TW201526310A - 發光二極體之封裝結構 - Google Patents

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Abstract

發光二極體之封裝結構包含一基板,及一發光二極體晶粒。該基板具有相對之一上表面及一下表面,該上表面設置有二互不導通之上金屬接墊,該下表面設置有二互不導通之下金屬接墊。該發光二極體晶粒係跨置於該些上金屬接墊上,該發光二極體晶粒具有一第一電極與一第二電極分別電連接於該些上金屬接墊。其中該些下金屬接墊的其中之一的正投影面積大於或等於該發光二極體晶粒的正投影面積,且該發光二極體晶粒之正投影範圍係完全位於該些下金屬接墊的其中之一之正投影範圍內。

Description

發光二極體之封裝結構
本發明關於一種發光二極體之封裝結構,尤指一種可改善散熱效率的發光二極體之封裝結構。
電子產品在運作時,電路中的電流會因流經阻抗而產生不必要的熱能,如果這些熱能不能有效地排除而累積在電子產品內部的電子元件上,電子元件便有可能因為不斷升高的溫度而導致損壞。因此,散熱效率的高低影響電子產品的運作甚鉅。尤其對於發光二極體而言,當發光二極體的溫度升高時,發光二極體的發光效率會顯著下降,並縮短發光二極體的使用壽命。隨著發光二極體逐漸被應用於各種照明用途中,發光二極體的散熱效率更加重要。
本發明之目的在於提供一種可改善散熱效率的發光二極體之封裝結構,以解決先前技術的問題。
本發明發光二極體之封裝結構包含一基板,及一發光二極體晶粒。該基板具有相對之一上表面及一下表面,該上表面設置有二互不導通之上金屬接墊,該下表面設置有二互不導通之下金屬接墊。該發光二極體晶粒係跨置於該些上金屬接墊上,該發光二極體晶粒具有一第一電極與一第二電極分別電連接於該些上金屬接墊。其中該些下金屬接墊的其中之一的正投影面積大於或等於該發光二極體晶粒的正投影面積,且該發光二極體晶粒之正 投影範圍係完全位於該些下金屬接墊的其中之一之正投影範圍內。
相較於先前技術,在本發明發光二極體之封裝結構中,下金屬接墊的其中之一的正投影面積是大於或等於發光二極體晶粒的正投影面積,且發光二極體晶粒之正投影範圍係完全位於下金屬接墊的其中之一之正投影範圍內,以使發光二極體之封裝結構具有最短散熱途徑,進而提高發光二極體之封裝結構的散熱效率,以解決先前技術中發光二極體之散熱問題。
10‧‧‧發光二極體模組
100、200、300、400‧‧‧發光二極體之封裝結構
110‧‧‧基板
112‧‧‧上表面
114‧‧‧下表面
116‧‧‧側壁
120‧‧‧發光二極體晶粒
122‧‧‧第一電極
124‧‧‧第二電極
132、134、332、334‧‧‧上金屬接墊
142、144‧‧‧下金屬接墊
152、154‧‧‧穿孔
162、164‧‧‧金屬導電柱
412、414‧‧‧導線
L1‧‧‧中心軸
α‧‧‧夾角
第1圖為本發明發光二極體之封裝結構的第一實施例的示意圖。
第2圖為本發明發光二極體封裝結構之相關元件於一基板上之正投影面積配置的示意圖。
第3圖為本發明發光二極體之封裝結構的第二實施例的示意圖。
第4圖為本發明發光二極體之封裝結構的第三實施例的示意圖。
第5圖為本發明發光二極體之封裝結構的第四實施例的示意圖。
第6圖為本發明發光二極體模組的示意圖。
請同時參考第1圖及第2圖。第1圖為本發明發光二極體之封裝結構的第一實施例的示意圖。第2圖為本發明發光二極體封裝結構之相關元件於一基板110上之正投影面積配置的示意圖。如第1圖所示,本發明發光二極體封裝結構100包含一基板110以及一發光二極體晶粒120。基板110具有相對之一上表面112及一下表面114。基板之上表面112設置有二互不導通之上金屬接墊132、134。基板之下表面114設置有二互不導通之下金屬接墊142、144。發光二極體晶粒120係跨置於上金屬接墊132、134上。發光二極體晶粒120具有一第一電極122與一第二電極124分別電連接於上金屬 接墊132、134。
本發明發光二極體之封裝結構100另包含二穿孔152、154及二金屬導電柱162、164。穿孔152、154是設置於基板110中。穿孔152、154分別於上表面112形成二個上開口,且分別於下表面114形成對應的二下開口。金屬導電柱162、164是分別設置於穿孔152、154內,用以電連接上金屬接墊132、134及下金屬接墊142、144。下金屬接墊142、144可分別接收外部極性相異的電壓,以點亮發光二極體晶粒120。
如第2圖所示,為了提高散熱效率,在本發明發光二極體之封裝結構100中,下金屬接墊142、144的其中之一於基板110上的正投影面積是大於或等於發光二極體晶粒120於基板110上的正投影面積,且發光二極體晶粒120於基板110上之正投影範圍係完全位於下金屬接墊142、144的其中之一於基板110上之正投影範圍內。較大之下金屬接墊142的正投影面積可以是發光二極體晶粒120的正投影面積的1到100倍,如此一來,可兼具較佳的散熱效率及有效率地利用基板110的下表面114面積。
在此須說明的是,本說明書中所提到的正投影面積皆是指於基板110上的正投影面積,在說明書中將不再贅述。
依據上述配置,發光二極體晶粒120於發光時所產生之熱能可以經由金屬導電柱162、164及基板110導引至下金屬接墊142、144。再者,正投影面積較大之下金屬接墊142與發光二極體晶粒120之間的距離為最短距離,且金屬導電柱162、164內埋於基板110中,因此發光二極體晶粒120於發光時所產生之熱能是以最快之速度傳導至正投影面積較大之下金屬接墊142,進而提高本發明發光二極體之封裝結構100的散熱效率。值得一提的 是,金屬導電柱162、164與上金屬接墊132、134及下金屬接墊142、144可以是一體成型,其材料可以是金、銅、鋁、銀、錫、合金或任一金屬材料之組合。
