CN102867818A - 发光二极管封装结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管封装结构，包括电极、与电极电连接的若干发光二极管及覆盖所述发光二极管的封装体，所述电极包括若干彼此间隔设置的金属层，该封装体与电极邻接的面设有与所述发光二极管对应的凹槽，所述发光二极管容置于凹槽内且通过电极垫与电极连接，该封装体靠近电极的外围部分围设有反射部。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。该发光二极管芯片与电极的连接方式通常采用固晶打线方式完成。然而固晶打线工艺不仅复杂繁琐，而且容易因人为操作的失误导致导线脱落，从而影响发光二极管封装结构的制作良率。而且发光二极管封装结构的散热问题一直是业界努力探索的一个主题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种制程简单、利于散热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，包括电极、与电极电连接的若干发光二极管及覆盖所述发光二极管的封装体，所述电极包括若干彼此间隔设置的金属层，该封装体与电极邻接的面设有与所述发光二极管对应的凹槽，所述发光二极管容置于凹槽内且通过电极垫与电极连接，该封装体靠近电极的外围部分围设有反射部。
一种发光二极管封装结构制造方法，包括以下步骤：
提供一透明的载板，该载板的其中一个表面向内凹陷形成若干凹槽，该载板采用透明材料制成；
于载板的凹槽内装设发光二极管，该发光二极管包括发光二极管芯片和电极垫，该电极垫朝向凹槽的开口方向设置；
提供一凹形板，该凹形板包括若干分离的金属层及环设于金属层外围的反射部；
将凹形板盖设于载板上，并使发光二极管芯片的电极垫与金属层对应贴设电连接，且所述反射部环设于载板的外侧面上。
由于发光二极管直接与金属层电性连接，不但省去了为固定和电连接发光二极管芯片而采用的固晶打线等工序步骤，使制作过程更加简便，而且由于发光二极管直接与金属层接触连接，从而利于发光二极管产生的热量可以直接向下经金属层传导至发光二极管封装结构的外部，利于散热。
下面参照附图，结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明第一实施方式的发光二极管封装结构的剖面示意图。
图2为本发明第二实施方式的发光二极管封装结构的剖面示意图。
图3为本发明第三实施方式的发光二极管封装结构的剖面示意图。
图4为本发明一实施方式的发光二极管封装结构的制造方法流程图。
图5至图8为本发明一实施方式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。
主要元件符号说明
发光二极管封装结构 100、200、300
基板 10、10a、10b
上表面 11
平板部 11b
下表面 12
竖直部 12b
侧面 13
通孔 14
电极 20
第一电极 21
第二电极 22
金属层 23、23a、23b
导电柱 231b
绝缘块 24a
发光二极管 30
第一发光二极管 30a
第二发光二极管 30b
第三发光二极管 30c
发光二极管芯片 31
发光面 311
背光面 312
电极垫 32
封装体 40
出光面 41
结合面 42
外侧面 43
凹槽 44、61
反射部 50、50b
载板 60
凹形板 70
第一板体 71
第一表面 711
第二表面 712
穿孔 13b、713
第二板体 72
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，本发明第一实施方式提供的发光二极管封装结构100，其包括基板10、电极20、固定于电极20上并与电极20电性连接的发光二极管30、覆盖发光二极管30的封装体40及反射部50。
所述基板10大致呈矩形平板状，该基板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。所述基板10上开设有至少两通孔14。在本实施方式中，所述通孔14为两个，所述通孔14分别靠近基板10的相对两侧面13，每一通孔14从上表面11向下表面12贯穿延伸。所述通孔14用于容置电极20。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30。该基板10的材料可以为具有较高反射率的材料，如陶瓷，硅等。
