CN103187510A - 固态发光元件及其固态发光封装体 - Google Patents

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Abstract

一种固态发光封装体，包括一导线架、一发光芯片以及一封装胶体。导线架包括一第一电极件与一第二电极件。第一电极件具有至少一第一接触端，而第二电极件具有至少一第二接触端。发光芯片电性连接第一电极件与第二电极件，并位在第一接触端与第二接触端之间。封装胶体包覆导线架与发光芯片，并具有相对的一第一表面与一第二表面。第一表面为发光芯片的出光面。第一电极件与第二电极件皆朝向第一表面而弯曲，而第一表面暴露第一接触端与第二接触端。

Description

固态发光元件及其固态发光封装体
技术领域
本发明涉及一种发光装置，且特别涉及一种固态发光元件及其固态发光封装体。
背景技术
在现有发光二极管（Light Emitting Diode，LED）的封装技术中，目前已发展出一种塑料引线芯片载体类型（Plastic Leaded Chip Carrier Type，PLCC Type）的封装结构，而具有这种封装结构的发光二极管封装体不仅包括导线架（lead frame）、发光二极管芯片（LED Chip）以及封装胶体，而且还包括一塑料碗杯。
在这种发光二极管封装体中，导线架与塑料碗杯结合，而发光二极管芯片装设（mounted）在导线架上，并且位于塑料碗杯的碗底。封装胶体会填满塑料碗杯，并且包覆发光二极管芯片及导线架。塑料碗杯是在导线架完成之后，利用模具成型的方法，例如射出成型，而形成。
因此，在上述发光二极管封装体的制造流程中，塑料碗杯的模具必须事先完成，才能形成与导线架结合的塑料碗杯。然而，上述模具的开发与制作需要耗费相当的时间与金钱，因而增加发光二极管封装体的制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固态发光封装体，其不包括上述塑料碗杯，以降低因塑料碗杯的模具开发及制作所产生的制造成本。
本发明提供一种固态发光元件，其包括多个上述固态发光封装体。
本发明提出一种固态发光封装体，其包括一导线架、一发光芯片以及一封装胶体。导线架包括一第一电极件与一第二电极件。第一电极件具有至少一第一接触端，而第二电极件具有至少一第二接触端。发光芯片电性连接第一电极件与第二电极件，并位在第一接触端与第二接触端之间，其中发光芯片用于发出一光线。封装胶体包覆导线架与发光芯片。封装胶体具有相对的一第一表面与一第二表面，其中第一表面为发光芯片的出光面。第一电极件与第二电极件皆朝向第一表面而弯曲，而第一表面暴露第一接触端与第二接触端的顶部区域。
本发明另提出一种固态发光元件，其包括多个上述固态发光封装体。
基于上述，本发明的固态发光元件及固态发光封装体是采用封装胶体与导线架来封装发光芯片，不采用现有的塑料碗杯。因此，本发明的固态发光元件及固态发光封装体能降低因塑料碗杯的模具开发及制作所产生的制造成本。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明及附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1A是本发明一实施例的固态发光封装体的立体示意图。
图1B是图1A中固态发光封装体的侧视示意图。
图2A是本发明另一实施例的固态发光封装体的立体示意图。
图2B是图2A中固态发光封装体的侧视示意图。
图3A是本发明另一实施例的固态发光封装体的立体示意图。
图3B是图3A中固态发光封装体的侧视示意图。
图4A是本发明一实施例的固态发光元件的立体示意图。
图4B是图4A中区域A的放大示意图。
图5是本发明另一实施例的固态发光元件的立体示意图。
其中，附图标记说明如下：
100、200、300：固态发光封装体
110、210、310：导线架
111、211：第一电极件
111a、211a：第一接触端
112a、212a：第二接触端
112、212：第二电极件
