不均的问题，以提高发光二极管封装结构的出光均匀度。

为实现上述目的，本发明提出的发光二极管封装结构的制作方法，首先，提供一承载器及一发光二极管芯片。发光二极管芯片配置于承载器上，且发光二极管芯片位于一凹穴内。接着，填入一第一封装胶体于凹穴内。第一封装胶体覆盖发光二极管芯片，且第一封装胶体内掺有一荧光材料。进行一第一烘烤步骤，以使第一封装胶体呈半固化态。之后，填入一第二封装胶体于芯片容置空间内，且第二封装胶体覆盖于第一封装胶体上。

在本发明的一实施例中，上述承载器包括一电路板或一导线架。

在本发明的一实施例中，上述进行第一烘烤步骤以使第一封装胶体呈半固化态的温度介于80℃至90℃之间，且时间介于5分钟至10分钟。

在本发明的一实施例中，上述进行第一烘烤步骤以使第一封装胶体呈半固化态的温度介于80℃至100℃之间，且时间介于20分钟至30分钟。

在本发明的一实施例中，上述发光二极管封装结构的制作方法，还包括进行一第二烘烤步骤，以固化第一封装胶体及第二封装胶体。

在本发明的一实施例中，上述于填入第一封装胶体于凹穴内之前，还包括形成至少一焊线。发光二极管芯片通过焊线与承载器电性连接。

本发明提出的发光二极管封装结构，其包括一承载器、一发光二极管芯片、一第一封装胶体以及一第二封装胶体。承载器具有一凹穴。发光二极管芯片配置于承载器上，且容置于凹穴内。第一封装胶体配置于凹穴内，且覆盖发光二极管芯片，其中第一封装胶体内掺有一荧光材料。第二封装胶体配置于凹穴内，且覆盖于第一封装胶体上。

在本发明的一实施例中，上述发光二极管封装结构还包括一壳体。壳体配置于承载器上，且覆盖部份承载器，其中壳体与承载器构成凹穴。

在本发明的一实施例中，上述发光二极管芯片包括蓝光发光二极管芯片、红光发光二极管芯片、绿光发光二极管芯片或紫外光发光二极管芯片，荧光材料包括黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉、蓝色荧光粉或钇铝石榴石荧光粉。

在本发明的一实施例中，上述第一封装胶体的材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶，第二封装胶体的材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶。

在本发明的一实施例中，上述发光二极管封装结构，还包括至少一焊线，发光二极管芯片通过焊线与承载器电性连接。

本发明提出的发光二极管封装结构，其包括一承载器、一发光二极管芯片、一第一封装胶体、一第二封装胶体以及一封装壳体。承载器具有一凹穴、一第一引脚及一第二引脚。发光二极管芯片配置于承载器上，且位于凹穴内。第一封装胶体配置于凹穴内，且覆盖发光二极管芯片，其中第一封装胶体内掺有一荧光材料。第二封装胶体配置于凹穴内，且覆盖于第一封装胶体上。封装壳体包覆承载器，并显露出第一引脚与第二引脚。

在本发明的一实施例中，上述承载器包括一导线脚架。

在本发明的一实施例中，上述第一封装胶体的材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶，第二封装胶体的材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶。

在本发明的一实施例中，上述发光二极管封装结构，还包括至少一焊线，发光二极管芯片通过焊线与承载器电性连接。

基于上述，本发明因采用两次填胶工艺，且于两次填胶工艺中加入烘烤步骤，来使所填入之第一封装胶体内的荧光材料不易沉淀于凹穴的底面及芯片的表面，并均匀分布于第一封装胶体中。因此，当发光二极管芯片所发出的光经过第一封装胶体、第二封装胶体而传递至外界时，发光二极管封装结构能具有较佳的出光均匀度。

