TW201507214A - 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及其製造方法在此揭露，製造方法包含下列步驟：提供包覆有導線架(lead frame)之本體，此本體具有凹陷開口之封裝空間，並且露出預定作為固晶區之部分導線架表面；將發光二極體晶片固定於固晶區上；填充封裝膠體至封裝空間中，以包覆發光二極體晶片；於膠體可塑期間，對封裝膠體執行膠體變形製程，使封裝膠體之表面形成暫時凹凸曲面；施以固化處理，使暫時凹凸曲面固化。

Description

發光二極體封裝結構及其製造方法
本發明是有關於一種製造方法，且特別是有關於一種發光二極體之封裝結構及其製造方法。
發光二極體(Light Emitting Diode，LED)與傳統照明相較下具有相當優勢，例如體積小、發光效率佳、壽命長、操作反應時間快、低電壓低電流驅動、可靠度高、不易破裂、可製成體積小、可陣列式元件，且無熱輻射與無水銀等有毒物質的汙染的優點，所以發光二極體為背光模組之主要光源。由於發光二極體是一種發光指向性很高的光源，若應用於直接照明(direct lighting)背光模組中，此特性將使背光模組輝度均勻度降低，且影響品味的表現。
因此，如何在現有的發光二極體透明膠封裝的技術下，對封裝膠體加工變形，以改變發光二極體之配光曲線，進而提升發光二極體在背光模組輝度均勻度，提高品味，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域極需改進的目標。
本發明之一態樣是在提供一種發光二極體之封裝結構及其製造方法，以解決先前技術的問題。
於一實施例中，本發明所提供的發光二極體封裝結構之製造方法包含：提供包覆有導線架(lead frame)之本體，此本體具有凹陷開口之封裝空間，並且露出預定作為固晶區之部分導線架表面；將發光二極體晶片固定於固晶區上；填充封裝膠體至封裝空間中，以包覆發光二極體晶片；於膠體可塑期間，對封裝膠體執行膠體變形製程，使封裝膠體之表面形成暫時凹凸曲面；施以固化處理，使暫時凹凸曲面固化。
於一實施例中，膠體變形製程可利用拉膠針先與封裝膠體接觸後，再向上提拉以將封裝膠體中附著於拉膠針的部分膠體往上拉伸。
於一實施例中，拉膠針所接觸之深度控制在0.01~0.1mm之間，而拉膠針向上拉升的速度在5~100mm/s之間。
於一實施例中，拉膠針具有至少一個針頭，針頭之表面可披覆鐵氟龍或鈦合金。
於一實施例中，膠體變形製程可利用氣壓噴嘴朝封裝膠體噴灑壓縮氣體使部分封裝膠體內之膠體被壓縮而達成。
於一實施例中，壓縮氣體之壓力係介於1~20psi 之間。
於一實施例中，氣壓噴嘴具有至少一個噴嘴出氣孔。
於一實施例中，封裝膠體為矽膠、環氧樹脂或矽樹脂其中之一或其組合。
於一實施例中，封裝膠體內更包含波長轉換物質。
於一實施例中，波長轉換物質可為顏料、色素或螢光粉其中之一或其組合。
另一方面，於一實施例中，本發明所提供的發光二極體封裝結構包含本體、發光二極體及封裝膠體。本體包覆有導線架，具有凹陷開口之封裝空間，並且露出預定作為固晶區之部分導線架表面；發光二極體晶片固定於固晶區內；封裝膠體填充於本體之封裝空間中，且包覆發光二極體晶片，其中封裝膠體表面具有預定之凹凸曲面，可用以改變發光二極體晶片出射光之出光路徑方向。
於一實施例中，封裝膠體為矽膠、環氧樹脂或矽樹脂其中之一或其組合。
於一實施例中，封裝膠體內更包含一波長轉換物質。
於一實施例中，波長轉換物質可為顏料、色素或螢光粉其中之一或其組合。
綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當的技術進步，並具有產業上的廣泛利用價值，其優點係透 過對封裝膠體加工變形，以改變發光二極體之配光曲線，藉此改變發光二極體光源之指向性，運用於不同需求之背光模組。
