CN1220281C - 子母型发光二极管的封装结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明“子母型发光二极管的封装结构及方法”，是将LED晶粒先封装成表面黏著型(SMD)的LED封装子体元件，再以单颗或复数颗SMDLED封入另一较大具凹槽的封装外壳母体中，形成子母型的封装结构，其优点在于制作白光LED等使用萤光粉的发光二极管时，先封装成SMD型的良率及光均匀度皆很高，且可依亮度、LED的Vf或光色x、y值的需求先挑选出合适的SMD LED封在同一结构内，亦可由此结构制作出由多颗SMD型LED集合而成单一较大颗高功率的LED，所以先封装成SMD的结构再封入较大具凹槽封装外壳中的方式具有许多制程上的优点。

Description

子母型发光二极管的封装结构及方法

技术领域

本发明提供一种发光二极管的封装，特别是指一种子母型发光二极管的封装结构及方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的特点有寿命长、省电、反应速度快、可靠度高、环保、安全等优点，随着技术的进步，LED的亮度也逐渐提升，应用层面已十分广泛，尤其是白光LED，被喻为21世纪主要照明光源之一，也因此全世界各研究单位，都正积极地投入研究白光LED的行列。

目前白光LED主要的制作方式是以蓝光LED晶粒(450-470nm)上添加YAG黄色萤光粉，使蓝光激发黄色萤光粉产生黄色光，再以黄、蓝互补色的方式就可产生白色光。在LED晶粒上添加萤光粉产生白光的方式，在制作过程中有许多缺点，白光LED制作上最大的困扰就是有色偏现象，色偏现象是在点胶的过程中胶体与萤光粉混合后，萤光粉会有沉淀的现象，另外点胶量控制不精准亦会造成色偏(微量点胶不易控制得很精准)，因此在同一批产品中有部分萤光粉多一点的产品会产生偏黄现象，萤光粉少一点的则产生偏蓝现象，所以白光LED的制作良率因此大受影响。

本发明人从事白光LED的研发已有多年的经验，并已取得多项白光LED专利，如美国发明专利US 5952681、US 5962971、台湾专利新型157331号、发明138847号、发明129191号等，今本发明人针对以上制作方式的缺点作了更进一步的研究，提出一种可大量生产且良率高的白光LED制作结构，即本发明“子母型发光二极管的封装结构及方法”。

本发明“子母型发光二极管的封装结构及方法”，其中，“子”为小尺寸有添加萤光体的SMD LED元件，“母”为具有凹槽的较大外壳封装结构体，将较小有添加萤光粉的SMD LED元件置于较大外壳封装体内，共同封装成一子母体结构，称之为子母型发光二极管。

本发明“子母型发光二极管的封装结构及方法”的封装技术，首先将LED晶粒在SMD基板上固晶打线，再用含有萤光体的封装树脂先封装成较小的表面黏著型发光二极管型态(SMD LED如0603型为1.6*0.8mm或0402型为1.0*0.5mm)，此SMD LED即可做成白光LED，将此白光SMD LED置于具有凹槽的较大的封装结构体内，利用SMD LED的端电极与较大的LED封装结构体内的内电极接合，再于凹槽中加上透明树脂即可完成子母型白光LED。

本发明使用SMD的理由为SMD采用模铸(Molding)制程，不但生产时的速度较快，而且由于模铸方式的原料是以萤光粉混合模铸胶所制作的固体胶饼，此萤光粉混合的固体胶饼于模铸时均匀地附盖于LED晶粒之上，其均匀度佳，所发出光的色度座标也较为集中，但若使用SMD模铸的制作方式将可改善许多制程缺点。

本发明另一优点为可制作高功率多晶封装结构，一般制作高功率白光LED的方式大概有下列几种，第一种是使用多颗Lamp LED封装在一起，使得整体亮度较高的方式；另外现在有一种新的方式是利用多晶封装产生高亮度LED的做法，其中第一种是同时在支架凹槽上置入多颗LED晶粒经固晶打线，再于LED晶粒上以点胶的方式点上萤光粉，再封装成各种结构的白光LED。第二种方式是利用覆晶(Filp Chip)的技术，将原本需打线的电极面朝下覆盖于凹槽内的正负电极上，利用此种方式不用打线且体积可以缩小。

