CN102044614A - 用于光学元件的包装底材以及制造所述包装底材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于光学元件的包装底材，其中，该包装底材包括：导电底材，该导电底材包括在其上形成的绝缘层；电路层，该电路层在导电底材(11)上形成且该电路层具有空腔；电极垫，该电极垫在所述导电底材上形成且以预定的间隔与所述电路层分隔，使得在所述电路层与所述电极垫之间形成沟槽；光学元件，该光学元件安装在所述电路层的空腔中且与所述电极垫电相连；和荧光树脂层，该荧光树脂层在所述电路层和所述光学元件上形成，使得所述光学元件均匀发光，且该荧光树脂层通过用含有荧光物质的树脂材料填充安装有光学元件的空腔而形成。所述包装底材的优点是可以发均匀的白光，且可改进光效率和辐射性能。

Description

用于光学元件的包装底材以及制造所述包装底材的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年10月26日提交的题为“用于光学元件的包装底材及其制造方法”的韩国专利申请No.10-2009-0101765号的权益，该申请在此一并全文引入应用作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于光学元件的包装底材以及制造所述包装底材的方法。
背景技术
近年来，由于发光二极管(LED)对环境友好且表现出节能的效果(诸如低功耗、高效率、运行寿命长等等)，与常规光学元件(诸如白炽灯、荧光灯等等)相比，对LED的需求持续增加，因此LED在整个照明市场占领主导地位。
为了在制造LED时实现发白光，使用RGB芯片，或者将蓝色LED芯片涂有红色、绿色或黄色荧光物质。在这种情况下，白光的均匀性根据施用荧光物质的方法而变。
按照常规，为了实现发白光，将蓝色LED芯片安装在预模塑的杯形腔中，随后将荧光物质分配至安装的蓝色LED芯片上。
在这种情况下，由于光程长度会根据其中安装LED的预模塑的杯的形状或施用于LED的树脂层的形状而变，因此难以实现发均匀的白光。
因此，需要开发一种用于光学元件的新型包装底材，通过实现使其中白光容易且均匀地施用于光学元件上的包装结构，以改进光学元件的光效率和光学性质。
发明内容
因此，完成了本发明以解决上述常规的问题，本发明提供了一种用于光学元件的包装底材，通过该包装底材可容易地在所述光学元件上设置含有荧光物质的树脂材料。
另外，本发明提供了一种用于光学元件的包装底材，其通过降低光程(optical path)长度的差异可实现发均匀的白光，通过该光程由光学元件发出的光穿透了荧光物质。
此外，本发明提供了一种用于光学元件的包装底材，其具有优异的辐射性能，且可通过提高由光学元件发出的光的发射性而改进光效率。
本发明的一方面，提供了一种用于光学元件的包装底材，其中，该包装底材包括：导电底材，该导电底材包括在其上形成的绝缘层；电路层，该电路层在导电底材11上形成且该电路层具有空腔；电极垫，该电极垫在所述导电底材上形成且以预定的间隔与所述电路层分隔，使得在所述电路层与所述电极垫之间形成沟槽；光学元件，该光学元件安装在所述电路层的空腔中且与所述电极垫电相连；和荧光树脂层，该荧光树脂层在所述电路层和所述光学元件上形成，使得所述光学元件均匀发光，且所述荧光树脂层通过用含有荧光物质的树脂材料填充安装有光学元件的空腔而形成。
所述用于光学元件的包装底材可进一步包括在所述荧光树脂层上模塑形成的透镜(lens molded)，以固定所述光学元件和保护所述光学元件和引线接合区(wire bonding region)。
所述导电底材可为选自以下的任意一种材料：铝(Al)底材、铝合金(Al合金)底材、镁(Mg)底材、镁合金(Mg合金)底材、钛(Ti)底材和钛合金(Ti合金)底材。所述导电底材的厚度可为0.1mm或更大。
所述电路层可包括：底部，在该底部上安置所述光学元件；和侧壁，该侧壁以预定的间隔与所述光学元件分隔且与所述底部成为整体。
安置在所述电路层的底部上的光学元件的顶面可与所述电路层侧壁的顶面平齐。
