CN101894892B - 发光二极管晶元封装体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管晶元封装体包含：一个发光二极管晶元，其具有掺杂有p或n型掺杂物的第一掺杂层和一个掺杂有与第一掺杂层所掺杂的掺杂物不同的掺杂物且位于该第一掺杂层上的第二掺杂层，在该第二掺杂层与该第一掺杂层的布设有电极的电极布设表面上形成有绝缘层，该绝缘层形成有多个暴露对应的电极的暴露孔，在每个暴露孔内形成有一个用于把所述多个电极与外部电路组件电气连接的导电连接体；及一个由掺杂有荧光粉的绝缘透光材料形成的大致ㄇ形的矩形容置外壳，该外壳是具有一个开放端与一个经由该开放端进入的容置空间，该发光二极管晶元置入到该外壳的容置空间内以致于其的导电连接体凸伸在该容置空间之外。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管晶元封装体及其制造方法，尤其涉及一种能够有效减少规格(bin)数目的发光二极管晶元封装体及其制造方法。
背景技术
图8是一个显示一种公知发光二极管封装体的示意侧视图。图9是一个显示相同波长与相同亮度的发光二极管芯片在封装后的规格分布的示意图。
请参阅图8所示，该公知发光二极管封装体包括一个置放于导线架90上的发光二极管芯片91，及一个形成于该导线架90上可覆盖该发光二极管芯片91的透镜92。
该发光二极管芯片91的电极(图中未示出)经由导线93来与该导线架90的对应的电极接脚900电气连接。
应要注意的是，在该发光二极管芯片91的电极侧表面上形成有荧光粉层94。该荧光粉层94的形成包含如下的步骤：涂布液态荧光粉层材料于该发光二极管芯片91的电极侧表面上；及以烘烤工艺使该液态荧光粉层材料硬化以形成该荧光粉层94。然而，目前该荧光粉层94的形成会具有如下的缺点：
1、厚度不均匀-液态荧光粉层材料在烘烤硬化之前会向四面八方流动，因此，形成在每个发光二极管芯片91上的荧光粉层94在厚度上会有所不同。
2、面积不相同-与第1点同理，形成在每个发光二极管芯片91上的荧光粉层94在面积上亦会因此而有所不同。
3、形状不相同-与第1点同理，形成在每个发光二极管芯片91上的荧光粉层94在形状上亦会因此而有所不同。
4、相对位置偏移-与第1点同理，形成在每个发光二极管芯片91上的荧光粉层94与该对应的发光二极管芯片91的相对位置会因此而有所不同。
由于以上的缺点，将会导致原本相同波长且相同亮度的发光二极管芯片在封装之后变成多种色温不同、亮度不同与波长不同的发光二极管封装体，即，所谓的不良品(side bins)。请参阅图9所示，因以上所述的问题而产生的规格分布如图所示。应要注意的是，原本属同一规格(bin)的发光二极管芯片在封装之后会分成128个规格，然而，一般会被使用的范围仅是在中间的大约60％，因此，在封装之后相当于40％的发光二极管封装体会变成不良品，而因此导致生产成本增加。
另一方面，由于导线93的截面积太小，因此由该发光二极管芯片91产生的热难以经由导线架90的电极接脚900传导出来，进而影响该发光二极管封装体的效能。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光二极管晶元封装体及其制造方法。
根据本发明的特征，一种发光二极管晶元封装体被提供，该发光二极管晶元封装体包含：一个发光二极管晶元，其具有掺杂有p或n型掺杂物的第一掺杂层和一个掺杂有与第一掺杂层所掺杂的掺杂物不同的掺杂物且位于该第一掺杂层上的第二掺杂层，在该第二掺杂层与该第一掺杂层的布设有电极的电极布设表面上形成有绝缘层，该绝缘层形成有多个暴露对应的电极的暴露孔，在每个暴露孔内形成有一个用于把所述多个电极与外部电路组件电气连接的导电连接体；及一个由掺杂有荧光粉的绝缘透光材料形成的大致ㄇ形的矩形容置外壳，该外壳具有一个开放端与一个经由该开放端进入的容置空间，该发光二极管晶元置入到该外壳的容置空间内以致于其的导电连接体凸伸在该容置空间之外。
