CN102683335A - 发光二极管封装构造 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发光二极管封装构造,其包含一载板、一第一色光发光二极管芯片及数个第二色光发光二极管芯片。所述载板具有一第一芯片承载部及数个第二芯片承载部,所述第二芯片承载部排列于所述第一芯片承载部周围,且所述第一芯片承载部具有一下沉结构,其深度不小于所述第一色光发光二极管芯片的高度。所述第一色光发光二极管芯片设于所述第一芯片承载部的下沉结构中,幷且所述第二色光发光二极管芯片分别设于所述第二芯片承载部上。所述下沉结构可降低所述第二色光发光二极管芯片的放射光被所述第一色光二极体芯片阻挡或吸收的机率,因而提高发光二极管的出光效率及确保白光混光色调。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管封装构造,特别是涉及一种具有下沉结构的发光二极管封装构造。
背景技术
发光二极管(light emitting diode,LED)是以半导体材料制成的固态发光组件,大多数使用III族化学元素(铝(Al)、镓(Ga)、铟(In))与V族化学元素(氮(N)、磷(P)、砷(As))组成,以外加顺向电压将电子与电洞结合后,使能量以光的形式释放;由于不同材料中其两极体内电子、电洞所占的能阶不同,两者间能阶的差距称为能隙(gap),影响结合后光子的能量而发出不同波长的光,包含可见光及不可见光。
发光二极管最大的特点在于:绿色环保、耗电量小、发光效率高、使用寿命长、维护成本低、安全可靠、反应速度快以及色彩丰富,其照明光源已逐步取代高耗损的传统灯源,成为新世代照明主流,目前已广泛应用于交通号志与车用照明、消费性电子产品、各种情境灯具以及特殊功能如植物生长领域等。由于发光二极管是单色光源,因此若要混成白光,则一般需要发出三原色的单色光(蓝、红、绿)通过数个发光二极管芯片多晶封装(multi-chippackage)或搭配特殊色光的萤光粉将某些单色光激发转化,以便顺利混成白光,其中多晶封装的好处是可提供优越的演色性指数(color-rendering index,CRI)、可动态调整色温以及热源分散在各个芯片上较不容易产生热点。由于这些优点,多晶封装白光发光二极管已逐渐取代传统的单晶封装。然而,多晶封装构造容易为了减少尺寸,其封装构造内部的数个发光二极管芯片彼此之间的紧密排列使得部分产生的放射光(例如蓝光)被其他的发光二极管芯片(例如红光发光二极管芯片)阻挡或吸收,进而降低某些放射光(蓝光)的出光比例,因而可能影响整体出光效率。故,有必要提供一种改良的发光二极管封装构造,以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种发光二极管封装结构,以解决多晶封装所导致低出光效率问题。
本发明一实施例提供一种发光二极管封装结构,其包含:一载板、一第一色光发光二极管芯片以及数个第二发光二极管芯片。所述载板具有一第一芯片承载部及数个第二芯片承载部。所述第二芯片承载部排列于所述第一芯片承载部周围,且所述第一芯片承载部具有一下沉结构。所述第一色光发光二极管芯片设于所述第一芯片承载部的下沉结构内,其中所述下沉结构的深度不小于所述第一色光发光二极管芯片的高度。所述数个第二发光二极管芯片分别设于所述第二芯片承载部上。
再者,本发明另一实施例提供一种发光二极管封装结构,其包含:一载板、一第一色光发光二极管芯片、数个第二发光二极管芯片、一透光封装材料以及至少一种萤光粉。所述载板具有一第一芯片承载部及数个第二芯片承载部,所述第二芯片承载部排列于所述第一芯片承载部周围,且所述第一芯片承载部具有一下沉结构。所述第一色光发光二极管芯片具有一朝上的第一出光表面,并设于所述第一芯片承载部的下沉结构内,其中所述下沉结构的深度不小于所述第一色光发光二极管芯片的高度。所述数个第二发光二极管芯片各具有一朝上的第二出光表面,且分别设于所述第二芯片承载部上。所述透光封装材料包覆所述第一及第二色光发光二极管芯片;且所述至少一种萤光粉至少位于各所述第二色光发光二极管芯片朝上的一第二出光表面上方。