110~150‧‧‧步驟
210‧‧‧導線架之本體
211‧‧‧凹陷開口
212‧‧‧封裝空間
213‧‧‧固晶區
220‧‧‧發光二極體晶片
230‧‧‧封裝膠體
240‧‧‧波長轉換物質
310‧‧‧拉膠針
320‧‧‧針頭
410‧‧‧氣壓噴嘴
420‧‧‧噴嘴出氣孔
510‧‧‧凹凸曲面
520‧‧‧暫時凹凸曲面
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本發明一實施例之一種發光二極體封裝結構製造方法的流程圖；第2圖是依照本發明一實施例所繪示之執行膠體變形製程前的示意圖；第3A圖是依照本發明一實施例所繪示之執行膠體變形製程的示意圖；第3B圖是依照本發明一實施例所繪示之執行膠體變形製程的另一示意圖；第4A圖是依照本發明另一實施例所繪示之執行膠體變形製程的示意圖；第4B圖是依照本發明另一實施例所繪示之執行膠體變形製程的另一示意圖；以及第5圖是依照本發明一實施例之一種發光二極體封裝結構的示意圖。
為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附 之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。
第1圖是依照本發明一實施例之一種發光二極體封裝結構製造方法的流程圖；於步驟110中，提供包覆有導線架之本體(如：反射腔)，此導線架之本體具有凹陷開口之封裝空間，並且露出部分導線架表面以預定作為固定發光二極體晶片之固晶區，導線架用來支撐晶片並加以固定，並將晶片內之積體電路與外部之系統板(如：液晶顯示器面板之背光模組)做連接；於步驟120中，將發光二極體晶片以銀膠或絕緣膠等材料固定於固晶區上；於步驟130中，填充封裝膠體至封裝空間中，以包覆發光二極體晶片，封裝膠體此時為液態，將封裝膠體置於烘箱中加溫，烘箱之溫度會依照不同之封裝膠體而調整，當封裝膠體受熱到反應溫度時，封裝膠體會開始改變型態，持續加熱直到封裝膠體完全固化，封裝膠體自開始改變型態到完全固化時呈現半硬化狀態的期間，稱為可塑期間；例如：以LED封裝用矽膠而言，反應溫度為90~100℃，持續加熱到完全固化時間約10~30分鐘，此半硬化狀態的期間，即為LED封裝用矽膠之可塑期間；於步驟140中，於封裝膠體的可塑期間，對封裝膠體執行膠體變形製程，使封裝膠體之表面形成暫時凹凸曲面；於步驟150中，直到封裝膠體受熱到固化溫度，封裝膠體逐漸轉為固態，施以固化處理，使暫時凹凸曲面充分固化以定形。
第2圖是依照本發明一實施例所繪示之執行膠體變形製程前的示意圖，即第1圖中之步驟110~步驟130之示意圖。於第2圖中，導線架之本體210具有凹陷開口211之封裝空間212，並且露出預定作為固晶區213之部分導線架表面；將發光二極體晶片220固定於固晶區213上；填充封裝膠體230至封裝空間212中，以包覆發光二極體晶片220。
於一實施例中，封裝膠體230為矽膠、環氧樹脂或矽樹脂其中之一或其組合，可視發光二極體種類(如：一般亮度、高亮度、高功率或高硬度...等)來選擇適當的封裝膠體230材質，各材質因組成成分不同，亦有各自之玻璃轉移溫度及固化溫度，因此，不同封裝膠體230可執行膠體變形製程的可塑期間也有所不同。
不同顏色之發光二極體，除了可利用不同半導體製程技術所製成之發光二極體晶片220，產生不同波段的光，亦可透過摻雜波長轉換物質240於封裝膠體230中，使發光二極體晶片220透過封裝膠體230來產生不同波段的光。於一實施例中，封裝膠體230內更包含波長轉換物質240，可直接使發光二極體晶片220藉封裝膠體230產生不同顏色的光。
