CN102842667B - 发光二极管封装结构及其制造方法 - Google Patents

发光二极管封装结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种发光二极管封装结构，包括基板、形成于基板上的电极及固定于基板上并与电极电性连接的发光二极管芯片，所述基板包括相互叠置的第一基板与第二基板，所述电极位于第一基板与第二基板之间，所述第一基板和第二基板均由透明材料制成，所述基板的其中一外表面为出光面，一反射层形成于该基板除出光面之外的其它外表面上，该发光二极管芯片发出的光线中一部分光线直接从出光面射出，另一部分光线穿透基板经反射层反射后从出光面射出。本发明还涉及一种发光二极管封装结构的制造方法。

Description

发光二极管封装结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体结构，尤其涉及一种发光二极管封装结构及其制造方法。
背景技术
相比于传统的发光源，发光二极管（Light Emitting Diode，LED）具有重量轻、体积小、污染低、寿命长等优点，其作为一种新型的发光源，已经被越来越广泛地应用。
现有的发光二极管封装结构一般包括基板、形成于基板上的电极以及装设于基板上并与电极电性连接的发光二极管芯片。该基板上形成可收容该发光二极管芯片在内的收容空间，为了增强发光二极管封装结构的发光效率，业界通常在该收容空间的内表面形成一环绕该发光二极管芯片的反射层，从而使得发光二极管芯片发出的光线可直接从该收容空间的顶端的开口或者经过反射层反射后从收容空间顶端的开口射出，以达到汇聚光线并增加出射光均匀效果的作用。
然而这种发光二极管封装结构中由于反射层仅铺设于收容空间内，而电路板上并不能反射光线从而使反射效果不佳，使得该发光二极管封装结构最终出射的光线不均匀，而且在该收容空间的内表面形成反射层的制程繁琐并具有一定的难度。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种出射光均匀、且制程简单的发光二极管封装结构及其制造方法。
一种发光二极管封装结构，包括基板、形成于基板上的电极及固定于基板上并与电极电性连接的发光二极管芯片，所述基板包括相互叠置的第一基板与第二基板，所述电极位于第一基板与第二基板之间，所述第一基板和第二基板均由透明材料制成，所述基板的其中一外表面为出光面，一反射层形成于该基板除出光面之外的其它外表面上，该发光二极管芯片发出的光线中一部分光线直接从出光面射出，另一部分光线穿透基板经反射层反射后从出光面射出。
一种发光二极管封装结构制造方法，包括以下步骤：
提供两透明的载板，每一载板于靠近另一载板的一端向外延伸形成凸出部；
于其中一个载板的凸出部的表面上形成电极；
将两载板相互叠置而形成基板，并使得电极夹设于两载板的凸出部之间，电极的末端凸伸出凸出部；
于另一载板上形成通孔；
将发光二极管芯片固定于通孔内并与电极电性连接；
该基板的其中一外表面为出光面，并于该基板除出光面之外的其它外表面上形成反射层。
采用透明玻璃作为第一基板和第二基板，并在该透明玻璃的外围覆盖反射层，使发光二极管芯片发出的光线均能被反射层反射朝出光面出射，使出光面出射的光线更多，而且这些光线相互汇聚，增大光强。还因为反射的范围很大从而使出光更加均匀。不但结构简单，制作过程也方便。
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为本发明第一实施例的发光二极管封装结构的剖面示意图。
图2为图1中的发光二极管封装结构的俯视示意图。
图3为本发明第二实施例的发光二极管封装结构的剖面示意图。
图4至图7为本发明一实施例的发光二极管封装结构的制造过程中各步骤所得的发光二极管封装结构的剖面示意图。
图8为本发明一实施例的发光二极管封装结构的制造方法流程图。
主要元件符号说明
发光二极管封装结构 100、200
第一基板 10
上表面 11
下表面 12
