CN102593330A - 发光装置封装件 - Google Patents

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张成旭
金兑圭
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Abstract

本发明公开了一种发光装置封装件。发光装置封装件包括：封装件主体，包括腔和引线框架，引线框架包括设置在腔中的安装部分以及多个端子部分；发光装置芯片，安装在安装部分上；多条键合引线，用来电连接所述多个端子部分和发光装置芯片；透光包封层，填充在腔中；透光帽状构件，设置在腔中并且阻止包封层接触所述多条键合引线。

Description

发光装置封装件
技术领域
本公开涉及一种将发光装置芯片安装在引线框架与模制框架或电路板上的发光装置封装件。
背景技术
发光装置芯片，例如，发光二极管(LED)芯片，是通过化合物半导体的PN结形成发光源来发射各种颜色的光的半导体装置。发光二极管(LED)具有长的寿命、薄型轮廓和轻的重量。另外，LED具有方向性强的光，由此可以以低电压进行驱动。此外，LED具有抗冲击性和抗振性，并且不需要预热时间和复杂的驱动。可以以各种形式来封装LED，因此可以出于各种目的而容易地使用LED。
在将发光装置芯片安装在金属引线框架与模制框架或电路板上的封装操作之后，将诸如LED芯片的发光装置芯片制造为发光装置封装件。
发明内容
提供了具有键合引线的耐用性和电连接的稳定性的发光装置封装件。
还提供了具有宽的方向角的发光装置封装件。
另外的方面将在以下的描述中部分地进行阐述，并且部分地通过描述将是清楚的，或者可通常对提出的实施例的实践而明了。
根据本发明的一方面，一种发光装置封装件包括：封装件主体，包括腔和引线框架，所述引线框架包括设置在所述腔中的安装部分以及多个端子部分；发光装置芯片，安装在所述安装部分上；多条键合引线，用来电连接所述多个端子部分和所述发光装置芯片；透光包封层，填充在所述腔中；透光帽状构件，设置在所述腔中并且阻止所述包封层接触所述多条键合引线。
根据本发明的另一方面，一种发光装置封装件包括：封装件主体，包括上框架和引线框架，所述上框架包括腔，所述引线框架包括形成所述腔的下部结构的安装部分以及多个端子部分；发光装置芯片，安装在所述安装部分上并且通过多条键合引线电连接到所述多个端子部分；透光帽状构件，将所述腔划分为被所述多条键合引线占据且填充有空气的下部空间和位于所述下部空间上方的上部空间；折射率匹配层，形成在所述发光装置芯片的上表面上并且具有小于所述发光装置芯片的折射率且大于空气的折射率的折射率。
将所述发光装置芯片发射的光转换为预定颜色的光的荧光物质可以分散到所述折射率匹配层中。
所述发光装置封装件还可以包括设置在所述上部空间中的透光包封层。
可以在所述透光包封层中包括将所述发光装置芯片发射的光转换为预定颜色的光的荧光物质。
可以在所述透光包封层中包括气泡。
所述透光包封层可以包括：第一包封层，设置在所述透光帽状构件的上部上并且包括气泡；第二包封层，设置在所述第一包封层上并且不包括气泡。可以在所述第一包封层和所述第二包封层中的至少一层中包括将所述发光装置芯片发射的光转换为预定颜色的光的荧光物质。
附图说明
通过以下结合附图对实施例进行的描述，这些和/或其它方面将变得清楚并且更容易理解，附图中：
图1是根据本发明实施例的发光装置封装件的剖视图；
图2是根据本发明另一实施例的发光装置封装件的剖视图；
图3是根据本发明另一实施例的发光装置封装件的剖视图；
图4是示出了根据本发明实施例的制造发光装置封装件的方法中的形成引线框架的操作的剖视图；
图5是示出了制造发光装置封装件的方法中的将上框架结合到引线框架的操作的剖视图；
图6是示出了制造发光装置封装件的方法中的引线键合工艺的剖视图；