所述电路层可由选自金(Au)、铝(Al)和铜(Cu)中的任意一种制成。
所述光学元件可包括在该光学元件的顶面上形成的第一末端和第二末端，所述电极垫可包括通过引线接合(wire bonding)而与所述第一末端电相连的第一电极垫，以及通过引线接合而与所述第二末端电相连的第二电极垫，所述第一末端和第二末端分别被施加相反的极性信号。
所述光学元件可包括在该光学元件的顶面上形成的第一末端和在该光学元件的底面上形成的第二末端，所述电极垫可包括通过引线接合而与所述第一末端电相连的第一电极垫，以及通过与所述电路层金属-接合而与所述第二末端电相连的第二电极垫，所述第一末端和第二末端分别被施加相反的极性信号。所述第二电极垫可与所述电路层成为整体。
所述光学元件可为发光二极管(LED)。
可将所述电路层的底部和侧壁插入所述导电底材中。
所述电路层可进一步包括顶部(upper parts)，该顶部与所述绝缘层上的侧壁成为整体。
本发明的另一方面，提供了一种制造用于光学元件的包装底材的方法，其中，该方法包括：提供导电底材，该导电底材包括在其上形成的绝缘层；使用镀覆法在所述导电底材上形成电路层和电极垫；在包括底部和侧壁的所述电路层中形成空腔；和在所述空腔中安装光学元件，随后在该光学元件其上设置荧光树脂层。
在所述方法中，提供所述导电底材的步骤可以包括：提供所述导电底材；和在所述导电底材上形成绝缘层。
所述方法可进一步包括：在提供所述导电底材之后在所述导电底材中形成空腔。
在所述方法中，安装所述光学元件的步骤可以包括：将所述光学元件安置在所述电路层的底部上；使所述光学元件电相连；和用含有荧光物质的树脂材料填充所述空腔，在所述光学元件上形成圆顶形状的荧光树脂层。
在所述方法中，使所述光学元件电相连的步骤可以包括：引线-接合(wire-bonding)第一末端和第一电极垫，使得所述光学元件与在该光学元件的顶面上形成的所述第一末端电相连；和引线-接合(wire-bonding)第二末端和第二电极垫，使得所述光学元件与在该光学元件的顶面上形成的所述第二末端电相连。
在所述方法中，使所述光学元件电相连的步骤可以包括：引线-接合第一末端和第一电极垫，使得所述光学元件与在该光学元件的顶面上形成的所述第一末端电相连；和金属-接合所述电路层，使得所述光学元件与在该光学元件的顶面上形成的所述第二末端电相连，其中，所述电路层中的第二末端与第二电极垫成为整体。
附图说明
结合附图，由以下详细说明可更清楚地理解本发明的上述和其他目标、特征和优点，其中：
图1为说明根据本发明的第一个实施方式所述的用于光学元件的包装底材的截面图；
图2A至图2F为说明制造图1的用于光学元件的包装底材的方法的截面图；
图3为说明根据本发明的第二个实施方式所述的用于光学元件的包装底材的截面图；
图4A至图4F为说明制造图3的用于光学元件的包装底材的方法的截面图；
图5为说明根据本发明的第三个实施方式所述的用于光学元件的包装底材的截面图；
图6A至图6G为说明制造图5的用于光学元件的包装底材的方法的截面图；
图7A为说明用于光学元件的水平型(horizontal type)包装底材的截面图；
图7B为说明用于光学元件的垂直型(vertical type)包装底材的截面图；
图8A说明用于光学元件的棒型(bar type)包装底材排列；和
图8B说明用于光学元件的板型(plate type)包装底材排列。
具体实施方式
结合附图，由以下详细说明和优选的实施方式可更清楚地理解本发明的各目标、特征和优点。在整个附图中，相同的参考数字用于指定相同或类似的元件，且省略多余的描述。另外，在本发明的描述中，当确定相关技术的详细描述会使本发明的要点不清楚时，省略对其的描述。
下文中，将参考附图来详细描述本发明的优选的实施方式。
图1为说明根据本发明的第一个实施方式所述的用于光学元件的包装底材1的截面图，图2A至图2F为说明制造图1的用于光学元件的包装底材1的方法的截面图。
下文中，将参考图1和图2A至图2F来描述根据本发明的第一个实施方式所述的用于光学元件的包装底材1以及制造包装底材1的方法。