120、220：发光芯片
122、222：发光面
124、224、B11、B12、B21、B22、B23：底面
130：封装胶体
131：第一表面
132：第二表面
133：第三表面
134：第四表面
140：焊料凸块
213：承载件
213a、T13、T14、S21、S22：侧边区域
240：键合导线
400、500：固态发光元件
D1：行方向
D2：列方向
E11：第一延伸部
E12：第二延伸部
L1、L2：光线
G1、G2、G3：间隔
S11：第一承载部
S12：第二承载部
T11、T12、T21、T22：顶部区域
具体实施方式
图1A是本发明一实施例的固态发光封装体的立体示意图，而图1B是图1A中固态发光封装体的侧视示意图。请参阅图1A与图1B，固态发光封装体100包括一导线架110、一发光芯片120以及一封装胶体130，其中发光芯片120装设在导线架110上，并且电性连接导线架110，而封装胶体130包覆导线架110与发光芯片120。
导线架110是由金属材料所制成，并且包括一第一电极件111与一第二电极件112，其中第一电极件111具有至少一第一接触端111a，而第二电极件112具有至少一第二接触端112a。以图1A所示的实施例为例，第一电极件111所具有的第一接触端111a的数量为两个，而第二电极件112所具有的第二接触端112a的数量也为两个。
然而，在其它实施例中，第一电极件111所具有的第一接触端111a的数量可以仅为一个或是两个以上，而第二电极件112所具有的第二接触端112a的数量也可以仅为一个或是两个以上，因此图1A中的第一接触端111a与第二接触端112a二者的数量仅供举例说明，并非限定本发明。
封装胶体130具有一第一表面131、一第二表面132、一第三表面133与一第四表面134，其中第一表面131相对于第二表面132，而第三表面133相对于第四表面134。此外，第三表面133与第四表面134连接在第一表面131与第二表面132之间，其中第三表面133相连于第一表面131与第二表面132，而第四表面134也相连于第一表面131与第二表面132。
封装胶体130局部暴露导线架110。详细而言，第一表面131暴露第一接触端111a与第二接触端112a的顶部区域T11与T12，第二表面132暴露第一电极件111与第二电极件112的底面B11与B12，第三表面133与第四表面134皆暴露第一接触端111a与第二接触端112a的侧边区域T13与T14，如图1A与图1B所示。
封装胶体130暴露第一接触端111a与第二接触端112a的顶部区域T11与T12，可助于散热。第一电极件111与第二电极件112所暴露的底面B11与B12是用以连接焊料（solder，未绘示），其中焊料例如是焊锡，如此，外部电源可经由焊料、第一电极件111以及第二电极件112而输入电流至导线架110。
此外，第三表面133与第四表面134暴露第一接触端111a与第二接触端112a的侧边区域T13与T14，可经由侧边区域T13与T14连接焊料（solder，未绘示），其中焊料例如是焊锡。如此，外部电源可经由焊料、第一接触端111a以及第二接触端112a而输入电流至导线架110。故通过暴露的侧边区域T13与T14，可使固态发光封装体100是一种侧光式封装结构，进而应用于侧边入光型的发光装置，例如侧边入光式背光模块、板灯等。
在本实施例中，封装胶体130同时暴露电极件的底面B11、B12与接触端的侧边区域T13与T14，但未必要同时暴露，即可根据需求，制作时只暴露电极件的底面B11、B12，或制作时只暴露侧边区域T13与T14。
另外，第一电极件111与第二电极件112二者皆具有弯曲的结构，且第一电极件111与第二电极件112皆朝向第一表面131而弯曲。详细而言，第一电极件111包括一第一承载部S11与一连接第一承载部S11的第一延伸部E11，而第二电极件112包括一第二承载部S12与一连接第二承载部S12的第二延伸部E12。
