CN102593271A - 发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法，适于封装一发光二极管芯片。此种形成方法包括覆盖光阻于铜材的表面上；经由曝光显影令光罩的影像成形于光阻上；除去未键结的光阻、蚀刻未被光阻覆盖的铜材、除去剩余的光阻并且电镀铜材，以形成具有至少一异径孔的导线架。具有高反射系数材料的塑件是通过填充异径孔连接于导线架上，藉此，发光二极管封装结构不仅具有较佳的发光亮度，更兼具良好的结构强度。

Description

发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法，尤其涉及一种具有被覆在导线架表面的高反射系数材料的塑件的发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法。
背景技术
近年来，随着发光二极管(Light emitting diode，LED)在照明领域上的应用，生活中已经可以随处看到各式各样发光二极管商品的应用，例如：以发光二极管作为交通号志、机车尾灯、汽车头灯、路灯、手电筒或是电子产品的背光源(Backlight)。这些最终制成的产品除了必要的发光二极管芯片工艺之外，都必须经过一道重要的“封装”程序。
发光二极管芯片的封装程序，目的在于提供发光二极管芯片电、光、以及热的必要支持。举例而言，当发光二极管组件长时间地暴露在大气中，会受到水气或其它外在环境中的化学物质影响而老化(age)，造成其特性的衰退。封胶工艺(encapsulation)用以包覆住发光二极管芯片，则为一个有效隔绝大气的方法。其次，选用适合的基材(substrate)更可以提供发光二极管组件足够的机械保护，使得发光二极管组件的可靠度(reliability)大幅提升。目前常见可用于发光二极管组件的基材，包括有导线架(lead frame)、金属基板、以及低温共烧陶瓷基板等。
然而，众所周知的是，除了上述之外，发光二极管芯片在封装过程后，更被要求必须要能提供良好的发光效率与发光亮度，方能达到较佳的工作效能。一般而言，光学设计也为封装程序中重要的一环，如何通过封装结构有效地把光线导出是为设计上的重点。现有遂有增加金属导线架暴露的面积的做法，由于发光二极管芯片发射出来的光线，主要是通过金属导线架作为其反射的面积，以将光线导出。因此，当暴露出来的金属导线架面积增加时，发光二极管组件自然具有较佳的发光亮度。
然而，值得注意的是，当金属导线架必须暴露出的面积增加的同时，金属导线架被封装用的壳体所覆盖住的面积，则势必相对地减少。换言之，封装壳体与金属导线架之间的密合度将随着发光亮度的提高而下降，影响到整体封装的结构强度。其次，金属导线架也会因裸露的面积增加而使其结构也显脆弱，降低结构强度。
因此，如何解决现有封装发光二极管芯片所产生的问题，并且提供一种兼具高照明亮度以及高结构强度的封装方法与其封装结构，实为相关技术领域者目前迫切需要解决的问题。
发明内容
鉴于以上，本发明的目的在于提供一种发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法，藉以解决现有存在的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种发光二极管封装结构的导线架的形成方法，适于形成一槽型封装导线架。此种形成方法包括步骤：覆盖一光阻于铜材的至少一表面上；将覆盖有光阻的铜材置放于一光罩下，并经由曝光使得光罩的影像成形于光阻上；移去未键结的光阻；蚀刻未被光阻覆盖的铜材，以形成穿透铜材的表面的至少一异径孔；除去光阻，并且电镀铜材，以形成一导线架；以及，于该导线架上被覆至少一高反射系数材料的塑件，且塑件填充异径孔，以形成槽型封装导线架。
根据本发明的一实施例，其中异径孔可以是仅穿透铜材的表面的半蚀刻孔，或者是贯穿铜材的全蚀刻孔。
根据本发明的一实施例，其中塑件的材质可以是高反射系数的环氧树脂。
根据本发明的一实施例，其中塑件部分填充于半蚀刻孔。
根据本发明的一实施例，此种形成方法还包括步骤：电性连接一发光二极管芯片于槽型封装导线架；以及提供一封胶层封装发光二极管芯片与槽型封装导线架，以形成一发光二极管封装结构。
为了实现上述目的，本发明还提供一种发光二极管封装结构，此种发光二极管封装结构包括：一发光二极管芯片、一导线架、至少一塑件以及一封胶层。导线架具有供发光二极管芯片设置的一表面，以及穿透该表面的至少一异径孔。塑件是通过填充异径孔，被覆于导线架上。封胶层用以封装发光二极管芯片与导线架，以形成发光二极管封装结构。其中，塑件的材质为高反射系数材料，发光二极管芯片所发射出的光线是通过塑件作为其光线的反射面积。
根据本发明的一实施例，其中塑件包括布植于导线架侧边的挡墙以及配置于导线架中央本体的反射体。
本发明还涉及一种槽型封装导线架，包括：一导线架以及至少一塑件。导线架具有穿透其表面的至少一异径孔，塑件被覆于导线架上，并且填充异径孔。其中，塑件的材质为高反射系数材料，塑件部分(partial)且错位地填充于异径孔，以增加导线架与塑件之间的结合率，并且防止导线架于其表面的溢胶现象。
所以，本发明提出的发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法，是通过具有高反射系数材料的塑件，增加发光二极管芯片射出的光线的反射面积，藉此提高发光二极管封装结构的发光亮度。
