CN102456800B - 发光二极管封装结构及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管封装结构，其包括基板、设置在基板上的第一电连接部和第二电连接部，以及设置在第一电连接部上的发光二极管晶粒。所述第一电连接部和第二电连接部电性绝缘。所述发光二极管晶粒包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第一电连接部电性连接，所述第二电极通过连接线与第二电连接部形成电性连接。所述连接线包括靠近第二电极的第一弯曲部分和远离第二电极的第二弯曲部分。所述第一弯曲部分所在曲率圆的圆心与所述第二弯曲部分所在曲率圆的圆心分别位于连接线的相对两侧。该连接线的形状可以有效缓冲打线过程中的应力从而避免连接线被扯断的情况。本发明还提供了一种发光二极管的封装方法。

Description

发光二极管封装结构及其封装方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管封装结构，尤其涉及一种可防止在打线过程中金属线断裂的发光二极管封装结构以及相应的发光二极管的封装方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种可将电流转换成特定波长范围的光的半导体元件。发光二极管以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域。
在现有的发光二极管封装结构中，一般需要一连接线使发光二极管晶粒与导线架形成电学连接，此过程通常称之为打线。在打线的过程中，通常是利用打线机将连接线的一端加热熔融后固定在发光二极管晶粒的电极位置，然后将连接线的另一端拉至导线架的另一端固定。在连接线拉扯的过程中，在连接线与发光二极管晶粒的电极的接触部位通常会有应力的产生。若产生的应力较大，则有可能而使到连接线断裂，从而降低封装产品的良率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可降低打线过程中连接线应力的发光二极管封装结构及相应的封装方法。
一种发光二极管封装结构，其包括基板、设置在基板上的第一电连接部和第二电连接部，以及设置在第一电连接部上的发光二极管晶粒。所述第一电连接部和第二电连接部电性绝缘。所述发光二极管晶粒包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第一电连接部电性连接，所述第二电极通过连接线与第二电连接部形成电性连接。所述连接线包括靠近第二电极的第一弯曲部分和远离第二电极的第二弯曲部分。所述第一弯曲部分所在曲率圆的圆心与所述第二弯曲部分所在曲率圆的圆心分别位于连接线的相对两侧，所述连接线与第二电极形成第一电接触点，所述连接线与第二电连接部形成第二电接触点，所述连接线具有一最高点，该最高点与基板表面之间的垂直距离大于连接线的其他部分与基板表面之间的垂直距离，所述第一弯曲部分和所述第二弯曲部分形成于第一电接触点与最高点之间。
一种发光二极管的封装方法，其包括以下步骤：
提供一基板；
在基板上制作第一电连接部和第二电连接部，其中第一电连接部与第二电连接部电性绝缘；
在第一电连接部的表面设置发光二极管晶粒，所述发光二极管晶粒具有第一电极与第二电极，所述第一电极与第一电连接部电性连接；
提供一连接线，该连接线的一端与第二电极相连，该连接线的另一端与第二电连接部相连，从而使第二电极与第二电连接部形成电性连接，所述连接线包括靠近第二电极的第一弯曲部分和远离第二电极的第二弯曲部分，所述第一弯曲部分所在曲率圆的圆心和所述第二弯曲部分所在曲率圆的圆心分别位于连接线的相对两侧，所述连接线与第二电极形成第一电接触点，所述连接线与第二电连接部形成第二电接触点，所述连接线具有一最高点，该最高点与基板表面之间的垂直距离大于连接线的其他部分与基板表面之间的垂直距离，所述第一弯曲部分和所述第二弯曲部分形成于第一电接触点与最高点之间。
通过在连接线上设置第一弯曲部分和第二弯曲部分，由于该第一弯曲部分所在曲率圆的圆心和第二弯曲部分所在曲率圆的圆心分别位于连接线的相对两侧，从而使连接线形成近似S形状。此连接线的形状可有效缓冲连接线的拉扯过程中所产生的应力，使连接线的一端不容易从第二电极上脱落，从而避免了发生连接线被扯断而使到发光二极管无法正常工作情况。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明第一实施例中的发光二极管封装结构的截面示意图。