使用上述第一种方式，会有体积较大的问题，而使用第二种方式，因为晶粒的好坏、波长、Vf等尚未区分过，晶粒容易于制程中发生问题，而且以点胶的方式会使得萤光胶体内的萤光粉均匀性较难控制，所以直接使用多晶再点萤光胶的方式有其缺点存在，第二种用覆晶方式的优点很多，可能成为未来LED封装的主流之一，但想要同时以覆晶方式制作多晶的封装结构有一定的困难度。

本发明与一般多晶高功率LED封装方式不同的地方在于本发明是先封装成数个SMD LED后，在一起封入较大的封装体中，其好处是生产良率高，并可于SMD LED封入前依波长、LED的Vf、亮度等分类，此种方法可提升了LED制程的方便性与选择性。另外因为SMD使用模铸制程，具有快速性及高存活率，加上本身的体积很小，若以子母型的封装方式会使得光色更加均匀。

亦可利用本发明子母型发光二极管的封装，来制作单颗混色光LED(如紫红光LED等)，不但可采用单颗或多颗；SMD LED封装成在同一支架凹槽上，且由于SMD型的封装结构体积较小，而且解决了萤光粉不均匀的问题，同时在SMD封入较大的封装体之前可以作晶粒的好坏、波长、Vf、X、Y色度座标的分类，大大地提升了生产良率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种子母型发光二极管的封装结构及方法，其可改善白光LED的色偏现象并可提高生产良率并可轻易的制作出多晶高功率白光LED照明模组，用途广泛可应用于照明、指示、背光等用途。

本发明一种子母型发光二极管的封装结构，其特征在于，包含：

一发光二极管晶粒；

一支架或基板，具有正负电极为固定发光二极管晶粒之用；

一含萤光粉体的封装胶体，该萤光粉体可被此发光二极管晶粒发光光谱激发；

一表面粘着型发光二极管封装子体元件，该封装子体为发光二极管晶粒、支架或基板及含萤光粉体的封装胶体共同模铸成型；

一较大的封装外壳母体，其内部电极与表面粘着型发光二极管封装子体元件的外部电极接合导通；

一透明封装胶体，填充于封装外壳母体内，并覆盖整个表面粘着型发光二极管封装子体元件。

其中发光二极管晶粒采用固晶打线或覆晶的方式封装成表面粘着型发光二极管子体元件。

其中子体元件表面粘着型发光二极管的数量为单颗或复数颗。

其中较大的封装外壳母体材料为金属或陶瓷或电路板或半导体或塑料。

其中较大的封装外壳母体，为正面发光型或侧面发光型或灯型及表面黏著型。

本发明一种子母型发光二极管的封装方法，其特征在于，其方法为：将一含有萤光粉较小的表面粘着型发光二极管子体元件封入另一较大的封装外壳母体中，使子体表面粘着型发光二极管元件的外电极与较大的封装外壳母体的内电极接合导通，并在母体封装外壳内加入封装胶体形成子母型发光二极管。

其中子体表面粘着型发光二极管的数量为单颗或复数颗。

其中将红色、绿色、蓝色的表面粘着型发光二极管子体元件同时封入同一较大的母体封装外壳中，形成一颗三波长的白光发光二极管。

其中封入的单颗表面粘着型发光二极管子体为其颜色以萤光粉激发的混光表面粘着型发光二极管。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合具体实施例及附图对本发明作一详细的描述，其中：

图1为传统正面发光型白光LED封装结构示意图；

图2为传统PCB型白光LED封装结构示意图；

图3为传统模铸SMD型白光LED封装结构示意图；

图4为本发明子母型发光二极管的封装实施例一示意图；

图5为本发明子母型发光二极管的封装实施例二示意图；

图6为本发明子母型发光二极管的封装实施例二示意图；

图7为本发明子母型发光二极管的封装实施例三示意图。

图8为本发明子母型发光二极管的封装实施例四示意图。

图9为本发明子母型发光二极管的封装实施例五示意图。

具体实施方式

敬请参阅图4，是为本发明子母型发光二极管的封装实施例一示意图，主要由LED晶粒1、SMD封装支架3、萤光粉11、封装胶体4、正面发光型封装支架5、内部电极6、正面发光型外部电极9所组成，其中：

