CN102214587B - 制作多层式阵列型发光二极管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制作多层式阵列型发光二极管的方法，首先一基板经一适当方法制成，两导线架定位于该基板的导线架容置槽中，接着射出成型一封装模块以将该基板与两导线架包埋固定，接着将所述发光二极管晶粒配置于该基板的出光区表面上，再使所述二极管发光晶粒与该两导线架形成一电性回路，在该发光二极管上依序形成保护层及荧光层，最后直接射出透镜罩在封装模块上，其中所述发光二极管能用阵列排列的方式配置于该基板上，又本发明是以层叠式方式的封装方法制成多层式阵列型发光二极管。

Description

制作多层式阵列型发光二极管的方法

技术领域

本发明涉及一种制作多层式阵列型发光二极管的方法，尤其涉及一种可简化制造过程，进而降低制造成本及时间的一种发光二极管的封装方法。

背景技术

LED的发光原理是利用半导体固有特性，它不同于以往的白炽灯管的放电、发热发光原理，而是将电流顺向流入半导体的PN接面时便会发出光线，所以LED被称为冷光源(cold light)。由于LED具有高耐久性、寿命长、轻巧、耗电量低且不含水银等有害物质等的优点，故可广泛应用于照明设备产业中，且其通常以LED阵列封装方式应用在电子广告牌、交通标志等领域。

现有的LED封装阵列包括多个LED，且每一个LED结构具有一芯片安装于一导线架上，并藉由一封装胶体包覆芯片及部份导线架，使导线架的金属引脚露出封胶体之外而作为对外接点；在组装成LED阵列时，其将多个LED的金属引脚安装至一印刷电路板的金属联机上，以藉此使所述LED相互电性连接。但此种LED封装阵列受限于该LED结构本身的封装尺寸，导致体积无法限缩；且因每一LED的散热途径仅能透过金属引脚和绝缘电路板而已，散热效果有限。

另有一种LED封装阵列将多个LED芯片直接配置于印刷电路板上进行封装。详言之，在印刷电路板上设有与各个LED芯片相互对应的金属联机层，将所述LED芯片直接安装于印刷电路板上，并与该金属联机层形成电性连接；最后再利用一封装胶体包覆印刷电路板上的各组件，即可完成一LED封装阵列。

然而现有技术的缺点为把印刷电路板当作LED的基板使用就成本而言并不适合，众所周知，印刷电路板的制作须藉线路图案成型、压合、钻孔及通孔镀铜等多道程序才能制成，但是实际上LED只要经由连接一电性回路并受一电压驱动即可发光，再搭配散热装置即能确保其发光效能及使用寿命，因此业界极需要一种LED封装方法，透过此封装方法，以大幅降低制造成本及制造时间，并增强LED发光效能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种制作多层式阵列型发光二极管的方法。

所述制作多层式阵列型发光二极管的方法，步骤包含：利用一制作方法形成一基板，其中该基板至少具有一出光区及两导线架容置槽，该出光区为该基板的中间区块，该两导线架容置槽相连于该出光区的前后侧区块，相邻于该出光区的左、右侧边区块设置有至少一第一固定孔及至少一穿孔，又该两容置槽下方板体的外侧底缘处形成有呈间隔设置的两凹槽；将两导线架定位于该基板的两导线架容置槽的容置空间中，其中该两导线架不接触于该基板，该导线架最靠近该出光区一侧的部份为一内连接区，该导线架最远离于该出光区一侧的部份为一外连接区，该外连接区至少须超出该基板的周缘，该内连接区及该外连接区之间设有至少一第二固定孔及至少一第二卡合缝；以射出成型方式在基板的该出光区以及该基板设有该穿孔的以外部份形成有一封装模块，该封装模块的包埋区域由下往上包含有该两凹槽、该导线架容置槽中未被该导线架所填满空间以及该导线架的上方但不包埋该内连接区上方及该外连接区周围，又该封装模块包埋于该出光区的周边部分并填满该第一固定孔，该封装模块在出光区表面以上的部分定义成一上封装模块，该上封装模块的内壁面形成有一透镜嵌合槽；将发光二极管晶粒贴附在该基板的该出光区表面上；利用多个连接导线使所述发光二极管晶粒与该导线架形成电性连接；令一保护层将所述发光二极管晶粒包覆住；该保护层周围形成有一荧光层；以及直接射出成型一透镜罩于该封装模块上，该透镜罩的底部会将该透镜嵌合槽内部整个填满。

