CN108336215A - 光电封装体及其制造方法 - Google Patents

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CN108336215A CN201710058713.7A CN201710058713A CN108336215A CN 108336215 A CN108336215 A CN 108336215A CN 201710058713 A CN201710058713 A CN 201710058713A CN 108336215 A CN108336215 A CN 108336215A
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黄亮魁
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Abstract

本发明公开一种光电封装体及其制造方法。该光电封装体包括一载件、一发光芯片、一盖体以及一密封材料。载件具有一承载平面以及一位于承载平面的线路层。发光芯片装设于承载平面上，并电连接线路层。盖体连接载件，其中盖体与载件之间形成一空腔，而发光芯片位于空腔内。密封材料形成在载件上以及盖体周围，其中密封材料完全覆盖盖体与载件之间的连接处，而密封材料的水蒸气渗透率(WVTR)小于1g/m2/day。

Description

光电封装体及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种光电元件(optoelectronic component)及其制造方法，且特别是涉及一种光电封装体及其制造方法。
背景技术
现今照明灯具已普遍采用发光二极管芯片(Light Emitting Diode Die，LEDDie)来作为发光源。然而，水气与氧气会对发光二极管芯片产生不良影响，以至于长时间接触水气与氧气的发光二极管芯片容易发生损害，导致发光二极管芯片的寿命缩短。因此，目前的发光二极管芯片都会被密封(encapsulated)，以使发光二极管芯片尽可能与外界的水气及氧气隔绝，而一些在潮湿环境中使用的照明灯具，例如渔船灯，其里面的发光二极管芯片更需要良好的密封，以有效防止水气与氧气的渗入。
发明内容
本发明提供一种光电封装体，其采用渗透率(permeation)偏低的密封材料来使里面的发光芯片有效地与外界的水气及氧气隔绝。
本发明提供一种制造方法，其用来制造上述光电封装体。
本发明其中一实施例所提供的光电封装体包括一载件、一发光芯片、一盖体以及一密封材料。载件具有一承载平面以及一位于承载平面的线路层。发光芯片装设于承载平面上，并电连接线路层。盖体连接载件，其中盖体与载件之间形成一空腔，而发光芯片位于空腔内。密封材料形成在载件上以及盖体周围，其中密封材料完全覆盖盖体与载件之间的连接处(junction)，而密封材料的水蒸气渗透率小于1g/m2/day。
在本发明的一实施例中，上述载件还具有一外侧面。外侧面与密封材料皆环绕承载平面，而密封材料具有一与外侧面切齐的外表面。
在本发明的一实施例中，上述载件包括一挡墙。挡墙凸出于承载平面，并围绕发光芯片。挡墙连接盖体，而挡墙、承载平面与盖体定义出空腔。
在本发明的一实施例中，上述载件还包括一连接挡墙的板体。板体具有承载平面，并与挡墙一体成型。
在本发明的一实施例中，上述盖体包括一盖板以及一挡墙。挡墙连接在盖板与载件之间，并且围绕发光芯片，其中盖板、挡墙与承载平面定义出空腔。
在本发明的一实施例中，上述载件还具有一外侧面与一邻接外侧面的环形槽。外侧面、环形槽与密封材料皆环绕挡墙，而密封材料填满环形槽，并具有一与外侧面切齐的外表面。
在本发明的一实施例中，上述盖板与挡墙一体成型。
在本发明的一实施例中，上述盖板是透明的或不透明的。
在本发明其中一实施例所提供的光电封装体的制造方法中，首先，提供一封装载件集合(package group)，其包括一封装联板(package panel)以及多个装设于封装联板上的发光芯片。接着，将多个盖体连接封装联板，其中这些盖体分别罩盖这些发光芯片，而多条沟槽(trench)形成于这些盖体之间。相邻两盖体之间存有这些沟槽其中之一。接着，形成一密封材料于这些盖体的周围，其中密封材料填充这些沟槽，并且完全覆盖各盖体与封装联板之间的连接处。接着，沿着这些沟槽切割(dicing)封装联板。
