CN102456780B - 发光二极管封装方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管封装方法，包括步骤：(a)提供一模具及一封装基板，该模具包括相互隔离的第一、第二收容空间，该封装基板包括相互隔离的晶粒部及电极部，该电极部包括电极结构，第一收容空间收容晶粒部，第二收容空间收容电极部；(b)设置发光二极管晶粒在封装基板的晶粒部上，利用导线将发光二极管晶粒的正、负极分别与封装基板的电极结构相连接；(c)向第一收容空间内注入光波长转换材料，以使光波长转换材料覆盖发光二极管晶粒；(d)连通第一、第二收容空间，并向连通后的第一、第二收容空间内注入第一透光材料以覆盖波长转换材料、导线以及电极部；(e)去除模具。该种发光二极管封装方法能够避免在封装过程中损坏晶粒及金线。

Description

发光二极管封装方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管封装方法。
背景技术
与传统光源相比，发光二极管具有无汞、体积小、光学特性佳等优点。随着发光二极管发光效率的不断提升，越来越多的发光二极管被用作光源。
常见的发光二极管封装过程中，先提供一具有电极结构的封装基板，然后在封装基板上设置发光二极管晶粒，接着通过打金线连接发光二极管晶粒正、负电极与封装基板的电极结构，再通过压模技术在发光二极管晶粒上方形成荧光粉层及覆盖层，以覆盖发光二极管晶粒。然而，上述的压模制程中的压力容易损坏发光二极管晶粒及金线。
发明内容
本发明旨在提供一种能够避免在封装过程中损坏晶粒及金线的发光二极管封装方法。
一种发光二极管封装方法，包括步骤：
(a)提供一模具及一封装基板，该模具包括相互隔离的第一、第二收容空间，该封装基板包括相互隔离的晶粒部及电极部，该电极部包括电极结构，第一收容空间收容晶粒部，第二收容空间收容电极部；
(b)设置发光二极管晶粒在封装基板的晶粒部上，利用导线将发光二极管晶粒的正、负极分别与封装基板的电极结构相连接；
(c)向第一收容空间内注入光波长转换材料，以使光波长转换材料覆盖发光二极管晶粒；
(d)连通第一、第二收容空间，并向连通后的第一、第二收容空间内注入第一透光材料以覆盖波长转换材料、导线以及电极部；
(e)去除模具。
所述发光二极管封装方法无需采用压模制程制作荧光粉层及覆盖层，能够达到避免在封装过程中损坏晶粒及金线、进而提高良率的效果。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的发光二极管封装方法流程图。
图2是本发明第一实施例提供的模具的拆解状态剖视图。
图3是本发明第一实施例提供的模具的组合状态俯视图。
图4是本发明第一实施例提供的模具的组合状态剖视图。
图5是本发明第一实施例提供的封装基板的剖视图。
图6是本发明第一实施例将封装基板置入模具的示意图。
图7是本发明第一实施例将发光二极管晶粒固定在封装基板上的示意图。
图8是本发明第一实施例向收容空间注入光波长转换材料的示意图。
图9是本发明第一实施例将收容空间内挡墙退出的示意图。
图10是本发明第一实施例向收容空间内注入透光材料的示意图。
图11是本发明第一实施例分离模具与封装基板的示意图。
图12是本发明第二实施例提供的发光二极管封装方法流程图。
图13A是本发明第三实施例提供的发光二极管封装方法流程图。
图13B～图13E是本发明第三实施例提供的发光二极管封装方法示意图。
图14是本发明第四实施例提供的发光二极管封装方法流程图。
图15是本发明改进实施例提供的在封装基板上形成贴片式电极结构的示意图。
图16A～图16C是本发明第五实施例提供的发光二极管封装方法示意图。
图16D是依本发明第五实施例的封装方法制作的发光二极管结构示意图。
主要元件符号说明
模具                10
底板                11
围墙                12
挡墙                13
收容腔              100
第一承载部          110
第二承载部          112
环状贯孔            114、200
内侧壁              130
外侧壁              132
第一收容空间        1001
第二收容空间        1002
封装基板            20
晶粒部              21
电极部              22