图2是本发明第二实施例中的发光二极管封装结构的截面示意图。
图3是本发明第三实施例中的发光二极管封装结构的截面示意图。
主要元件符号说明
发光二极管封装结构              100、500
基板                            10、510
第一电连接部                    110、511
第二电连接部                    120、512
发光二极管晶粒                  20、520
半导体发光结构                  210、521
第一电极                        220、522
第二电极                        230、523
连接线                          30、530
第一弯曲部分                    310、531
第二弯曲部分                    320、532
第一电接触点                    330
第二电接触点                    340
最高点                          350
封装体                          40、550
第二连接线                      540
第三弯曲部分                    541
第四弯曲部分                    542
具体实施方式
如图1所示，本发明第一实施例的发光二极管封装结构100包括基板10，设置在基板10上的发光二极管晶粒20以及连接线30。
所述基板10可以是铝基电路板或者是表面设置有导电线路的陶瓷基板如氧化铝基板、氧化锌基板或者硅基板等。所述基板10的表面设置有第一电连接部110和第二电连接部120。所述第一电连接部110和第二电连接部120之间相互绝缘。在本实施例中，所述第一电连接部110和所述第二电连接部120从基板10的上表面延伸到下表面，从而形成一种可表面贴装的结构。
所述发光二极管晶粒20设置在第一电连接部110的表面。所述发光二极管晶粒20包括半导体发光结构210以及设置在半导体发光结构210两端的第一电极220和第二电极230。在本实施例中，所述第一电极220设置在发光二极管晶粒20的底部。藉由焊接或者共晶结合的方法使第一电极220与第一电连接部110相接触而形成电性连接，同时亦使到发光二极管晶粒20固定在第一电连接部110的表面。所述第二电极230设置在发光二极管晶粒20的远离基板10的表面上。
连接线30设置在第二电极230和第二电连接部120之间使第二电极230和第二电连接部120形成电性连接。所述连接线30具有第一弯曲部分310和第二弯曲部分320。所述第一弯曲部分310所在曲率圆的圆心与所述第二弯曲部分320所在曲率圆的圆心分别位于连接线30的相对两侧。所述第一弯曲部分310靠近第二电极230设置，第二弯曲部分320位于第一弯曲部分310的远离第二电极230的一端。由于第一弯曲部分310所在曲率圆的圆心和所述第二弯曲部分320所在曲率圆的圆心分别设置在连接线30的相对两侧，从而使连接线30的形状形成近似S形。将连接线30设置成近似S形状的目的在于缓冲在打线过程中所产生的应力，避免因应力的作用而使到在连接线30从第二电极230上脱落而造成发光二极管晶粒20无法正常工作。在本实施例中，第二弯曲部分320的曲率半径大于第一弯曲部分310的曲率半径。具体地，第二弯曲部分320的曲率半径为第一弯曲部分310的曲率半径的两倍以实现良好的缓冲应力的作用。所述连接线30与第二电极230形成第一电接触点330，所述连接线30与第二电连接部120形成第二电接触点340。在靠近第一电接触点330的位置上，所述第一弯曲部分310的切线与第二电极230所处的平面之间的夹角θ为0度到90度之间。优选地，为进一步降低在打线过程中的应力对连接线30与第二电极230之间电学接触性能的影响，可将第一弯曲部分310的靠近第一电接触点330的位置上的切线与第二电极230所处的平面之间的夹角θ设置成0度到45度之间。同时，在本实施例中，所述连接线30具有一最高点350，该最高点350与基板10表面的垂直距离大于连接线30的其他部分与基板10表面的垂直距离。所述第一弯曲部分310和所述第二弯曲部分320形成于第一电接触点330和最高点350之间。