附图说明

图1为公知一种表面黏着型发光二极管封装结构的剖面示意图。

图2为本发明一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。

图3为本发明另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。

图4A至图4C为本发明一实施例的一种发光二极管封装结构的制作方法的流程示意图。

附图中主要组件符号说明

1：发光二极管封装结构

10：承载器

20：发光二极管芯片

30：壳体

40：封装胶体

42：荧光材料

100、200：发光二极管封装结构

110、210：承载器

120、220：发光二极管芯片

130、230：第一封装胶体

132、232：荧光材料

140、240：第二封装胶体

150：壳体

160、262、264：焊线

212：第一引脚

214：第二引脚

250：封装壳体

C、C1、C2：凹穴

E1、E2：外部电极

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图作详细说明。

图2为本发明一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。请参考图2，在本实施例中，发光二极管封装结构100包括一承载器110、一发光二极管芯片120、一第一封装胶体130、一第二封装胶体140以及一壳体150。特别是，本实施例之发光二极管封装结构100为一表面黏着型(SMD)的发光二极管封装结构100。

详细而言，壳体150配置于承载器110上并覆盖部份承载器110，其中壳体150与承载器110构成一凹穴C1。发光二极管芯片120配置于承载器110上且容置于凹穴C1内，以发射出一光线，其中发光二极管芯片120通过至少一焊线160(图2中仅示意地显示一条)与承载器110电性连接。在本实施例中，承载器110例如是一电路板，且发光二极管芯片120包括蓝光发光二极管芯片、红光发光二极管芯片、绿光发光二极管芯片或紫外光发光二极管芯片。

第一封装胶体130配置于凹穴C1内，且覆盖发光二极管芯片120与部份焊线160，其中第一封装胶体130内掺有一荧光材料132，且荧光材料132均匀分布于第一封装胶体130内。在本实施例中，第一封装胶体130的材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶，而荧光材料132包括黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉、蓝色荧光粉或钇铝石榴石荧光粉(YAG)。

第二封装胶体140配置于凹穴C1内，且覆盖于第一封装胶体130上，其中第一封装胶体130与第二封装胶体140的功用为保护发光二极管芯片120与焊线160，以避免受到外界温度、湿气与噪声的影响。在本实施例中，第二封装胶体140的材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶。

举例来说，由于白光是一种多颜色的混合光，人眼所见的白光至少是由两种以上波长的色光所形成，例如蓝色光与黄色光所混合而获得的二波长白光，或是由红色光、绿色光及蓝色光所混合而获得的三波长白光，因此当本实施例的发光二极管封装结构100为一白光型发光二极管封装结构时，发光二极管芯片120为一蓝色发光二极管芯片，且其所搭配的第一封装胶体130内的荧光材料132为黄色荧光粉，其中蓝光发光二极管芯片所发出的蓝光波长介于440纳米(nm)及490纳米(nm)之间，而黄色荧光粉受到蓝光照射之后，可发出黄色的荧光，当黄色荧光粉与原有的蓝光混光后，即得到所谓的二波长白光。

当然，发光二极管芯片120亦可以是紫外光发光二极管芯片，且其所搭配的荧光材料132为红色荧光粉、绿色荧光粉以及蓝色荧光粉，其中紫外光的波长介于380纳米(nm)及450纳米(nm)之间，当红色荧光粉、绿色荧光粉及蓝色荧光粉分别受到紫外光照射后，会分别发出红光、绿光及蓝光，而红光、绿光及蓝光经相互混合后即形成所谓的三波长白光。

值得一提的是，在本实施例中，壳体150与承载器110为一体成型的结构，当然，于其它实施例中，壳体150与承载器110亦可以个别成型。此外，暴露于第一封装胶体130与第二封装胶体140外的承载器110为外部电极E2，用以作为发光二极管封装结构100与外界电性连接的媒介。

简言之，发光二极管芯片120所发出的色光会依序经由第一封装胶体130、第二封装胶体140而传递至外界，在此过程中，发光二极管芯片120所发出的色光会照射到荧光材料132，以激发荧光材料132发出色光并与发光二极管芯片120所发出的色光相混合。由于本实施例的荧光材料132是均匀分散于第一封装胶体130中，因此荧光材料132所发出的色光与发光二极管芯片120所发出的色光相混合后的色光均匀度较佳，也就是说，混合后的色光通过第二封装胶体140而传递外界时，发光二极管封装结构100所呈现的色光均匀度较佳。换言之，本实施例的发光二极管封装结构100具有较佳的出光均匀度。

