CN102683559A - 发光二极管封装结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发光二极管封装结构及其制造方法。发光二极管封装结构包括一载体、一发光二极管、一焊线及一封装材料。载体具有一凹槽。发光二极管设置于凹槽的底部。焊线连接发光二极管及载体。封装材料覆盖发光二极管及焊线。封装材料包括一第一封装部及一第二封装部。第一封装部邻近于凹槽的底部。第二封装部邻近于凹槽的开口，第二封装部的硬度大于第一封装部的硬度。

Description

发光二极管封装结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种封装结构及其制造方法，且特别是涉及一种发光二极管封装结构及其制造方法。 
背景技术
随着显示科技的长足进步，发展出一种发光二极管(Light Emiting Doide，LED)。发光二极管是由半导体材料制成的固态发光元件。发光二极管被施加电流于半导体材料后，将使电子与空穴结合，过剩的能量会以光的形式释出，达成发光的效果。 
发光二极管属于冷性发光，其具有寿命长(达十万小时以上)、省电、耐震、适合量产、体积小及反应快等优点，使得发光二极管逐渐取代传统光源。 
发光二极管是通过封装制作工艺形成一发光二极管封装结构，如此可避免发光二极管受到外界的影响。然而，发光二极管封装结构在长时间使用下(或可靠度测试及加速衰老测试下)经常发现湿气渗入或焊线断裂的情况。这样的情况严重影响发光二极管技术的发展。 
发明内容
本发明目的在于提供一种发光二极管封装结构及其制造方法，其利用封装材料的设计来防止焊线断裂或湿气渗入等问题，使得发光二极管封装结构的信赖度得以有效提高。 
为达上述目的，根据本发明的一方面，提出一种发光二极管封装结构。发光二极管封装结构包括一载体、一发光二极管、一焊线及一封装材料。载体具有一凹槽。发光二极管设置于凹槽的底部。焊线连接发光二极管及载体。封装材料覆盖发光二极管及焊线。封装材料包括一第一封装部及一第二封装部。第一封装部邻近于凹槽的底部。第二封装部邻近于凹槽的开口，第二封 装部的硬度大于第一封装部的硬度。 
根据本发明的另一方面，提出一种发光二极管封装结构的制造方法。发光二极管封装结构的制造方法包括以下步骤。提供一载体，载体具有一凹槽。设置一发光二极管于凹槽内。以一焊线连接发光二极管及载体。设置一封装材料于凹槽内，以覆盖发光二极管及焊线。以一能量加热邻近凹槽的开口处的封装材料，以使封装材料形成一第一封装部及一第二封装部。第一封装部邻近于凹槽的底部，第二封装部邻近凹槽的开口，此步骤并使第二封装部的硬度大于第一封装部的硬度。 
根据本发明的再一方面，提出一种发光二极管封装结构。发光二极管封装结构包括一载体、一发光二极管、一焊线及一封装材料。载体具有一凹槽。发光二极管设置于凹槽的底部。焊线连接发光二极管及载体。封装材料覆盖发光二极管及焊线，封装材料的硬度是由凹槽的底部逐渐向凹槽的开口增加。 
根据本发明的另一方面，提出一种发光二极管封装结构的制造方法。发光二极管封装结构的制造方法包括以下步骤。提供一载体，载体具有一凹槽。设置一发光二极管于凹槽内。以一焊线连接发光二极管及载体。设置一封装材料于凹槽内，以覆盖发光二极管及焊线。以一能量加热邻近凹槽的开口处的封装材料，以使封装材料的硬度由凹槽的底部逐渐向凹槽的开口增加。 
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举各种实施例，并配合所附附图，作详细说明如下： 
附图说明
图1为本发明第一实施例的发光二极管封装结构的示意图； 
图2为本发明第一实施例的发光二极管封装结构的制造方法的流程图； 
图3为图2的步骤S105的示意图； 
图4为本发明第二实施例的发光二极管封装结构的示意图； 
图5为本发明第三实施例的发光二极管封装结构的示意图； 
图6为本发明第四实施例的发光二极管封装结构的示意图； 
图7为本发明第四实施例的发光二极管封装结构的制造方法的流程图。 
主要元件符号说明 
100、200、300、400：发光二极管封装结构 
110：载体 
110a：凹槽 
111：基板 
112：杯架 
120：发光二极管 
130：焊线 
140、240、340、440：封装材料 
141、241、341：第一封装部 
142、242、342：第二封装部 
600：激光枪 
700：透镜组 
D130：焊线的最大高度 
D141：第一封装部的最小厚度 
S1、S2、S3：邻接的表面 
S101～S105、S205：流程步骤 
具体实施方式
以下是针对发光二极管封装结构及其制造方法提出各种实施例进行详细说明，其利用封装材料的设计来防止焊线断裂或湿气渗入等问题，使得发光二极管封装结构的信赖度得以有效提高。然而，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略部分元件，以清楚显示本发明的技术特点。 
第一实施例 
