CN113394320B - 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电路基板、反射杯、发光二极管芯片以及透镜结构。反射杯位于电路基板上且与电路基板共同构成一凹杯且形成一开口，反射杯具有第一金属环位于凹杯。发光二极管芯片固晶于凹杯内的电路基板上。透镜结构具有第二金属环用以接合第一金属环而覆盖开口。本发明的发光二极管封装结构采多件式组合设计并以金属环接结各组件，解决基板不平整的问题，增加共晶良率。

Description

发光二极管封装结构
技术领域
本发明是关于一种发光二极管封装结构。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是半导体材料制成的发光元件，可将电能转换成光，其具有体积小、能量转换效率高、寿命长、省电等优点，因此广泛应用于各式电子装置的光源。
当发光二极管使用陶瓷杯再加上石英片贴合的封装模式，容易造成电极焊垫不平整或共晶不良等缺点，且难以在光学上进行优化，是各供应商亟欲解决的问题。
发明内容
本发明提出一种创新的发光二极管封装结构，解决先前技术的问题。
一种发光二极管封装结构包括电路基板、反射杯、发光二极管芯片以及透镜结构。反射杯位于电路基板上且与电路基板共同构成一凹杯且形成一开口，反射杯具有第一金属环位于凹杯。发光二极管芯片固晶于凹杯内的电路基板上。透镜结构具有第二金属环用以接合第一金属环而覆盖开口。
于本发明的一实施例中，反射杯的底面具有第三金属环，且电路基板具有第四金属环用以接合第三金属环。
于本发明的一实施例中，第一、二金属环之间与第三、四金属环之间以金属膏或玻璃膏接合。
于本发明的一实施例中，第一、二金属环之间与第三、四金属环之间以高分子粘胶接合。
于本发明的一实施例中，第一、三金属环彼此连接且直径相同。
于本发明的一实施例中，发光二极管封装结构还包含另一组不同直径的第一、二金属环用以接合反射杯与透镜结构。
于本发明的一实施例中，发光二极管封装结构还包含另一组不同直径的第三、四金属环用以接合反射杯与电路基板。
于本发明的一实施例中，发光二极管封装结构还包含高分子粘胶填充于不同直径的该些第一、二金属环之间。
于本发明的一实施例中，发光二极管封装结构还包含高分子粘胶填充于不同直径的该些第三、四金属环之间。
于本发明的一实施例中，电路基板包含凸台供发光二极管芯片固晶于其上，凸台的顶面高于反射杯与电路基板之间的接合介面。
于本发明的一实施例中，透镜结构包含平透镜或凸透镜。
于本发明的一实施例中，透镜结构内嵌于凹杯内。
于本发明的一实施例中，第一、二、三、四金属环为连续封闭的金属环。
于本发明的一实施例中，第一、二、三、四金属环为不连续的金属环。
于本发明的一实施例中，凹杯的内表面具有光反射涂层。
综上所述，本发明的的发光二极管封装结构采多件式组合设计并以金属环接结各组件，解决基板不平整的问题，增加共晶良率。发光二极管封装结构可运用于多种基板以及各式透境，增加设计自由度。此外，金属环可阻挡接合胶材遭发光二极管的高能量光线攻击。
以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1是绘示依照本发明的第一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图；
图2是绘示依照本发明的第二实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图；
图3是绘示依照本发明的第三实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图；
图4是绘示依照本发明的第四实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图；
图5是绘示依照本发明的第五实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图；
图6是绘示依照本发明的第六实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图；
图7是绘示依照本发明的第七实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图；以及
图8是绘示依照本发明的实施例的发光二极管封装结构的各种金属环的上视平面图。
【符号说明】
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附符号的说明如下：
9a:矩形
9b:矩形
9c:圆形
9d:圆形
9e:多边形
9f:多边形
100a:发光二极管封装结构
100b:发光二极管封装结构
100c:发光二极管封装结构
100d:发光二极管封装结构
100e:发光二极管封装结构
100f:发光二极管封装结构
100g:发光二极管封装结构
102:电路基板
102a:凸台
104:发光二极管芯片
106:反射杯
106a:台阶
106b:开口
107:光反射涂层
108:第一金属环