於一實施例中，波長轉換物質240可為顏料、色素或螢光粉其中之一或其組合，例如：在藍光發光二極體上塗上螢光粉，便會將藍光轉化成白光作為白光發光二極體產品。
第3A圖是依照本發明一實施例所繪示之執行膠體變形製程中的示意圖，即第1圖中之步驟140之示意圖。於封裝膠體230的可塑期間，對封裝膠體230執行膠體變形製程，透過對封裝膠體230加工以改變封裝膠體230於固化後之表面，便可改變發光二極體之配光曲面。於一實施例中，膠體變形製程可利用拉膠針310先與封裝膠體230接觸後，再向上提拉以將封裝膠體230中附著於拉膠針310的部分膠體往上拉伸。
為了使拉膠針310與封裝膠體230接觸後，拉膠針310會自封裝膠體230表面垂直向下深入封裝膠體230中一足以使部份封裝膠體230附著的深度，使部份封裝膠體230可以於拉膠針310向上提拉時隨之往上拉伸，且拉膠針310向上提拉之速度須控制在一個範圍，速度太快可能使拉膠針310向上提拉瞬間力道大過於拉膠針310與部份封裝膠體230附著的力道，造成封裝膠體230無法成功往上拉伸，速度太慢可能無法使拉膠針310產生足夠將部份封裝膠體230往上拉伸之力道，封裝膠體230無法成功往上拉伸為預定之曲面；於一實施例中，拉膠針310與封裝膠體230所接觸之深度控制在封裝膠體230表面以下0.01~0.1mm之間，而拉膠針310向上拉升的速度在5~100mm/s之間。
使用拉膠針310對封裝膠體230執行膠體變形製程後，當封裝膠體230受熱到固化溫度時，封裝膠體230呈現固態，透過固化處理使封裝膠體230之暫時凹凸曲面520充分固化之後形成單一凸出表面，便可藉此改變發光二極 體之配光曲面。
請參考第3B圖，於一實施例中，拉膠針310可具有至少一個以上的針頭320，以利用拉膠針310向上提拉時，藉由至少一個以上的針頭320將封裝膠體230往上拉伸，以形成各式暫時凹凸曲面520；使用具有至少一個以上的針頭320之拉膠針310對封裝膠體230執行膠體變形製程後，封裝膠體230的暫時凹凸曲面520經過固化處理會形成多重凸出表面。再者，由於拉膠針310與封裝膠體230的材質不相同，故可於拉膠針310上之針頭320表面披覆鐵氟龍或鈦合金先披覆可使針頭320適當附著於部份封裝膠體230之物質，當拉膠針310深入部份封裝膠體230向上提拉時，部份封裝膠體230會隨之往上拉伸，且當拉膠針310向上提拉到一程度時，與之附著之部份封裝膠體230得以脫落而不會沾附在拉膠針310上之針頭320，造成脫離封裝膠體230。
第4A圖是依照本發明另一實施例所繪示之執行膠體變形製程中的示意圖，同樣也是第1圖中之步驟140之示意圖；於封裝膠體230的可塑期間，對封裝膠體230執行膠體變形製程，透過對封裝膠體230加工以改變封裝膠體230於固化後之表面，便可改變發光二極體之配光曲面。於一實施例中，膠體變形製程可利用氣壓噴嘴410朝封裝膠體230噴灑壓縮氣體使部分封裝膠體230內之膠體被壓縮而達成。
使用氣壓噴嘴410對封裝膠體230執行膠體變形製 程後，當封裝膠體230受熱到固化溫度時，封裝膠體230呈現固態，透過固化處理使封裝膠體230之暫時凹凸曲面520充分固化之後形成單一凹陷表面，便可藉此曲面改變發光二極體之配光曲面。
若氣壓噴嘴410朝封裝膠體230所噴灑的壓縮氣體壓力過大，可能造成壓縮氣體直接貫穿封裝膠體230使封裝膠體230下所包覆之發光二極體晶片220曝露，若壓縮氣體壓力過小，則可能無法致封裝膠體230壓縮為預定之曲面，故氣壓噴嘴410須控制壓縮氣體的壓力在適當範圍。於一實施例中，壓縮氣體之壓力係介於1~20psi之間。