请参照图1，其绘示第一实施例的发光二极管封装结构100的示意图。本实施例的发光二极管封装结构100包括一载体110、一发光二极管(LED)120、一焊线130及一封装材料140。载体110例如是由基板111及杯架112所形成。基板111例如是一硬式印刷电路板、高热导系数铝基板、陶瓷基板、软式印刷电路板或金属复合材料板。载体110具一凹槽110a。此凹槽110a例如是由杯架112的内侧表面与基板111的上表面所形成。然而载体110的 组成物并非用以限定本发明，各种载体110的形式都可应用于本发明。 
发光二极管120设置于凹槽110a的底部。发光二极管120例如是磷砷化镓(GaAsP)III-V族LED、砷化铝镓(AlGaAs)III-V族LED、磷化铝镓铟(AlGaInP)LED、碳化硅(SiC)Ⅳ族LED、硒化锌(ZnSe)II-Ⅵ族LED、氮化镓(GaN)或氮化铟镓(InGaN)III-V族LED、氮化铟镓(InGaN)III-V族LED或单一量子井(SQW)III-V族LED。然而发光二极管120的形式并非用以限定本发明，各种发光二极管120的形式皆可应用于本发明。 
焊线130连接发光二极管120及载体110的基板111。焊线130例如是金线、铜线或铜芯镀金线，然焊线130的材质并非用以限定本发明，各种焊线130的材质皆可应用于本发明。 
封装材料140用以覆盖发光二极管120及焊线130，以保护发光二极管120及焊线130。封装材料140例如是透明状环氧树指，然封装材料140的材质并非用以限定本发明，各种封装材料140的材质皆可应用于本发明。 
在本实施例中，封装材料140包括一第一封装部141及一第二封装部142。第一封装部141邻近于凹槽110a的底部。第二封装部142邻近于凹槽110a的开口。 
就硬度而言，第二封装部142的硬度大于第一封装部141的硬度。如此一来，可以大幅降低焊线130与封装材料140之间的应力，避免热涨冷缩等因素造成断线。本实施例的第一封装部141及第二封装部142可以皆为固态(但软硬度不同)；在一实施例中，第一封装部141可以是胶态，而第二封装部142可以是固态。只要第二封装部142的硬度大于第一封装部141的硬度皆属于本发明的范围。 
就选用材质而言，第一封装部141及第二封装部142可选用相同的材质，并通过各种手段促使其硬度不同。或者，第一封装部141及第二封装部142可选用不同材质，使其具有不同的硬度。 
在本实施例中，第一封装部141的最小厚度D141大于焊线130的最大高度D130，所以较软的第一封装部141完整包覆了焊线130。如此一来，第一封装部141可以有效地帮助焊线130的每一处降低应力。 
此外，第二封装部142密封凹槽110a的开口，如此一来，较硬的第二封装部142可以有效地防止湿气渗入到凹槽110a之内。 
再者，第一封装部141与第二封装部142邻接的表面S1可以采用不同 的实施汰样来达成各种不同的效果，以符合不同的需求。如图1所示，在本实施例中，第一封装部141及第二封装部142邻接的表面S1为平面。邻接的表面S1为平面时，可以降低此邻接的表面S1对光线路径的影响，且制作工艺也较容易控制。 
此外，请参照图2及图3，图2绘示第一实施例的发光二极管封装结构100的制造方法的流程图，图3绘示图2的步骤S105的示意图。以下所提出的制造方法是以图1的发光二极管封装结构100为例作说明。然而该发明所述技术领域中具有通常知识者均可了解图2的制造方法并不局限于图1的发光二极管封装结构100，且图1的发光二极管封装结构100也不局限于图2的制造方法。 
首先，在步骤S101中，提供载体110。 
接着，在步骤S102中，设置发光二极管120于凹槽110a内。 
然后，在步骤S103中，以焊线130连接发光二极管120及载体110。 
接着，在步骤S104中，设置封装材料140于凹槽110a内，以覆盖发光二极管120及焊线130。在此步骤中，封装材料140仍然为硬度均匀的材料。 
然后，在步骤S105中，如图3所示，以一能量加热邻近凹槽110a的开口处的封装材料140，以使封装材料140形成硬度不同的第一封装部141及第二封装部142(绘示于图1)。在此步骤中，可以利用激光枪600射出的激光对封装材料140进行硬化的制作工艺，并搭配透镜组700来聚焦激光。透镜组700可以限定封装材料140欲硬化的位置。再通过激光枪600及透镜组700至少其中之一的移动来定义封装材料140欲硬化的范围。 
此外，除了激光以外，步骤S105也可选用红外线或紫外线，只要是通过聚焦的手段来限定封装材料140欲硬化的位置均不脱离本发明所属技术范围。 
本实施例的发光二极管封装结构100可以搭配上述制造方法来实现封装材料140的设计。并且发光二极管封装结构100是利用封装材料140的设计来防止焊线130断裂或湿气渗入等问题，使得发光二极管封装结构100的信赖度得以有效提高。然而，上述实施例并非用以限定本发明，以下更提出本发明的各种不同实施例来达成不同的效果，以符合不同的需求。 
第二实施例 
请参照图4，其绘示第二实施例的发光二极管封装结构200的示意图。本实施例的发光二极管封装结构200与第一实施例的发光二极管封装结构100不同之处在于第一封装部241及第二封装部242的邻接表面S2，其余相同之处不再重复叙述。 
如图4所示，本实施例的第一封装部241及第二封装部242邻接的表面S2为弧面。当邻接的表面S2为弧面时，可以帮助发光二极管120的光线向外折射，以提升发光二极管封装结构200的出光角度范围。 