其次，本发明提出的发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法，还通过塑件填充导线架上的异径孔，增加二者之间的密合度。于此，本发明提出的发光二极管封装结构不仅具有较佳的结构强度，还在无形中提升了封装结构于后续测试中的可靠度。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为根据本发明实施例的发光二极管封装结构的形成方法的步骤流程图；
图2A至图2H为根据本发明实施例的发光二极管封装结构，自铜材形成导线架的流程示意图；
图3为根据本发明实施例的发光二极管封装结构的导线架的结构示意图；
图4A至图4D为根据本发明实施例的发光二极管封装结构，自槽型封装导线架形成封装结构的流程示意图。
其中，附图标记
10铜材
12上表面
14下表面
20光阻
30光罩
100导线架
102半蚀刻孔
104全蚀刻孔
110槽型封装导线架
200塑件
202挡墙
204反射体
300发光二极管芯片
400封胶层
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
图1为根据本发明实施例的发光二极管封装结构的形成方法的步骤流程图，此种形成方法主要包括以下步骤：
步骤S102：覆盖一光阻于铜材的至少一表面上；
步骤S104：将覆盖有光阻的铜材置放于一光罩下，并经由曝光使得该光罩的影像成形于光阻上；
步骤S106：移去未键结的光阻；
步骤S108：蚀刻未被光阻覆盖的铜材，以形成穿透铜材的表面的至少一异径孔；
步骤S110：除去光阻，并且电镀铜材，以形成一导线架；
步骤S112：于导线架上被覆至少一高反射系数材料的塑件，且塑件填充异径孔，以形成槽型封装导线架；
步骤S114：电性连接发光二极管芯片于槽型封装导线架；以及
步骤S116：提供一封胶层封装发光二极管芯片与槽型封装导线架，以形成发光二极管封装结构。
其中，步骤S102至步骤S112为本发明提出的发光二极管封装结构的导线架的形成方法，其是用以形成图4A所示的槽型封装导线架(Cavity floatingnon-lead frame)110。
本发明提出的发光二极管封装结构，可以是但不限于封装无引脚扁平(Quad Flat Non Leads，QFN)的发光二极管芯片，此种封装结构或可称为槽型封装结构(Cavity floating non-lead)。本发明提出的槽型封装结构不仅可具有较佳的发光亮度，并可同时增加其封装后的整体结构强度。有关本发明的技术内容，请一并参阅图2A至图2H、图3与图4A至图4D，兹详细说明如下。
铜材10为发光二极管封装结构的基材，其可以是C194的铜(Cu)基板。光阻20覆盖于铜材10的一上表面12与一下表面14上。其中，光阻20也可选择性地仅覆盖于铜材10的单一表面，光阻20所覆盖的表面数量并非用以限定本发明的发明范围。设计者当可根据实际产品需求，自行决定光阻20覆盖于铜材10的表面数量与覆盖位置。本发明是以光阻20覆盖于铜材10的上表面12与下表面14，作为解释本发明技术的一实施范例而已。
光罩30覆盖于光阻20之上，换言之，光罩30是完全包覆住铜材10与其上下的光阻20。接着，如图2D所示，图2C的结构是曝光于一紫外线(Ultra-violetlight，UV light)下，
令光罩30的影像成形在光阻20上。其中，光阻20的种类可以是正向光阻(positive photo-resist)或是负向光阻(negative photo-resist)，使得光阻20中照射到紫外线(或是未照射到紫外线)的部分，可通过显影液的显影，而具有与光罩30一致的图像。
接着，请参阅图2E至图2H，图2D的结构续通过化学药剂(例如：氯化铁、氯化铜)，洗去未进行键结反应的光阻20。然后，再针对未被光阻20覆盖的铜材10进行蚀刻步骤，以形成穿透铜材10的至少一异径孔。最后，化学药剂再洗去所有覆盖于铜材10上的光阻20，并且针对该裸露出的铜材10进行电镀，以形成如图3所示的导线架100。
值得一提的是，铜材10上的异径孔可以是仅穿透铜材10的单一表面的半蚀刻孔102，或者是完全贯穿铜材10的上表面12与下表面14的全蚀刻孔104。其中，异径孔的数量与其配置位置也非用以限定本发明的发明范围，设计者可根据实际配置的光罩30的位置与光阻20的种类，决定异径孔是为半蚀刻孔102或是全蚀刻孔104。
因此，请参见图4A，为根据本发明实施例的槽型封装导线架的结构示意图，其中塑件200是以射出成形(molding)的方式，通过填充该些异径孔(即半蚀刻孔102与全蚀刻孔104)而被覆于导线架100上。塑件200并不以射出成形的方式为限。于本发明的其它实施例中，塑件200也可通过冲压、轧压等方式成形于导线架100上。根据本发明的实施例，塑件200包括有布植于导线架100二侧边的挡墙202(barrier)以及配置于导线架100中央本体上的反射体204。塑件200主要是由高反射系数的材料制成，举例而言，该具有高反射系数的材料可以是但不限于高反射系数的环氧树脂。于此，具有蚀刻异径孔的导线架100与被覆于导线架100上的塑件200一并形成图4A所示的槽型封装导线架110。
值得注意的是，反射体204中填合半蚀刻孔102的部分，是为部分(partial)且错位地填充于半蚀刻孔102。于此，本发明提出的槽型封装导线架110可有效防止导线架100表面胶体的溢胶现象。其次，塑件200与导线架100之间的异质结合，还可藉此错位且部分填充的关系，而增加二者之间的结合率，提高槽型封装导线架110的结构强度。
