TW201301585A - 發光二極體封裝結構及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種發光二極體封裝結構，包括電極、反射杯、發光二極體晶片和封裝層。所述反射杯的中央形成一通孔，所述發光二極體晶片位於該通孔內，並與所述電極電性連接。該封裝層填充於通孔內而將發光二極體晶片封裝於其內部。該封裝層包括與電極連接的一結合部及與結合部連接的一本體部，結合部具有一個與電極接觸的接觸面，該結合部與電極之間的接觸面積的大小大於該結合部任意與接觸面平行的橫截面的面積大小。該本體部從與結合部連接的位置處向遠離結合部的方向逐漸增加。本發明還涉及一種發光二極體封裝結構的製造方法。
Description
本發明涉及半導體結構，尤其涉及一種發光二極體封裝結構及其製造方法。
目前發光二極體(Light Emitting Diode, LED)封裝結構通常包括一個反射杯結構，所述反射杯常設於基板的上方，該反射杯的中央設有一收容該發光二極體於其內的通孔，該通孔內設有封裝層。然而，這種發光二極體封裝結構中，由於製成該反射杯的材料與製成基板的材料之間的附著力通常較小，基板與反射杯之間的結合不緊密而容易形成縫隙，使得水汽和灰塵等雜質容易沿該縫隙進入封裝後的發光二極體封裝結構中，從而造成發光二極體的失效，影響該發光二極體封裝結構的壽命。
有鑒於此，有必要提供一種密封性更好的發光二極體封裝結構及其製造方法。
一種發光二極體封裝結構，包括電極、反射杯、發光二極體晶片和封裝層。所述反射杯的中央形成一通孔，所述發光二極體晶片位於該通孔內，並與所述電極電性連接。該封裝層填充於通孔內而將發光二極體晶片封裝於其內部。該封裝層包括與電極連接的一結合部及與結合部連接的一本體部，結合部具有一個與電極接觸的接觸面，該結合部與電極之間的接觸面積的大小大於該結合部任意與接觸面平行的橫截面的面積大小。該本體部從與結合部連接的位置處向遠離結合部的方向逐漸增加。
一種發光二極體封裝結構的製造方法，包括以下步驟：
提供兩電極，兩電極相互間隔設置，且相互絕緣，在兩電極上分別形成阻擋結構；
在兩電極一側形成反射杯，所述反射杯的底端與該阻擋結構連接，所述反射杯與所述電極圍設形成一容置空間；
去除所述阻擋結構，在所述反射杯底端於設有所述阻擋結構的部位對應形成凹陷部；
將發光二極體晶片設於所述容置空間中，並將發光二極體晶片與所述電極電性連接；
在容置空間內形成一封裝層，覆蓋所述發光二極體晶片，所述封裝層同時填滿所述凹陷部。
上述發光二極體封裝結構的製造方法中，所述反射杯底部與所述電極接觸的部分形成有凹陷部，所述封裝層填滿所述凹陷部，採用該製造方法所製造的發光二極體封裝結構的封裝層包括與電極連接的結合部及與結合部連接的本體部，該結合部與電極之間的接觸面積的大小大於該結合部於任意位置處的橫截面面積的大小，從而增大了封裝層與電極的接觸面積。由於封裝層對金屬的附著力大於反射杯對金屬的附著力，更大的接觸面積使得封裝層與電極之間的密封性能進一步增強，從而使外界的水汽和雜質難以進入到封裝體內部，起到有效的防塵、防水的作用。同時封裝層的本體部從與結合部連接的位置處向遠離結合部的方向逐漸增加，使得發光二極體晶片的光線可順利穿透所述封裝層向外出射。
請參閱圖1，本發明的一實施方式提供一種發光二極體封裝結構10，其包括基板11、電極12、反射杯13、發光二極體晶片14和封裝層15。
基板11為一矩形平板，用以承載所述電極12、反射杯13、發光二極體晶片14和封裝層15於其上表面上。該基板11的上表面大致中央的位置處形成一矩形的絕緣部113。該絕緣部113由電性絕緣材料製成。本實施例中，所述基板11材料為PPA（Polyphthalamide，聚醋酸乙烯酯）等。可以理解的，所述基板11各邊的長度可以相同或不同，進一步的，所述基板11的形狀並不限於矩形，其形狀還可以為圓形等，所述基板11上也可以不形成所述絕緣部113。