图3为本发明另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。请参考图3，在本实施例中，发光二极管封装结构200包括一承载器210、一发光二极管芯片220、一第一封装胶体230、一第二封装胶体240以及一封装壳体250。特别是，本实施例的发光二极管封装结构200为一引脚贯穿型(Pin Through Hole，PTH)的发光二极管封装结构200。

详细而言，承载器210具有一凹穴C2、一第一引脚212及一第二引脚214。发光二极管芯片220配置于承载器210上且位于凹穴C2内，其中发光二极管芯片220通过二焊线262、264与承载器210电性连接。在本实施例中，承载器210包括一导线脚架。发光二极管芯片220包括蓝光发光二极管芯片、红光发光二极管芯片、绿光发光二极管芯片或紫外光发光二极管芯片。

第一封装胶体230配置于凹穴C2内，且覆盖发光二极管芯片220与部份这些焊线262、264，其中第一封装胶体230内掺有一荧光材料232，且荧光材料232均匀分布于第一封装胶体230内。在本实施例中，第一封装胶体230的材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶，而荧光材料232包括黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉、蓝色荧光粉或钇铝石榴石荧光粉(YAG)。

第二封装胶体240配置于凹穴C2内，且覆盖于第一封装胶体230上，其中第一封装胶体230与第二封装胶体240的功用为保护发光二极管芯片220，以避免受到外界温度、湿气与噪声的影响。在本实施例中，第二封装胶体240的材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶。

封装壳体250包覆承载器210，并显露出第一引脚212与第二引脚214，其中封装壳体250的功用为保护承载器210以及承载器上210的发光二极管芯片220与这些焊线262、264，以避免受到外界温度、湿气与噪声的影响。在本实施例中，封装壳体250材质例如是一透光材质。

举例来说，由于白光是一种多颜色的混合光，人眼所见的白光至少是由两种以上波长的色光所形成，例如蓝色光与黄色光所混合而获得的二波长白光，或是由红色光、绿色光及蓝色光所混合而获得的三波长白光，因此当本实施例的发光二极管封装结构200为一白光型发光二极管封装结构时，发光二极管芯片220为一蓝色发光二极管芯片，且其所搭配的第一封装胶体230内的荧光材料232为黄色荧光粉，其中蓝光发光二极管芯片所发出的蓝光波长介于440纳米(nm)及490纳米(nm)之间，而黄色荧光粉受到蓝光照射之后，可发出黄色的荧光，当黄色荧光粉与原有的蓝光混光后，即得到所谓的二波长白光。

当然，发光二极管芯片220亦可以是紫外光发光二极管芯片，且其所搭配的荧光材料232为红色荧光粉、绿色荧光粉以及蓝色荧光粉，其中紫外光的波长介于380纳米(nm)及450纳米(nm)之间，当红色荧光粉、绿色荧光粉及蓝色荧光粉分别受到紫外光照射后，会分别发出红光、绿光及蓝光，而红光、绿光及蓝光经相互混合后即形成所谓的三波长白光。

简言之，发光二极管芯片220所发出的色光会依序经由第一封装胶体230、第二封装胶体240、封装壳体250而传递至外界，在此过程中，发光二极管芯片220所发出的色光会照射到荧光材料232，以激发荧光材料232发出色光并与发光二极管芯片220所发出的色光相混合。由于本实施例的荧光材料232是均匀分散于第一封装胶体230中，因此荧光材料232所发出的色光与发光二极管芯片220所发出的色光相混合后的色光均匀度较佳，也就是说，混合后的色光通过第二封装胶体240、封装壳体250而传递外界时，发光二极管封装结构200所呈现的色光均匀度较佳。换言之，本实施例的发光二极管封装结构200具有较佳的出光均匀度。

以上仅介绍本发明的发光二极管封装结构100、200，并未介绍本发明的发光二极管封装结构的制作方法。对此，以下将以图2中的发光二极管封装结构100作为举例说明，并配合图4A至图4C对本发明的发光二极管封装结构的制作方法进行详细的说明。