LED晶粒1，其是为一蓝光LED晶粒1(430-470nm)，主要用来提供一发光源及用来激发萤光粉11以产生其它波长光之用。

萤光粉11，为一黄色萤光粉11，其作用为可吸收LED晶粒1所发出的蓝光，转换为另一波长的黄光，由黄、蓝互补色而产生白色光。

首先选取一蓝光LED晶粒1，将此LED晶粒1经由固晶打线程序置于SMD封装支架3上，并以模铸方式封装成SMD LED 7，其中在模铸胶饼部分，已预先放入所需的萤光粉11，并随着模铸时均匀地分布在LED晶粒1的周围，故以此流程可制作成白光SMD LED 7，接着将此SMD LED 7装置于一较大尺寸的正面发光型封装支架5之上，并加温使得SMD的端电极与正面发光型封装支架5的内部电极6结合在一起，最后于正面发光型封装支架5的凹槽内加入封装胶体4即完成单颗的白光正面发光型子母型发光二极管。

实施例二

敬请参阅图5与图6，是为本发明子母型发光二极管的封装实施例二示意图，主要由SMD LED 7、萤光粉11、封装胶体4、侧面发光型封装支架13、矩形封装体18或椭圆形封装体19所组成，其中：

SMD LED 7，其是为一白光SMD LED元件，主要用来提供一白光光源的子体。

侧面发光型封装支架13，内含的封装体结构为一矩形封装体18或椭圆形封装体19，其作用为封装结构的母体。

白光SMD LED 7的制作方式同实施例一，将此白光SMDLED7制于侧面发光型封装结构13的封装体内，并加温使得SMD的端电极与侧面发光型封装支架13的内部电极6接合，即为一侧面发光白色光子母型发光二极管，图5为一内部为矩形封装体的侧面发光结构示意图，图6为一内部为椭圆形封装体的侧面发光结构示意图。

实施例三

敬请参阅图7，是为本发明子母型发光二极管的封装实施例三图示，主要由SMD LED 7、萤光粉11、封装胶体4、灯型(Lamp)封装支架100、导线2、PCB 12所组成，其中：

SMD LED 7，其是为一白光SMD LED元件，主要用来提供一白色光源的子体。

PCB 12，其为一印刷电路板，作用为承载SMD LED 7和连接灯型(Lamp)封装支架10之用。

白光SMD LED 7的制作方式同实施例一，将此白光SMDLED 7元件先置于PCB 12上，再将其置于灯型(lamp)封装支架10的封装体内，并将此白光SMD LED 7经打线程序使得与灯型(Lamp)封装支架10导通，最后由模具封装成单颗的白光子母型灯型(Lamp)发光二极管。

实施例四

敬请参阅图8，是为本发明子母型发光二极管的封装实施例四图示，主要由SMD LED7、萤光粉11、封装胶体4、正面发光型封装支架5、透镜8、内部电极6、正面发光型外部电极9所组成，其中：

SMD LED 7，其是为一白光LED元件，主要用来提供一白色光源的子体，在本实施例中以复数颗SMD元件封装于较大的正面发光型封装支架5中。

透镜8，功能为使复数颗白光SMD LED所发出的光源作聚焦之用。

白光SMD LED 7元件的制作方式同实施例一，将此白光SMD LED7以复数颗置于较大的正面发光型封装支架5的内部电极6上使其导通，并以封装胶体4封装成单颗正面发光型LED结构，为了使光源集中可于正面发光型LED出光面以点胶等方式加工制作透镜8，如图7所示为一高功率多颗子母型白光发光二极管。

实施例五

敬请参阅图9，是为本发明子母型发光二极管的封装实施例五示意图，主要由蓝色SMD LED 15、红色SMD LED 16、绿色SMD LED17、封装胶体4、正面发光型封装支架5、内部电极6、正面发光型外部电极9所组成。

首先各选取一颗红色、绿色、蓝色LED晶粒1，将这三颗LED晶粒1经由固晶打线等程序，制于SMD封装支架3上，并以模铸方式分别封装成蓝色SMD LED 15、红色SMD LED 16、绿色SMD LED 17，接着将此三颗SMD LED置于较大的正面发光型封装支架5的封装体内并由接合点14固定使SMD LED的电极与正面发光型内部电极6导通，最后封入封装胶体4即完成由R、G、B LED所组成的三波长白光子母型发光二极管。