附图说明

图1为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的流程图。

图2为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的基板立体示意图。

图3为沿图2的III-III割线的平面剖视图。

图4为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的导线架示意图。

图5为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的封装模块示意图。

图6为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的发光二极管晶粒示意图。

图7为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的连接导线示意图。

图8为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的保护层示意图。

图9为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的荧光层示意图。

图10为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的透镜罩示意图。

图11为显示本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的金属反光镜杯的示意图。

图12为显示本发明的封装模块的透镜嵌合槽的一实施例示意图。

图13为显示对应于图12的透镜嵌合槽而形成的透镜罩的示意图。

具体实施方式

以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1至图3。如图1的步骤S10所示，首先制备一基板1，该基板1藉一冲压成型法、一化学蚀刻法或一高电压线割法或其它适当方法制备而成，该基板1为一金属材质，该金属材质可以是一铜、铝、铜合金、铝合金或其它适当金属材质，该基板1的上表面可进一步包含被镀上的一反光层(图面未显示)，该反光层的材质可以是一钯(Palladium)、一镍、一银、一白金合金或其它适当材质，该反光层具有优良的热传导性与优良的光线反射性。

其中制备完成后的该基板1至少具有一出光区11及两导线架容置槽13，图3中斜纹部分为基板剖切后的实体部份，其中该出光区11位于该基板1的中间区块，与该两导线架容置槽13位于该基板1的前后侧区块，以及相对应于该两导线架容置槽的每一导线架容置槽的至少两凹槽，该出光区11的周缘环设有一第一卡合槽19，该第一卡合槽19具有一V型、凹型、U型或其它适当形状织缎面，该第一卡合槽19预留于后面封装时使用，该基板1底面的边缘配置有两相互分隔的两凹槽131，该两凹槽131概呈长条型，其中该基板1进一步包含有在该基板1的一左侧与一右侧的每一侧的至少一第一固定孔15及至少一穿孔17，该第一固定孔15的内壁面形成有一凸缘151，或者亦可如本实施方式所示，在左、右侧边的区块各设置有一个第一固定孔15及两个穿孔17，两穿孔17可设置于第一固定孔15的两侧或该基板1的端角处。

参阅图4，为本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的导线架示意图。接着进入步骤S20，分别定位两导线架3于该两导线架容置槽13所定义的容置空间中，其中该两导线架3不接触于该基板1的上表面，该导线架3的上表面至少不低于与该出光区11的表面，其中每一导线架3包含有位于相邻该出光区11的一内连接区，以及一位于相对远离该出光区11的一外连接区，该外连接区至少须超出该基板1的周缘，该外连接区并设有多个焊孔33，每一导线架3的该内连接区及该外连接区之间具有至少一第二固定孔31及至少一第二卡合缝31a，或可依照图面所示，设置有三个第二固定孔31及两焊孔33，其中该第二卡合槽31a的断面可以是V型、一凹型、一U型或其它适当形状。

参阅图5，为本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的封装模块示意图。接着进入步骤S30，以射出成型方式在基板1上形成有一封装模块5，其中该封装模块5包围该出光区11，以及该封装模块5位于该出光区11及该穿孔17之间，该封装模块5由一环氧树脂(Epoxy)或其它适当材质制成，其中该封装模块5相继地覆盖该凹槽131、填满该导线架容置槽13并包埋该导线架3，该封装模块5不包埋该内连接区的上表面与该外连接区的周围，也就是该导线架3的该第二固定孔31及该第二卡合缝31a的内部空间会被填满，又该封装模块5包埋于该出光区11的周边部分并填满该第一固定孔15及该第一卡合槽19的内部空间，如此该封装模块5会与该基板1及该导线架3紧密地封装成一体。