另外,上開口的其中之一的面積係大於對應的下開口的面積,這是由於上開口與發光二極體晶粒的距離較近,所接受的溫度比下開口所接受到的溫度還高,因此上開口具有較大的接觸面積以利於將熱快速傳導到下金屬接墊,另外,製作金屬導電柱162、164時是由上開口將金屬材料注入穿孔152、154中,因此較大的上開口面積不但在穿孔製程上較為便利,填充金屬柱的製程也較為方便,較佳地,穿孔的其中之一的孔徑是由上表面112朝向下表面114的方向漸縮。另外,金屬導電柱164的中心軸L1與基板110之下表面之間可具有一夾角α,夾角α是大於10度且小於90度,也就是說,金屬導電柱164是傾斜設置,如此可較有效率地應用基板110內的空間,符合封裝微型化的需求。
如第3圖所示,第3圖為本發明發光二極體之封裝結構的第二實施例的示意圖,第3圖與第2圖的差別在於穿孔152、154的孔徑寬度可以是均一大小,在製程上可較為簡便,另外,穿孔152、154的孔徑寬度為均一大小,也就是金屬導電柱164的截面積均一時,金屬導電柱164具有較均勻的導熱速率。
請參考第4圖。第4圖為本發明發光二極體之封裝結構的第三實施例的示意圖。如第4圖所示,本發明發光二極體之封裝結構300的上金屬接墊332、334可分別沿著基板110之上表面112及側壁116延伸,以連接至相對應之下金屬接墊142、144。在第4圖之實施例中,下金屬接墊142、144的其中之一的正投影面積亦是大於或等於發光二極體晶粒120的正投影面 積,且發光二極體晶粒120之正投影範圍係完全位於下金屬接墊142、144的其中之一之正投影範圍內。較大之下金屬接墊142的正投影面積較佳可為發光二極體晶粒120的正投影面積的1到100倍。
相似地,發光二極體晶粒120於發光時所產生之熱能可以經由上金屬接墊332、334及基板110導引至下金屬接墊142、144。由於正投影面積較大之下金屬接墊142與發光二極體晶粒120之間的距離為最短距離,發光二極體之封裝結構具有最短散熱途徑,因此發光二極體晶粒120於發光時所產生之熱能是以最快之速度傳導至正投影面積較大之下金屬接墊142,進而提高本發明發光二極體之封裝結構300的散熱效率。
請參考第5圖。第5圖為本發明發光二極體之封裝結構的第四實施例的示意圖。如第5圖所示,發光二極體晶粒120之第一電極122與第二電極124是分別經由導線412、414電連接於上金屬接墊332、334,且上金屬接墊332、334分別沿著上表面112及側壁116延伸,以連接至相對應之下金屬接墊142、144。在第5圖之實施例中,發光二極體晶粒120可為水平式發光二極體晶片,下金屬接墊142、144的其中之一的正投影面積亦是大於或等於發光二極體晶粒120的正投影面積,且發光二極體晶粒120之正投影範圍係完全位於下金屬接墊142、144的其中之一之正投影範圍內。較大之下金屬接墊142的正投影面積較佳可為發光二極體晶粒120的正投影面積的1到100倍。
相似地,發光二極體晶粒120於發光時所產生之熱能可以經由上金屬接墊332、334及基板110導引至下金屬接墊142、144。由於正投影面積較大之下金屬接墊142與發光二極體晶粒120之間的距離為最短距離,發光二極體之封裝結構具有最短散熱途徑,因此發光二極體晶粒120於發光時 所產生之熱能是以最快之速度傳導至正投影面積較大之下金屬接墊142,進而提高本發明發光二極體之封裝結構400的散熱效率。
請參考第6圖。第6圖為本發明發光二極體模組的示意圖。如第6圖所示,本發明發光二極體模組10包含一基板110、複數個發光二極體晶粒120、複數對相對應的上金屬接墊132、134及複數對相對應的下金屬接墊142、144,複數個發光二極體晶粒120之間可以藉由相對應的下金屬接墊142、144相互串聯或並聯。下金屬接墊142、144的其中之一的正投影面積亦是大於或等於對應的發光二極體晶粒120的正投影面積,且發光二極體晶粒120之正投影範圍係完全位於對應的下金屬接墊142、144的其中之一之正投影範圍內。較大之下金屬接墊142的正投影面積較佳可為對應的發光二極體晶粒120的正投影面積的1到100倍。依據上述配置,本發明發光二極體模組10具有較佳的散熱效率。
另外,在本發明實施例中,發光二極體晶粒120可以係覆晶式發光二極體晶粒,且發光二極體晶粒120之第一電極122及第二電極124係分別和上金屬接墊共晶接合。基板110的材質可以為氮化鋁或氧化鋁,以進一步提高散熱效率。
相較於先前技術,在本發明發光二極體之封裝結構中,下金屬接墊的其中之一的正投影面積是大於或等於發光二極體晶粒的正投影面積,且發光二極體晶粒之正投影範圍係完全位於下金屬接墊的其中之一之正投影範圍內,以使正投影面積較大之下金屬接墊與發光二極體晶粒之間的距離為最短距離,發光二極體之封裝結構具有最短散熱途徑,進而提高發光二極體之封裝結構的散熱效率,以解決先前技術中發光二極體之散熱問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所 做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧發光二極體之封裝結構
110‧‧‧基板
112‧‧‧上表面
114‧‧‧下表面
120‧‧‧發光二極體晶粒
122‧‧‧第一電極
124‧‧‧第二電極
132、134‧‧‧上金屬接墊
142、144‧‧‧下金屬接墊
152、154‧‧‧穿孔
162、164‧‧‧金屬導電柱
L1‧‧‧中心軸
α‧‧‧夾角