上述的发光二极管封装结构100可通过以下方法制作：
提供一基板10，该基板10可以是铝基电路板或者是表面设置有导电线路的陶瓷基板；
在基板10上制作第一电连接部110和第二电连接部120，其中第一电连接部110与第二电连接部120电性绝缘以作为该发光二极管封装结构100进行对外连接的两个电极。
在第一电连接部110的表面设置发光二极管晶粒20。所述发光二极管晶粒20具有第一电极220与第二电极230。所述第一电极220通过焊接或者共晶结合的方法设置在第一电连接部110上，使所述第一电极220与第一电连接部110电性连接。
提供一连接线30，将连接线30的一端焊接在第二电极230上使其与第二电极230电学连接。然后将连接线30的另一端拉到第二电连接部120的位置，通过焊接时连接线30与第二电连接部120电性连接。在打线的过程中，可控制打线机在连接线30与第二电极230的焊接完成之后夹持住连接线30作一个回拉的动作，然后再将连接线30拉至第二电连接部120进行固定。此过程可以使到连接线30上形成靠近第二电极230的第一弯曲部分310和远离第二电极230的第二弯曲部分320。所述第一弯曲部分310所在曲率圆的圆心和所述第二弯曲部分320所在曲率圆的圆心分别位于连接线30的相对两侧。控制打线机回拉的长度以及方向，可以对第二弯曲部分和第一弯曲部分的曲率半径进行控制。优选地，第二弯曲部分的曲率半径大于第一弯曲部分的曲率半径。
根据需要，该发光二极管封装结构100还可以进一步包括一封装体40。如图2所示，该封装体40完全覆盖发光二极管晶粒20以及连接线30。用于防止发光二极管晶粒20受外界的环境如潮湿或者灰尘等杂质的影响。具体地，该封装体40可以是环氧树脂或者是硅树脂又或者是玻璃材料。此外，该封装体40内还可以掺入荧光粉粒子以实现波长的转换来合成白光。在具有封装体40的情况下，由于封装体40与基板10及发光二极管晶粒20的热膨胀系数不一致，若外界环境的条件发生变化，如温度升高或者湿度增大等，封装体40很容易因热涨冷缩的效应而对连接线30产生拉力。此时，由于本发明的连接线30在靠近第二电极230的部分具有近似S的形状，其可以有效缓冲该拉力对连接线30与第二电极230之间电接触性能的影响，避免拉力连接线30在第二电极230上脱落而是发光二极管晶粒20不能正常发光。
另外，发光二极管晶粒的两电极并不限于上述实施例所述分布于晶粒的相反两侧，其也可以位于晶粒的同一侧。请参见图3，本发明第三实施例的发光二极管封装结构500包括基板510、设置在基板510上的发光二极管晶粒520、连接线530、第二连接线540以及封装体550。
所述基板510的表面设置有第一电连接部511和第二电连接部512。所述第一电连接部511和第二电连接部512之间相互绝缘。
所述发光二极管晶粒520设置在第一电连接部511的表面。所述发光二极管晶粒520包括半导体发光结构521以及设置在半导体发光结构521同一侧的第一电极522和第二电极523。第二电极523通过连接线530与第二电连接部512电学连接。所述连接线530包括第一弯曲部分531和第二弯曲部分532。所述第一弯曲部分531所在曲率圆的圆心和所述第二弯曲部分532所在曲率圆的圆心分别位于连接线530的相对两侧，用以缓冲在打线过程中的应力，避免应力对连接线530与第二电极523之间电学接触性能的影响。优选地，第二弯曲部分532的曲率半径大于第一弯曲部分531的曲率半径。在本实施例中，第二弯曲部分532的曲率半径为第一弯曲部分531的曲率半径的两倍。与第一实施例不同的是，在本实施例中，所述发光二极管晶粒520通过固晶胶固定在第一电连接部511的表面。所述发光二极管封装结构500进一步包括一第二连接线540。该第二连接线540设置在第一电极522和第一电连接部511之间使第一电极522和第一电连接部511形成电性连接。具体地，该第二连接线540亦包括第三弯曲部分541和第四弯曲部分542。所述第三弯曲部分541靠近第一电极522设置，所述第四弯曲部分542设置在第三弯曲部分541的远离第一电极522的一端。同样地，第三弯曲部分541所在曲率圆的圆心和第四弯曲部分542所在曲率圆的圆心分别位于第二连接线540的相对两侧，用以缓冲在打线过程中所产生的应力，从而避免在打线过程中第二连接线540从第一电极522上断裂而使发光二极管晶粒520不能正常发光。根据需要，可将第四弯曲部分542的曲率半径设置成大于第三弯曲部分541的曲率半径以加强缓冲应力的效果。