该封装模块5在出光区11表面以上的部分在此定义成一上封装模块51，该上封装模块5包含上配置有一反光面96与一荧光墙98的一内侧壁51，该上封装模块5进一步在该上封装模块5的该反光面96上的一顶部配置有一透镜嵌合槽511，该透镜嵌合槽511具有一V型、一凹型或一U型或其它适当形状的断面，该荧光墙98位于该上封装模块5的内侧壁之下，该荧光墙98相对于该出光区11的上表面以一30度至60度范围之间的一倾斜角度而配置于该出光区11周围以限制一磷化合物于其中。较佳地，该反光面96相对于该出光区11的上表面以30度至60度范围之间的一倾斜角度而配置。该反光面96较佳地为该上封装模块51的该内侧壁上的一光线反射面，该光线反射面藉溅镀以沉积镍或铬到该上封装模块51的该内侧壁之上而配置。

参阅图6，为本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的发光二极管晶粒示意图，参阅图7，为本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的连接导线示意图。接着进入步骤S40，将多个发光二极管晶粒6以阵列型式其它排列方式配置于该基板1的该出光区11的一上表面之上，接着进入步骤S50，利用多个连接导线W将所述发光二极管晶粒6与该导线架3形成电性连接，藉使所述发光二极管晶粒6与该导线架3形成一电路。

参阅图8，为本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的保护层示意图，参阅图9，为本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的荧光层示意图。接着进入步骤S60，所述发光二极管晶粒6与所述连接导线W之上形成一保护层7，保护层7包覆于所述发光二极管晶粒6，该保护层7以一黏附方式包覆所述发光二极管晶粒6，该保护层7由一非导电材料制成，较佳地该保护层7可以由一硅型透光环氧化物制成，接着进入步骤S70，该保护层7之上形成有一荧光层8，其中该荧光层8藉由一荧光墙98所界定的区域之中提供一磷化合物而形成，该磷化合物涂布或灌注于该保护层7的上表面，并且限制于由该荧光墙98与该出光区11周围定义的区域内。

参阅图10，为本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的透镜罩示意图，最后进入步骤S80，藉由射出成型方法于该封装模块5之上形成一透镜罩9，其中该透镜罩9的底部会将该透镜嵌合槽511内部整个填满，如此该透镜罩5可稳固地与该封装模块5结合，同时保护包覆内部的重要组件，其中该透镜罩9由一硅胶或一硅型材料制成。

参阅图11，为本发明的制作多层式阵列型发光二极管的方法的金属反光镜杯的示意图。依据本发明的另一实施例，图11显示配置于该反光面96与该反光墙98之上的一金属反光镜杯99，该内侧壁相对于该出光区11的上表面以30度至60度范围之间的一倾斜角度而配置，该金属反光镜杯99装设于该上封装模块51的该反光面96与该荧光墙98之上，该金属反光镜杯99相对于该出光区11的上表面以一30度至60度范围之间的一倾斜角度而安装。

参阅图12与图13，其中透镜嵌合槽511可以是一U型的断面并配置于该上封装模块51的该反光面96上的一顶部周边处，并且该透镜嵌合槽511相对于该出光区11的上表面以0度至80度范围之间的一倾斜角度而配置，接着藉由射出成型方法于该封装模块5之上形成一透镜罩9，其中该透镜罩9的底部对应于透镜嵌合槽511处会将该透镜嵌合槽511内部整个填满，如此该透镜罩5可稳固地与该封装模块5结合，以保护包覆内部的重要组件。

以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (21)

1.一种制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，步骤包含有：

制备一包含至少有一出光区及两导线架容置槽的基板，其中该出光区位于该基板的中间区块，以及该两导线架容置槽位于该基板的前后侧，其中该基板进一步包含有在该基板的一左侧与一右侧的每一个的至少一第一固定孔及至少一穿孔，以及相对应于该两导线架容置槽的每一导线架容置槽的至少两凹槽；