在本发明的一实施例中，上述形成密封材料的方法包括点胶涂布密封材料于封装联板上。接着，固化封装联板上的密封材料。
在本发明的一实施例中，上述封装联板具有多条预切槽(pre-cut)。这些预切槽分别位于这些沟槽的底部，而密封材料更填满这些预切槽。
本发明因采用以上低水蒸气渗透率(小于1g/m2/day)的密封材料，其能使光电封装体内的发光芯片有效地与外界的水气及氧气隔绝，让本发明的光电封装体适合制作成能在潮湿环境下长时间使用的照明灯具(例如渔船灯)。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明一实施例的光电封装体的俯视示意图；
图1B是图1A中沿线1B-1B剖面所绘制的剖面示意图；
图2A至图2E是图1B中的光电封装体的制造方法的示意图；
图3是本发明另一实施例的光电封装体的剖面示意图；
图4是本发明另一实施例的光电封装体的剖面示意图；
图5A至图5C是图4中的光电封装体的制造方法的剖面示意图；
图6是本发明另一实施例的光电封装体的剖面示意图。
符号说明
20：刀具
100、300、400、600：光电封装体
110、410：载件
111、411h：承载平面
112a、112b：线路层
112r：环形槽
112s、411s：外侧面
120：发光芯片
130、330、430、630：盖体
131、331：盖板
132、412：挡墙
132s：壁面
140、140i：密封材料
141s：外表面
200、500：封装载件集合
210、510：封装联板
211c：预切槽
331a、331b：平面
411：板体
C1、C2：空腔
J1、J2：连接处
T1、T2：沟槽
具体实施方式
图1A是本发明一实施例的光电封装体的俯视示意图，而图1B是图1A中沿线1B-1B剖面所绘制的剖面示意图。请参阅图1A与图1B，光电封装体100包括载件110，其可为线路板，例如印刷线路板(Printed Circuit Board，PCB)，而载件110的介电层(未标示)可由树脂片(prepreg)或陶瓷来制成。在图1B的实施例中，载件110为双面线路板(double sidedcircuit board)，并具有两层线路层112a与112b。不过，在其他实施例中，载件110也可为单面线路板(single sided circuit board)或多层线路板(multilayer circuit board)，所以载件110所包括的线路层(例如线路层112a与112b)的数量可仅为一层或至少三层。
光电封装体100还包括装设(mounted)在载件110上的发光芯片120，其电连接载件110。具体而言，载件110还具有承载平面111，而线路层112a位于承载平面111，其中发光芯片120装设于承载平面111上，并电连接线路层112a。以图1B为例，发光芯片120是利用打线接合(wire bonding)而装设于承载平面111上，并电连接线路层112a。不过，在其他实施例中，发光芯片120也可利用倒装接合(flip chip)而装设于承载平面111上。发光芯片120可以是发光二极管芯片(LED Die)，其可作为可见光光源。或者，发光芯片120也可作为不可见光光源，例如红外光光源或紫外光光源。
光电封装体100还包括盖体130，其连接载件110，其中盖体130与载件110之间会形成空腔C1，而发光芯片120位于空腔C1内。详细而言，盖体130包括盖板131以及挡墙132，其中盖板131连接挡墙132。从图1B来看，挡墙132是从盖板131的下侧向下延伸而成，且挡墙132的形状为环形，以使挡墙132与盖板131定义出一容置槽(未标示)。
盖体130固定在承载平面111上，并且罩盖发光芯片120，其中挡墙132连接在盖板131与载件110之间，并围绕发光芯片120。如此，载件110会封闭挡墙132与盖板131所定义的容置槽而形成空腔C1，即盖板131、挡墙132与承载平面111会定义出空腔C1。此外，盖板131可具有收敛(converging)或发散(diverging)光束的功能。以图1B为例，盖板131具有凸面(convex surface)，所以盖板131能收敛发光芯片120所发出的光束。