电极结构            220
外接电极            222
发光二极管晶粒      30
导线                40
光波长转换材料      50
第一透光材料            60
第二透光材料            70
具体实施方式
请参见图1，本发明实施例提供的发光二级管制作方法包括以下步骤。
第一步，提供一模具及一封装基板，该模具包括相互隔离的第一、第二收容空间，该封装基板包括相互隔离的晶粒部及电极部，该电极部包括电极结构，第一收容空间收容晶粒部，第二收容空间收容电极部。
请一并参见图2及图3，本实施例提供的模具10包括底板11、围墙12及一挡墙13。
该底板11的形状可为圆形。矩形等，且该底板11的尺寸大于待封装发光二极管晶粒的尺寸，图2仅示出底板11的剖面结构。本实施例中，该底板11呈矩形平板状。该底板进一步包括第一承载部110、第二承载部112以及环状贯孔114。该第二承载部112环绕该第一承载部110分布，从而该第一承载部110位于第二承载部112中心。该环状贯孔114位于第一承载部110与第二承载部112之间，从而环状贯孔114将第一承载部110与第二承载部112相互分离。
该围墙12位于底板11的四周边缘处，并向底板11的一侧凸起，从而与底板11围成所述收容腔100。
该挡墙13的形状与底板11上的环状贯孔114相同，即该挡墙13也呈环状。该挡墙13的尺寸(如厚度、口径等)与环状贯孔114相同或比环状贯孔114略小，从而该挡墙13可组装入该环状贯孔114内。并且，该挡墙13能够进一步贯穿过环状贯孔114而伸入收容腔100。参见图4，挡墙13经由环状贯孔114伸入收容腔100后将收容腔100分割为相互隔离的第一收容空间1001、第二收容空间1002。其中，挡墙13的内侧壁130与底板11的第一承载部110围成所述第一收容空间1001，而挡墙13的外侧壁132与底板11的第二承载部112以及围墙12共同围成所述第二收容空间1002。
请参见图5，本实施例提供的封装基板20包括晶粒部21以及电极部22。
该晶粒部21用于承载待封装的发光二极管晶粒，因此该晶粒部21的尺寸等于或者大于所述待封装发光二极管晶粒。
该电极部22环绕晶粒部21分布。该电极部22上形成有电极结构220，该电极结构220用于与后续待封装的发光二极管晶粒的正、负极相连，以从外界获取电能并将电能提供给该发光二极管晶粒。
该晶粒部21与电极部22之间形成有环状贯孔200，该环状贯孔200将晶粒部21与电极部22分割成相互分离的两个部分，并且该环状贯孔200与环状贯孔114的形状和尺寸均相同。
参见图6，将封装基板20设置在模具10中时，该晶粒部21被收容在第一收容空间1001内并与底板11的第一承载部110接触；电极部22被收容在第二收容空间1002内并与底板11的第二承载部112接触；该封装基板20的环状贯孔200与模具10的环状贯孔114相互正对并贯通，挡墙13贯穿过环状贯孔114、200并将环状贯孔114、200填满。
第二步，设置发光二极管晶粒在封装基板的晶粒部上，利用导线将发光二极管晶粒的正、负极分别与封装基板的电极结构相连接。
参见图7，本步骤将待封装的发光二极管晶粒30设置在第一收容空间1001内、封装基板20的晶粒部21上，再通过打线连接(Wire Bonding)将发光二极管晶粒30的正、负极分别与第二收容空间1002内、封装基板20的电极结构220通过导线40相连接。本实施例中，所述导线采用金线。
第三步，向第一收容空间内注入光波长转换材料，以使光波长转换材料覆盖发光二极管晶粒。
参见图8，本步骤向第一收容空间1001内注入液态的光波长转换材料50，继而固化该光波长转换材料50。光波长转换材料50固化后，可覆盖导线40与发光二极管晶粒30电极的连接处，从而在进行光波长转换的同时还可起到强化导线40连接强度的作用。本实施例中，所述光波长转换材料50为荧光粉，该荧光粉的材质可根据不同光波长产品的需求而适当调整。
此步骤中，在注入光波长转换材料50之前，先根据挡墙13的内侧壁130与发光二极管晶粒之间的距离适当调整挡墙13顶部134距离封装基板晶粒部21的高度，然后将第一收容空间1001内注满光波长转换材料50，即可更精确地控制后续形成的光波长转换材料50的厚度、均匀度，满足更精确的光波长、色温要求，进而达到理想的混光效果。
需要说明的是，该第一收容空间1001并非必须被注满光波长转换材料50，为防止光波长转换材料50造成溢出，通常第一收容空间1001内会预留部分未被光波长转换材料50填满的空间。