根据本发明的另一特征，一种发光二极管晶元封装体的制造方法被提供，该方法包含如下的步骤：提供至少一个发光二极管晶元，该至少一个发光二极管晶元具有掺杂有p或n型掺杂物的第一掺杂层和一个掺杂有与第一掺杂层所掺杂的掺杂物不同的掺杂物且位于该第一掺杂层上的第二掺杂层，在该第二掺杂层与该第一掺杂层的布设有电极的电极布设表面上形成有绝缘层，该绝缘层形成有多个暴露对应的电极的暴露孔，在每个暴露孔内形成有一个用于把所述多个电极与外部电路组件电气连接的导电连接体；提供一个由掺杂有荧光粉的绝缘透光材料形成的大致ㄇ形的矩形容置外壳，该外壳具有一个开放端与多个经由该开放端进入的容置空间，所述多个发光二极管晶元置入到该外壳的对应的容置空间内以致于其的导电连接体凸伸在该容置空间之外；及对该外壳执行切割工艺可得到个别的发光二极管晶元封装体。
根据本发明的又一特征，一种发光二极管晶元封装体被提供。该发光二极管晶元封装体包合：多个串联连接的发光二极管晶元，每个发光二极管晶元与一个在高压下熔解造成短路而成导通状态的熔丝单元并联连接，以致于多个所述熔丝单元在对应的发光二极管晶元损坏形成开路时成导通状态。
根据本发明的再一特征，一种发光二极管晶元封装体被提供，该封装体包含：一个发光二极管晶元，其具有掺杂有p或n型掺杂物的第一掺杂层和一个掺杂有与第一掺杂层所掺杂的掺杂物不同的掺杂物且位于该第一掺杂层上的第二掺杂层，在该第二掺杂层与该第一掺杂层的布设有电极的电极布设表面上形成有缓冲层，该缓冲层形成有多个暴露对应的电极的贯孔；一个形成在该缓冲层上的绝缘层，该绝缘层形成有多个与对应的贯孔对准的暴露孔和至少一个暴露该缓冲层的在所述多个贯孔之间的部分的穿孔，在每个贯孔和暴露孔内形成有一个导电连接体；及一个由掺杂有荧光粉的绝缘透光材料形成的大致ㄇ形的矩形容置外壳，该外壳具有一个开放端与一个经由该开放端进入的容置空间，该发光二极管晶元置入到该外壳的容置空间内以致于其的导电连接体凸伸在该容置空间之外。
附图说明
图1至6是用于说明本发明的优选实施例的发光二极管晶元封装体的制造方法的示意图；
图7是一个显示安装有具有多个LED晶元的LED晶元封装体安装于电路板上的示意部分平面图；
图8是一个显示公知发光二极管封装体的示意侧视图；
图9是一个显示相同波长与相同亮度的发光二极管芯片在封装后的规格分布的示意图；以及
图10是一个显示本发明的另一优选实施例的发光二极管晶元封装体的示意剖视图。
具体实施方式
在后面的本发明的优选实施例的详细说明中，相同或类似的元件由相同的标号标示，而且它们的详细描述将会被省略。此外，为了清楚揭示本发明的特征，在附图中的元件并非按实际比例描绘。
图1至6是用以说明本发明的优选实施例的发光二极管晶元封装体的制造方法的示意图。
请配合参阅图1至6所示，多个各具有掺杂有p或n型掺杂物的第一掺杂层10和一个掺杂有与第一掺杂层10所掺杂的掺杂物不同的掺杂物且位于该第一掺杂层10上的第二掺杂层11的发光二极管(LED)晶元首先被提供(在图1中仅显示一个LED晶元)。
在该第二掺杂层11与该第一掺杂层10的布设有电极111，101的电极布设表面110，100上形成有绝缘层12。该绝缘层12形成有多个暴露对应的电极101，111的暴露孔120。然后，在每个暴露孔120内形成有一个用于把所述多个电极101，111与外部电路组件(图中未示)电气连接的导电连接体13。每个导电连接体13可以由四个金属层形成，像一铬层、一铜层、一镍层与一金层或一银层、一铜层、一镍层与一金层或一铬层、一钻石墨薄膜层、一铜层与一锡层般。
应要注意的是，该绝缘层12由一种光敏性材料形成，而且还可以由掺杂有荧光粉的光敏性材料形成。