图7是示出了制造发光装置封装件的方法中的形成折射率匹配层的操作的剖视图；
图8是示出了制造发光装置封装件的方法中的利用帽元件划分腔的操作的剖视图；
图9是根据本发明另一实施例的不具有腔的发光装置封装件的剖视图；
图10是根据本发明另一实施例的不具有键合引线的发光装置封装件的剖视图；
图11是根据本发明另一实施例的不具有键合引线的发光装置封装件的剖视图；
图12是图10中示出的不具有键合引线的发光装置封装件的修改示例的剖视图。
具体实施方式
现在将详细地描述实施例，实施例的示例示出在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。对此，当前实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为局限于在此阐述的描述。因此，下面通过参照附图来仅仅描述实施例以解释本说明书的多个方面。
图1是根据本发明实施例的发光装置封装件1的剖视图。参照图1，发光装置封装件1包括封装件主体2，封装件主体2具有安装有发光装置芯片300的腔3。
发光装置芯片300可以是发光二极管(LED)芯片。根据用于形成LED芯片的化合物半导体的材料，LED芯片可以发射蓝光、绿光、红光等。例如，蓝色LED芯片可以包括活性层，活性层具有氮化镓(GaN)和氮化铟镓(InGaN)交替地形成的多个量子阱层。蓝色LED芯片还可以包括P型覆层和N型覆层，P型覆层和N型覆层通过利用化合物半导体AlXGaYNZ分别形成在活性层的上表面和下表面上。此外，LED芯片可以发射没有颜色的紫外光线。在本实施例中，发光装置芯片300是LED芯片。然而，本发明的方面不限于此，例如，发光装置芯片300可以是UV光电二极管芯片、激光二极管芯片、有机发光二极管(OLED)芯片等。
封装件主体2可以包括导电的引线框架200与上框架100。引线框架200可以包括其上安装发光装置芯片300的安装部分210以及通过引线键合电连接到发光装置芯片300的第一端子部分220和第二端子部分230。例如，第一端子部分220和第二端子部分230可以分别通过键合引线301和302连接到发光装置芯片300的阴极和阳极。第一端子部分220和第二端子部分230起到暴露于上框架100外部并且向发光装置芯片300提供电流的端子的作用。可以通过对由诸如铝或铜的金属形成的导电的金属板执行压制、蚀刻等来制造引线框架200。
例如，上框架100可以是通过执行嵌件成型工艺而附于引线框架200的模制框架。例如，上框架100可以由电绝缘聚合物形成。上框架100以使安装部分210与第一端子部分220和第二端子部分230暴露的凹进形式形成。因此，腔3形成在封装件主体2中。安装部分210与第一端子部分220和第二端子部分230构成腔3的下部结构。
腔3的内侧101可以是反射面，从发光装置芯片300发射的光在所述反射面上被反射并且从发光装置封装件1射出。为此，可以在腔3的内侧101上涂覆或沉积具有高的反光率的材料，例如，银(Ag)、铝(Al)、铂(Pt)、钛(Ti)、铬(Cr)、铜(Cu)等。作为选择，可以将由上述材料形成的板结合到腔3的内侧101。作为另一种选择，可以由引线框架200形成腔3的内侧101的至少一部分。
因此，发光装置封装件1以这样的方式成形，即，发光装置芯片300设置在腔的底表面上，并且封装件主体2的内侧101起到对光进行反射并将光发射到发光装置封装件1的外部的反射部分的作用。引线框架200的安装部分210的底表面与第一端子部分220和第二端子部分230的底表面暴露在上框架100的下部，并且可以起到散热面的作用。
利用诸如硅树脂等的透光树脂在腔3中形成包封层400，以保护发光装置芯片300与键合引线301和302免受外部环境的影响。
