CN102881802B - 发光二极管封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管封装结构，包括：一荧光基板；一发光二极管芯片，设置于荧光基板上，发光二极管芯片具有一对电极；一线路，设置于荧光基板上，且电性连接至发光二极管芯片的电极；一保护层，形成于发光二极管芯片上，且具有一开口露出部分发光二极管芯片；及一散热块，设置于保护层上且填入开口。
Description
技术领域
本发明涉及一种封装结构，尤其涉及一种发光二极管封装结构(light-emitting diode package structure)。
背景技术
发光二极管具有一P/N接面，而对发光二极管的P/N接面施加电压可使发光二极管发光。发光二极管组件可广泛地使用在各种应用中，例如指示器(indicator)、招牌、照明、以及其它种类的照明组件。发光二极管(light-emitting diode,LED)由于体积小、使用寿命长、耗电量低与亮度高等优点，已逐渐取代传统的灯泡，成为目前最重要的发光组件。
传统上是以表面黏着技术制程(surface mount technology,SMT)制作发光二极管。图1A～1D显示一目前使用表面黏着技术的封装制程剖面示意图，其中该封装结构为一水平式封装结构。在图1A中，首先提供一支架(lead-frame)11，其包括一散热块11a、多个导线脚11b、及一主体部分11c。接着，如第1B图所示，使用固晶胶将发光二极管芯片21固定于支架11中的散热块11a上，其中芯片21包括两个电性相反的电极21b、21c于芯片21的表面上。在固定芯片21后，进行打线31使芯片21上的电极21a、21b电性连接至多个导线脚11b，其中导线31如图1C所示。完成打线31后，在主体部分11c的其中包括芯片21、导线31、及导线脚11b的凹槽中，灌入封装胶41以完成封装，如图1D所示。
以传统表面黏着技术制程制作发光二极管，需将发光二极管芯片以固晶、打线、点胶等制程制作于支架上，之后再使用焊锡膏经回焊将封装结构固定于已铺设线路的电路板上。此制程不仅繁琐费时，还有断线、封装胶剥离、固晶胶散热不佳等缺点，且制作出的发光二极管封装结构具有毫米尺寸，无法将尺寸进一步微缩。
因此，需提出一种改良的发光二极管封装结构以克服上列缺点。
发明内容
本发明有关一种发光二极管封装结构，包括：一荧光基板；一发光二极管芯片，设置于该荧光基板上，该发光二极管芯片具有一对电极；一线路，设置于该荧光基板上，且电性连接至该发光二极管芯片的该对电极；一保护层，形成于该发光二极管芯片上，且具有一开口露出部分该发光二极管芯片；及一散热块，设置于该保护层上且填入该开口。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A～1D显示一目前使用表面黏着技术的封装制程剖面示意图。
图2为一根据本发明实施例的发光二极管封装结构200的剖面图。
附图标记：
10：荧光基板
11：支架
11a、60：散热块
11b：导线脚
11c：主体部分
15：出光方向
20、21：发光二极管芯片
20a、21a、21b：电极
30：线路
31：导线
40：保护层
41：封装胶
40a：开口
50：黏着层
70：共晶层
200：发光二极管封装结构
t、T：厚度
具体实施方式
以下特举出本发明的实施例，并配合附图作详细说明，而在附图或说明中所使用的相同符号表示相同或类似的部分，且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各组件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，附图中未显示或描述的组件，为所属技术领域的普通技术人员所知的形状。此外，当某一层被描述为在另一层(或基底)“上”时，其可代表该层与另一层(或基底)为直接接触，或两者之间另有其它层存在。另外，特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。
本发明的发光二极管封装结构是先将一发光二极管芯片固定于一荧光基板上，再以半导体制程将线路、保护层、散热块或散热基板等制作完成，可形成具有微米等级的超薄发光二极管封装体。
图2为一根据本发明实施例的发光二极管封装结构200的剖面图。首先，提供一荧光基板10，其中荧光基板10可包括陶瓷荧光基板或硅胶荧光基板。荧光基板10的厚度可约为10-40μm。在一些实施例中，陶瓷荧光基板10的形成可藉由锻烧荧光粉及陶瓷粉末的混合物，其中陶瓷粉末为例如氧化铝或氧化硅粉末。在其它实施例中，硅胶荧光基板10的形成可藉由先混炼荧光粉及塑料的混合物，再将混炼后的混合物射出加工处理而得到想要的基板，其中塑料为例如环形嵌段共聚物(cyclicblock copolymer,CBC)或环烯烃共聚物(cyclic olefin copolymer,COC)。
接着，设置一发光二极管芯片20于荧光基板10上。发光二极管芯片20具有一对设置于芯片20的上表面的电极20a，其分别为P电极和N电极。在一些实施例中，芯片20的设置方式可藉由先形成一透明胶(未显示)，包括环氧树脂或硅胶，于荧光基板10即将设置发光二极管芯片20的区域上，再将芯片20设置于透明胶上，藉此接合芯片20与荧光基板10。发光二极管芯片20可为一水平式芯片，且至少包括一p型半导体层、一主动区域及一n型半导体层，其中主动区域位于p型及n型半导体层之间。另外，在芯片20相反于荧光基板10的一侧，可选择性地形成一金属反射层，金属反射层的材质可为Al、Ag、Ni、Ph、Pd、Pt、Ru、Au及上述任意组合。上述p型、n型半导体层可为III-V族半导体材料，例如III-V族GaN材料，并以AlxGayIn(1-x-y)N(0≦x≦1,0≦y≦1)表示。从发光二极管芯片20所发出的光较佳为蓝光或紫外光，但也可为其它合适波长，且所发出的光将以图2所示的方向为基准，朝荧光基板10向下发出，如箭号15所示。若发光二极管芯片20所发出的光为蓝光或紫外光，可选择合适的荧光基板发光二极管封装结构200的最终出光颜色混合为白光。在一些实施例中，发光二极管芯片20的厚度可约为70-90μm。