電極12至少為兩個，所述電極12形成在所述基板11上的絕緣部113兩側，兩電極12之間相互電性絕緣。兩電極12呈薄片狀，分別從絕緣部113的相對兩側向遠離絕緣部113的方向延伸，並分別突伸出所述基板11的相對兩側面。所述電極12所用的材料為導電性能較好的金屬材料，如金、銀、銅、鉑、鋁、鎳、錫或鎂中的一種或幾種的合金。
反射杯13位於所述電極12上。該反射杯13整體呈中空矩形，其中央設有一收容所述發光二極體晶片14在內的通孔131。該反射杯13與所述電極12、絕緣部113共同圍設形成一容置空間16（圖5）。該通孔131包括靠近電極12的第一部分1311（圖6）及遠離電極12的第二部分1312（圖6），該第一部分1311的尺寸從靠近電極12的方向從下往上逐漸減小，該第二部分1312的尺寸從第一部分1311的頂端向遠離電極12的方向從下往上逐漸增加。該第一部分1311的深度遠小於第二部分1312的深度，從而使得所述發光二極體晶片14出射的光線很少部分被反射向電極12方向。所述反射杯13從底部的內表面向外側面所在方向凹陷形成有凹陷部17，所述凹陷部17位於該容置空間16的底端的相對兩側。所述反射杯13可以與基板11採用相同的材料製成，如PPA等材料。
發光二極體晶片14收容於容置空間16內，並貼設於所述電極12上。所述發光二極體晶片14通過金屬導線141與所述電極12電性連接。可以理解的，該發光二極體晶片14也可以採用覆晶的方式固定於電極12上並與所述電極12電連接。
封裝層15填充於所述容置空間16內，用於覆蓋所述發光二極體晶片14和金屬導線141於該容置空間16內部。該封裝層15的形狀與通孔131的形狀相匹配，包括與基板11相貼設的結合部151及遠離基板的本體部152，結合部151具有一個與電極12接觸的接觸面。該結合部151的尺寸從靠近電極12的方向從下往上逐漸減小，該本體部152的尺寸從結合部151的頂端向遠離電極12的方向從下往上逐漸增加。由於所述凹陷部17的設置，所述封裝層15與所述電極12之間形成更大的接觸面積。所述封裝層15的材質可以為矽膠(silicone)、環氧樹脂(epoxy resin)或二者的組合物。所述封裝層15內還可以包含螢光轉換材料，該螢光轉換材料可以為石榴石基螢光粉、矽酸鹽基螢光粉、原矽酸鹽基螢光粉、硫化物基螢光粉、硫代鎵酸鹽基螢光粉和氮化物基螢光粉。
所述封裝層15包覆於發光二極體晶片14的週邊，可以保護發光二極體晶片14免受灰塵、水汽等影響。由於所述封裝層15對金屬的附著力大於反射杯13對金屬的附著力，因此增大所述封裝層15與電極12的接觸面積使得封裝層15與電極12之間的密封性能增強，從而使外界的水汽和雜質難以進入到封裝層15內部，起到有效的防塵、防水的作用。可以理解的，該封裝層15的形狀並不限於本發明實施例中所述的形狀，只要使得該封裝層15的結合部151與電極12之間的接觸面積的大小大於該結合部151於其他位置處與該接觸面平行的橫截面的面積，使得該封裝層15與電極12之間的具有較大的結合面積，同時本體部152從與結合部151連接的位置處向遠離結合部151的方向逐漸增加而不會影響光線的出射即可。其中，通過改變該反射杯13底端的凹陷部17的形狀，可以達到改變該封裝層15的結合部151的形狀的目的。
請參閱圖2至圖8，本發明實施方式提供的一種發光二極體封裝結構10的製造方法包括以下步驟。
請參閱圖2，提供兩電極12，兩電極12並排間隔設置，且相互絕緣，在兩電極12上分別設有阻擋結構18。所述電極12所用的材料為金、銀、銅、鉑、鋁、鎳、錫或鎂中的一種或幾種的合金。所述電極12採用電鍍、磁控濺射、化學鍍或晶圓鍵合等方法形成。請同時參閱圖3，每一阻擋結構18呈長條狀，沿對應電極12的寬度方向延伸，所述阻擋結構18在本實施例中為截面形狀為三角形的棱柱，可以理解的，該阻擋結構18的截面形狀並不限於三角形，也可以為圓形，方形，菱形等任意形狀，如，請參閱圖4，所述阻擋結構18分別呈U形，每一阻擋結構18包括三長條狀的棱柱首尾依次連接組成，其中每一阻擋結構18的開口面向另一阻擋結構18的開口。
