CN103199173A - 发光二极管芯片、封装基板、封装结构及其制法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管芯片、封装基板、封装结构及其制法。关于一种发光二极管芯片的结构、发光二极管封装基板的结构、发光二极管封装结构及其制法，该发光二极管封装结构包括：封装基板，其上具有置晶垫；第一绝缘层，其形成于该置晶垫上，且具有多个贯穿该第一绝缘层的第一绝缘层开孔；发光二极管芯片，其具有相对的主动面与非主动面，该主动面上具有多个电极垫；第二绝缘层，其形成于该发光二极管芯片的非主动面上，且具有多个贯穿该第二绝缘层的第二绝缘层开孔，该第二绝缘层接置于该置晶垫上；以及多个金属导热组件，其对应形成于各该第一绝缘层开孔与对应位于各该第二绝缘层开孔中。本发明能有效对付热膨胀系数不匹配所造成的应力问题。

Description

发光二极管芯片、封装基板、封装结构及其制法
技术领域
本发明有关于一种发光二极管芯片的结构、发光二极管封装基板的结构、发光二极管封装结构及其制法，尤指一种打线型式的发光二极管芯片的结构、发光二极管封装基板的结构、发光二极管封装结构及其制法。
背景技术
近年来，由于发光二极管(light emitting diode，简称LED)具备效率高、不易破损、环保、高可靠性、使用寿命长、耗电量低、无须暖灯时间、与反应时间快速等传统光源无法与的比较的优秀性能，所以发光二极管的应用产品与日俱增。而随着各种颜色的发光二极管的研发成功，更开启发光二极管的照明应用时代。在节能省碳的趋势持续上升的情况下，发光二极管的照明市场逐渐扩展成为未来主要趋势，并逐渐取代传统冷阴极管、卤素灯或白炽灯泡等光源。
但随着LED的功率大幅提升，LED的工作温度也大幅上升，该温度主要会影响LED的发光效率与寿命。当LED的散热效率不好时，会造成工作温度上升，使LED的pn接面的温度升高，pn接面的温度与发光亮度呈现反比关系，温度愈是升高，LED亮度就愈衰减，即发光效率减低。另外，对于LED的寿命而言，假设LED的工作温度一直保持在50℃以下，则有将近20,000小时的寿命，而当工作温度升高至75℃时，寿命就只剩下10,000小时，所以工作温度对LED的寿命相当重要。综上所述，散热对于LED而言，是非常重要的考量因素。
请参阅图1，其为现有发光二极管封装结构的剖视图，如图所示，其通过将例如高导热银胶或锡膏的粘着层11全面性地涂布于金属材质的封装基板10的置晶垫101上，再把发光二极管芯片12接置于该粘着层11上，此种方式因导热面积大，故可提供较佳的导热效果。
然而，因为发光二极管芯片12与封装基板10的热膨胀系数(CTE)并不匹配(mismatch)，使得最终发光二极管封装结构在经过冷热循环的可靠度试验后，所产生的热应力容易造成两者的交界面处的剥离现象。
因此，如何避免上述现有技术中的种种问题，以解决发光二极管封装结构容易因热膨胀系数不匹配而产生过大热应力的问题，进而提升整体封装结构的可靠性，实已成为目前亟欲解决的课题。
发明内容
有鉴于上述现有技术的缺失，本发明的主要目的在于提供一种发光二极管芯片的结构、发光二极管封装基板的结构、发光二极管封装结构及其制法，能有效对付热膨胀系数不匹配所造成的应力问题。
本发明的发光二极管芯片的结构包括：具有相对的主动面与非主动面的基材本体，该主动面上具有多个电极垫；形成于该基材本体的非主动面上的绝缘层，且该绝缘层具有多个贯穿该绝缘层的绝缘层开孔；以及对应形成于各该绝缘层开孔中的多个金属导热组件。
本发明还提供一种发光二极管封装基板的结构，其包括：具有置晶垫的基板本体；形成于该置晶垫上的绝缘层，且该绝缘层具有多个贯穿该绝缘层的绝缘层开孔；以及对应形成于各该绝缘层开孔中的多个金属导热组件。
本发明还提供一种发光二极管封装结构，其包括：封装基板，其上具有置晶垫；第一绝缘层，其形成于该置晶垫上，且具有多个贯穿该第一绝缘层的第一绝缘层开孔；发光二极管芯片，其具有相对的主动面与非主动面，该主动面上具有多个电极垫；第二绝缘层，其形成于该发光二极管芯片的非主动面上，且具有多个贯穿该第二绝缘层的第二绝缘层开孔，该第二绝缘层接置于该置晶垫上；以及多个金属导热组件，其对应形成于各该第一绝缘层开孔与对应位于各该第二绝缘层开孔中。
本发明还提供一种发光二极管封装结构的制法，其包括：提供一封装基板，该封装基板具有置晶垫与第一绝缘层，该第一绝缘层形成于该置晶垫上，且该第一绝缘层具有多个贯穿该第一绝缘层的第一绝缘层开孔；以及借由多个金属导热组件将一发光二极管芯片接置于该封装基板上，该发光二极管芯片具有相对的主动面与非主动面，且该主动面上具有多个电极垫，该发光二极管芯片更具有第二绝缘层，其形成于该发光二极管芯片的非主动面上，且具有多个贯穿该第二绝缘层的第二绝缘层开孔，令该等金属导热组件对应位于各该第一绝缘层开孔与第二绝缘层开孔中。