Claims (12)

  1. 一種發光二極體之封裝結構,包含:一基板,具有相對之一上表面及一下表面,該上表面設置有二互不導通之上金屬接墊,該下表面設置有二互不導通之下金屬接墊;以及一發光二極體晶粒,跨置於該些上金屬接墊上,該發光二極體晶粒具有一第一電極與一第二電極分別電連接於該些上金屬接墊;其中該些下金屬接墊的其中之一的正投影面積大於或等於該發光二極體晶粒的正投影面積,且該發光二極體晶粒之正投影範圍係完全位於該些下金屬接墊的其中之一之正投影範圍內。
  2. 如請求項1所述之封裝結構,該些下金屬接墊的其中之一的正投影面積為該發光二極體晶粒的1到100倍。
  3. 如請求項1所述之封裝結構,另包含:至少二穿孔,設置於該基板中,該些穿孔分別於該上表面形成二個上開口,且分別於該下表面形成對應的二下開口;以及二金屬導電柱,設置於該些穿孔內,用以電性連接該些上金屬接墊及該些下金屬接墊。
  4. 如請求項3所述之封裝結構,其中該些上開口的至少其中之一的面積係大於其對應的該下開口的面積。
  5. 如請求項3所述之封裝結構,其中該些穿孔的至少其中之一的孔徑是由該上表面朝向該下表面的方向漸縮。
  6. 如請求項3所述之封裝結構,其中該金屬導電柱的至少其中之一的中心軸與該基板的該下表面具有一夾角,該夾角大於10度且小於90度。
  7. 如請求項3所述之封裝結構,其中該些穿孔的孔徑寬度均一。
  8. 如請求項1所述之封裝結構,其中該些上金屬接墊延伸至該基板的一側壁,且連接該些下金屬接墊。
  9. 如請求項1所述之封裝結構,其中該發光二極體晶粒係為覆晶式發光二極體晶粒。
  10. 如請求項1所述之封裝結構,其中該發光二極體晶粒之該第一電極及該第二電極係分別與該些上金屬接墊共晶接合。
  11. 如請求項1所述之封裝結構,其中該些下金屬接墊分別接收外部極性相異的電壓。
  12. 如請求項1所述之封裝結構,其中該基板的材質為氮化鋁或氧化鋁。
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