第三实施例 
请参照图5，其绘示第三实施例的发光二极管封装结构300的示意图。本实施例的发光二极管封装结构300与第一实施例的发光二极管封装结构100不同之处在于第一封装部341及第二封装部342的邻接的表面S3，其余相同之处不再重复叙述。 
如图5所示，第一封装部341及第二封装部342邻接的表面S3为锯齿状表面。当邻接的表面S3为锯齿状表面时，发光二极管120的光线可以均匀地被散射，适合应用于液晶显示器的背光模块。 
第四实施例 
请参照图6，其绘示第四实施例的发光二极管封装结构400的示意图。本实施例的发光二极管封装结构400及其制造方法与第一实施例的发光二极管封装结构100及其制造方法不同之处在于封装材料440及其加热的步骤，其余相同之处不再重复叙述。 
如图6所示，本实施例的封装材料440没有明显区分为第一封装部及第二封装部，而封装材料440的硬度是由凹槽110a的底部逐渐向凹槽110a的开口增加。通过此一方式，可以进一步降低封装材料440本身的应力。 
请参照图7，其绘示第四实施例的发光二极管封装结构400的制造方法的流程图。在本实施例中，加热的步骤S205除了控制能量的聚焦点的位置以外，更精密控制聚焦点在每一位置的停留时间。举例来说，聚焦点停留的越久，封装材料440则会变的越硬。本实施例的步骤S205可以控制聚焦点停留的时间长度由凹槽110a的底部逐渐向凹槽110a的开口增加，来达成硬度逐渐变化的情况。 
上述实施例提出各种发光二极管封装结构及其制造方法，其利用封装材料的设计来防止焊线断裂或湿气渗入等问题，使得发光二极管封装结构的信赖度得以有效提高。并且在某些实施方式中，可以对发光二极管的光线路径作出控制，或者对封装材料的应力作出改善。 
综上所述，虽然结合以上各种实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。 

Claims (14)

1.一种发光二极管封装结构，包括：
载体，具有凹槽；
发光二极管，设置于该凹槽的底部；
焊线，连接该发光二极管及该载体；以及
封装材料，覆盖该发光二极管及该焊线，该封装材料包括：
第一封装部，邻近于该凹槽的底部；及
第二封装部，邻近于该凹槽的开口，该第二封装部的硬度大于该第一封装部的硬度。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该第一封装部完整包覆该焊线。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该第一封装部的最小厚度大于该焊线的最大高度。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该第二封装部密封该凹槽的开口。
5.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该第一封装部及该第二封装部皆为固态。
6.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该第一封装部为胶态，该第二封装部为固态。
7.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该第一封装部及该第二封装部邻接的表面为平面。
8.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该第一封装部及该第二封装部邻接的表面为弧面。
9.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该第一封装部及该第二封装部邻接的表面为锯齿状表面。
10.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该第一封装部及该第二封装部的材质相同。
11.一种发光二极管封装结构的制造方法，包括：
提供一载体，该载体具有凹槽；
设置一发光二极管于该凹槽内；
以一焊线连接该发光二极管及该载体；
设置一封装材料于该凹槽内，以覆盖该发光二极管及该焊线；以及
以一能量加热邻近该凹槽的开口处的该封装材料，以使该封装材料形成一第一封装部及一第二封装部，该第一封装部邻近于该凹槽的底部，该第二封装部邻近该凹槽的开口，并使该第二封装部的硬度大于该第一封装部的硬度。
12.如权利要求11所述的发光二极管封装结构的制造方法，其中加热该封装材料的步骤以一激光、一红外线或一紫外线聚焦于邻近该凹槽的开口处的该封装材料。
13.一种发光二极管封装结构，包括：
载体，具有凹槽；
发光二极管，设置于该凹槽的底部；
焊线，连接该发光二极管及该载体；以及
封装材料，覆盖该发光二极管及该焊线，该封装材料的硬度由该凹槽的底部逐渐向该凹槽的开口增加。
14.一种发光二极管封装结构的制造方法，包括：
提供一载体，该载体具有凹槽；
设置一发光二极管于该凹槽内；
以一焊线连接该发光二极管及该载体；
设置一封装材料于该凹槽内，以覆盖该发光二极管及该焊线；以及
以一能量加热邻近该凹槽的开口处的该封装材料，以使该封装材料的硬度由该凹槽的底部逐渐向该凹槽的开口增加。
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