第一延伸部E11从第一承载部S11朝向第一表面131弯曲而延伸至第一接触端111a，而第二延伸部E12从第二承载部S12朝向第一表面131弯曲而延伸至第二接触端112a。如此，第一电极件111与第二电极件112皆具有朝向第一表面131而弯曲的结构。此外，第一电极件111与第二电极件112的弯曲处的外侧为圆弧角状，如图1B所示。
发光芯片120电性连接第一电极件111与第二电极件112，并位于第一接触端111a与第二接触端112a之间，其中发光芯片120可以是以覆晶接合（flip chip）方式位于导线架110的第一承载部S11与第二承载部S12上。详细而言，固态发光封装体100可更包括两个焊料凸块140，而这些焊料凸块140位于导线架110与发光芯片120之间，其中发光芯片120可通过这些焊料凸块140分别连接第一承载部S11与第二承载部S12。如此，发光芯片120得以电性连接第一电极件111与第二电极件112。
发光芯片120例如是发光二极管芯片，并且可为正向发光型或侧向发光型的发光二极管芯片。发光芯片120用于发出一光线L1，并且具有一发光面122以及一相对发光面122的底面124，其中这些焊料凸块140皆连接于底面124。
当外部电源经由焊料、第一接触端111a与第二接触端112a而输入电流至导线架110时，电流能从焊料凸块140传递至发光芯片120。如此，发光芯片120能接受电流而从发光面122发出光线L1。此外，光线L1会从第一表面131射出，所以第一表面131可为发光芯片120的出光面。
另外，第一承载部S11与第二承载部S12之间存有一间隔G1（space），以至于第一电极件111与第二电极件112彼此不接触，而在固态发光封装体100正常运行的情况下，第一电极件111与第二电极件112二者仅只透过发光芯片120而彼此电性连接。换句话说，如果将图1A与图1B中的发光芯片120移除，则第一电极件111与第二电极件112二者会彼此电性绝缘。
图2A是本发明另一实施例的固态发光封装体的立体示意图，而图2B是图2A中固态发光封装体的侧视示意图。请参阅图2A与图2B，固态发光封装体200包括一导线架210、一发光芯片220以及一封装胶体130，其中发光芯片220也可以是发光二极管芯片，其例如是正向发光型或侧向发光型的发光二极管芯片，而固态发光封装体200、100二者结构相似。
举例而言，发光芯片220装设在导线架210上，且封装胶体130包覆发光芯片220与导线架210，并局部暴露导线架210，例如封装胶体130的第一表面131暴露第一接触端211a的顶部区域T21与第二接触端212a的顶部区域T22，而封装胶体130的第二表面132暴露第一电极件211的底面B21与第二电极件212的底面B22。
此外，相同于前述实施例中的第一电极件111与第二电极件112，第一电极件211与第二电极件212二者皆具有弯曲的结构，其中第一电极件211与第二电极件212皆朝向第一表面131而弯曲，如图2A与图2B所示。另外，第一接触端211a与第二接触端212a二者功能相同于第一接触端111a与第二接触端112a，故不再重复赘述。
然而，固态发光封装体200、100二者之间仍存有差异，其在于：发光芯片220是以打线接合（wire bonding）方式装设在导线架210上，且导线架210不仅包括第一电极件211与第二电极件212，还包括一承载件213，其中发光芯片220装设在承载件213上，例如发光芯片220可以是利用胶材（adhesive，未绘示）黏合在承载件213上。
具体而言，固态发光封装体200更包括多条键合导线240，其中封装胶体130更包覆这些键合导线240，而各条键合导线240电性连接第一电极件211与第二电极件212二者其中之一以及发光芯片220。因此，发光芯片220能经由这些键合导线240而电性连接第一电极件211与第二电极件212。如此，发光芯片220能经由这些键合导线240、第一电极件211与第二电极件212而接收从外部电源而来的电流，以使发光芯片220得以发出光线L2。
此外，发光芯片220具有一发光面222以及一相对发光面222的底面224，其中发光芯片220是从发光面222发出光线L2，而底面224连接承载件213，并可利用胶材来连接承载件213。