然后，提供一个由掺杂有荧光粉的绝缘透光材料形成的大致ㄇ形的矩形容置外壳2。该外壳2可以通过任何适合的方法来形成，像模塑形成法等等般，而且具有一个开放端与多个经由该开放端进入的大小相同的容置空间20。
要了解的是，掺杂至形成绝缘层12与外壳2的材料的荧光粉可以视需要而是任何颜色或任何颜色的组合的荧光粉。
在图1中所示的形成有导电连接体13的LED晶元置入到该外壳2的对应的容置空间20内以致于其的导电连接体13凸伸在该容置空间20之外。该形成有导电连接体13的LED晶元可以借着任何适当的方式来固定在该容置空间20内。在本实施例中，该LED晶元借着一层在它与该容置空间20的壁面之间的透光黏着层(图中未示出)来固定在该容置空间20内。
在所述多个LED晶元置放到对应的容置空间20之后，该外壳2经历切割工艺以致于覆盖有荧光粉层2’的单一的LED晶元封装体1形成，如在图5中所示。由于每个LED晶元封装体1的荧光粉层2’具有相同的形状和厚度，因此，荧光粉在LED蓝光激发后，取得相同色温及相同亮度，不会因点荧光粉造成LED封装后有40％以上的不良品(side bins)。而且，荧光粉层2’与LED芯片的相对位置不会偏移，故能够有效排除公知发光二极管封装体的缺点。
应要注意的是，在切割工艺中，该外壳2可以被切割以致于单一LED晶元封装体可以具有多个LED晶元。
图7是一个显示安装有具有多个LED晶元的LED晶元封装体安装于电路板上的示意部分平面图。
如图7所示，该LED晶元封装体的LED晶元的导电连接体13在与在该电路板3的安装表面上的使所述多个LED晶元串联连接的预定电路轨迹30电气连接下来安装于该电路板3的安装表面上。每个LED晶元与一个由SiOH4形成的熔丝单元4并联连接。所述多个熔丝单元4在对应的LED晶元损坏形成开路时会在高压下熔解造成短路而成导通状态，因此，串联连接在一起的所述多个LED晶元纵使在它们中的一个LED晶元损坏时依然能正常运作，不会产生只要其中一个损坏其余的LED晶元亦无法正常运作的问题。
要注意的是，在该电路板3上的电路轨迹30可以借着如银胶般的导电胶或者铜电镀来形成。虽然在图7中所示的是一个具有多个LED晶元的晶元封装体安装于电路板上，然而，要了解的是，多个如在图6中所示的各具有LED晶元的LED晶元封装体能够以相似的形式来安装于电路板上。
在图7中所示的LED晶元串联的数目可以是供交流电110V转直流电156V使用的2至48个或者是供交流电220V转直流电360V使用的49至90个。
现在请参阅图10所示，本发明的另一优选实施例的发光二极管晶元封装体被显示。与第一优选实施例不同，缓冲层5在该绝缘层12形成之前形成在该第一掺杂层10和该第二掺杂层11的表面100和110上。然后，通过曝光与显影工艺，该缓冲层5形成有暴露对应的焊垫101，111的贯孔50。接着，该绝缘层12形成在该缓冲层5上并且通过曝光与显影工艺来形成有多个与对应的贯孔50对准的暴露孔120以及一个暴露该缓冲层5的在所述多个贯孔50之间的部份的穿孔121。然后，在每个贯孔50和暴露孔120内形成有一个用于把所述多个电极101，111与外部电路组件(图中未示出)电气连接的导电连接体13。每个导电连接体13可以由四个金属层形成，像一铬层、一铜层、一镍层与一金层或一银层、一铜层、一镍层与一金层或一铬层、一钻石墨薄膜层、一铜层与一锡层般。应要注意的是，如图所示，该穿孔121也形成有该导电连接体13。然而，在该穿孔121内的导电连接体13并非用来与外部电路连接，仅是作用来作散热之用。
该缓冲层5的设置主要是缓冲产生在掺杂层10和11的表面100和110上的薄薄的氧化硅层(图中未示出)与该缓冲层5的在所述多个贯孔50之间的散热用导电体13之间的应力。
Claims (10)
1.一种发光二极管晶元封装体，其特征在于包含：