为让本发明的上述内容能更明显易懂,下文特举优选实施例,幷幷配合所附图式,作详细说明如下:
附图说明
图1是本发明一实施例的发光二极管封装构造的侧剖视图。图2是图1的发光二极管封装构造的导线架及发光二极管芯片的俯视图。
图3是本发明另一实施例的导线架及发光二极管芯片的俯视图。
图4是本发明再一实施例的发光二极管封装构造的侧剖视图。
图5是图4的发光二极管封装构造的电路基板及发光二极管芯片的俯视图。
具体实施方式
为使本发明上述目的、特征及优点更明显易懂,下文特举本发明较佳实施例,幷配合附图,做详细说明如下。再者,本发明所提到的方向用语,例如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「后」、「内」、「外」、「侧面」等,仅为参考附加图式的方向。因此,使用的方向用语是用以说明及理解本发明,而非用以限制本发明。
参照图1所示,其揭示本发明一实施例的发光二极管封装构造10,其主要包含一载板11,一第一色光发光二极管芯片12,数个第二发光二极管芯片13以及一透光封装材料14。所述载板11上安装所述第一及第二发光二极管芯片12、13,所述透光封装材料14包覆所述第一及第二色光发光二极管芯片12、13。发光二极管封装构造10可另包含至少一种萤光粉15于所述透光封装材料14中。
如图2所示,其揭示图1的发光二极管封装构造的导线架及发光二极管芯片的俯视图。在本实施例中,所述载板11为一以绝缘材质114连接及支撑的导线架(leadframe)。导线架制造方式主要包含以化学蚀刻或机械冲压方式在金属片上定义出数个芯片承载座,且导线架材料可使用铜、铜合金、铁镍合金或铝金属等,但并不局限于此。绝缘材质114例如为不透光的环氧树脂或塑胶材质。所述导线架具有一第一芯片承载部111及数个第二芯片承载部112,其中所述第二芯片承载部112是以阵列(array)方式排列于所述第一芯片承载部111周围。更详细来说,所述第一芯片承载部111位于中间区域,而所述第二芯片承载部112为环绕中间区域的数个外围区域,所述第二芯片承载部112的数量可为2个或以上,例如为8个。
所述第一芯片承载部111具有一下沉结构113,其是以化学蚀刻或机械冲压方式制作导线架的期间同步形成于所述第一芯片承载部111上,幷且所述下沉结构113的深度d不小于所述第一色光发光二极管芯片12的预设高度。
参照图1及2所示,在本实施例中,所述第一色光发光二极管芯片12朝上的一第一出光表面(未标示)可发出一第一色光,例如所述第一色光发光二极管芯片12为红光发光二极管芯片,并发出红色光,但并不限于此。所述第一色光发光二极管芯片12的高度介于0.10毫米至0.2毫米之间。所述第一色光发光二极管芯片12设于所述第一芯片承载部111的下沉结构113中。再者,所述第二色光发光二极管芯片13朝上的一第二出光表面(未标示)可发出一第二色光,例如所述第二色光发光二极管芯片13为蓝光发光二极管芯片,并发出蓝色光,但并不限于此。所述第二色光发光二极管芯片13的数量对应于所述第二芯片承载部112的数量,所述第二色光发光二极管芯片13设于所述第二芯片承载部112上,所述第二色光发光二极管芯片13环绕排列在所述第一色光发光二极管芯片12的周围。
由于所述第一色光发光二极管芯片12的体积(即长、宽、高尺寸)通常是明显大于所述第二色光发光二极管芯片13的体积,因此所述第一色光二极体芯片12阻挡或吸收第二色光的比例必需被控制小于一标准值以下,以免影响整体出光效率。因此,本发明利用所述下沉结构113来容置所述第一色光二极体芯片12,使得所述第二色光发光二极管芯片13放射的第二色光(如蓝光)不会被所述第一色光二极体芯片12阻挡或吸收,因而能有效提高发光二极管的出光效率。