如图1所示，根据本发明的第一个实施方式所述的用于光学元件的包装底材1包括：导电底材11，该导电底材11包括在其上形成的绝缘层12；电路层13，该电路层13形成在导电底材11上且该电路层13具有空腔16；电极垫14，该电极垫14在导电底材11上形成且该电极垫14以预定的间隔与电路层13分隔，使得在电路层13与电极垫14之间形成沟槽15；光学元件17，该光学元件17安装在电路层13的空腔16中且与电极垫14电相连；和荧光树脂层，该荧光树脂层形成在电路层13和光学元件17上而使得光学元件均匀发光，且该荧光树脂层通过用含有荧光物质的树脂材料填充安装有光学元件17的空腔16而形成。
为了制造这种用于光学元件的包装底材1，如图2A所示，首先，提供用于制造用于光学元件的包装底材1的导电底材11。
导电底材11为金属底材，且可由铝(Al)、铝合金(Al合金)、镁(Mg)、镁合金(Mg合金)、钛(Ti)、钛合金(Ti合金)，等等制成。
在这种情况下，不特别限定导电底材11的形状和大小，且可根据生产线的加工能力和包装结构的密度而变。考虑在工艺过程中和工艺之后产品的可靠性，导电底材11的厚度可为约0.1mm。
随后，为了在导电底材11上形成安装光学元件17所需的电路层(例如13和14)，如图2B所示，在导电底材11的表面上形成绝缘层12，使导电底材11绝缘。在图2B中，仅在导电底材11的顶面上形成绝缘层12，但是也可在其整个表面上形成绝缘层12。
可使用阳极化法、等离子体电解质氧化(PEO)法、干氧化方法、接合法(bonding process)等等形成绝缘层。
随后，在这种绝缘的导电底材11上镀覆导体，形成其上具有所需导电图案的电路层。在这种情况下，电路层可包括种子层(seed layer)(未显示)，且可形成具有所需厚度。
在采用这种方式形成的电路层中，如图2C所示，存在电路层13，该电路层13用于安装光学元件17和使光学元件17与电极垫14电相连。
通过在绝缘的导电底材11上镀覆导体，直至能够使光学元件被充分掩盖的厚度，从而形成了根据本发明的第一个实施方式所述的电路层13和电极垫14。在此处，镀层的厚度根据光学元件17的厚度而变，且可为35-300μm。用于镀覆的导体的实例可包括，但不局限于，金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)等等。
参考图2D来详细观察电路层13，电路层13包括底部13a，该底部13a上安置有光学元件17；以及侧壁13b，该侧壁13b与底部13a成为整体且以预定的间隔与光学元件17分隔。
为了在电路层中形成用于安装光学元件17的空腔16，对通过在绝缘的导电底材11上镀覆导体直至光学元件被充分掩盖的厚度而形成的电路层13，进行部分蚀刻。
通过使用蚀刻剂用化学蚀刻法或使用模具的机械形成法(诸如计算机数字控制(CNC)钻孔或冲压)蚀刻电路层13可形成空腔16。
在蚀刻电路层13时，将电路层蚀刻至光学元件17的厚度，使得光学元件17完全掩盖在空腔16中。
换言之，安置在电路层13的底部13a上的光学元件17的顶面与电路层13侧壁13b的顶面13b-1平齐。
另外，如图2D所示，电极垫14以预定的间隔与电路层13分隔，因此在电极垫14与电路层13之间形成沟槽15。
因此，电路层13被沟槽15分成台阶。出于这种原因，当将荧光树脂材料施用于电路层13以形成荧光树脂层19时，电路层13的台阶的表面张力使荧光树脂材料的可铺展性下降，因此形成的荧光树脂层19保持为圆顶形状。
随后，如图2E所示，将光学元件17安装在电路层13的空腔16中。具体地讲，将光学元件17安置在电路层13的底部13a上。
在此处，光学元件17可为发光二极管(LED)。随后，进行接合(bonding)，以便将光学元件17与电极垫14电相连。
可使用引线接合或金属接合进行接合。
在空腔16的内部和外部进行引线接合。在引线接合中，使用引线18将光学元件17与电极垫14接合。
用于引线接合的引线18的实例可包括，但不局限于，金(Au)引线、铝(Al)引线、铜(Cu)引线等等。
在空腔16的内部进行金属接合。也就是说，可在电路层13的底部13a与光学元件的底端接触的区域进行金属接合。