当包封层400完全形成在腔3的内侧101上时，键合引线301和302被包封层400埋置。当开始驱动发光装置芯片300时，键合引线301和302与包封层400在发光装置芯片300中产生的热的作用下热膨胀。在这种情况下，由于键合引线301和302与包封层400之间的热膨胀系数的差异，在键合引线301和302上产生应力。这也适用于对发光装置芯片300的驱动完成且发光装置芯片300被冷却下来时的情形。由于因重复地热膨胀和收缩的键合引线301和302与包封层400之间的热膨胀系数的差异导致的应力，键合引线301和302可能会断开。此外，键合引线301和302分别键合到发光装置芯片300的电极与第一端子部分220和第二端子部分230。当因键合引线301和302与包封层400之间的热膨胀系数的差异导致的应力反复地作用于键合引线301和302时，键合引线301和302的键合部分可能与发光装置芯片300的电极分离。
为了解决上述问题，根据本实施例的发光装置封装件1包括透光帽状构件500，以限定包封层400的空间及键合引线301和302的空间，并且使包封层400与键合引线301和302分开。透光帽状构件500形成在腔3内，并且阻挡包封层400接触键合引线301和302。详细地讲，透光帽状构件500将腔3内部的空间划分为被键合引线301和302占据的下部空间32及上部空间31。
透光帽状构件500由具有透光特性的材料形成。透光帽状构件500的形状不限于图1中示出的圆顶形状，透光帽状构件500可以以可将腔3内部的空间划分为下部空间32和上部空间31的任何形式来成形。
可以在下部空间32中填充空气。空气可以被故意地填充在下部空间32中。另外，在制造发光装置封装件1的工艺期间，将透光帽状构件500形成在腔3中，并且将包封层400形成在上部空间31中，从而空气自然会处于下部空间32中。以这种方式，键合引线301和302设置在将与包封层400分离的空间中，从而因包封层400的热膨胀和收缩导致的应力不会作用于键合引线301和302。因此，可以减小键合引线301和302在下部空间32中的热膨胀或收缩以及键合引线301和302上的应力，因此可以延长发光装置封装件1的寿命。
从发光装置芯片300发射的光(具体地讲，从LED发射的光)具有方向性，由此具有窄的方向角并且呈现眩目现象(dazzling phenomenon)。为了在已经替代了诸如白炽灯、荧光灯等的传统照明单元的照明单元中使用发光装置封装件1，需要宽的方向角并且需要减少眩目现象。为此，在采用发光装置封装件1的照明单元中使用透镜或漫射板，以使光的方向角变宽。对此，需要额外的成本和努力来优化透镜或漫射板的性能。
根据本实施例的发光装置封装件1采用了包括气泡401的包封层400。光从发光装置芯片300经透光帽状构件500和包封层400而发射。对此，由于包封层400中的气泡401而使光散射。因此，可以实现发光装置封装件1具有宽的方向角。此外，即使在采用发光装置封装件1的照明单元中还采用透镜或漫射板以使光的方向角变宽时，与现有技术相比，可以提高用来优化透镜或漫射板的性能的自由度。此外，由于散射而使光的方向性降低，因此减少了眩目现象。
包封层400可以包括将发光装置芯片300发射的光转换为期望颜色的光的荧光物质。荧光物质可以由单一材料或者以预定的比例混合的材料形成。
如图2所示，包封层400a可以包括第一包封层410和形成在第一包封层410上的第二包封层420。第一包封层410是其中包括气泡401的透光层，第二包封层420是其中不包括气泡401的透光层。由于包括气泡401的第一包封层410可以具有不平坦的表面，所以不具有气泡401的第二包封层420形成在第一包封层410上，从而包封层400的表面可以是平坦的。可以在第一包封层410和第二包封层420中的至少一层中包含荧光物质。