所述电极20形成于基板10上。该电极20包括第一电极21、第二电极22及位于第一电极21和第二电极22之间的若干金属层23。所述第一电极21、金属层23与第二电极22之间两两间隔设置。该第一电极21填充于该基板10的其中一通孔14中。该第一电极21的底面与基板10的下表面12平齐，顶面高于基板10的上表面11。该第二电极22填充于该基板10的另一通孔14中。该第二电极22的底面与基板10的下表面12平齐，顶面高于基板10的上表面11。该第一电极21和第二电极22的底面均暴露于基板10的通孔14内，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。所述金属层23铺设于基板10的上表面11位于第一电极21和第二电极22之间的部分。该金属层23的厚度与第一电极21和第二电极22高出于基板10的上表面11的部分的高度大致相等。具体实施时，所述金属层23的数量根据发光二极管30的数量的不同而改变。在本实施方式中，所述金属层23的数量为两个，该两金属层23彼此间隔且电性不同，以用于将三个发光二极管30电性连接。
所述发光二极管30装设于基板10上。具体的，每一发光二极管30包括发光二极管芯片31和电极垫32。该发光二极管芯片31包括发光面311和背光面312，所述电极垫32至少为两个，并设置于背光面312上。具体实施时，该发光二极管30的数量根据不同需求可以为一个或者多个。在本实施方式中，所述发光二极管30的数量为三个，分别为第一发光二极管30a、第二发光二极管30b以及第三发光二极管30c。该三个发光二极管30排成一列装设于基板10之上，每一发光二极管30的两电极垫32分别与相邻的两电极20贴设连接。具体的，第一发光二极管30a的两电极垫32分别与第一电极21和与该第一电极21相邻的金属层23贴设连接。第三发光二极管30c的两电极垫32分别与第二电极22和与该第二电极22相邻的另一金属层23贴设连接。第二发光二极管30b的其中一电极垫32与第一发光二极管30a共同连接同一个金属层23，另一电极垫32与第二发光二极管30b共同连接同一个金属层23。在其他实施方式中，还可以于发光二极管30的电极垫32与电极20之间设置异方性导电胶或银胶，用以增加发光二极管30与电极20之间的缓冲，也可以增加连接强度与导电性。
所述封装体40覆盖于基板10上，并采用透明材料一体成型，如玻璃制成。该封装体40包括远离基板10的出光面41、与基板10贴合的结合面42及连接出光面41和结合面42的外侧面43。该结合面42上开设有若干凹槽44，所述凹槽44自结合面42向靠近出光面41的方向凹陷形成，其中每一凹槽44对应收容一发光二极管30于其内部。在本实施方式中，该凹槽44的深度与发光二极管芯片31和电极垫32的厚度之和大致相等，该凹槽44的长度和宽度分别与发光二极管芯片31的长度和宽度大致相等，从而使发光二极管芯片31收容于对应的凹槽44内时，其顶面和侧面均能够与封装体40的围设形成所述凹槽44的内表面接触，进而利于发光二极管30产生的热量传递至封装体40而向外散发。所述封装体40的外侧面43与基板10的侧面13相平齐，共同形成一竖直的侧平面。
该反射部50环绕于该发光二极管封装结构100的侧平面的底端部分。具体而言，该反射部50环设于基板10的侧面13以及封装体40的外侧面43于靠近基板10的部分。该反射部50底端与基板10的下表面12平齐，而顶端高于发光二极管30的顶面。采用该种结构，使所述发光二极管30发出的光线一部分直接从封装体40的出光面41射出，另一部分射向反射部50并经反射部50的反射后最终从出光面41射出。该反射部50可选用具有高反射率的材料制成，具体实施时，该反射部50的材料可以与基板10的材料相同且均采用高反射率材料制成，从而反射部50与基板10可以采用一体成型的方式制作而成，如，可采用一具有凹形容置空间的模具同时形成所述基板10和反射部50，并使该反射部50位于基板10的两端，从而使该基板10和反射部50整体形成“凹”字形结构。
在其他实施方式中，还可以在封装体40的出光面41上和封装体40未被反射部50覆盖的另外一部分外侧面43上涂覆一层荧光层（图未示），从而改变发光二极管30发出光线的光学特性。