金属接合可用于制造用于光学元件的垂直型包装底材。在这种情况下，非引线-接合的电极垫14中的一个与电路层13的一部分成为整体。
如图2F所示，在引线接合和金属接合后，其中安装有光学元件17的空腔16被树脂材料填充，随后在光学元件17上形成圆顶形状的荧光树脂层19，使得光学元件均匀发光。
在此处，荧光树脂层19可由具有特定色坐标的含有荧光物质的透明的树脂材料制成，以便使光学元件17均匀发光。
用于光学元件的上述包装底材1可进一步包括在荧光树脂层19上模塑形成的透镜20，以固定光学元件17并保护光学元件17和引线接合的区域。
通过注塑、转移-模塑或分配-模塑环氧模塑化合物(EMC)、硅树脂或环氧树脂，考虑宽定向角特性，可将透镜20制成各种大小和形状。
图3为说明根据本发明的第二个实施方式所述的用于光学元件的包装底材2的截面图，图4A至图4F为说明制造图3的用于光学元件的包装底材2的方法的截面图。
根据本发明的第二个实施方式所述的用于光学元件的包装底材2具有与根据本发明的第一个实施方式所述的图1的用于光学元件的包装底材相同的结构，不同之处在于电极垫24的厚度不同。因此，将基于它们之间的差别来描述根据本发明的第二个实施方式所述的用于光学元件的包装底材2，且将省略相同的组成部分及其制造方法的详细说明。
参考图4D，当在绝缘的导电底材21上形成电路层时，可将电路层进一步选择性地镀有导体，以便形成具有所需厚度的电路层。
换言之，形成相同厚度的电极垫24和电路层23，随后仅将其中待安装光学元件27的电路层23进一步选择性地镀有导体直至光学元件27被充分掩盖的厚度。
同时，导电底材11可提供有与在电路层13中形成的空腔16相同的空腔。在这种情况下，使用包括其中形成的空腔的这种导电底材制造的用于光学元件的包装底材示于图5。
图5为说明根据本发明的第三个实施方式所述的用于光学元件的包装底材3的截面图，图6A至图6G为说明制造图5的用于光学元件的包装底材3的方法的截面图。
如图5所示，根据本发明的第三个实施方式所述的用于光学元件的包装底材3具有与根据本发明的第二个实施方式所述的图3的用于光学元件的包装底材2相同的结构，不同之处在于将具有空腔36的电路层33插入导电底材31中。因此，将基于它们之间的差别来描述根据本发明的第三个实施方式所述的用于光学元件的包装底材3，且将省略相同的组成部分及其制造方法的详细说明。
参考图5，根据本发明的第三个实施方式所述的用于光学元件的包装底材3包括：绝缘的导电底材31、电路层33、电极垫34、光学元件37和荧光树脂层39。
根据该实施方式所述的用于光学元件的包装底材3具有其中将电路层33插入导电底材31中的结构。电路层33包括在其上安置光学元件37的底部33a、与底部33a成为整体且以预定的间隔与光学元件37分隔的侧壁33b、以及与侧壁33b成为整体以覆盖侧壁33b的顶面的上部33c。
上部33c的厚度可以与电路层33分隔的电极垫34的厚度相同或更厚。
下文中，将参考图6A至图6G来描述制造根据本发明的第三个实施方式所述的用于光学元件的包装底材3的方法。首先，提供用于制造用于光学元件的包装底材3的导电底材31(参考图6A)。
随后，如图6B所示，使用化学蚀刻或机械形成，通过蚀刻导电底材31而形成其中待安装光学元件37的空腔36。随后，为了在导电底材31上以所需导电形式形成电路层(例如33和34)，如图6C所示，在导电底材31的表面上形成绝缘层32，使导电底材31绝缘。随后，如图6D所示，在绝缘的导电底材31上形成电路层33和电极垫34，通过在导电底材31上镀导体而使它们彼此平齐。随后，如图6E所示，为了在电路层33中形成安装光学元件37所需的空腔36，使用化学蚀刻或机械形成对电路层33进行部分蚀刻。随后，如图6F所示，将光学元件37安装在空腔36中，随后进行引线接合和金属接合，使光学元件37与电极垫34电相连。随后，如图6G所示，使用与制造根据本发明的第一个或第二个实施方式所述的用于光学元件的包装底材的方法相同的方法，通过施用含有荧光物质的树脂材料而形成荧光树脂层39。