侧面 13
凸出部 14
第一凸出部 141
第二凸出部 142
载板 16
第二载板 161
通孔 17
表面 18
电极 20
第一电极 21
第二电极 22
中间电极 23
发光二极管芯片 30
导线 31
第二基板 40、70
外侧面 41
延伸部 42
第一延伸部 421
第二延伸部 422
反射杯 43
封装层 50
出光面 51
反射层 60
平面部 61
第一环形部 62
第二环形部 63
荧光层 80
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参见图1，本发明第一实施例提供的发光二极管封装结构100，其包括第一基板10、电极20、固定于第一基板10上并与电极20电性连接的发光二极管芯片30、贴设于第一基板10上的第二基板40、覆盖发光二极管芯片30的封装层50及一反射层60。
所述第一基板10大致呈矩形平板状，该第一基板10包括上表面11、与上表面11相对的下表面12以及连接该上表面11和下表面12的若干侧面13。所述上表面11和下表面12均为平面，该上表面11用于承载发光二极管芯片30。该侧面13的顶端部分的相对两侧沿上表面11向远离第一基板10的方向水平向外延伸分别形成一片状的凸出部14，分别为第一凸出部141和第二凸出部142。该两凸出部14的上表面均与第一基板10的上表面11平齐，下表面与第一基板10的侧面13垂直而形成阶梯状。该第一基板10的材料为透明的材料，如玻璃等。
请同时参阅图2，所述电极20形成于第一基板10的上表面11上。该电极20包括第一电极21和第二电极22。所述第一电极21与第二电极22间隔设置，其中一第一电极21铺设于第一基板10的第一凸出部141的上表面并沿第一凸出部141的延伸方向侧向凸伸出该第一凸出部141；该第二电极22与第一电极21间隔铺设于第一基板10的上表面11，一第二电极22铺设于第一基板10的第二凸出部142的上表面并沿第二凸出部142的延伸方向侧向凸伸出该第二凸出部142，所述第一电极21和第二电极22用于与外界电路连接从而为该发光二极管封装结构100提供电能。具体实施时，所述第一电极21和第二电极22的数量根据发光二极管芯片30的数量的不同而改变。在本实施例中，所述第一电极21和第二电极22的数量分别为两个，以用于将三个发光二极管芯片30电性连接。该电极20可采用不透明的金属材料制作，也可以采用透明导电层材料，如ITO（Indium Tin Oxides）制成。当采用不透明的金属材料制作电极20时，电极20的宽度小于发光二极管芯片30的宽度，以使发光二极管芯片30发出的光能够透过电极20向下射出。在本实施例中，该电极20采用不透明的金属材料制成，例如铜、金或合金等。该电极20的宽度小于发光二极管芯片30的宽度。
所述发光二极管芯片30装设于第一基板10上，具体的，每一发光二极管芯片30固定于一对应的第一电极21与第二电极22上，并采用导线31将该发光二极管芯片30分别与该对应的对应的第一电极21与第二电极22打线连接。具体实施时，该发光二极管芯片30的数量根据不同需求可以为一个或者多个。在本实施例中，所述发光二极管芯片30的数量为三个，该三个发光二极管芯片30排成一列装设于第一基板10之上，每一发光二极管芯片30与相邻的第一电极21与第二电极22打线连接。所述第一电极21和第二电极22用于将所述发光二极管芯片30串联连接。具体实施时，该发光二极管芯片30可用正面和背面均能够发光的发光二极管替代。