封装体50覆盖发光二极管晶粒520以及连接线530和第二连接线540。该封装体50用于防止发光二极管晶粒520以及相应的电学接触点受到外界环境的影响。相应地，将第二连接线540设置成第三弯曲部分541和第四弯曲部分542。由于第三弯曲部分541所在曲率圆的圆心与第四弯曲部分542所在曲率圆的圆心分别位于第二连接线540的相对两侧，从而使第三弯曲部分541和第四弯曲部分542形成近似S的形状。将第二连接线540设置成此形状的目的在于缓冲因外界条件变化而使封装体50对第二连接线540产生的拉力作用，从而避免因封装体50的膨胀或者收缩而使第二连接线540从第一电极522上断裂而影响其电学性能。
应该指出，上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。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 (9)

1.一种发光二极管封装结构，其包括基板、设置在基板上的第一电连接部和第二电连接部，以及设置在第一电连接部上的发光二极管晶粒，所述第一电连接部和第二电连接部电性绝缘，所述发光二极管晶粒包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第一电连接部电性连接，所述第二电极通过连接线与第二电连接部形成电性连接，其特征在于，所述连接线包括靠近第二电极的第一弯曲部分和远离第二电极的第二弯曲部分，所述第一弯曲部分所在曲率圆的圆心与所述第二弯曲部分所在曲率圆的圆心分别位于连接线的相对两侧，所述连接线与第二电极形成第一电接触点，所述连接线与第二电连接部形成第二电接触点，所述连接线具有一最高点，该最高点与基板表面之间的垂直距离大于连接线的其他部分与基板表面之间的垂直距离，所述第一弯曲部分和所述第二弯曲部分形成于第一电接触点与最高点之间。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述第二弯曲部分的曲率半径大于第一弯曲部分的曲率半径。
3.如权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述第二弯曲部分的曲率半径是第一弯曲部分的曲率半径的两倍。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于第一弯曲部分靠近第一电接触点位置的切线与第二电极所在平面之间的夹角范围为0度到90度。
5.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述第一电极通过第二连接线与第一电连接部形成电性连接，所述第二连接线包括靠近第一电极的第三弯曲部分和远离第一电极的第四弯曲部分，所述第三弯曲部分所在曲率圆的圆心与所述第四弯曲部分所在曲率圆的圆心分别位于第二连接线的相对两侧。
6.如权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述第四弯曲部分的曲率半径大于第三弯曲部分的曲率半径。
7.如权利要求1-6任意一项所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述发光二极管封装结构进一步包括一封装体，该封装体完全覆盖发光二极管晶粒以及连接线。
8.一种发光二极管的封装方法，其包括以下步骤：
提供一基板；
在基板上制作第一电连接部和第二电连接部，其中第一电连接部与第二电连接部电性绝缘；
在第一电连接部的表面设置发光二极管晶粒，所述发光二极管晶粒具有第一电极与第二电极，所述第一电极与第一电连接部电性连接；
提供一连接线，该连接线的一端与第二电极相连，该连接线的另一端与第二电连接部相连，从而使第二电极与第二电连接部形成电性连接，所述连接线包括靠近第二电极的第一弯曲部分和远离第二电极的第二弯曲部分，所述第一弯曲部分所在曲率圆的圆心和所述第二弯曲部分所在曲率圆的圆心分别位于连接线的相对两侧，所述连接线与第二电极形成第一电接触点，所述连接线与第二电连接部形成第二电接触点，所述连接线具有一最高点，该最高点与基板表面之间的垂直距离大于连接线的其他部分与基板表面之间的垂直距离，所述第一弯曲部分和所述第二弯曲部分形成于第一电接触点与最高点之间。
9.如权利要求8所述的发光二极管封装方法，其特征在于，所述第二弯曲部分的曲率半径大于第一弯曲部分的曲率半径。
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