108’:第一金属环
109:连接环
110:第二金属环
110’:第二金属环
112:第三金属环
112’:第三金属环
114:第四金属环
114’:第四金属环
120:锡膏
130:粘胶
150:透镜结构
具体实施方式
为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。
于实施方式与申请专利范围中，涉及“电性连接”的描述，其可泛指一元件透过其他元件而间接电气耦合至另一元件，或是一元件无须透过其他元件而直接电连结至另一元件。
于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或复数个。
本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”是用以修饰任何可些微变化的数量，但这种些微变化并不会改变其本质。于实施方式中若无特别说明，则代表以“约”、“大约”或“大致”所修饰的数值的误差范围一般是容许在百分之二十以内，较佳地是于百分之十以内，而更佳地则是于百分之五以内。
请参照图1，其绘示依照本发明的第一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图。发光二极管封装结构100a包括电路基板102、反射杯106、发光二极管芯片104以及透镜结构150。反射杯106设置于电路基板102上且与电路基板102共同构成一凹杯且形成一开口106b。反射杯106具有第一金属环108位于凹杯内。发光二极管芯片104固晶于凹杯内的电路基板102上。透镜结构150具有第二金属环110用以接合第一金属环108而覆盖开口106b。
在本实施例中，反射杯106的材质可以是高分子类如PE、PT、PC、PMMA、铁氟龙等各类塑胶橡胶产品，或为陶瓷如Al2O3、AlN、ZrO2…或金属如铁、铝、铜、不锈钢、或其他合金，但不以此为限。
在本实施例中，金属环的材质可以是金属(例如铜、镍、金、银)或其合金(例如金锡合金、镍锡合金、锡银铜合金、铁钴镍合金等材质)，但不以此为限。金属环表面镀层为镀金(例如镀钯、镍、或其他金属)、或亦可为金属氧化物或氮化物(例如如TiO2、TiN或其他氧化物如SiO2、BN…)，亦可涂布抗氧化层，如OSP(Organic Solderability Preservative)，有机保焊膜等类似材料，但不以此为限。
在本实施例中，透镜结构150可以是玻璃、石英、蓝宝石、氟化钙等对应波长的透明材料，亦可为有机材料PC、PMMA等，但不以此为限。
在本实施例中，透镜结构150是平透镜，但不以此为限。
在本实施例中，金属环之间的接合材料可以为金属膏(如锡膏、金锡膏)、玻璃膏等无机材料，亦可为环氧树酯、硅胶等高分子材料。
请参照图2，其绘示依照本发明的第二实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图。发光二极管封装结构100b较前述发光二极管封装结构100a增加了金属环(112、114)。反射杯106的底面具有第三金属环112，电路基板102的顶面具有第四金属环114，用以接合第三金属环112。反射杯106的倾斜内表面具有光反射涂层107。在本实施例中，光反射涂层107包含金属反射层(如铝、银、金等)，其最外层可涂布氧化物(如TiO2、SiO2等)保护，但不以此为限。
请参照图3，其绘示依照本发明的第三实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图。发光二极管封装结构100c与前述发光二极管封装结构100b的差异在于，第一、三金属环(108、112)是一体成型的结构，亦或第一、三金属环(108、112)通过连接环109连接，且所有连接环的直径皆相同。
请参照图4，其绘示依照本发明的第四实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图。发光二极管封装结构100d与前述发光二极管封装结构100b的差异在于增加另一组第一、二、三、四金属环(108’、110’、112’、114’)。在本实施例中，第一、二金属环(108’、110’)的直径小于第一、二金属环(108、110)的直径，而第三、四金属环(112’、114’)的直径大于第三、四金属环(112、114)的直径，但不以此为限。当发光二极管封装结构100d使用高分子粘胶130接合其金属环时，高分子粘胶130可填充于不同直径的第一、二金属环(108、110、108’、110’)之间与不同直径的第三、四金属环(112、114、112’、114’)之间，借以避免发光二极管芯片104所发出的高能量光线的直接照射而劣化。
请参照图5，其绘示依照本发明的第五实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图。发光二极管封装结构100e具体绘示使用金属膏120接合金属环的具体结构。使用金属膏120或其他无机材料取代有机高分子材料接合金属环的优点在于避免有机高分子材料遭高能量光线L攻击而劣化。