图4A至图4C为本发明一实施例的一种发光二极管封装结构的制作方法的流程示意图。依照本实施例的发光二极管封装结构的制作方法，首先，提供一承载器110及一发光二极管芯片120。

详细而言，发光二极管芯片120配置于承载器110上，且位于一凹穴C1内，其中发光二极管芯片120通过至少一焊线160(图4A中仅示意地显示一条)与承载器110电性连接。在本实施例中，承载器110包括一电路板或一导线架(未绘示)。发光二极管芯片120包括蓝光发光二极管芯片、红光发光二极管芯片、绿光发光二极管芯片或紫外光发光二极管芯片。

请参考图4B，接着，填入一第一封装胶体130于凹穴C1内，其中，第一封装胶体130覆盖发光二极管芯片120，且第一封装胶体130内掺有一荧光材料132。在本实施例中，第一封装胶体130的材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶，而荧光材料132包括黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉、蓝色荧光粉或钇铝石榴石荧光粉(YAG)。

接着，进行一第一烘烤步骤，以使第一封装胶体130呈半固化态。详细而言，本实施例所进行的第一烘烤步骤为一低温短烤工艺，其中烘烤时间与烘烤温度皆由第一封装胶体130所选用的材质有关。举例来说，当第一封装胶体130的材质为甲基系硅胶或乙基系硅胶时，进行烘烤步骤以使第一封装胶体130呈半固化态的温度介于80℃至90℃之间，且时间介于5分钟至10分钟。当第一封装胶体130的材质为环苯系硅胶时，进行烘烤步骤以使第一封装胶体130呈半固化态的温度介于80℃至100℃之间，且时间介于20分钟至30分钟。

请参考图4C，之后，填入一第二封装胶体140于芯片容置空间C1内，且第二封装胶体140覆盖于第一封装胶体130上，其中第一封装胶体130与第二封装胶体140的功用为保护发光二极管芯片120与焊线160，以避免受到外界温度、湿气与噪声的影响。在本实例中，第二封装胶体140为高透光性的胶体，其材质包括甲基系硅胶、乙基系硅胶或环苯系硅胶。此外，在另一个未绘示的实施例中，第二封装胶体140亦可掺入荧光材料，并可于填入凹穴C1之后，进行烘烤(低温短烤)工艺，使得荧光材料不至于沉降，以提高出光均匀度。

详细而言，在本实施例中，由于在填入第一封装胶体130于凹穴C1之后，随即进行第一烘烤步骤以使第一封装胶体130呈现半固化态，因此当填入第二封装胶体140于凹穴C1内，并覆盖第一封装胶体130时，半固化态的第一封装胶体130与第二封装胶体140之间具有良好的接着性。此外，在此过程中，第一封装胶体130折射率例如为1.5，可提高发光二极管封装结构100于发光二极管芯片120与荧光材料132混光后的出光效率，而第二封装胶体140的折射率例如是1.4，可增加发光二极管封装结构100的耐磨性。至此，发光二极管封装结构100已由发光二极管封装方法来完成。

值得一提的是，在本实施例中，壳体150与承载器110为一体成型的结构，当然，于其它实施例中，壳体150与承载器110亦可以个别单独的结构。另外，暴露于第一封装胶体130与第二封装胶体140外的承载器110为外部电极E2，用以作为发光二极管封装结构100与外界电性连接的媒介。此外，当完成第一烘烤步骤之后，第一封装胶体130与第二封装胶体140还可同时进行一第二烘烤步骤，意即为一光固化步骤，例如以紫外光照射半固化态的第一封装胶体130与第二封装胶体140(其材质可为光固化胶)，使其产生光化学反应而完全固化。