该第二基板40位于第一基板10的上表面，该第二基板40上形成若干贯穿的通孔17而形成分别环绕所述发光二极管芯片30的反射杯43。该通孔17的形状可以为圆形、矩形等。该第二基板40包括与第一基板10的上表面贴合连接的底面、与底面相对的的顶面和连接底面和顶面的外侧面41。该外侧面41的底端部分的相对两侧向外延伸形成延伸部42，分别为第一延伸部421和第二延伸部422。该第一延伸部421和第二延伸部422分别与第一基板10的第一凸出部141和第二凸出部142相对。其中，位于第一凸出部141上的第一电极21夹设于第一凸出部141与第一延伸部421之间，位于第二凸出部142上的第二电极22夹设于第二凸出部142与第二延伸部422之间，且所述第一电极21和第二电极22的末端凸伸出对应的凸出部14和延伸部42之外。所述通孔17的截面分别呈梯形，在本实施例中，所述通孔17将第二基板40分割成若干分离的反射杯43，每一反射杯43环设于一对应的发光二极管芯片30的周围。该第二基板40的材料与第一基板10相同，均为透明材料，如玻璃等。
所述封装层50填充于第二基板40的通孔17内，将发光二极管芯片30和导线31封装于第一基板10之上。该封装层50的上端与第二基板40的顶面平齐，共同构成出光面51。由于第二基板40与封装层50均为透明材料制成，因此每一个发光二极管芯片30发出的光线可直接穿过第二基板40及封装层50后从出光面51向外射出。
该反射层60覆盖于该第二基板40的外侧面41、第一基板10的侧面13和下表面12上。该反射层60选用具有较高反射效率的材料，如金属银、镜面油墨等制成。该反射层60包括盖设于第一基板10的下表面12的平面部61、盖设于第一基板10除形成所述第一凸出部141和第二凸出部142的之外的侧面13上的第一环形部62及盖设于第二基板40除形成所述第一延伸部421与第二延伸部422之外的外侧面41上的第二环形部63。该反射层60包括形成于第二基板40的外侧面41的第二环形部63和形成于第一基板10的侧面13的第一环形部62。该第一环形部62和第二环形部63被第二基板40的延伸部42和第一基板10的凸出部14分隔，由此，形成于第一基板10上电极20中位于最外侧的第一电极21和第二电极22分别凸伸出对应的延伸部42和凸出部14而不会与反射层60接触，进而形成该反射层60的材料也可以采用反射性能好、且具备导电性能的金属材料，不会对该发光二极管封装结构100的电性连接造成影响。当然，若采用非金属材料作为反射层60，则可以不用形成所述凸出部14和延伸部42，也不会对电极20构成电性干扰。
本实施方式中，由于反射层60环绕覆盖于透明的第一基板10和第二基板40所形成的整体的除出光面51之外的外表面，使发光二极管芯片30发出的光线中一部分光线直接向上朝出光面51射出，另一部分光线向下穿透所述封装层50、第一基板10和第二基板40与经反射层60反射后改变照射方向而从出光面51出射，因此，该发光二极管封装结构100中，多个发光二极管芯片30发出的光线经大面积的反射层60反射后改变原来的照射方向，使得多个发光二极管芯片30的光线可相互混合，大致均匀地从出光面51射出，不仅大大的提高了发光二极管的出光效率，也同时使得出光均匀。所述电极20位于第一基板10和第二基板40之间，使得所述第一基板10和第二基板40相互叠置后所形成的整体的外表面除形成出光面51之外，均可形成反射层60，从而使得该发光二极管封装结构100中发光二极管芯片30发出的光线可最大程度的通过反射层60的反射而混合，达到更好的出光效果。
上述实施例中，还可以在出光面51上涂覆一荧光层，以进一步改善发光二极管芯片30发出的光线的光学特性。
请参阅图3，为本发明第二实施例提供的发光二极管封装结构200，其与第一实施例的发光二极管封装结构100不同之处在于，该第二基板70上形成一可收容所述若干发光二极管芯片30在内的一通孔17，所述封装层50覆盖该若干发光二极管芯片30于通孔17内。该封装层50的顶面与第二基板70的顶面共面而形成出光面51，该出光面51上设有一层荧光层80。
请参阅图8，为上述第一实施例中的发光二极管封装结构100的制作方法，其步骤包括：
请同时参阅图4，提供两个透明的载板16，该两载板16均大致呈矩形，每一载板16的其中一个表面的相对两侧分别向外延伸形成凸出部14。两载板16的形状相同，因而可采用同一个模具模压成型。
于其中一个载板16的形成该凸出部14的表面18上形成电极20。该电极20至少为两个，并间隔设置。其中，位于最外侧的两电极20末端凸伸于凸出部14的外侧。