分别定位两导线架于该两导线架容置槽所定义的容置空间中，其中每一导线架容置槽包含有位于相邻该出光区的一内连接区以及一位于相对远离该出光区的一外连接区，其中该外连接区超出该基板的周缘以及每一导线架的该内连接区及该外连接区之间具有至少一第二固定孔及至少一第二卡合缝；

以射出成型方式于基板上形成有一封装模块，其中该封装模块包围该出光区并填满该第一固定孔，以及该封装模块位于该出光区及该穿孔之间，其中该封装模块相继地覆盖该凹槽、填满该导线架容置槽并包埋该导线架，其中该封装模块不包埋该内连接区的上表面与该外连接区的周围，其中该封装模块在出光区表面以上的部分定义成一上封装模块，并且该上封装模块包含一内侧壁，该内侧壁之上配置一反光面、一配置在该上封装模块的一顶部且位于该反光面之上的一透镜嵌合槽，以及一位于在该上封装模块的内侧壁之下的荧光墙；

将多个发光二极管晶粒以阵列形式配置于该基板的一上表面之上；

利用多个连接导线将所述发光二极管晶粒电性连接到该两导线架以形成一电路；

所述发光二极管晶粒与所述连接导线之上形成一保护层；

该保护层之上形成一荧光层，其中该荧光层藉由一荧光墙所界定的区域之中提供一磷化合物而形成；以及

藉由射出成型方法而于该封装模块之上形成一透镜罩，其中该透镜罩的底部会将该透镜嵌合槽内部整个填满。

2.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该反光面为该上封装模块的该内侧壁上的一光线反射面，以及所述的方法进一步包含有在该反光面及该荧光墙上配置有镍或铬的一薄层的一步骤。

3.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该反光面为一安置于该内侧壁与该荧光墙上的金属反光镜杯。

4.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该出光区的周缘环设有一第一卡合槽。

5.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该两导线架与该基板的上表面保持非接触。

6.如权利要求4所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该第一卡合槽具有一U型或一V型的断面。

7.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该基板藉一冲压成型法、一化学蚀刻法或一高电压线割法制备而成。

8.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该基板为一金属材质，该金属材质至少包含有一铜、铝、铜合金、铝合金的至少其中之一。

9.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该基板的上表面包含一反光层，该反光层具有一优良的热传导性及一优良的光反射性。

10.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该外连接区设有多个焊孔。

11.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该保护层由一非导电材料制成并形成于所述发光二极管晶粒与所述连接导线之上。

12.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该保护层由一硅型透光环氧化物制成。

13.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，一磷化合物灌注于该保护层的一上表面，并且限制于由该荧光墙与该出光区周围定义的区域内。

14.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该封装模块由一环氧树脂制成。

15.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该荧光墙相对于该出光区的上表面以-30度至60度范围之间的一倾斜角度而配置。

16.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该反光面相对于该出光区的上表面具有30度至60度范围之间的一倾斜角度。

17.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该透镜嵌合槽具有一U型或一V型的断面。

18.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该透镜罩由一硅胶或一硅型材料制成。

19.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该金属反光镜杯相对于该出光区的上表面以-30度至60度范围之间的一倾斜角度而安装。

20.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该两凹槽配置于该基板底面的边缘，并该两凹槽为相互分隔。

21.如权利要求1所述的制作多层式阵列型发光二极管的方法，其特征在于，该透镜嵌合槽为一U型的断面并配置于该上封装模块的该反光面上的一顶部周边处，其中该透镜嵌合槽相对于该出光区的上表面以0度至80度范围之间的一倾斜角度而配置，再藉由射出成型方法于该封装模块之上形成一透镜罩，其中该透镜罩的底部对应于透镜嵌合槽处会将该透镜嵌合槽内部整个填满，进而与该封装模块结合。

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