再者,所述第一及第二色光发光二极管芯片12、13可以为水平式发光二极管芯片,也就是指其P极及N极两个电极是水平分设于芯片的左右两半部,此两个电极的上表面分别可通过两条导线(未绘示)向外电性连接外部电源。或者,所述第一及第二色光发光二极管芯片12、13亦可以为垂直式发光二极管芯片,也就是指其P极及N极两个电极是垂直分设于芯片的上下两半部,此时位于底部的下电极可以通过一导电胶或者焊锡直接与所述第一或第二芯片承载部111、112电性连接,接着所述第一或第二芯片承载部111、112再经由一导线(未绘示)向外电性连接外部电源。同时,位于顶部的上电极则可以通过另一导线(未绘示)电性连接至另一外部电源。
如图1及2所示,在本实施例中,所述透光封装材料14可以是环氧树脂(epoxy)系或硅氧烷树脂(silicone)系等透光树脂材料,但不局限于此。所述透光封装材料14用以包覆保护所述第一及第二色光发光二极管芯片12、13。所述萤光粉15可以直接混掺于所述透光封装材料14中,或者也可以直接涂抹一层在所述发光二极管芯片上。当所述第一及第二色光发光二极管芯片12、13分别为红光及蓝光发光二极管芯片时,所述萤光粉15优选为绿光萤光粉或黄色萤光粉,所述蓝光发光二极管芯片发出的蓝光可以被绿光萤光粉或黄色萤光粉激发而转变成绿光或黄光,再搭配蓝光混合成白光,而红光则用以提高演色性指数(color-rendering index,CRI)。一般使用的萤光粉是钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG:Ce)萤光粉、硅酸盐萤光粉以及氮化物萤光粉,但不局限于此,幷且依所述萤光粉的颗粒大小、分散状态、沉积状况调整其整体出光的效率与白光混光色调。
如图2所示,所述第二色光发光二极管芯片13彼此相邻间距s介于0.1毫米至0.8毫米之间,优选于0.1毫米、0.2毫米、0.3毫米、04.毫米、0.5毫米、0.6毫米、0.7毫米以及0.8毫米。例如,当所述第二色光发光二极管芯片13彼此相邻间距s为0.1毫米时,发光二极管封装构造10因具有所述下沉结构113的设计,故可有效避免所述第一色光二极体芯片12阻挡或吸收第二色光(例如蓝光)或被萤光粉激发后产生之激发光(例如绿光或黄光或),因而使得其整体出光效率相较于不具有下沉结构设计的现有发光二极管封装构造(即对照组)可进一步提高0.5%。当间距s为0.8毫米时,本发明的发光二极管封装构造10的整体出光效率则可相对提高0.2%。因此,本发明利用所述下沉结构113来容置所述第一色光二极体芯片12,确实能有效提高发光二极管的出光效率。
参照图3所示,其揭示本发明另一实施例的导线架及发光二极体芯片12及13的俯视图,其中所述第二色光发光二极管芯片13排列成圆形或多边形,及其数量可为6个,但幷不局限于此。特别是,当本实施例的第二色光发光二极管芯片13选用高功率发光二极管时,可在减少第二色光发光二极管芯片13的数量下达到同样的发光效果。或者,使用者亦可依不同的产品设计(例如根据所述绝缘材质114的形状)来调整所述发光二极管芯片12、13的数量与排列方式。在本实施例中,同样可利用所述下沉结构113来容置所述第一色光二极体芯片12,以有效提高发光二极管的出光效率。
参照图4所示,其揭示本发明再一实施例的发光二极管封装构造20,其包含一载板21,一第一色光发光二极管芯片22,数个第二发光二极管芯片23以及一透光封装材料24。所述载板21上安装所述第一及第二发光二极管芯片22、23,所述透光封装材料24包覆所述第一及第二色光发光二极管芯片22、23。发光二极管封装构造20可另包含至少一种萤光粉25于所述透光封装材料24中。
所述载板21为一电路基板,例如封装用的小型多层印刷电路板,是由数层金属线路层及数层绝缘层(例如环氧树脂/玻璃纤维复合胶片或陶瓷材料)交替堆迭而成的。或者,所述电路基板亦可为阳极氧化铝基板,利用铝金属材料散热特性较佳的特色,以达到散热的目的。
图5为发光二极管封装构造20的电路基板21及发光二极管芯片22、23的俯视图。所述电路基板21具有一第一芯片承载部211及数个第二芯片承载部212,其中所述第二芯片承载部212是以阵列(array)、圆形或多边形的方式排列于所述第一芯片承载部211周围。更详细来说,所述第一芯片承载部211位于中间区域,而所述第二芯片承载部212为环绕中间区域的数个外围区域,所述第二芯片承载部212的数量可为2个或以上,例如为8个。再者,所述第一及第二芯片承载部211、212的位置处亦可设置有金属垫或导热性良好的非金属层(例如氧化铝层)等。