在本实施例中，盖板131与挡墙132可以是一体成型，即盖板131与挡墙132两者可由相同材料所制成，且两者之间不会形成界面(boundary)或连接处。举例来说，盖板131与挡墙132可以是由一块板材经机械加工(machining)或化学蚀刻(chemical etching)后而形成，或是经由同一道注塑成型而形成，其中板材可为玻璃，所以盖板131可以是透明的。
不过，在其他实施例中，由于发光芯片120也可以作为红外光光源，而且现有技术早已发展出红外光能穿透的不透明材料，因此可供红外光穿透的盖板131也可以是不透明的。此外，盖板131与挡墙132也可以不是一体成型，即盖板131与挡墙132两者之间会形成界面或连接处，且盖板131与挡墙132两者可由不同的材料所制成。所以，盖板131与挡墙132不限定一定要一体成型。
光电封装体100还包括密封材料140，其可为固化后(cured)的胶材(adhesive)，而密封材料140的主要构成材料可为环氧树脂(epoxy)。密封材料140形成在载件110上以及盖体130周围，并完全覆盖盖体130与载件110之间的连接处J1，其中密封材料140可接触盖体130与载件110。密封材料140的水蒸气渗透率(water vapor transmission rate，WVTR)小于1g/m2/day，所以密封材料140能有效地阻挡外界的水气与氧气，并且能防止水气与氧气从连接处J1渗入至空腔C1内，以使发光芯片120能有效地与水气及氧气隔绝。
此外，密封材料140可具有良好的抗腐蚀能力，并能通过ASTM B-117盐雾测试300小时的可靠度验证。可见，密封材料140不仅具有良好的隔绝水气与氧气的能力，而且也具有良好的抗腐蚀能力，从而能有效阻挡水气、氧气以及腐蚀物质(例如海水蒸气)的渗入，以使光电封装体100适合在潮湿环境下长时间使用，即光电封装体100不仅可制作成路灯与台灯等一般照明灯具，而且也适合制作成能在潮湿环境下长时间使用的照明灯具，例如渔船灯。
另外，载件110可以还具有外侧面112s与环形槽112r。外侧面112s、环形槽112r与密封材料140皆环绕承载平面111与挡墙132，而环形槽112r邻接外侧面112s。在图1B所示的实施例中，外侧面112s是从环形槽112r的下缘向下延伸而成。载件110凸出挡墙132的壁面132s，而盖体130没有凸出载件110的外侧面112s，以使密封材料140得以形成在载件110上，并且环绕挡墙132。此外，密封材料140更填满环形槽112r，并具有与外侧面112s切齐的外表面141s。
图2A至图2E是图1B中的光电封装体的制造方法的示意图。请参阅图2A，在光电封装体100的制造方法中，首先，提供封装载件集合(packagegroup)200。封装载件集合200包括封装联板(package panel)210以及多个发光芯片120，而这些发光芯片120皆装设于封装联板210上。
封装联板210包括多块载件110(图2A未标示)，而这些载件110是由切割封装联板210而形成。换句话说，封装联板210是这些载件110彼此相连而形成的面板(panel)或基板条(strip)，因此封装联板210也具有多面承载平面111，并包括多层线路层112a与112b。此外，封装联板210可具有多条预切槽211c，而这些预切槽211c位于这些发光芯片120的周围。
请参阅图2B与图2C，其中图2C是图2B的俯视示意图，而图2B是沿图2C中线2B-2B剖面所绘示的剖面示意图。接着，将多个盖体130连接封装联板210，其中盖体130连接封装联板210的方法有多种。例如，盖体130可利用胶黏(adhering)或共晶接合(eutecticbonding)来连接封装联板210。这些盖体130分别罩盖这些发光芯片120，而在这些盖体130连接封装联板210之后，多条沟槽T1会形成于这些盖体130之间，其中相邻两盖体130之间会存有一条沟槽T1。这些预切槽211c分别位于这些沟槽T1的底部，而在图2B与图2C所示的实施例中，这些沟槽T1与这些预切槽211c排成网格状，并形成在这些盖体130的周围。