本实施方式中，由于发光二极管30通过电极垫32直接与电极20贴设连接，不仅避免了采用打线工艺造成的制作过程的繁琐和困难，还可以避免发光二极管封装结构在使用中存在的导线脱离、断裂等不良隐患。发光二极管30直接与电极20接触连接，并且电极20的底端直接外露于基板10的下表面12，从而发光二极管30产生的热量可直接通过电极20迅速向下传导至发光二极管封装结构100之外，增加该发光二极管封装结构100的散热性能。另外，所述封装体40采用玻璃材料一体成型并覆盖发光二极管30，不仅避免了现有技术中发光二极管30产生的热量对树脂类封装材料造成的封装层黄化和碎裂等问题，还可以使发光二极管30产生的另一部分热量可向上传导经由封装体40迅速传导至发光二极管封装结构100的外部，达到更高的散热效率。此外，用于电性连接所述发光二极管30的电极20形成于基板10的上表面11，所述电极20能够起到反射层的作用，而反射部50环绕于所述基板10的侧面13及封装体40的外侧面43与基板10的侧面13连接的底端部分，所述金属层23与反射部50共同围设形成大致呈U形的反射面，从而将发光二极管30发出的光线有效反射使其从封装体40的出光面41出射，以增强该发光二极管封装结构100的出光效率。
请参阅图2，为本发明第二实施方式提供的发光二极管封装结构200，其与第一实施方式的发光二极管封装结构100不同之处在于，所述基板10a包括若干分离的金属层23a和连接相邻两金属层23a之间的若干绝缘块24a。所述金属层23a的厚度与前述基板10的厚度大致相等，相邻两金属层23a之间通过一绝缘块24a电性绝缘。每一发光二极管30分别对应连接相邻两金属层23a。具体而言，每一发光二极管30的两电极垫32分别与相邻的两金属层23a贴设连接。本实施方式中的发光二极管封装结构200直接采用金属层23a作为基板，因为金属层23a采用金属材料制成，具有较高的热传导性以及高反射性能，使发光二极管30产生的热量向下经由金属层23a传导至发光二极管封装结构200的外部，从而使散热效率提高；所述反射部50环设于基板10a的侧面以及封装体40的外侧面，因而金属层23a与反射部50共同形成环绕所述发光二极管30的大致呈U形的反射面，从而将发光二极管30发出的光线有效反射使其从封装体40的出光面41出射，以增强该发光二极管封装结构100的出光效率。此外，于封装体40外表面还形成有一层荧光层80。
请参阅图3，为本发明第三实施方式提供的发光二极管封装结构300，其与第一实施方式的发光二极管封装结构100不同之处在于，所述基板10b呈“凹”字形，其采用透明材料制成。该基板10b包括一水平的平板部11b和位于平板部11b外围的竖直部12b，当然该基板10b还可以为仅包括一水平的平板部11b的板体结构。平板部11b内开设有若干穿孔13b，每一穿孔13b对应于一发光二极管30的一电极垫32设置并竖直贯穿该基板10b。该基板10b的下表面铺设若干金属层23b，所述金属层23b两两间隔，并分别封住所述穿孔13b的底端。每一金属层23b包括收容于对应穿孔13b内的一导电柱231b，以对应电性连接一发光二极管30的电极垫32。所述反射部50b形成于竖直部12b的外侧面上并环设于封装体40的外侧面于靠近基板10b的部分。本实施方式中的发光二极管封装结构300采用金属层23b铺设于透明的基板10b的下表面，并与发光二极管30电性连接，在起到电连接的作用的同时还可以将发光二极管30射向金属层23b的光线反射，从而与反射部50b共同形成环绕所述发光二极管30的大致呈U形的反射面，将发光二极管30发出的光线有效反射使其从封装体40的出光面41出射，提高发光效率，并使出光均匀。此外，于封装体40外表面还形成有一层荧光层80。
请参阅图4，为上述第一实施方式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5，提供一透明的载板60，该载板60大致呈矩形，该载板60的其中一个表面向内凹陷形成若干凹槽61。该载板60采用透明材料如玻璃制成。
请参阅图6，于载板60的每一个凹槽61内装设一个发光二极管30，该发光二极管30包括发光二极管芯片31和电极垫32，装设时，将发光二极管芯片31朝向凹槽61并贴设于凹槽61的底面，使电极垫32朝向凹槽61的开口方向设置。
请参阅图7，提供一凹形板70，该凹形板70包括一水平的第一板体71和环设于第一板体71外围的竖直的第二板体72，该第一板体71的尺寸与载板60的尺寸相当。该第一板体71包括面向载板60的一第一表面711和与该第一表面711相对的第二表面712。所述第一板体71的相对两端分别设有穿孔173，每一穿孔713从该第二表面712向第一表面711贯穿延伸，且所述穿孔713内分别形成有第一电极21和第二电极22。所述第一表面711上设有若干金属层23，所述金属层23与第一电极21和第二电极22之间分别两两分隔设置。