承载件213可以配置在第一电极件211与第二电极件212之间，且承载件213与第一电极件211、第二电极件212之间各别存有一间隔G2，即承载件213与第一电极件211隔着一个间隔G2，而承载件213与第二电极件212隔着另一个间隔G2。因此，承载件213、第一电极件211与第二电极件212三者彼此分离。此外，承载件213具有一底面B23，而第二表面132暴露底面B23，如图2B所示。底面B21、B22、B23可连接焊料（solder，未绘示），其中焊料例如是焊锡。
由于承载件213、第一电极件211与第二电极件212三者彼此分离，因此当发光芯片220发光时，发光芯片220会从第一电极件211与第二电极件212来接收电流，而发光芯片220所产生的热能大部分则从承载件213传递，所以在固态发光封装体200中，电流传递路径与大部分热能的传导路径二者并不相同。
值得一提的是，有别于图1A与图1B，在图2A与图2B的实施例中，封装胶体130的第三表面133与第四表面134并未暴露第一接触端211a的侧边区域S21与第二接触端212a的侧边区域S22。然而，在其它实施例中，封装胶体130的第三表面133与第四表面134也可以如同图1A与图1B所示，局部暴露第一接触端111a的侧边区域T13与第二接触端112a的侧边区域T14。再者，封装胶体130的第三表面133与第四表面134也可以暴露中间承载件213的侧边区域，作为连接焊料用。因此，图2A与图2B所示的固态发光封装体200并不限定本发明。
图3A是本发明另一实施例的固态发光封装体的立体示意图，而图3B是图3A中固态发光封装体的侧视示意图。请参阅图3A与图3B，本实施例的固态发光封装体300与前述实施例的固态发光封装体200相似，而二者差异包括：固态发光封装体300所包括的导线架310。
具体而言，在导线架310中，承载件213与第一电极件211相连，而承载件213仅与第二电极件212分离，并且与第二电极件212之间存有一间隔G2。换句话说，相较于前述实施例的固态发光封装体200，本实施例的固态发光封装体300仅只具有一个间隔G2。
由于承载件213与第一电极件211相连，所以在本实施例中，发光芯片220不仅从第一电极件211来接收电流，而且发光芯片220所产生的热能大部分也从承载件213与第一电极件211传递。因此，在固态发光封装体300中，电流传递路径与大部分热能的传导路径会有部分重叠。此外，本实施例的固态发光封装体300与前述实施例的固态发光封装体200二者整体功能都相同，故不再重复赘述。
此外，与图1A中的固态发光封装体100相似，但却不同于图2A与图2B中的固态发光封装体200的地方在于：在图3A与图3B所示的固态发光封装体300中，封装胶体130会暴露第一接触端211a的顶部区域T21与侧边区域S21，以及第二接触端212a的顶部区域T22与侧边区域S22。另外，封装胶体130可以更暴露承载件213的侧边区域213a，如图3A所示。
这些暴露出来的侧边区域S21、S22、承载件213的侧边区域213a可以连接焊料，例如焊锡。如此，外部电源可经由焊料、第一接触端211a以及第二接触端212a而输入电流至导线架310，从而让发光芯片220发光。此外，裸露的顶部区域T21、T22更可以帮助散热，以减少发光芯片220发生过热（overheat）的情形。
再者，封装胶体130亦可更暴露第一电极件211、第二电极件212、承载件213的底面，以与焊料连接。
须说明的是，在其它实施例中，可根据需求，制作时只暴露侧边区域S21、S22与侧边区域213a，或是制作时只暴露侧边区域S21、S22。因此，图3A与图3B所示的第一接触端211a与第二接触端212a二者裸露的部分仅供举例说明，并非限定本发明。
图4A是本发明一实施例的固态发光元件的立体示意图，而图4B是图4A中区域A的放大示意图。请参阅图4A，本实施例的固态发光元件400包括多个前述实施例所揭露的固态发光封装体，而在图4A与图4B所示的实施例中，固态发光元件400所包括的固态发光封装体是以固态发光封装体300（请参阅图3A与图3B）为例。