作为用来将发光装置芯片300发射的光转换为期望颜色的光的另一选择，可以在发光装置芯片300上形成荧光层600，如图3所示。荧光层600可以是包含荧光物质的树脂，在该树脂中，荧光物质与粘合剂树脂相混合。荧光层600可以由单一材料或者以预定的比例混合的材料形成。满足诸如高的粘附性、高的透光率、高的耐热性、高的光折射率、过度的耐水性(excesswater tolerance)等的特性的聚合物可以用作粘合剂树脂，例如，环氧类树脂或作为无机聚合物的硅树脂。例如，可以将基于硅烷的材料与作为添加剂的粘合剂树脂相混合，用来改善粘附性。另外，可以根据用途将各种添加剂与粘合剂树脂混合。可以在预定的位置涂覆包含荧光物质的聚合物并且将其固化来形成荧光层600。
当光穿过具有不同的折射率的两个介质时，会在这两个介质之间的界面处发生全反射。当空从高折射率介质行进到低折射率介质时，全反射的量随着高折射率介质和低折射率介质之间的折射率的差的增大而增加。填充在下部空间32中的空气是折射率比发光装置芯片300的折射率低得多的低折射率介质。因此，会在发光装置芯片300与空气之间的界面处发生全反射，从而会降低从发光装置芯片300发射的光的发射效率。荧光层600可以起到介于高折射率介质和低折射率介质之间的折射率匹配介质的作用。详细地讲，荧光层600的折射率介于发光装置芯片300的折射率和空气的折射率之间，从而可以提高从发光装置芯片300发射到下部空间32中的光的发射效率。适当地选择粘合剂树脂，使得荧光层600的折射率可以介于发光装置芯片300的折射率与空气的折射率之间。
当在包封层400中包括荧光物质时，可以在发光装置芯片300上形成折射率匹配层，如在图3中由标号600a所指。可以通过在发光装置芯片300上涂敷或涂覆折射率介于发光装置芯片300的折射率与空气的折射率之间的透光材料来形成折射率匹配层600a。当在包封层400中不包括荧光物质时，可以在折射率匹配层600a中包括荧光物质。
荧光层600或折射率匹配层600a也可以应用于图2中的实施例。在这种情况下，当在第一包封层410和第二包封层420中不包括荧光物质时，可以将包括荧光物质的荧光层600或折射率匹配层600a应用于图2中的实施例。当在第一包封层410和第二包封层420之一中包括荧光物质时，可以将折射率匹配层600a应用于图2中的实施例。
在下文中，将描述根据本发明实施例的制造发光装置封装件1的方法。
参照图4，通过对由铝(Al)或铜(Cu)形成的金属板执行压制、蚀刻等来形成包括安装部分210、第一端子部分220和第二端子部分230的引线框架200。可以在执行下面将描述的嵌件成型工艺之前执行去除残留在引线框架200上的外来物质的洗涤工艺。此外，可以执行对引线框架200进行表面处理的镀覆工艺。
接下来，将上框架100附于引线框架200。可以通过对诸如聚邻苯二酰胺(PPA)、液晶聚合物(LCP)等聚合物执行嵌件成型工艺来形成上框架100。因此，形成了具有腔3的封装件主体2，如图5所示。引线框架200构成腔3的下部结构。
接下来，将发光装置芯片300安装在安装部分210上，如图6所示。例如，可以利用粘合剂将发光装置芯片300附于安装部分210。然后，分别通过键合引线301和302将第一端子部分220和第二端子部分230与发光装置芯片300的阴极和阳极相互连接。
接下来，涂敷或涂覆用来匹配折射率的包含荧光物质的树脂或透光树脂，从而形成荧光层600或折射率匹配层600a，如图7所示。
接下来，在腔3中形成透光帽状构件500，从而可以将腔3中的空间划分为下部空间32和上部空间31，如图8所示。
接下来，在上部空间31中形成包封层400或400a。例如，在上部空间31中填充模制材料，然后对模制材料进行干燥和固化，其中，在模制材料中，透明硅树脂被分散到诸如甲苯的挥发性溶剂中。在干燥和固化工艺期间，空气填充在溶剂挥发之后剩余的空间中，并且在上部空间31中形成包括气泡401的包封层400。作为另一示例，也可以通过将透明的泡沫硅树脂注入到腔3的上部空间31中并使其固化来形成包括气泡401的包封层400。