請參閱圖5，在兩電極12一側形成反射杯13，同時在兩電極12相對另一側形成基板11，所述基板11形成反射杯13的一側在兩電極12之間的空隙處形成絕緣部113。所述反射杯13和基板11採用不同的材料，採用分別成型的方法製成。所述反射杯13的底端的內側與該阻擋結構18連接，並覆蓋所述阻擋結構18的外側部分，所述反射杯13、與所述基板11、電極12共同圍成一容置空間16。
請參閱圖6，採用化學蝕刻的方法去除所述阻擋結構18，從而在對應設有所述阻擋結構18的地方形成凹陷部17，即在所述反射杯13底部的內側向其外側面所在方向凹陷形成凹陷部17。
請參閱圖7，將發光二極體晶片14設置於所述容置空間16中，並將發光二極體晶片14通過金屬導線141與所述電極12電性連接。
請參閱圖8，在所述容置空間16內填充封裝材料而形成一封裝層15，覆蓋所述發光二極體晶片14，由於所述凹陷部17的設置，所述封裝層15同時填滿所述凹陷部17，使得該封裝層15包括與基板11和電極12相貼設的結合部151及遠離基板11的本體部152。該結合部151的尺寸從靠近基板11的方向從下往上逐漸減小，該本體部152的尺寸從結合部151的頂端向遠離基板11的方向從下往上逐漸增加。所述封裝層15的材質可以為矽膠、環氧樹脂或二者的組合物。所述封裝層15還可以包含螢光轉換材料。所述封裝層15可以保護發光二極體晶片14免受灰塵、水氣等影響。所述封裝層15對電極12的附著力大於反射杯13對電極12的附著力。
如圖9所示，為本發明第二實施方式提供的發光二極體封裝結構20。該發光二極體封裝結構20與第一實施例中所述發光二極體封裝結構10的主要區別在於，電極22的結構不同。每一電極22大致呈U形，從基板11的絕緣部113的相對兩側向遠離絕緣部113的方向延伸，並分別覆蓋所述基板11的相對兩側面，再從該基板11的相對兩側面的底端向內相向延伸，直至其末端分別與絕緣部113的相對兩側面對齊。
如圖10所示，為本發明第三實施方式提供的發光二極體封裝結構30。該發光二極體封裝結構30與第一實施例中所述發光二極體封裝結構10的主要區別在於，該發光二極體封裝結構30不包括基板11，所述兩電極32的厚度增加而分別呈平板狀，從而通過電極32直接製成所述反射杯13、封裝層15及發光二極體晶片14。
如圖11所示，本發明第四實施方式提供的發光二極體封裝結構40。該發光二極體封裝結構40與第三實施例中的所述發光二極體封裝結構30的主要區別在於，所述絕緣部413的頂端的相對兩側與電極42接觸的部分之間形成有凹陷部47，所述封裝層45同時填滿所述凹陷部47，從而進一步增大所述封裝層45與所述電極42的接觸面積。
本發明實施方式提供的發光二極體封裝結構中，由於所述反射杯13底部形成有凹陷部17，所述封裝層15填滿所述凹陷部17，從而增大了封裝層15與電極12的接觸面積。由於封裝層15對金屬的附著力大於反射杯13對金屬的附著力，更大的接觸面積使得封裝層15與電極12之間的密封性能進一步增強，從而使外界的水汽和雜質難以進入到封裝體內部，起到有效的防塵、防水的作用。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10，20，30，40．．．發光二極體封裝結構
11．．．基板
113，413．．．絕緣部
12，22，32，42．．．電極
13．．．反射杯
131．．．通孔
1311．．．第一部分
1312．．．第二部分
14．．．發光二極體晶片
141．．．金屬導線