一个发光二极管晶元，其具有掺杂有p或n型掺杂物的第一掺杂层和一个掺杂有与第一掺杂层所掺杂的掺杂物不同的掺杂物且位于所述第一掺杂层上的第二掺杂层，在所述第二掺杂层与所述第一掺杂层的布设有电极的电极布设表面上形成有绝缘层，所述绝缘层形成有多个暴露对应的电极的暴露孔，在每个暴露孔内形成有一个用于把所述多个电极与外部电路组件电气连接的导电连接体；以及
一个由掺杂有荧光粉的绝缘透光材料形成的大致ㄇ形的矩形容置外壳，所述外壳具有一个开放端与一个经由所述开放端进入的容置空间，所述发光二极管晶元置入到所述外壳的容置空间内以致于其的导电连接体凸伸在所述容置空间之外。
2.如权利要求1所述的发光二极管晶元封装体，其特征在于，所述绝缘层由掺杂有荧光粉的透明光敏性绝缘材料形成。
3.如权利要求1所述的发光二极管晶元封装体，其特征在于，所述导电连接体由一铬层、一铜层、一镍层与一金层，或一银层、一铜层、一镍层与一金层，或一铬层、一钻石墨薄膜层、一铜层与一锡层形成。
4.如权利要求1项所述的发光二极管晶元封装体，其中，所述发光二极管晶元借着一层在它与所述容置空间的壁面之间的透光黏着层来固定在所述容置空间内。
5.一种发光二极管晶元封装体的制造方法，包含如下的步骤：
提供至少一个发光二极管晶元，所述至少一个发光二极管晶元具有掺杂有p或n型掺杂物的第一掺杂层和一个掺杂有与第一掺杂层所掺杂的掺杂物不同的掺杂物且位于所述第一掺杂层上的第二掺杂层，在所述第二掺杂层与所述第一掺杂层的布设有电极的电极布设表面上形成有绝缘层，所述绝缘层形成有多个暴露对应的电极的暴露孔，在每个暴露孔内形成有一个用于把所述多个电极与外部电路组件电气连接的导电连接体；
提供一个由掺杂有荧光粉的绝缘透光材料形成的大致ㄇ形的矩形容置外壳，所述外壳具有一个开放端与多个经由所述开放端进入的容置空间，所述多个发光二极管晶元置入到所述外壳的对应的容置空间内以致于其的导电连接体凸伸在所述容置空间之外；以及
对所述外壳执行切割工艺可得到个别的发光二极管晶元封装体。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在提供发光二极管晶元的步骤中，所述绝缘层由掺杂有荧光粉的透明光敏性绝缘材料形成。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在提供容置外壳的步骤中，所述多个发光二极管晶元中的每一个借着一层在它与对应的容置空间的壁面之间的透光黏着层来固定在所述容置空间内。
8.一种发光二极管晶元封装体，其特征在于包含：
多个串联连接的发光二极管晶元，每个发光二极管晶元与一个在高压下熔解造成短路而成导通状态的熔丝单元并联连接，以致于多个所述熔丝单元在对应的发光二极管晶元损坏形成开路时成导通状态。
9.如权利要求8所述的封装体，其其特征在于，发光二极管晶元串联的数目可以是供交流电110V转直流电156V使用的2至48个或者是供交流电220V转直流电360V使用的49至90个。
10.一种发光二极管晶元封装体，其特征在于包含：
一个发光二极管晶元，其具有掺杂有p或n型掺杂物的第一掺杂层和一个掺杂有与第一掺杂层所掺杂的掺杂物不同的掺杂物且位于所述第一掺杂层上的第二掺杂层，在所述第二掺杂层与所述第一掺杂层的布设有电极的电极布设表面上形成有缓冲层，所述缓冲层形成有多个暴露对应的电极的贯孔；
一个形成在所述缓冲层上的绝缘层，所述绝缘层形成有多个与对应的贯孔对准的暴露孔和至少一个暴露所述缓冲层的在所述多个贯孔之间的部分的穿孔，在每个贯孔和暴露孔内形成有一个导电连接体；以及
一个由掺杂有荧光粉的绝缘透光材料形成的大致ㄇ形的矩形容置外壳，所述外壳具有一个开放端与一个经由所述开放端进入的容置空间，所述发光二极管晶元置入到所述外壳的容置空间内以致于其的导电连接体凸伸在所述容置空间之外。
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