最后，如图4B至图4D所示，发光二极管芯片300可经由打线接合(wirebonding)或倒装芯片安装(flip chip bonding)于槽型封装导线架110之上，并且通过封胶层400封装发光二极管芯片300与槽型封装导线架110，再通过切割(saw)之后，形成如图4D的发光二极管封装结构。
由于塑件200的材料是为高反射系数材质，因此，发光二极管芯片300发射出的光线，除了可通过未被塑件200覆盖住的导线架100之外，还可通过被覆于导线架100表面上的塑件200作为其光线的反射面积。于此，本发明提出的发光二极管封装结构，即通过具有高反射系数的塑件200，增加其光线的反射面积，以大幅增加发光二极管的发光亮度。
其次，由于塑件200是填充导线架100上的全蚀刻孔104，因此，本发明提出的发光二极管封装结构还可藉此增强塑件200与导线架100之间的密合度，并且据以增加发光二极管封装结构的结构强度。除此之外，由于全蚀刻孔104是贯穿导线架100，并且为大致呈弯曲形状的异径孔，因此，全蚀刻孔104的内面曲径可有效地延长外界水气进入封装体的路径。藉此，本发明提出的发光二极管封装结构，还具有避免水气渗入的功效，以增加封装结构的可靠度。
本发明提出的发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法，并不以形成单一发光二极管的封装体结构为限。换言之，本发明提出的形成方法也可应用于阵列制作，以形成阵列式槽型封装导线架(Matrix Cavity floatingnon-lead frame)，并藉此制作多个发光二极管封装结构(或称阵列式槽型封装结构)，符合现今市场大量生产的产业趋势。
综上所述，本发明提出的发光二极管封装结构与其槽型封装导线架的形成方法，不仅可有效增加发光二极管的发光亮度、达到防止水气渗入的目的，更可兼具封装本体本身良好的结构强度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种发光二极管封装结构的导线架的形成方法，适于形成一槽型封装导线架，其特征在于，包括以下步骤：
覆盖一光阻于一铜材的至少一表面上；
将覆盖有该光阻的该铜材置放于一光罩下，并经由曝光使得该光罩的影像成形于该光阻上；
移去未键结的该光阻；
蚀刻未被该光阻覆盖的该铜材，以形成穿透该铜材的该表面的至少一异径孔；
除去该光阻，并且电镀该铜材，以形成一导线架；以及
于该导线架上被覆至少一高反射系数材料的塑件，且该塑件系填充该异径孔，以形成该槽型封装导线架。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构的导线架的形成方法，其特征在于，该异径孔为仅穿透该铜材的该表面的一半蚀刻孔。
3.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构的导线架的形成方法，其特征在于，该塑件为部分填充于该半蚀刻孔。
4.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构的导线架的形成方法，其特征在于，该异径孔为贯穿该铜材的一全蚀刻孔。
5.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构的导线架的形成方法，其特征在于，该塑件的材质为高反射系数的环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构的导线架的形成方法，其特征在于，还包括：
电性连接一发光二极管芯片于该槽型封装导线架；以及
提供一封胶层封装该发光二极管芯片与该槽型封装导线架，以形成一发光二极管封装结构。
7.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括：
一发光二极管芯片；
一导线架，具有供该发光二极管芯片设置的一表面，该导线架具有穿透该表面的至少一异径孔；
至少一塑件，被覆于该导线架上，并且填充该异径孔；以及
一封胶层，封装该发光二极管芯片与该导线架，以形成该发光二极管封装结构；
其中，该塑件的材质为高反射系数材料，该发光二极管芯片发射出的光线是通过该塑件作为其光线的反射面积。
8.根据权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该塑件包括布植于该导线架侧边的挡墙以及配置于该导线架中央本体的反射体。
9.根据权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该异径孔为仅穿透该导线架的该表面的一半蚀刻孔。
10.根据权利要求9所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该塑件为部分填充于该半蚀刻孔。
11.根据权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该异径孔为贯穿该导线架的一全蚀刻孔。
12.根据权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该塑件的材质为高反射系数的环氧树脂。
13.一种槽型封装导线架，其特征在于，包括：
一导线架，具有穿透其表面的至少一异径孔；以及
至少一塑件，被覆于该导线架上，并且填充该异径孔；
其中，该塑件的材质为高反射系数材料，该塑件为部分且错位地填充于该异径孔，以增加该导线架与该塑件之间的结合率，并且防止该导线架于其表面的溢胶现象。
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