如上所述，可以通过将透明的泡沫硅树脂被分散到诸如甲苯的挥发性溶剂中的模制材料填充在上部空间31中，然后对模制材料进行干燥和固化来形成第一包封层410，或者通过将透明的泡沫硅树脂注入到上部空间31中并使其固化来形成第一包封层410。可以以模制方式将透明硅树脂注入到第一包封层410中并使其固化来形成第二包封层420。通过使用包含荧光物质的透明硅树脂，也可以形成具有荧光层的第二包封层420。
在上述实施例中，发光装置芯片300设置在腔3中，并且发光装置封装件包括键合引线301和302。然而，本发明的多个方面不限于此。发光装置封装件可以不具有腔3或者不具有键合引线301和302。
图9示出了根据本发明实施例的不具有腔3的发光装置封装件1。参照图9，可以采用第一电路图案203和第二电路图案204形成在其上的电路板200a代替引线框架200。第一电路图案203形成在电路板200a的表面201和背面202上，形成在电路板200a的表面201上的第一电路图案203和形成在电路板200a的背面202上的第一电路图案203借助穿过电路板200a的导电通孔205彼此电连接。同样，第二电路图案204形成在电路板200a的表面201和背面202上，形成在电路板200a的表面201上的第二电路图案204和形成在电路板200a的背面202上的第二电路图案204借助穿过电路板200a的导电通孔206彼此电连接。发光装置芯片300安装在电路板200a的表面201上。发光装置芯片300可以附于电路板200a的表面201。发光装置芯片300的阳极和阴极通过键合引线301和302分别连接到第一电路图案203和第二电路图案204。
接下来，通过利用透光帽状构件500使由键合引线301和302形成的空间与外部分离。由诸如硅树脂等透光树脂形成的包封层400形成在透光帽状构件500上。为了实现具有宽的方向角的发光装置封装件1，气泡401可以分散在包封层400中。此外，可以在包封层400中包括将发光装置芯片300发射的光转换为预定颜色的光的荧光物质。包封层400可以包括具有气泡401的第一包封层410和设置在第一包封层410上且不具有气泡401的第二包封层420，如图2所示。在这种情况下，可以在第一包封层410和第二包封层420中的至少一层中包括荧光物质。包封层400的形状和透光帽状构件500的形状不限于图9中示出的圆顶形状。
包括荧光物质的荧光层600可以形成在发光装置芯片300上。此外，可以采用折射率介于发光装置芯片300的折射率与空气的折射率之间且起着折射率匹配材料的作用的荧光层600a。荧光层600和600a可以形成为覆盖发光装置芯片300的侧部，如虚线所表示的。
图10示出了根据本发明另一实施例的不具有键合引线301和302的发光装置封装件1。参照图10，发光装置芯片300的阳极和阴极直接电连接到形成在电路板200a的表面201上的第一电路图案203和第二电路图案204。除了上述结构之外的其它结构与图9中的结构相同，因此将省略对其的描述。
图11示出了根据本发明另一实施例的不具有键合引线301和302的发光装置封装件1。在图11中示出的发光装置封装件1中，通过在形成在电路板200a上的第一电路图案203和第二电路图案204中的每个上设置焊料凸起207和208对发光装置封装件1进行倒装芯片键合。除了上述结构之外的其它结构与图9中的结构相同，因此将省略对其的描述。
图12是图10中示出的发光装置封装件的修改示例，其中，荧光层600设置在透光帽状构件500和包封层400之间。虽然没有示出，但是还可以采用覆盖发光装置芯片300的折射率匹配层600a。通过在包封层400中分散荧光物质代替荧光层600，包封层400也可以起着荧光层600的作用。该结构也可以应用于图11中示出的发光装置封装件。