如上所述，光学元件17、27和37的顶面分别与电路层13和23的侧壁13b和23b的顶面或电路层33的上部33c的顶面平齐，且由于电路层13、23和33的台阶，施用在光学元件17、27和37上的荧光树脂层19、29和39可分别保持为圆顶形状，因此光从光学元件17、27和37透射至荧光树脂层19、29和39的树脂材料(荧光物质)的光程长度相对相同，因此光学元件17、27和37可均匀地发光。
另外，在根据本发明的第一个、第二个和第三个实施方式所述的用于光学元件的包装底材1、2和3中，由于电路层13、23和33具有金属性质，它们可反射由其中安装的光学元件17、27和37发出的光，且可容易地辐射由光学元件17、27和37产生的热量。具体地讲，电路层13、23和33的底部13a、23a和33a可变为稍后与光学元件17、27和37金属-接合的电极垫。
也就是说，由于电路层13、23和33可用作反射装置、辐射装置和电极垫，因此可制造具有优异的光效率和辐射性能的用于光学元件的包装底材。
到目前为止，为了方便阐述本发明，描述了用于光学元件的单一包装底材。但是，本发明的包装底材不局限于此，且可根据结构和用途而制备不同的包装底材。
例如，根据光学元件17、27和37的接合类型，图7A说明用于光学元件的水平型包装底材，图7B说明用于光学元件的垂直型包装底材。
如图7A所示，在用于光学元件的水平型包装底材4中，通过在电极图案44a和44b与光学元件47的顶面之间的引线接合，完成用于向光学元件47施用(+)和(-)信号的所有引线。
如图7B所示，在用于光学元件的垂直包装底材5中，关于向光学元件57施用(+)和(-)信号的引线，通过在电极图案54a和54b中的一个(54a)与光学元件57的顶面之间的引线接合完成一个引线，通过在光学元件57的底面与电路层53的底部之间的金属接合完成另一个引线，再将它们接触彼此。
在这种情况下，与光学元件57的底面金属-接合的电路层53的一部分与电极图案54a和54b的另一个(54b)成为整体。
另外，根据用途，在图8A和8B中示出了用于光学元件的各种类型的包装底材阵列。
图8A说明其中包装底材连续排列的用于光学元件的棒型包装底材阵列，图8B说明其中包装底材以矩阵形式排列的用于光学元件的板型包装底材阵列。
如上所述，根据本发明的用于光学元件的包装底材和制造所述包装底材的方法，由于其中安装有光学元件的电路层具有台阶，因此可容易地施用荧光树脂材料，且可实现发均匀的白光。
另外，根据本发明，由于其中安装有光学元件的电路层由金属导体制成，因此可改进光效率和辐射性能。
虽然就举例说明的目的公开了本发明的各优选的实施方式，本领域技术人员将理解，在不偏离在所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和替代。

Claims (19)

1.一种用于光学元件的包装底材，其中，该包装底材包括：
导电底材，该导电底材包括在其上形成的绝缘层；
电路层，该电路层在所述导电底材(11)上形成且该电路层具有空腔；
电极垫，该电极垫在所述导电底材上形成且以预定的间隔与所述电路层分隔，使得在所述电路层与所述电极垫之间形成沟槽；
光学元件，该光学元件安装在所述电路层的空腔中且与所述电极垫电相连；和
荧光树脂层，该荧光树脂层在所述电路层和所述光学元件上形成，使得所述光学元件均匀发光，且所述荧光树脂层通过用含有荧光物质的树脂材料填充安装有光学元件的空腔而形成。
2.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，该包装底材还包括在所述荧光树脂层上模塑形成的透镜，以固定所述光学元件并保护所述光学元件和引线接合区。
3.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述导电底材为选自以下的任意一种材料：铝底材、铝合金底材、镁底材、镁合金底材、钛底材和钛合金底材。
4.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述导电底材的厚度为0.1mm或更大。