15，45．．．封裝層
151．．．結合部
152．．．本體部
16．．．容置空間
17，47．．．凹陷部
18．．．阻擋結構
圖1是本發明第一實施方式提供的一種發光二極體封裝結構示意圖。
圖2至圖8是本發明第一實施方式提供的發光二極體封裝結構的製造方法示意圖。
圖9是本發明第二實施方式提供的一種發光二極體封裝結構示意圖。
圖10是本發明第三實施方式提供的一種發光二極體封裝結構示意圖。
圖11是本發明第四實施方式提供的一種發光二極體封裝結構示意圖。
10．．．發光二極體封裝結構
11．．．基板
113．．．絕緣部
12．．．電極
13．．．反射杯
14．．．發光二極體晶片
141．．．金屬導線
15．．．封裝層
151．．．結合部
152．．．本體部
Claims (10)
- 一種發光二極體封裝結構，包括電極、反射杯、發光二極體晶片和封裝層，所述反射杯的中央形成一通孔，所述發光二極體晶片位於該通孔內，並與所述電極電性連接，該封裝層填充於通孔內而將發光二極體晶片封裝於其內部，其改進在於，該封裝層包括與電極連接的一結合部及與結合部連接的一本體部，結合部具有一個與電極接觸的接觸面，該結合部與電極之間的接觸面積的大小大於該結合部任意與接觸面平行的橫截面的面積大小，該本體部從與結合部連接的位置處向遠離結合部的方向逐漸增加。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中：所述結合部的尺寸從靠近電極的方向從下往上逐漸減小。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中：所述通孔包括靠近電極的第一部分及遠離電極的第二部分，該第一部分的尺寸從靠近電極的方向從下往上逐漸減小，該第二部分的尺寸從第一部分的頂端向遠離電極的方向從下往上逐漸增加。
- 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體封裝結構，其中：所述第一部分的深度小於第二部分的深度。
- 如申請專利範圍第1項至第4項任一項所述的發光二極體封裝結構，其中：還包括一基板，所述反射杯與基板分別位於電極的相對兩側，該基板上設有一絕緣部，所述電極的數量為兩個，每一電極呈薄片狀，分別位於絕緣部的相對兩側。
- 如申請專利範圍第1項至第4項任一項所述的發光二極體封裝結構，其中：還包括一基板，所述反射杯與基板分別位於電極的相對兩側，該基板上設有一絕緣部，所述電極的數量為兩個，每一電極呈U形，分別位於絕緣部的相對兩側 。
- 如申請專利範圍第1項至第4項任一項所述的發光二極體封裝結構，其中：所述電極的數量為兩個，每一電極分別呈平板狀，兩電極之間通過一絕緣部連接。
- 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構，其中：所述絕緣部靠近封裝部的一端的相對兩側與電極接觸的部分之間形成有凹陷部，所述封裝層同時填滿所述凹陷部。
- 一種發光二極體封裝結構的製造方法，包括以下步驟：
提供兩電極，兩電極相互間隔設置，且相互絕緣，在兩電極上分別形成阻擋結構；
在兩電極一側形成反射杯，所述反射杯的底端與該阻擋結構連接，所述反射杯與所述電極圍設形成一容置空間；
去除所述阻擋結構，在所述反射杯底端於設有所述阻擋結構的部位對應形成凹陷部；
將發光二極體晶片設於所述容置空間中，並將發光二極體晶片與所述電極電性連接；
在容置空間內形成一封裝層，覆蓋所述發光二極體晶片，所述封裝層同時填滿所述凹陷部。 - 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：採用化學蝕刻的方法去除所述阻擋結構。
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