由上可知，因为本发明利用多个矩阵式排列的导热组件将发光二极管芯片设置于发光二极管封装基板的置晶垫上，所以可以在影响发光二极管封装结构的散热能力的最低程度下，有效减少因热膨胀系数不匹配所造成的应力问题，进而提升整体可靠度。
附图说明
图1为现有发光二极管封装结构的剖视图。
图2A至图2G为本发明的发光二极管封装结构及其制法的第一实施例的剖视图，其中，图2A-1、图2A-2与图2A-3为图2A的仰视图的不同实施例。
图3A至图3G为本发明的发光二极管封装结构及其制法的第二实施例的剖视图。
主要组件符号说明
10       封装基板
101、31  置晶垫
11       粘着层
12、2    发光二极管芯片
20       基材本体
20a      主动面
20b      非主动面
201      电极垫
21       反射层
22       金属层
23       第二绝缘层
230      第二绝缘层开孔
24        第一金属导热组件
3         发光二极管封装基板
30        基板本体
32        焊垫
33        第一绝缘层
330       第一绝缘层开孔
34        第二金属导热组件
51        焊线
52        萤光层
53        透明材料
54        金属导热组件。
具体实施方式
以下借由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“外”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本发明可实施的范畴。
第一实施例
请参阅图2A至图2G，其为本发明的发光二极管封装结构及其制法的第一实施例的剖视图，其中，图2A-1、图2A-2与图2A-3为图2A的仰视图的不同实施例。
首先，如图2A所示，提供一发光二极管芯片2，其包括：基材本体20，其具有相对的主动面20a与非主动面20b，该主动面20a上具有多个电极垫201，该非主动面20b包括依序形成的反射层21与金属层22；第二绝缘层23，其形成于该基材本体20的非主动面20b上，且具有多个贯穿该第二绝缘层23的第二绝缘层开孔230。
如图2A-1、图2A-2与图2A-3所示，各该第二绝缘层开孔230呈圆形或多边形(例如矩形与八角形)，且该等第二绝缘层开孔230呈矩阵排列。
如图2B所示，于各该第二绝缘层开孔230中对应形成例如金属导热球的第一金属导热组件24。
如图2C所示，提供一发光二极管封装基板3，其包括：基板本体30，其上具有置晶垫31与多个焊垫32，该焊垫32设置于该置晶垫31的外缘，该基板本体30较佳为金属核心印刷电路板(Metal Core PrintedCircuit Board，简称MCPCB)，以增进整体散热性能；第一绝缘层33，其形成于该置晶垫31上，且具有多个贯穿该第一绝缘层33的第一绝缘层开孔330；例如金属导热层的多个第二金属导热组件34，其对应形成于各该第一绝缘层开孔330中。
如图2D所示，将该发光二极管芯片2接置于该发光二极管封装基板3上，各该第一金属导热组件24对应连接各该第二金属导热组件34，且各该第一金属导热组件24与各该第二金属导热组件34结合而构成金属导热组件54。
如图2E所示，形成多个电性连接该电极垫201与焊垫32的焊线51。
如图2F所示，形成包覆该发光二极管芯片2的萤光层52。
如图2G所示，于该萤光层52、置晶垫31、焊垫32与焊线51上覆盖透明材料53。
第二实施例
请参阅图3A至图3G，其为本发明的发光二极管封装结构及其制法的第二实施例的剖视图。
首先，如图3A所示，提供一发光二极管芯片2，其包括：基材本体20，其具有相对的主动面20a与非主动面20b，该主动面20a上具有多个电极垫201，该非主动面20b包括依序形成的反射层21与金属层22；第二绝缘层23，其形成于该基材本体20的非主动面20b上，且具有多个贯穿该第二绝缘层23的第二绝缘层开孔230。
如图3B所示，于各该第二绝缘层开孔230中对应形成例如金属导热层的第一金属导热组件24。
如图3C所示，提供一发光二极管封装基板3，其包括：基板本体30，其上具有置晶垫31与多个焊垫32，该焊垫32设置于该置晶垫31的外缘；第一绝缘层33，其形成于该置晶垫31上，且具有多个贯穿该第一绝缘层33的第一绝缘层开孔330；例如金属导热层的多个第二金属导热组件34，其对应形成于各该第一绝缘层开孔330中。