请参照图6，其绘示依照本发明的第六实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图。发光二极管封装结构100f的电路基板102具有凸台102a可供发光二极管芯片104固晶于其上。凸台102a的顶面高于反射杯106与电路基板102之间的接合介面。当发光二极管封装结构100f使用高分子粘胶130接合其金属环时，凸台102a的高度避免发光二极管芯片104所发出的高能量光线L的直接照射高分子粘胶130。此外，当透镜结构150是内嵌于反射杯106的凹杯内的台阶106a上时，高分子粘胶130可填入于第一、二金属环(108、110)与反射杯106的内壁之间，借以增加胶合的面积。
请参照图7，绘示依照本发明的第七实施例的一种发光二极管封装结构的剖面图。发光二极管封装结构100g与前述发光二极管封装结构100b的差异在于，透镜结构150是凸透镜，不同于前述的平透镜。
请参照图8，其绘示依照本发明的实施例的发光二极管封装结构的各种金属环的上视平面图。上述金属环的外形可为连续封闭的矩形9a、圆形9c或多边形9e，亦或为不连续的矩形9b、圆形9d或多边形9f等，但不以此为限。
综上所述，本发明的的发光二极管封装结构采多件式组合设计并以金属环接结各组件，解决基板不平整的问题，增加共晶良率。发光二极管封装结构可运用于多种基板以及各式透境，增加设计自由度。此外，金属环可阻挡接合胶材遭发光二极管的高能量光线攻击。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，于不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括：
一电路基板；
一反射杯，位于该电路基板上且与该电路基板共同构成一凹杯且形成一开口，该反射杯具有第一金属环位于该凹杯，该第一金属环至少部分内嵌于该反射杯内；
一发光二极管芯片，固晶于该凹杯内的该电路基板上；以及
一透镜结构，具有第二金属环用以接合该第一金属环而覆盖该开口。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该反射杯的底面具有第三金属环，且该电路基板具有第四金属环用以接合该第三金属环。
3.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该第一金属环、该第二金属环之间与该第三金属环、该第四金属环之间以金属膏或玻璃膏接合。
4.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该第一金属环、该第二金属环之间与该第三金属环、该第四金属环之间以高分子粘胶接合。
5.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该第一金属环、该第三金属环彼此连接且直径相同。
6.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包含另一组不同直径的该第一金属环、该第二金属环用以接合该反射杯与该透镜结构。
7.根据权利要求6所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包含高分子粘胶填充于不同直径的该第一金属环、该第二金属环之间。
8.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包含另一组不同直径的该第三金属环、该第四金属环用以接合该反射杯与该电路基板。
9.根据权利要求8所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包含高分子粘胶填充于不同直径的该第三金属环、该第四金属环之间。
10.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该电路基板包含一凸台供该发光二极管芯片固晶于其上，该凸台的顶面高于该反射杯与该电路基板之间的接合介面。
11.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该透镜结构包含平透镜或凸透镜。
12.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该透镜结构内嵌于该凹杯内。
13.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该第一金属环、该第二金属环、该第三金属环、该第四金属环为连续封闭的金属环。
14.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该第一金属环、该第二金属环、该第三金属环、该第四金属环为不连续的金属环。
15.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该凹杯的内表面具有光反射涂层。
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