然而，在其它实施例中，固态发光元件400所包括的固态发光封装体不仅可以是固态发光封装体300，而且也可以是固态发光封装体100（请参阅图1A与图1B）或200（请参阅图2A与图2B）。其次，固态发光元件400不仅可包括单一种固态发光封装体，而且也可包括多种固态发光封装体。例如固态发光元件400可以包括多个固态发光封装体200与300。因此，在此强调，图4A与图4B所示的固态发光封装体的种类仅供举例说明，并非限定本发明。
在图4A与图4B所示的实施例中，这些固态发光封装体300可以呈行列排列，其中排列在同一行的这些固态发光封装体300，也就是沿着行方向D1排列的固态发光封装体300，彼此邻接，而每一相邻这些固态发光封装体300行间存有一间隔G3，即沿着列方向D2排列的这些固态发光封装体300彼此之间存有间隔G3。
在固态发光元件400中，所有固态发光封装体300的导线架310可以是由至少一块金属板所制造而成，而制造这些导线架310的方法例如是对上述金属板进行机械加工，例如冲床（Stamping Press），以使金属板弯曲并形成这些间隔G2与G3，从而形成部分彼此邻接的导线架310，如图4A与图4B所示。
当形成这些导线架310之后，在这些导线架310上装设发光芯片220，其中发光芯片220可以是用覆晶接合或打线接合的方式装设在导线架310上。之后，形成封装胶体130，以将这些导线架310与这些发光芯片220包覆，从而完成固态发光元件400。
承上述，当固态发光元件400之后，可以对固态发光元件400进行切割（dicing），以使这些固态发光封装体300彼此分离。换句话说，图3A与图3B所示的固态发光封装体300可从固态发光元件400切割而成，即固态发光封装体300可以是从固态发光元件400所切割下来的一部分。
由于在其它实施例中，固态发光元件400也可以包括多个固态发光封装体100或200，因此图1A、图1B、图2A以及图1B所示的固态发光封装体100与200也可以是从固态发光元件400切割而成，即固态发光封装体100与200也可以是从固态发光元件400所切割下来的一部分。
此外，固态发光元件400可以直接作为发光源来使用。例如，固态发光元件400可以用来作为照明灯具的灯源，或是与扩散片（diffuser）及增亮膜（bright enhancement film）等光学膜片（optical film）结合而制作成液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）的直下入式背光模块（direct-type backlightmodule）。
图5是本发明另一实施例的固态发光元件的立体示意图。请参阅图5，本实施例的固态发光元件500与前述固态发光元件400相似，然而差异仅在于：在固态发光元件500中，所有固态发光封装体300是排列成一列，且每一相邻这些导线架310之间存有一间隔G3。
详细而言，在固态发光元件500中，所有固态发光封装体300是沿着列方向D2排列，且这些固态发光封装体300彼此之间存有间隔G3。此外，固态发光元件500也可以是从固态发光元件400切割而成。换句话说，固态发光元件500可以是从固态发光元件400所切割下来的一部分。
此外，固态发光元件500可以作为灯条（light bar）来使用，例如固态发光元件500可以用来作为照明灯具的灯源，或是与导光板（Light Guide Plate，LGP）结合而制作成液晶显示器的侧边式背光模块（side-type backlightmodule）。
必须说明的是，虽然固态发光封装体100、200及300与固态发光元件500皆可以从固态发光元件400切割而成，但是固态发光封装体100、200及300与固态发光元件500也可以不经过切割而形成，而固态发光元件400也可以是从其它含有较多数量固态发光封装体的固态发光元件所切割而成。因此，以上所述的制造固态发光封装体100、200与300以及固态发光元件400与500的方法仅供举例说明，并非限定本发明。