如图3D所示，将该发光二极管芯片2接置于该发光二极管封装基板3上，各该第一金属导热组件24对应连接各该第二金属导热组件34，且各该第一金属导热组件24与各该第二金属导热组件34结合而构成金属导热组件54。
如图3E所示，形成多个电性连接该电极垫201与焊垫32的焊线51。
如图3F所示，形成包覆该发光二极管芯片2的萤光层52。
如图3G所示，于该萤光层52、置晶垫31、焊垫32与焊线51上覆盖透明材料53。
要注意的是，实施本发明时，也可仅形成该第一金属导热组件24与该第二金属导热组件34的其中一个，且该第一金属导热组件24与该第二金属导热组件34可为金属导热层或金属导热球，但不以此为限。
本发明还提供一种发光二极管芯片2的结构，其包括：基材本体20，其具有相对的主动面20a与非主动面20b，该主动面20a上具有多个电极垫201；第二绝缘层23，其形成于该基材本体20的非主动面20b上，且具有多个贯穿该第二绝缘层23的第二绝缘层开孔230；以及多个第一金属导热组件24，其对应形成于各该第二绝缘层开孔230中。
于前述的发光二极管芯片2的结构中，该基材本体20的非主动面20b还包括反射层21，其连接该第二绝缘层23，且该基材本体20的非主动面20b还包括形成于该反射层21外侧上的金属层22，其设置于该第二绝缘层23与该反射层21之间，且该第一金属导热组件24连接至该金属层22。
于本发明的发光二极管芯片2的结构中，该第一金属导热组件24为金属导热层或金属导热球，且通过该第二绝缘层开孔230连接至该基材本体20，各该第二绝缘层开孔230呈圆形或多边形，且该等第二绝缘层开孔230呈矩阵排列。
本发明还提供一种发光二极管封装基板3的结构，其包括：基板本体30，其上具有置晶垫31；第一绝缘层33，其形成于该置晶垫31上，且具有多个贯穿该第一绝缘层33的第一绝缘层开孔330；以及多个第二金属导热组件34，其对应形成于各该第一绝缘层开孔330中。
于前述的发光二极管封装基板3的结构中，该基板本体30上还具有多个焊垫32，其设置于该置晶垫31的外缘，且该第二金属导热组件34为金属导热层或金属导热球，且通过该第一绝缘层开孔330连接至该基板本体30。
于本发明的发光二极管封装基板3的结构中，各该第一绝缘层开孔330呈圆形或多边形，且该等第一绝缘层开孔330呈矩阵排列。
本发明还提供一种发光二极管封装结构，其包括：发光二极管封装基板3，其包括：基板本体30，其上具有置晶垫31；第一绝缘层33，其形成于该置晶垫31上，且具有多个贯穿该第一绝缘层33的第一绝缘层开孔330；多个金属导热组件54，其对应形成于各该第一绝缘层开孔330中；以及发光二极管芯片2，其设置于该等金属导热组件54上，且包括：基材本体20，其具有相对的主动面20a与非主动面20b，该主动面20a上具有多个电极垫201；第二绝缘层23，其形成于该基材本体20的非主动面20b上，且具有多个贯穿该第二绝缘层23的第二绝缘层开孔230，各该金属导热组件54对应位于各该第二绝缘层开孔230中。
于前述的发光二极管封装结构中，该基板本体30上还具有多个焊垫32，其设置于该置晶垫31的外缘，且还包括多个电性连接各该电极垫201与焊垫32的焊线51，又包括萤光层52，其包覆该发光二极管芯片2，再包括透明材料53，其覆盖于该萤光层52、置晶垫31、焊垫32与焊线51上。
于本发明的发光二极管封装结构中，各该第二绝缘层开孔230与第一绝缘层开孔330呈圆形或多边形，且该等第二绝缘层开孔230与第一绝缘层开孔330呈矩阵排列，又该金属导热组件54为金属导热层或金属导热球。
综上所述，相比于现有技术，由于本发明利用类似球栅数组的方式将发光二极管芯片设置于发光二极管封装基板的置晶垫上，因此可以在影响发光二极管封装结构的散热能力的最低程度下，有效减少因热膨胀系数不匹配所造成的应力问题，进而提升整体可靠度。
上述实施例用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (22)

1.一种发光二极管芯片的结构，其包括：
基材本体，其具有相对的主动面与非主动面，该主动面上具有多个电极垫；
绝缘层，其形成于该基材本体的非主动面上，且具有多个贯穿该绝缘层的绝缘层开孔；以及
多个金属导热组件，其对应形成于各该绝缘层开孔中。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的结构，其特征在于，该基材本体的非主动面还包括反射层，其连接该绝缘层。