所述第一芯片承载部211具有一下沉结构213,其是在以压合、增层等方式制作电路基板的期间同步形成于所述第一芯片承载部211的区域内或其区域周围;或是也可以是在完成电路基板的制作后,再另以激光或机械钻孔的方式来形成的。所述下沉结构213的深度d不小于所述第一色光发光二极管芯片22的预设高度。
此外,所述第一及第二芯片承载部211、212,下沉结构213,第一色光发光二极管芯片22,第二色光发光二极管芯片23,透光封装材料24以及种萤光粉25的排列方式及作用则大致类似发光二极管封装构造10,因此不再另予详细赘述。在本实施例中,同样可利用所述下沉结构213来容置所述第一色光二极体芯片22,以有效提高发光二极管的出光效率。
本发明已由上述相关实施例加以描述,然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是,已公开的实施例幷未限制本发明的范围。相反地,包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种发光二极管封装构造,其特征在于:所述发光二极管封装构造包含:
一载板,具有一第一芯片承载部及数个第二芯片承载部,所述第二芯片承载部排列于所述第一芯片承载部周围,且所述第一芯片承载部具有一下沉结构;
一第一色光发光二极管芯片,设于所述第一芯片承载部的下沉结构内,其中所述下沉结构的深度不小于所述第一色光发光二极管芯片的高度;以及
数个第二发光二极管芯片,分别设于所述第二芯片承载部上。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装构造,其特征在于:所述第一色光发光二极管芯片的高度介于0.1毫米至0.2毫米之间。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装构造,其特征在于:所述第一色光发光二极管芯片为红光发光二极管芯片,及所述第二色光发光二极管芯片为蓝光发光二极管芯片。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装构造,其特征在于:所述第一色光发光二极管芯片的体积大于所述第二色光发光二极管芯片的体积。
5.如权利要求1所述的发光二极管封装构造,其特征在于:所述发光二极管封装构造还包含:一透光封装材料,包覆所述第一及第二色光发光二极管芯片。
6.如权利要求1所述的发光二极管封装构造,其特征在于:所述发光二极管封装构造还包含:至少一种萤光粉,至少位于各所述第二色光发光二极管芯片朝上的一第二出光表面上方。
7.如权利要求6所述的发光二极管封装构造,其特征在于:所述萤光粉为绿光萤光粉或黄光萤光粉。
8.如权利要求1所述的发光二极管封装构造,其特征在于:所述第二色光发光二极管芯片彼此相邻的间距介于0.1毫米至0.8毫米之间。
9.如权利要求1所述的发光二极管封装构造,其特征在于:所述载板为一以绝缘材质连接及支撑的导线架或一电路基板。
10.一种发光二极管封装构造,其特征在于:所述发光二极管封装构造包含:
一载板,具有一第一芯片承载部及数个第二芯片承载部,所述第二芯片承载部排列于所述第一芯片承载部周围,且所述第一芯片承载部具有一下沉结构;
一第一色光发光二极管芯片,具有一朝上的第一出光表面,并设于所述第一芯片承载部的下沉结构内,其中所述下沉结构的深度不小于所述第一色光发光二极管芯片的高度;
数个第二发光二极管芯片,各具有一朝上的第二出光表面,且分别设于所述第二芯片承载部上;
一透光封装材料,包覆所述第一及第二色光发光二极管芯片;以及至少一种萤光粉,至少位于各所述第二色光发光二极管芯片朝上的一第二出光表面上方。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120919 |