简言之，由于本实施例的发光二极管封装方法是采用两次填胶工艺，并于两次填胶工艺中加入第一烘烤步骤，以使得所填入凹穴C1内的第一封装胶体130呈半固化态，因此第一封装胶体130内的荧光材料132不易沉淀于凹穴C1的底面，可均匀分布于第一封装胶体130中，以增加工艺稳定性。当发光二极管芯片120所发出的光照射到荧光材料132，以激发荧光材料132发出色光并与发光二极管芯片120所发出的色光混合后，经由第二封装胶体140而传递至外界时，发光二极管封装结构100所呈现的色光均匀度较佳。换言之，本实施例的发光二极管封装方法所制作的发光二极管封装结构100具有较佳的出光均匀度。

综上所述，由于本发明因采用两次填胶工艺，并于两次填胶工艺中加入烘烤步骤，来使所填入的第一封装胶体呈现半固化态，因此第一封装胶体内的荧光材料不易沉淀于凹穴的底面，可均匀分布于第一封装胶体中，以增加工艺稳定性。此外，半固化态的第一封装胶体与第二封装胶体之间也就具有良好的接着性。故当发光二极管芯片所发出的色光经过第一封装胶体、第二封装胶体而传递至外界时，本发明的发光二极管封装结构能具有较佳的出光均匀度。

虽然本发明已以实施例描述如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本发明的保护范围应当以申请的权利要求范围所界定的内容为准。

Claims (6)

1.一种发光二极管封装结构的制作方法，包括：

提供一承载器及一发光二极管芯片，该发光二极管芯片配置于该承载器上，且该发光二极管芯片位于一凹穴内，其中该发光二极管芯片的发光波长为440nm-490nm；

填入一第一封装胶体于该凹穴内，该第一封装胶体覆盖该发光二极管芯片，且该第一封装胶体内掺有一均匀分散的荧光材料，其中该第一封装胶体的材质为甲基系硅胶或乙基系硅胶；

进行一第一烘烤步骤，使该第一封装胶体呈半固化态，其中进行该第一烘烤步骤以使该第一封装胶体呈半固化态的温度介于80℃至90℃之间，且时间介于5分钟至10分钟；

填入一第二封装胶体于该芯片容置空间内，且该第二封装胶体覆盖于该第一封装胶体上，其中该第二封装胶体掺入荧光材料，该第二封装胶体选自光固化胶；以及

进行一该第二烘烤步骤，以紫外光照射半固化态的该第一封装胶体，以使其产生光化学反应而完全固化该第一封装胶体及该第二封装胶体。

2.如权利要求1所述发光二极管封装结构的制作方法，其中，该承载器包括一电路板或一导线架。

3.如权利要求1所述发光二极管封装结构的制作方法，其中，于填入该第一封装胶体于该凹穴内之前，包括形成至少一焊线，该发光二极管芯片通过该焊线与该承载器电性连接。

4.一种发光二极管封装结构的制作方法，包括：

提供一承载器及一发光二极管芯片，该发光二极管芯片配置于该承载器上，且该发光二极管芯片位于一凹穴内，其中该发光二极管芯片的发光波长为440nm-490nm；

填入一第一封装胶体于该凹穴内，该第一封装胶体覆盖该发光二极管芯片，且该第一封装胶体内掺有一均匀分散的荧光材料，其中该第一封装胶体的材质为环苯系硅胶；

进行一第一烘烤步骤，使该第一封装胶体呈半固化态，其中进行该第一烘烤步骤以使该第一封装胶体呈半固化态的温度介于80℃至100℃之间，且时间介于20分钟至30分钟；

填入一第二封装胶体于该芯片容置空间内，且该第二封装胶体覆盖于该第一封装胶体上，其中该第二封装胶体掺入荧光材料，该第二封装胶体选自光固化胶；以及

进行一该第二烘烤步骤，以紫外光照射半固化态的该第一封装胶体，以使其产生光化学反应而完全固化该第一封装胶体及该第二封装胶体。

5.如权利要求4所述发光二极管封装结构的制作方法，其中，该承载器包括一电路板或一导线架。

6.如权利要求4所述发光二极管封装结构的制作方法，其中，于填入该第一封装胶体于该凹穴内之前，包括形成至少一焊线，该发光二极管芯片通过该焊线与该承载器电性连接。

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