在设置发光二极管芯片20于荧光基板10上之后，设置一线路30于荧光基板10上。线路30位于荧光基板10的上表面上，此外，线路30还沿芯片20的侧壁延伸且电性连接至上述电极20a，因此线路30至少有一部分被设置于芯片20上。线路30的材料可为金、铜或其它具有良好导电性的金属。线路30的形成可利用沉积、微影、蚀刻等技术，其中沉积可利用化学气相沉积、物理气相沉积、电镀或其它合适的沉积方法，而蚀刻可为干蚀刻或湿蚀刻。
接着，形成一保护层40于发光二极管芯片20上，其中保护层40具有一开口40a于芯片20的上方，部分露出发光二极管芯片20。例如可先利用化学气相沉积或其它合适的沉积方法将保护层40毯覆性地覆盖在上方，再以微影及蚀刻制程形成开口40a。开口40a的大小或形状并不限定，且可依需要调整。保护层40的厚度可约为90-110μm。保护层40的材料可包括聚亚酰胺、苯环丁烯(butylcyclobutene,BCB)、聚对二甲苯(parylene)、萘聚合物(polynaphthalenes)、氟碳化物(fluorocarbons)、丙烯酸酯(acrylates)或前述的组合。
在形成保护层40之后，在一些实施例中，还包括顺应性地形成一黏着层50于保护层40的上表面及开口40a中。黏着层50的作用主要在于接合保护层40及即将形成的散热块60。黏着层50的材质可包括Ti及Cu。黏着层50的厚度可约为5-10μm。在其它实施例中，可不形成上述黏着层。
接着，设置一散热块60于保护层40上，且填入该开口40a。散热块60的材料可为一般现有的各种散热材料，例如铜、铝或铝合金。散热块60最厚部分的厚度t可约为40-60μm。
在散热块60形成于保护层40上之后，可形成一共晶层70于散热块60上方。共晶层70的材质可为金锡合金(AuSn)或择自下列材料至少其一：Au、Ti、Ni、Pt、Rh、Al、In及Sn。共晶层70的厚度可约为1-5μm。共晶层70的作用在于可藉由该层将发光二极管封装结构200接合至例如一电路板，而使用熔点较低的共晶材质可使之后的接合得以在较低温度下进行。另外，除散热块6所提供良好的导热外，共晶层也可提供额外的导热，使发光二极管封装结构200的整体导热性质更加良好。
参见图2，根据于本发明的实施例所提供的发光二极管封装结构200包括荧光基板10，以及在荧光基板10上依序形成的发光二极管芯片20、线路30、保护层40、黏着层50、散热块60及共晶层70。发光二极管芯片20设置于荧光基板10上，且具有一对设置于芯片20的上表面的电极20a。线路30设置于荧光基板10上，并沿芯片20的侧壁延伸且电性连接至电极20a，因此线路30至少有一部分被设置于芯片20上。保护层40形成于芯片20上，且具有一开口露出部分芯片20。散热块60形成于保护层40上，且填入保护层40的开口。
因此，如图2所示，本发明实施例的发光二极管封装结构200可具有约130-200μm的总厚度T，例如小于约200μm。这也就是说，本发明所提供的发光二极管封装结构可具有微米等级的总厚度。本发明的发光二极管封装结构还具有下列优点，例如在制程中不需打线、不需封装胶、并且在芯片与基板间无间隙而可增加散热，因此可克服例如制程繁杂费时、断线、封装胶剥离、固晶胶散热不佳等的缺点。
本发明虽以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域的普通技术人员，当可做些许的更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (12)
1.一种发光二极管封装结构，包括：
一荧光基板；
一发光二极管芯片，设置于该荧光基板上，该发光二极管芯片具有一对电极；
一线路，设置于该荧光基板上，且电性连接至该发光二极管芯片的该对电极；
一保护层，形成于该发光二极管芯片上，且具有一开口露出部分该发光二极管芯片；及
一散热块，设置于该保护层上且填入该开口，其中该散热块并未直接接触该发光二极管芯片。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该荧光基板包括陶瓷荧光基板或硅胶荧光基板。
3.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该保护层包括聚亚酰胺、苯环丁烯、聚对二甲苯、萘聚合物、氟碳化物、丙烯酸酯或前述的组合。
4.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中还包括一黏着层，顺应性地形成于该保护层的上表面及该开口中。
5.根据权利要求4所述的发光二极管封装结构，其中该黏着层的材质包括Ti及Cu。
6.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中还包括一共晶层，形成于该散热块上方。
7.根据权利要求6所述的发光二极管封装结构，其中该共晶层的材质为金锡合金。
8.根据权利要求6所述的发光二极管封装结构，其中该共晶层的厚度约为1-5μm。
9.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中还包括一透明胶，形成于该荧光基板及该发光二极管芯片之间。
10.根据权利要求9所述的发光二极管封装结构，其中该透明胶包括环氧树脂或硅胶。
11.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中发光二极管封装结构的厚度不超过200微米。
12.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其中该对电极设置于该发光二极管芯片的上表面，且该线路沿该发光二极管芯片的侧壁延伸至该对电极。
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