将两载板16形成有所述凸出部14的表面18上下相对贴合，并使凸出部14相互对应而将电极20夹设于对应的凸出部14之间。其中，位于上方的载板16形成为第二基板40，位于下方的载板16形成为第一基板10。所述载板16可采用烧结等方式结合。
请参阅图5，于该第二基板40上形成若干贯穿的通孔17，所述通孔17将该第二载板161分割形成所述反射杯43。每一反射杯43内至少包含两个相互间隔设置的电极20。该通孔17采用机械加工，如切屑、研磨等方法形成。当然，在其他实施例中，该通孔17的数量可以为一个，从而形成如图3所示的第二基板70。
请参阅图6，将发光二极管芯片30固定连接于第二基板40内并与电极20电性连接。该发光二极管芯片30由导线31经固晶打线方式与电极20相连。具体实施时，该发光二极管芯片30还可以通过覆晶连接方式与电极20相连。
请同时参阅图7，形成封装层50于第二基板40的通孔17内以覆盖发光二极管芯片30于第一基板10上。该封装层50的上表面与第二基板40的上表面平齐，共同形成出光面51。当然，还可以在出光面51上形成一层荧光层。
于发光二极管封装结构100除出光面51和凸出部14之外的外表面上形成反射层60。该反射层60可通过涂敷反射材料形成。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种发光二极管封装结构，包括基板、形成于基板上的电极及固定于基板上并与电极电性连接的发光二极管芯片，其特征在于：所述基板包括第一基板与叠置于该第一基板上表面的第二基板，所述电极、第一基板和第二基板均由透明材料制成，所述第一基板靠近第二基板的一端向外延伸形成凸出部，所述第二基板靠近第一基板的一端向外延伸形成有延伸部，所述延伸部与所述凸出部相对应，所述电极夹设于该凸出部和延伸部之间并向外延伸出所述凸出部和延伸部以与外部电路电性连接，所述第二基板的顶面所在的平面构成发光二极管封装结构的出光面，一金属反射层覆盖该第二基板除出光面及延伸部之外的外围侧面以及覆盖该第一基板除凸出部之外的整个下表面及其外围侧面，该发光二极管芯片发出的光线中一部分光线直接从出光面射出，另一部分光线经第一基板外围侧面及其下表面积第二基板外围侧面上的金属反射层反射后从出光面射出。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述电极至少为两个并相互间隔设置，所述电极的末端分别凸伸出于该基板的相对两侧面。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述发光二极管芯片的数量为多个，该第二基板上形成若干通孔，所述通孔分别收容一对应的发光二极管芯片在内，每一通孔内形成用于封装所述发光二极管芯片的封装层。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述发光二极管芯片的数量为多个，该第二基板上形成一通孔，该通孔收容所述发光二极管芯片在内，且通孔内形成用于封装所述发光二极管芯片的封装层。
5.如权利要求3或4所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述封装层的外表面上形成有荧光层。
6.一种发光二极管封装结构制造方法，包括以下步骤：
提供两透明的载板，每一载板于靠近另一载板的一端向外延伸形成凸出部；
于其中一个载板的凸出部的表面上形成电极，该电极由透明材料制成；
将两载板上下相互叠置而形成基板，并使得电极夹设于两载板的凸出部之间，电极的末端凸伸出凸出部以与外部电路电性连接；
于位于上方的载板上形成通孔；
将发光二极管芯片固定于通孔内并与电极电性连接；
该基板的其中一外表面为出光面，并于该基板除出光面及凸出部之外的其它外表面上形成反射层。
7.如权利要求6所述的发光二极管封装结构制造方法，其特征在于：于该通孔内形成封装层。
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