5.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述电路层包括：
底部，所述光学元件安置在该底部上；和
侧壁，该侧壁以预定的间隔与所述光学元件分隔且与所述底部成为整体。
6.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，安置在所述电路层的底部上的光学元件的顶面与所述电路层的侧壁的顶面平齐。
7.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述电路层由选自金、铝和铜中的任意一种制成。
8.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述光学元件包括在该光学元件的顶面上形成的第一末端和第二末端，
所述电极垫包括通过引线接合而与所述第一末端电相连的第一电极垫，以及通过引线接合而与所述第二末端电相连的第二电极垫，并且
所述第一末端和第二末端分别被施加相反的极性信号。
9.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述光学元件包括在该光学元件的顶面上形成的第一末端和在该光学元件的底面上形成的第二末端，
所述电极垫包括通过引线接合而与所述第一末端电相连的第一电极垫，以及通过与所述电路层金属接合而与所述第二末端电相连的第二电极垫，并且
所述第一末端和第二末端分别被施加相反的极性信号。
10.根据权利要求9所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述第二电极垫与所述电路层成为整体。
11.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述光学元件为发光二极管。
12.根据权利要求1所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述电路层的底部和侧壁插入在所述导电底材中。
13.根据权利要求12所述的用于光学元件的包装底材，其中，所述电路层还包括顶部，该顶部与位于所述绝缘层上的所述侧壁成为整体。
14.一种制造用于光学元件的包装底材的方法，其中，该方法包括：
提供导电底材，该导电底材包括在其上形成的绝缘层；
使用镀覆法在所述导电底材上形成电路层和电极垫；
在包括底部和侧壁的所述电路层中形成空腔；和
在所述空腔中安装光学元件，随后在该光学元件上设置荧光树脂层。
15.根据权利要求14所述的制造用于光学元件的包装底材的方法，其中，提供所述导电底材的步骤包括：
提供导电底材；和
在所述导电底材上形成绝缘层。
16.根据权利要求14所述的制造用于光学元件的包装底材的方法，其中，该方法还包括：在提供所述导电底材之后在所述导电底材中形成空腔。
17.根据权利要求14所述的制造用于光学元件的包装底材的方法，其中，安装所述光学元件的步骤包括：
将所述光学元件安置在所述电路层的底部上；
使所述光学元件电相连；和
用含有荧光物质的树脂材料填充所述空腔，以在所述光学元件上形成圆顶形状的荧光树脂层。
18.根据权利要求17所述的制造用于光学元件的包装底材的方法，其中，使所述光学元件电相连的步骤包括：
引线接合第一末端和第一电极垫，使得所述光学元件与在该光学元件的顶面上形成的所述第一末端电相连；和
引线接合第二末端和第二电极垫，使得所述光学元件与在该光学元件的顶面上形成的所述第二末端电相连。
19.根据权利要求17所述的制造用于光学元件的包装底材的方法，其中，使所述光学元件电相连的步骤包括：
引线接合第一末端和第一电极垫，使得所述光学元件与在该光学元件的顶面上形成的所述第一末端电相连；和
金属接合所述电路层，使得所述光学元件与在该光学元件的顶面上形成的所述第二末端电相连，其中，所述电路层中的第二末端与第二电极垫成为整体。
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C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110504