请参阅图2D，接着，形成密封材料140i于这些盖体130的周围，即沿着这些沟槽T1形成密封材料140i，其中密封材料140i填充于这些沟槽T1，并填满这些预切槽211c，因此密封材料140i的形状也可为网格状。密封材料140i可为高分子胶材，其主要构成材料例如是环氧树脂，而形成密封材料140i的方法可包括以下步骤。首先，点胶涂布密封材料140i于封装联板210上。之后，固化封装联板210上的密封材料140i，其中密封材料140i可利用紫外光照射或加热来固化。此外，密封材料140i会完全覆盖各个盖体130与封装联板210之间的连接处J1。
请参阅图2D与图2E，接着，沿着这些沟槽T1切割封装联板210。例如，可利用刀具20对准并沿着这些沟槽T1来切割封装联板210，以将封装载件集合200分成多个光电封装体100。至此，多个光电封装体100基本上已完成。此外，刀具20是沿着这些沟槽T1切割封装联板210，所以刀具20会直接切割密封材料140i，以使密封材料140i成为这些光电封装体100中的密封材料140，其中密封材料140i的外表面141s与载件110的外侧面112s都是经刀具20切割而形成，所以外表面141s与外侧面112s切齐。此外，刀具20也会切割这些预切槽211c，以至于这些预切槽211c会成为这些光电封装体100中的环形槽112r，如图2E所示。
值得一提的是，在图1B所示的实施例中，盖体130包括具有凸面的盖板131，以收敛发光芯片120所发出的光束，但在其他实施例中，盖板131也可以不具有任何凸面或凹面(concave surface)，如同图3所示的光电封装体300。请参阅图3，图3实施例所示的光电封装体300与前述光电封装体100相似，而两者唯一的差异仅在于光电封装体300的盖体330所包括的盖板331。具体而言，盖板331具有彼此相对的平面331a与331b，但不具有任何凸面或凹面。所以，盖板331基本上并不会收敛或发散发光芯片120所发出的光束。此外，盖体330的构成材料与形成方法可皆相同于盖板131，且盖体330中的盖板331与挡墙132也可以是一体成型，如同以上图1A与图1B的实施例所述。
图4是本发明另一实施例的光电封装体的剖面示意图。请参阅图4，其所示的光电封装体400与前述实施例的光电封装体100相似。例如，光电封装体400也包括载件410、发光芯片120、盖体430以及密封材料140，且图4中的光电封装体400的俯视示意图与图1A相当相似。发光芯片120装设于载件410的方式也相同于图1B中发光芯片120装设于载件110的方式，而且密封材料140也完全覆盖盖体430与载件410之间的连接处J2。不过，光电封装体400与光电封装体100之间仍存有差异，例如载件410与盖体430。
盖体430为一块平坦的板材，例如玻璃板，而盖体430的构成材料可与盖板131相同，所以盖体430也可以是透明或不透明。当盖体430为不透明时，盖体430可由能被红外光穿透的不透明材料所制成。载件410包括板体411与挡墙412，其中板体411连接挡墙412。板体411实质上相同于图1B所示的载件110，并具有承载平面411h与外侧面411s，其中外侧面411s与密封材料140皆环绕承载平面411h。承载平面411h也是供发光芯片120所装设，而挡墙412凸出于承载平面411h，并且围绕发光芯片120。
在本实施例中，板体411与挡墙412可以是一体成型，即板体411与挡墙412两者可由相同材料所制成，且两者之间不会形成界面或连接处。例如，板体411与挡墙412两者构成材料可包括陶瓷，而板体411与挡墙412可经由同一道烧结(sintering)流程而形成。此外，挡墙412连接盖体430，而挡墙412、承载平面411h与盖体430可定义出空腔C2，其中发光芯片120位于空腔C2内。
图5A至图5C是图4中的光电封装体的制造方法的剖面示意图。请参阅图5A，光电封装体400与光电封装体100两者的制造方法相似。在光电封装体400的制造方法中，首先，提供封装载件集合500，其包括封装联板510以及多个装设在封装联板510上的发光芯片120。封装联板510包括多块载件410(图5A未标示)，并且是这些载件410彼此相连而形成的面板或基板条。所以，这些载件410可由切割封装联板510而形成。不同于图2A中的封装联板210，由于封装联板510包括多块载件410，所以封装联板510会具有多个凸出的挡墙412，而且封装联板510也不具有任何预切槽211c。