综上所述，本发明的固态发光元件及固态发光封装体能不采用现有的塑料碗杯来封装发光芯片，从而能降低因塑料碗杯的模具开发及制作所产生的制造成本，并且省去开发及制作模具的所需时间。相较于习知塑料引线芯片载体类型的封装结构而言，本发明的固态发光元件与固态发光封装体皆具有偏低的制造成本以及较少的制造时间。
此外，在以上所揭露的实施例中，固态发光封装体可以是从固态发光元件切割而成，而且有的固态发光元件（例如图5所示的固态发光元件500）也可以是从固态发光元件切割而成，因此利用对固态发光元件（例如图4A所示的固态发光元件400）的切割，可以设计出多种尺寸与多种外型的固态发光元件（例如灯条）或固态发光封装体，从而满足多样化的产品需求。
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍为本发明的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种固态发光封装体，其特征在于，该固态发光封装体包括：
导线架，包括：
第一电极件，具有至少一第一接触端；
第二电极件，具有至少一第二接触端；
发光芯片，电性连接该第一电极件与该第二电极件，并位于该第一接触端与该第二接触端之间，其中该发光芯片用于发出光线；以及
封装胶体，包覆该导线架与该发光芯片，该封装胶体具有相对的第一表面与第二表面，其中该第一表面为该发光芯片的出光面，且该第一电极件与该第二电极件皆朝向该第一表面而弯曲，而该第一表面暴露该第一接触端的顶部区域与该第二接触端的顶部区域。
2.如权利要求1所述的固态发光封装体，其特征在于，该第一电极件包括第一承载部与连接该第一承载部的第一延伸部，而该第二电极件包括第二承载部以及至少一连接该第二承载部的第二延伸部，该第一延伸部从该第一承载部朝向该第一表面弯曲而延伸至该第一接触端，而该第二延伸部从该第二承载部朝向该第一表面弯曲而延伸至该第二接触端。
3.如权利要求2所述的固态发光封装体，其特征在于，该第一承载部与该第二承载部之间存有间隔。
4.如权利要求2所述的固态发光封装体，其特征在于，该发光芯片以覆晶接合方式位于该导线架的该第一承载部与第二承载部上。
5.如权利要求1所述的固态发光封装体，其特征在于，该导线架更包括承载件，该承载件配置在该第一电极件与该第二电极件之间，其中该发光芯片装设在该承载件上。
6.如权利要求5所述的固态发光封装体，其特征在于，该固态发光封装体还包括多条键合导线，而该发光芯片经由所述多条键合导线而电性连接该第一电极件与该第二电极件。
7.如权利要求5所述的固态发光封装体，其特征在于，该承载件与该第一电极件相连，且该承载件与该第二电极件之间存有间隔。
8.如权利要求5所述的固态发光封装体，其特征在于，该承载件与该第一电极件、第二电极件之间各别存有间隔。
9.如权利要求5所述的固态发光封装体，其特征在于，该第二表面暴露该承载件底面。
10.如权利要求1所述的固态发光封装体，其特征在于，该第二表面暴露该第一电极件与该第二电极件的底面。
11.如权利要求1所述的固态发光封装体，其特征在于，该封装胶体还具有相对的第三表面与第四表面，该第三表面与该第四表面连接在该第一表面与该第二表面之间，而该第三表面与该第四表面暴露该第一接触端与该第二接触端的侧边区域。
12.如权利要求1所述的固态发光封装体，其特征在于，该第一电极件与该第二电极件的弯曲处的外侧为圆弧角状。
13.一种固态发光元件，其特征在于，该固态发光元件包括多个如权利要求1至12中任一项所述的固态发光封装体。
14.如权利要求13所述的固态发光元件，其特征在于，所述多个固态发光封装体排列成一列，且相邻的所述导线架之间存有间隔。
15.如权利要求13所述的固态发光元件，其特征在于，该些固态发光封装体呈行列排列。
16.如权利要求15所述的固态发光元件，其特征在于，排列在同一行的所述多个固态发光封装体彼此邻接，且相邻的所述固态发光封装体行间存有间隔。
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