请参阅图8，将凹形板70覆盖于载板60上，并使第一电极21、第二电极22及金属层23分别与发光二极管30的电极垫32贴设连接，将所述结构翻转，即形成发光二极管封装结构100，如图1所示。该第一板体71形成为基板10，第二板体72形成为反射部50。
其中，第二实施方式中的发光二极管封装结构200的制作方法与上述第一实施方式中的发光二极管100的制作方法类似，其区别仅在于所提供的凹形板的结构不同，具体的，所提供的凹形板的结构与基板10a的结构相同。第三实施方式中的发光二极管封装结构300的制作方法与上述第一实施方式中的发光二极管100的制作方法类似，其区别仅在于所提供的凹形板的结构不同，具体的，所提供的凹形板的结构与基板10b的结构相同。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 (10)

1.一种发光二极管封装结构，包括电极、与电极电连接的若干发光二极管及覆盖所述发光二极管的封装体，其特征在于：所述电极包括若干彼此间隔设置的金属层，该封装体与电极邻接的面设有与所述发光二极管对应的凹槽，所述发光二极管容置于凹槽内且通过电极垫与电极连接，该封装体靠近电极的外围部分围设有反射部。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：还包括支撑所述电极、发光二极管和封装体于其上表面的基板，该基板上形成有若干通孔，所述电极还包括分别收容于通孔内的第一电极和第二电极，所述第一电极与第二电极的顶端高于基板的上表面，所述第一电极与第二电极的底端与基板的下表面平齐。
3.如权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述金属层形成于基板的上表面上，并与反射部共同形成反射面以反射发光二极管发出的光线，所述第一电极和第二电极的顶端与基板的上表面之间的高度差与金属层的厚度相等。
4.如权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该基板包括连接于其上表面与下表面之间的外侧面，所述反射部进一步环设于该基板的外侧面上。
5.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：每相邻两金属层之间通过一绝缘块连接，所述绝缘块与金属层共同形成承载发光二极管及封装体于其上的基板。
6.如权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述反射部进一步环设于该基板的外侧面上。
7.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：还包括一承载所述电极、发光二极管和封装体于其上表面的基板，该基板采用透明材料制成，该基板内对应发光二极管的电极垫的位置处分别开设有若干穿孔，所述金属层铺设于该基板的下表面并分别封住所述穿孔的底端，每一金属层包括收容于对应穿孔内的导电柱以与对应电极垫电性连接。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述封装体的凹槽为多个，并分别对应多个间隔设置的发光二极管形成于封装体与电极邻接的面上，该封装体由玻璃材料一体成型制成。
9.一种发光二极管封装结构制造方法，包括以下步骤：
提供一透明的载板，该载板的其中一个表面向内凹陷形成若干凹槽，该载板采用透明材料制成；
于载板的凹槽内装设发光二极管，该发光二极管包括发光二极管芯片和电极垫，该电极垫朝向凹槽的开口方向设置；
提供一凹形板，该凹形板包括若干分离的金属层及环设于金属层外围的反射部；
将凹形板盖设于载板上，并使发光二极管芯片的电极垫与金属层对应贴设电连接，且所述反射部环设于载板的外侧面上。
10.如权利要求8所述的发光二极管封装结构制造方法，其特征在于：该凹形板包括一水平的第一板体和环设于第一板体外围的竖直的第二板体，所述金属层两两间隔形成于第一板体上，所述第二板体形成为反射部。
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