第四步，连通第一、第二收容空间，并向连通后的第一、第二收容空间内注入第一透光材料以覆盖波长转换材料、导线以及电极部。
参见图9及图10，此步骤将伸入收容腔100的挡墙13从收容腔100中退出，使挡墙13的顶部134与第一承载部110、第二承载部112的上表面持平。从而，图8中所示的第一收容空间1001未被光波长转换材料50填满的空间与第二收容空间1002相连通。
第一透光材料60可为树脂或玻璃，将该第一透光材料60加热至熔融状态再注入连通后的第一收容空间1001、第二收容空间1002内，从而覆盖导线40、光波长转换材料50以及电极部22。该第一透光材料60在不影响光传播的前提下，对导线40、光波长转换材料50以及电极部22进行保护。
第五步，去除模具。
参见图11，将模具10与封装基板20相互分离，也即分离模具10的第一承载部110与封装基板20的晶粒部21、第二承载部112与封装基板20的电极部22相互分离，即可获得封装完毕的发光二级光芯片。
相对于现有技术，所述发光二极管封装方法无需采用压模制程制作荧光粉层及覆盖层，能够达到避免在封装过程中损坏晶粒及金线、进而提高良率的效果。
参见图12，本发明第二实施例还提供一种发光二极管封装方法，其包括步骤：
第一步，提供一模具及一封装基板，该模具包括相互隔离的第一、第二收容空间，该封装基板包括相互隔离的晶粒部及电极部，该电极部包括电极结构，第一收容空间收容晶粒部，第二收容空间收容电极部，该封装基板经由焊料与模具第一、第二收容空间底部相结合而固定；
本步骤在第一实施例将封装基板20置入模具10之前，先在模具10的第一收容空间1001底部的第一承载部110上、第二收容空间1002底部的第二承载部112上涂覆低熔点焊料，再将封装基板20的晶粒部21与电极部22分别置入第一收容空间1001、第二收容空间1002内，再加热熔化该焊料继而冷却焊料，以通过焊料将封装基板20的晶粒部21与电极部22分别固定在第一承载部110、第二承载部112上。
第二步，设置发光二极管晶粒在封装基板的晶粒部上，利用导线将发光二极管晶粒的正、负极分别与封装基板的电极结构相连接；
第三步，向第一收容空间内注入光波长转换材料，以使光波长转换材料覆盖发光二极管晶粒；
第四步，连通第一、第二收容空间，并向连通后的第一、第二收容空间内注入第一透光材料以覆盖波长转换材料、导线、以及电极部；
第五步，加热焊料，去除模具。
去除模具10时，可先加热第一承载部110、第二承载部112的底部使焊料熔化，在焊料熔化时即可将封装基板20的晶粒部21、电极部22与模具10的第一承载部110、第二承载部112分离。
本发明第二实施例的第二步～第五步的操作细节可参照第一实施例各相应步骤实施，并且本发明第二实施例采用低熔点焊料对封装基板20达成固定的作用，而在后续脱模工艺中直接通过加热模具10即可分离模具10与封装基板20，该种封装基板固定方法具有方便、快捷的效果。
参见图13A，本发明第三实施例还提供一种发光二极管封装方法，其包括步骤：
第一步，提供一模具及一封装基板，该模具包括相互隔离的第一、第二收容空间，该封装基板包括相互隔离的晶粒部及电极部，该电极部包括电极结构，第一收容空间收容晶粒部，第二收容空间收容电极部；
第二步，设置发光二极管晶粒在封装基板的晶粒部上，利用导线将发光二极管晶粒的正、负极分别与封装基板的电极结构相连接；
第三步，向第一收容空间内注入光波长转换材料，以使光波长转换材料覆盖发光二极管晶粒；
第四步，向第二收容空间注入第二透光材料，以使第二透光材料覆盖封装基板的电极结构；
第五步，连通第一、第二收容空间，并向连通后的第一、第二收容空间内注入第一透光材料以覆盖波长转换材料、第二透光材料及导线；
第六步，去除模具。
参见图13B～图13E，本第三实施例提供的方法，其第四步在注入第一透光材料之前先向第二收容空间注入第二透光材料70，以使第二透光材料70覆盖封装基板20的电极结构220，从而可额外加强导线40与封装基板电极结构220的连接强度。
本发明第三实施例除第四步外的其他各步骤操作细节可参照第一实施例各相应步骤实施。
参见图14，本发明第四实施例还提供一种发光二极管封装方法，其包括步骤：
第一步，提供一模具及一封装基板，该模具包括相互隔离的第一、第二收容空间，该封装基板包括相互隔离的晶粒部及电极部，该电极部包括电极结构，第一收容空间收容晶粒部，第二收容空间收容电极部，该封装基板经由焊料与模具第一、第二收容空间底部相结合而固定；
该步骤的操作细节可参照本发明第二实施例的第一步实施。