3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片的结构，其特征在于，该基材本体的非主动面还包括金属层，其设置于该绝缘层与该反射层之间，且该金属导热组件连接至该金属层。
4.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的结构，其特征在于，该金属导热组件为金属导热层或金属导热球，且通过该绝缘层开孔连接至该基材本体。
5.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的结构，其特征在于，各该绝缘层开孔呈圆形或多边形，且该等绝缘层开孔呈矩阵排列。
6.一种发光二极管封装基板的结构，其包括：
基板本体，其上具有置晶垫；
绝缘层，其形成于该置晶垫上，且具有多个贯穿该绝缘层的绝缘层开孔；以及
多个金属导热组件，其对应形成于各该绝缘层开孔中。
7.根据权利要求6所述的发光二极管封装基板的结构，其特征在于，该基板本体上还具有多个焊垫，其设置于该置晶垫的外缘。
8.根据权利要求6所述的发光二极管封装基板的结构，其特征在于，该金属导热组件为金属导热层或金属导热球，且通过该绝缘层开孔连接至该基板本体。
9.根据权利要求6所述的发光二极管封装基板的结构，其特征在于，各该绝缘层开孔呈圆形或多边形，且该等绝缘层开孔呈矩阵排列。
10.一种发光二极管封装结构，其包括：
封装基板，其上具有置晶垫；
第一绝缘层，其形成于该置晶垫上，且具有多个贯穿该第一绝缘层的第一绝缘层开孔；
发光二极管芯片，其具有相对的主动面与非主动面，该主动面上具有多个电极垫；
第二绝缘层，其形成于该发光二极管芯片的非主动面上，且具有多个贯穿该第二绝缘层的第二绝缘层开孔，该第二绝缘层接置于该置晶垫上；以及
多个金属导热组件，其对应形成于各该第一绝缘层开孔与对应位于各该第二绝缘层开孔中。
11.根据权利要求10所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该封装基板还具有多个焊垫，其设置于该置晶垫的外缘，且还包括多个电性连接各该电极垫与焊垫的焊线。
12.根据权利要求11所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该封装结构还包括萤光层，其包覆该发光二极管芯片。
13.根据权利要求12所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该封装结构还包括透明材料，其覆盖于该萤光层、置晶垫、焊垫与焊线上。
14.根据权利要求10所述的发光二极管封装结构，其特征在于，各该第一绝缘层开孔与第二绝缘层开孔呈圆形或多边形，且该等第一绝缘层开孔与第二绝缘层开孔呈矩阵排列。
15.根据权利要求10所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该金属导热组件为金属导热层或金属导热球。
16.一种发光二极管封装结构的制法，其包括：
提供一封装基板，该封装基板具有置晶垫与第一绝缘层，该第一绝缘层形成于该置晶垫上，且该第一绝缘层具有多个贯穿该第一绝缘层的第一绝缘层开孔；以及
借由多个金属导热组件将一发光二极管芯片接置于该封装基板上，该发光二极管芯片具有相对的主动面与非主动面，且该主动面上具有多个电极垫，该发光二极管芯片还具有第二绝缘层，其形成于该发光二极管芯片的非主动面上，且具有多个贯穿该第二绝缘层的第二绝缘层开孔，令该等金属导热组件对应位于各该第一绝缘层开孔与第二绝缘层开孔中。
17.根据权利要求16所述的发光二极管封装结构的制法，其特征在于，先于该发光二极管芯片与封装基板上分别形成多个第一金属导热组件与第二金属导热组件，各该第一金属导热组件与第二金属导热组件再对应相接而构成各该金属导热组件。
18.根据权利要求16所述的发光二极管封装结构的制法，其特征在于，该封装基板上还具有多个焊垫，其设置于该置晶垫的外缘，且还包括形成多个电性连接该电极垫与焊垫的焊线。
19.根据权利要求18所述的发光二极管封装结构的制法，其特征在于，该制法还包括形成包覆该发光二极管芯片的萤光层。
20.根据权利要求19所述的发光二极管封装结构的制法，其特征在于，该制法还包括于该萤光层、置晶垫、焊垫与焊线上覆盖透明材料。
21.根据权利要求16所述的发光二极管封装结构的制法，其特征在于，各该第一绝缘层开孔与第二绝缘层开孔呈圆形或多边形，且该等第一绝缘层开孔与第二绝缘层开孔呈矩阵排列。
22.根据权利要求16所述的发光二极管封装结构的制法，其特征在于，该金属导热组件为金属导热层或金属导热球。
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