请参阅图5B。接着，将多个盖体430连接封装联板510，其中盖体430可利用胶黏或共晶接合来连接封装联板510。在这些盖体430连接封装联板510之后，多条沟槽T2会形成于这些盖体430之间，而其中一条沟槽T2形成在相邻两盖体430之间，其中这些沟槽T2可排成网格状。之后，形成密封材料140i于这些盖体430的周围，并将密封材料140i填充于这些沟槽T2中，其中密封材料140i会完全覆盖各个盖体430与封装联板510之间的连接处J2。密封材料140i的形成方法已在前述实施例中说明，所以这里不再赘述。
请参阅图5B与图5C，接着，沿着这些沟槽T2切割封装联板510。例如，利用刀具20对准并沿着这些沟槽T2来切割封装联板510，以将封装载件集合500分成多个光电封装体400，以及将密封材料140i分成多个密封材料140。至此，多个光电封装体400基本上已完成。此外，密封材料140i的外表面141s与板体411的外侧面411s都是经刀具20切割而形成，所以外表面141s与外侧面411s切齐。
特别一提的是，在图4所示的实施例中，盖体430为一块平坦的板材，但在其他实施例中，盖体430可以具有凸面或凹面，以收敛发光芯片120所发出的光束，如同图6所示的光电封装体600。请参阅图6，其所示的光电封装体600与前述光电封装体400相似，唯一的差异仅在于光电封装体600的盖体630具有凸面，所以盖体630具有收敛发光芯片120所发出的光束的功能。
综上所述，由于密封材料完全覆盖盖体与载件之间的连接处，并具有良好的隔绝水气与氧气的能力(水蒸气渗透小于1g/m2/day)，因此外界水气与氧气难以从盖体与载件之间的连接处渗入至空腔内的发光芯片。如此，本发明所公开的密封材料能有效保护发光芯片免于被水气与氧气所损害，以使光电封装体适合制作成能在潮湿环境下长时间使用的照明灯具(例如渔船灯)。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (13)

1.一种光电封装体，包括：
载件，具有承载平面以及位于该承载平面的线路层：
发光芯片，装设于该承载平面上，并电连接该线路层；
盖体，连接该载件，其中该盖体与该载件之间形成一空腔，而该发光芯片位于该空腔内；以及
密封材料，形成在该载件上以及该盖体周围，其中该密封材料完全覆盖该盖体与该载件之间的连接处。
2.如权利要求1所述的光电封装体，其中该密封材料的水蒸气渗透率小于1g/m2/day。
3.如权利要求1所述的光电封装体，其中该载件还具有一外侧面，该外侧面与该密封材料皆环绕该承载平面，该密封材料具有一与该外侧面切齐的外表面。
4.如权利要求1所述的光电封装体，其中该载件包括挡墙，该挡墙凸出于该承载平面，并围绕该发光芯片，该挡墙连接盖体，而该挡墙、该承载平面与该盖体定义出该空腔。
5.如权利要求4所述的光电封装体，其中该载件还包括连接该挡墙的板体，该板体具有该承载平面，并与该挡墙一体成型。
6.如权利要求1所述的光电封装体，其中该盖体包括：
盖板；以及
挡墙，连接在该盖板与该载件之间，并且围绕该发光芯片，其中该盖板、该挡墙与该承载平面定义出该空腔。
7.如权利要求6所述的光电封装体，其中该载件还具有一外侧面与一邻接该外侧面的环形槽，该外侧面、该环形槽与该密封材料皆环绕该挡墙，而该密封材料填满该环形槽，并具有一与该外侧面切齐的外表面。
8.如权利要求6所述的光电封装体，其中该盖板与该挡墙一体成型。
9.如权利要求6所述的光电封装体，其中该盖板是透明的。
10.如权利要求6所述的光电封装体，其中该盖板是不透明的。
11.一种光电封装体的制造方法，包括：
提供一封装载件集合，其包括一封装联板以及多个装设于该封装联板上的发光芯片；
将多个盖体连接该封装联板，其中该些盖体分别罩盖该些发光芯片，多条沟槽形成于该些盖体之间，而相邻两盖体之间存有该些沟槽其中之一；
形成一密封材料于该些盖体的周围，其中该密封材料填充该些沟槽，并且完全覆盖各该盖体与该封装联板之间的连接处；以及
沿着该些沟槽切割该封装联板。
12.如权利要求11所述的光电封装体的制造方法，其中形成该密封材料的方法包括：
点胶涂布该密封材料于该封装联板上；以及
固化该封装联板上的密封材料。
13.如权利要求11所述的光电封装体的制造方法，其中该封装联板具有多条预切槽，而该些预切槽分别位于该些沟槽的底部，该密封材料还填满该些预切槽。
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