根据图10至图12中示出的结构，由于发光装置芯片300和包封层400通过透光帽状构件500彼此分离，所以包封层400的热膨胀和收缩不影响发光装置芯片300与第一电路图案203和第二电路图案204之间的电连接，从而可以改善发光装置芯片的操作稳定性。
如上所述，根据本发明的一个或多个上述实施例，发光装置封装件可以具有如下效果。
第一，键合引线和透光包封层通过利用透光帽状构件而彼此分离，从而可以减小因热膨胀系数的差异导致的对键合引线的应力。因此，可以在发光装置封装件的长寿命过程中执行稳定发射的发光装置封装件可以实现为具有高的可靠性。
第二，通过在安装有键合引线的空间与发光装置芯片之间采用折射率匹配层，可以提高发光效率。
第三，通过在包封层中包括气泡来散射光，从而可以实现具有宽的方向角的发光装置封装件。此外，即使还采用透镜或漫射板以使光的方向角变宽时，也可以提高用于优化透镜或漫射板的性能的自由度。此外，由于散射，减小了光的方向性，并由此减少了眩目现象。
应该理解的是，在此描述的示例性实施例应当仅在描述的意义上来考虑，而不是出于限制性的目的来考虑。每个实施例中的对特征或方面的描述通常应当被认为可用于其它实施例中的其它类似的特征或方面。

Claims (12)

1.一种发光装置封装件，所述发光装置封装件包括：
封装件主体，包括腔和引线框架，所述引线框架包括设置在所述腔中的安装部分以及多个端子部分；
发光装置芯片，安装在所述安装部分上；
多条键合引线，用来电连接所述多个端子部分和所述发光装置芯片；
透光包封层，填充在所述腔中；以及
透光帽状构件，设置在所述腔中并且阻止所述包封层接触所述多条键合引线。
2.如权利要求1所述的发光装置封装件，其中，在所述包封层中包括将所述发光装置芯片发射的光转换为预定颜色的光的荧光物质。
3.如权利要求1所述的发光装置封装件，其中，在所述包封层中包括气泡。
4.如权利要求1所述的发光装置封装件，其中，所述包封层包括：第一包封层，设置在所述透光帽状构件的上部上并且包括气泡；第二包封层，设置在所述第一包封层上并且不包括气泡。
5.如权利要求4所述的发光装置封装件，其中，在所述第一包封层和所述第二包封层中的至少一层中包括将所述发光装置芯片发射的光转换为预定颜色的光的荧光物质。
6.一种发光装置封装件，所述发光装置封装件包括：
封装件主体，包括上框架和引线框架，所述上框架包括腔，所述引线框架包括形成所述腔的下部结构的安装部分以及多个端子部分；
发光装置芯片，安装在所述安装部分上并且通过多条键合引线电连接到所述多个端子部分；
透光帽状构件，将所述腔划分为被所述多条键合引线占据且填充有空气的下部空间和位于所述下部空间上方的上部空间；以及
折射率匹配层，形成在所述发光装置芯片的上表面上并且所述折射率匹配层的折射率小于所述发光装置芯片的折射率且大于空气的折射率。
7.如权利要求6所述的发光装置封装件，其中，将所述发光装置芯片发射的光转换为预定颜色的光的荧光物质分散在所述折射率匹配层中。
8.如权利要求6所述的发光装置封装件，所述发光装置封装件还包括设置在所述上部空间中的透光包封层。
9.如权利要求8所述的发光装置封装件，其中，在所述透光包封层中包括将所述发光装置芯片发射的光转换为预定颜色的光的荧光物质。
10.如权利要求8所述的发光装置封装件，其中，在所述透光包封层中包括气泡。
11.如权利要求8所述的发光装置封装件，其中，所述透光包封层包括：第一包封层，设置在所述透光帽状构件的上部上并且包括气泡；第二包封层，设置在所述第一包封层上并且不包括气泡。
12.如权利要求11所述的发光装置封装件，其中，在所述第一包封层和所述第二包封层中的至少一层中包括将所述发光装置芯片发射的光转换为预定颜色的光的荧光物质。
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