本发明“子母型发光二极管的封装结构及方法”所使用的白光SMDLED，除了可以使用蓝光LED晶粒加黄色萤光粉产生黄、蓝互补的两波长白色光外，亦可使用紫外光LED晶粒(波长350-390nm)加红、蓝、绿混合萤光粉、或使用紫光LED晶粒(390-410nm)加红、蓝、绿混合萤光粉、或使用蓝光晶粒(波长430-480nm)加红、绿萤光粉的方式产生白色光，上述另外三种方式不同的地方在于所发出的白光为三波长，为一色泽更好的白色光源。

本发明“子母型发光二极管的封装结构及方法”，其最主要的应用是在改良以萤光粉激发方式的混色光LED，如白光LED、紫红光LED等，因为萤光层若以点胶的方式封装一方面因为萤光粉沉淀速度快，易造成不均匀，而且不易控制X、Y色度座标的稳定性，造成良率不佳的情形，此外萤光胶使用点胶的方式技术较繁琐，生产速度也相对较慢；今本发明子母型LED封装结构，先采用模铸的方式制作尺寸较小的SMD LED元件，再将其以单数或复数个封入较大的封装结构上，采用SMD的优点在于因为若使用模铸的技术，可将萤光粉与胶饼充分混合，在模铸时萤光粉的分布较均匀且容易控制、良率较高可降低生产成本。

综合以上所述，本发明“子母型发光二极管的封装结构及方法”其优点为：

1、良率较高、色偏差较小使产品具竞争力。

2、可在SMD LED型态中先行分类(如Vf、色度、亮度等)后，再封入母体中，如此可得到较均一的色度、亮度与Vf(Vf不同对LED的亮度会有偏差)。

3、可多颗SMD LED共同封装在同一结构体中，形成高亮度的发光二极管，不须采用大晶粒即可完成大功率的功效。

本发明诸实施例均可实际制作成商品化产品，突破以往使用单颗SMD LED及萤光粉制程上的缺点，具有创新与进步性，极具产业上运用价值，使用LED更有符合环保、安全、节能等优点，可运用于各种照明、指示、背光等用途。

Claims (9)

1、一种子母型发光二极管的封装结构，其特征在于，包含：

一发光二极管晶粒；

一支架或基板，具有正负电极为固定发光二极管晶粒之用；

一含萤光粉体的封装胶体，该萤光粉体可被此发光二极管晶粒发光光谱激发；

一表面粘着型发光二极管封装子体元件，该封装子体为发光二极管晶粒、支架或基板及含萤光粉体的封装胶体共同模铸成型；

一较大的封装外壳母体，其内部电极与表面粘着型发光二极管封装子体元件的外部电极接合导通；

一透明封装胶体，填充于封装外壳母体内，并覆盖整个表面粘着型发光二极管封装子体元件。

2、如权利要求1所述的子母型发光二极管的封装结构，其特征在于，其中发光二极管晶粒采用固晶打线或覆晶的方式封装成表面粘着型发光二极管子体元件。

3、如权利要求1所述的子母型发光二极管的封装结构，其特征在于，其中子体元件表面粘着型发光二极管的数量为单颗或复数颗。

4、如权利要求1所述的子母型发光二极管的封装结构，其特征在于，其中较大的封装外壳母体材料为金属或陶瓷或电路板或半导体或塑料。

5、如权利要求1所述的子母型发光二极管的封装结构，其特征在于，其中较大的封装外壳母体，为正面发光型或侧面发光型或灯型或表面黏著型。

6、一种子母型发光二极管的封装方法，其特征在于，其方法为：将一含有萤光粉较小的表面粘着型发光二极管子体元件封入另一较大的封装外壳母体中，使子体表面粘着型发光二极管元件的外电极与较大的封装外壳母体的内电极接合导通，并在母体封装外壳内加入封装胶体形成子母型发光二极管。

7、如权利要求6所述的子母型发光二极管的封装方法，其特征在于，其中子体表面粘着型发光二极管的数量为单颗或复数颗。

8、如权利要求6所述的子母型发光二极管的封装方法，其特征在于，其中将红色、绿色、蓝色的表面粘着型发光二极管子体元件同时封入同一较大的母体封装外壳中，形成一颗三波长的白光发光二极管。

9、如权利要求6所述的子母型发光二极管的封装方法，其特征在于，其中封入的单颗表面粘着型发光二极管子体为其颜色以萤光粉激发的混光表面粘着型发光二极管。

Images