第二步，设置发光二极管晶粒在封装基板的晶粒部上，利用导线将发光二极管晶粒的正、负极分别与封装基板的电极结构相连接；
第三步，向第一收容空间内注入光波长转换材料，以使光波长转换材料覆盖发光二极管晶粒；
第四步，向第二收容空间注入第二透光材料，以使第二透光材料覆盖封装基板的电极结构；
第五步，连通第一、第二收容空间，并向连通后的第一、第二收容空间内注入第一透光材料以覆盖波长转换材料、第二透光材料及导线；
第六步，加热焊料，去除模具。
第二步～第六步的操作细节与本发明第三实施例的相应步骤相同。
本发明第四实施例提供的发光二极管封装方法，能够兼具第二、三实施例的优点。
需要说明的是，在本发明第一、第二、第三、第四实施例提供的发光二极管封装方法中，去除模具10之后，还可再在封装基板电极部22的未形成有第一透光材料60的一侧形成与封装基板电极结构220电连接的外接电极222。如图15所示，该外接电极222可延伸至封装基板20的侧面，进而与电极结构220相连接，从而使得封装后得到的发光二极管芯片适用于表面贴装工艺(SMT，Surface Mounting Technology)。
参见图16A～图16C，本发明第五实施例还进一步提供一种具有强化电极结构的发光二极管封装方法，该方法与第一实施例提供的方法步骤大体相同，其区别在于，在第四步连通第一、第二收容空间时，该挡墙13的顶部134与封装基板20的上表面持平，然后再注入第一透光材料60。
以此方法，封装基板20的环形贯孔200未被第一透光材料60填充，继而可在封装基板20未形成有第一透光材料60的一侧形成伸入环形贯孔200的外接电极222，该外接电极222连接至晶粒部21的底部、电极部22、并延伸至封装基板20的侧面以与电极结构220相连接，如图16D所示。该种外接电极222的结构可以进一步加强发光二极管封装的结构强度。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，以用于本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种发光二极管封装方法，包括步骤：
(a)提供一模具及一封装基板，该模具包括一个收容腔以及一个挡墙，该收容腔底部设置有一环状贯孔，该环状挡墙的形状、尺寸与收容腔底部的环状贯孔相同,该挡墙伸入收容腔内以将收容腔划分为相互隔离的第一、第二收容空间，该封装基板包括相互隔离的晶粒部及电极部，该电极部包括电极结构，第一收容空间收容晶粒部，第二收容空间收容电极部；
(b)设置发光二极管晶粒在封装基板的晶粒部上，利用导线将发光二极管晶粒的正、负极分别与封装基板的电极结构相连接；
(c)向第一收容空间内注入光波长转换材料，以使光波长转换材料覆盖发光二极管晶粒；
(d)将伸入收容腔的挡墙从收容腔中退出，以连通第一、第二收容空间，并向连通后的第一、第二收容空间内注入第一透光材料以覆盖波长转换材料、导线以及电极部；
(e)去除模具。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，该封装基板的电极部环绕晶粒部分布，且该封装基板上形成有隔离晶粒部及电极部的环状贯孔，该封装基板的环状贯孔形状及尺寸与所述模具的环状贯孔相同，且该封装基板的环状贯孔与模具的环状贯孔相互正对并贯通。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，步骤(c)～(d)之间还包括步骤(f)：向第二收容空间注入第二透光材料，以使第二透光材料覆盖封装基板的电极结构。
4.如权利要求3所述的发光二极管封装方法，其特征在于，步骤(f)中的第一透光材料覆盖光波长转换材料、导线及第二透光材料。
5.如权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，步骤(a)中先在模具的第一、第二收容空间底部涂覆低熔点焊料，再将封装基板的晶粒部与电极部分别置入第一、第二收容空间，再加热熔化该焊料以将封装基板的晶粒部及电极部分别固定在第一、第二收容空间底部。
6.如权利要求5所述的发光二极管封装方法，其特征在于，步骤(e)中先加热第一、第二收容空间底部的底部使焊料熔化，再将封装基板的晶粒部及电极部与模具分离。
7.如权利要求1所述的发光二极管封装方法，其特征在于，步骤(e)之后还包括步骤：在封装基板电极部的未形成有第一、第二透光材料的一侧形成与封装基板电极结构电连接的电极。
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