請參考第4B圖，於一實施例中，氣壓噴嘴410具有至少一個噴嘴出氣孔420，以利用氣壓噴嘴朝封裝膠體230噴灑壓縮氣體時，藉由至少一個以上的噴嘴出氣孔420將部份封裝膠體230內之膠體進行擠壓，以形成各式暫時凹凸曲面520。使用氣壓噴嘴410對封裝膠體230執行膠體變形製程後，封裝膠體230的暫時凹凸曲面520經過固化處理會形成多重凹陷表面。
另一方面，請參考第5圖，於一實施例中，本發明所提供的發光二極體封裝結構包括導線架之本體210、發光二極體晶片220及封裝膠體230。導線架之本體210具有凹陷開口211之封裝空間212，並且露出預定作為固晶區213之部分導線架表面；發光二極體晶片220固定於固晶區213內；封裝膠體230填充於導線架之本體210的封裝空間212中，且包覆發光二極體晶片220，其中封裝膠體230表面具 有預定之凹凸曲面510，此凹凸曲面510係封裝膠體230透過如第3A、3B、4A或4B圖所示之執行膠體變形製程後產生形變並將其固化所形成，可用以改變發光二極體晶片220出射光之出光路徑方向。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110~150‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種發光二極體封裝結構的製造方法，包含：提供一包覆有一導線架(lead frame)之一本體，該本體具有一凹陷開口之一封裝空間，並且露出預定作為一固晶區之部分該導線架表面；將一發光二極體晶片固定於該固晶區上；填充一封裝膠體至該封裝空間中，以包覆該發光二極體晶片；於一膠體可塑期間，對該封裝膠體執行一膠體變形製程，使該封裝膠體之表面形成一暫時凹凸曲面；以及施以一固化處理，使該暫時凹凸曲面固化。
  2. 如請求項1所述之製造方法，其中該膠體變形製程可利用一拉膠針先與該封裝膠體接觸後，再向上提拉以將該封裝膠體中附著於該拉膠針的部分膠體往上拉伸。
  3. 如請求項2所述之製造方法，其中該拉膠針所接觸之深度控制在0.01~0.1mm之間，而該拉膠針向上拉升的速度在5~100mm/s之間。
  4. 如請求項3所述之製造方法，其中該拉膠針具有至少一針頭，該針頭之表面披覆鐵氟龍或鈦合金。
  5. 如請求項1所述之製造方法，其中該膠體變形製程利用一氣壓噴嘴朝該封裝膠體噴灑一壓縮氣體使部分該封裝膠體內之膠體被壓縮而達成。
  6. 如請求項5所述之製造方法，其中該壓縮氣體之壓力係介於1~20psi之間。
  7. 如請求項6所述之製造方法，其中該氣壓噴嘴具有至少一噴嘴出氣孔。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之製造方法，其中該封裝膠體為矽膠、環氧樹脂或矽樹脂其中之一或其組合。
  9. 如請求項8所述之製造方法，其中該封裝膠體內更包含一波長轉換物質。
  10. 如請求項9所述之製造方法，其中該波長轉換物質可為顏料、色素或螢光粉其中之一或其組合。
  11. 一種發光二極體封裝結構，包含：一包覆有一導線架(lead frame)之一本體，該本體具有一凹陷開口之一封裝空間，並且露出預定作為一固晶區之部分該導線架表面；一發光二極體晶片，固定於該固晶區內；以及 一封裝膠體，填充於該本體之該封裝空間中，且包覆該發光二極體晶片，其中該封裝膠體表面具有預定之一凹凸曲面，可用以改變該發光二極體晶片出射光之出光路徑方向。
  12. 如請求項11所述之發光二極體封裝結構，其中該封裝膠體為矽膠、環氧樹脂或矽樹脂其中之一或其組合。
  13. 如請求項12所述之發光二極體封裝結構，其中該封裝膠體內更包含一波長轉換物質。
  14. 如請求項13所述之發光二極體封裝結構，其中該波長轉換物質可為顏料、色素或螢光粉其中之一或其組合。
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