TW521409B - Package of LED - Google Patents

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Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印f 521409 A7 '' --------- B7 五、發明説明(I ) ~ ~ -----〜---__ 衫、發光二極體(LED)之封裝型態、主要分兩種,一為燈型(Lamp),係 米用液體樹脂灌注方式成型,另一種為表面黏著型(SMD),它有採用模 注成型(molding)方式,也有部份採用液體樹脂灌注方<,在本案發明 創作内容主要為表面财郎婦)發光二極體之雜,另也包^ 了 LED Chip on Board (COB)新的LED封裝技術内容。 LED之封裝對其散熱性的考量是相當重要的,特別在最新的白光 LED…、月用途上,將不再是過去的或20mA為標準,而是希望 能達jOmA以上,甚至1〇〇mA(亮度比較亮),當然其消耗功率較大, 固熱ΐ也大,因此必須加強其散熱效果,美國HP公司就發展一顆特殊 封裝(俗稱食人魚)構造的LED(Hp公司稱Super Flux LEDs,型號 HPWA-MHOO等)其強調散熱性佳,可通以7〇mA沒問題(傳統封裝為 20 mA) ’現在該型LED大都被使用於汽車的第三剎車燈。 LED封裝就熱散性而言,SMD型是所有LED封裝散熱性最差的 一種,比燈型(Lamp)封裝散熱性要差很多,因此它無法通以較大電流, 其散熱性差主因為其封裝樹脂及基板本身散熱性不佳,無法有效 導熱量。 另傳統表面黏著型發光二極體(SMDLED)大都沒有反射座,有反 射座的設計的廠商並不多,目前SMDLED有反射座設計者,大都在現 成的電路板(基板)上挖孔,再施以電鍍金屬反射層,後再固晶、打線、 封膠等步驟使能完成SMDLED成品,如台灣專利公告第381313號專 利内容所示。在電路板上挖孔所製作出來的凹杯反射座其凹杯内之底 面為一孤形(因鑽孔所造成的),所以該技術在LED晶粒固晶時接觸面 不佳且較不穩固,正常的凹杯底面應為平面以利固晶,固該項技術有 缺失且傳熱性不佳。 (請先閱讀背面之^^意事項再本育) 訂
521409 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 A7 Β7 五、發明説明(> ) ' 本人長期研究LED U年來有?項專利與良好成果,今有 鑑於表絲著型LED,及LED Chip On B_i其散紐不佳加以研究 找到解決方法,並研究Α新的製程方法,並可量產 性與生產價值。 本發明發光二極體之封裝第一實施例係將電路板在須要放置 ^,位置上直接鑽洞(並非挖孔),後須做貫孔電鍍(此為一般電路 板製程),再將電勒反過錫爐,使有貫孔電鍵的孔洞位置全灌滿高溫焊 錫,再利用模具直接將焊錫點上壓成一凹槽,該凹槽為固sled晶粒 及具,反射作用,並在凹槽表面作驗金或銀等具高光反射性的 膜,最後做固晶、打線、封裝等步驟。 ^本發明最大的特點為利用電路板製程技術在貫孔位置上灌滿高 溫焊錫(250X:以上),後再該點位置上打一凹槽反射座,利用該焊錫點 做傳熱功效,且在底部可連接健材導熱,因此本項技術直接作 =Chip 0n B〇ard製作成如咖交通號誌禮,其效果比傳統用 燈來组裝其製程與材料成本便宜許多且散熱性佳,更可廡用於直他 LED燈具光源產品的開發上。 、在本案第一實施例製程中採用高溫焊錫(25(TC以上)其主要目的 》= iI^LED長期高電流(3〇mA以上)使用,LED晶粒發熱時其内部 =咼皿了此達12〇c,若使用一般焊錫(183。〇,Sn63%、pb37%)則會使 焊點軟化或形成焊錫晶粒成長或產生低溫合金等現象。 、曰 為了避免這些現象的產生而造成LED可靠性的品質問題,在本 案中特別強調使用高溫焊錫25〇。(:〜5〇〇。(:左右,最理想者為35〇。(::,當 然在焊錫中材料大都為錫(Sn)與鉛(pb)合金的形成,若在其凹槽表面^ 上銀(Ag)或金(Au)等高光反射性材料,由於錫(Sn)很容易與金及銀產生 合f,而造成凹槽反射座的功能影響,因此在本案中在電鍍金或銀膜 層前,須再鍍一層阻隔層鉻(Cr)或其他不容易與焊錫材料產生低溫合金 現象的膜層,這樣可避免利用本技所製作出的SMD LED成品在與其他 電路板接合時過錫爐因高溫而產生不良影響。 w、 本紙張尺度適用中國國家嫜進 Μ
521409 發明説明(3 為了使本發明「發光二極體之封裝」之内容更詳細了解茲例盥本 案實施例並配合圖示說明如下: ” 第一圖:本發明發光二極體之封裝第一實施例電路板有貫孔電鍍 意圖。 第二圖:本發明發光二極體之封裝第一實施例電路板貫孔 錫之結構圖。 1隹狗坪 第三圖··本發明發光二極體之封裝第一實施例電路板在貫孔位 錫點上製作凹槽之結構圖。 第四圖:本發明發光二極體之封裝第一實施例電路板焊錫點凹 々 作LED固晶、打線、封膠之結構圖。 衣 第五圖:本發明發光二極體之封裝第一實施例電路板焊錫點上 LED並於背面加散熱材之結構圖。 ^ 第七圖 第圖 第九圖 第六圖:本發明發光二極體之封裝第一實施例SMD之結構圖一。 本發明發光二極體之封裝第一實施例SMD之結構圖二。 本發明發光二極體之封裝第二實施例電路板結構圖。 本發明發光二極體之封裝第二實施例在電路板上製作凸塊之 結構圖。 第十圖:本發明發光二極體之封裝第二實施例在金屬凸塊電極座 作凹槽之結構圖。 & 第十一圖:本發明發光二極體之封裝第二實施例在凹槽内放置發光晶 粒之結構圖。 第十二圖:本發明發光二極體之封裝第二實施例形成SMDLED封裝之 結構圖一。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 第十三圖:本發明發光二極體之封裝第二實施例形成SMD LED封穿之 結構圖二。 κ 第十四圖:本發明發光二極體之封裝第二實施例形成c〇B之結構圖。 圖號部份: 電路板基材 金屬電極 貫孔 貫孔電鍍層 焊錫點 凹槽 LED晶粒 封膠樹脂 散熱材 10 ·金屬凸塊電極 11 ·金屬凸塊電極座 4 5 521409 五、發明説明(十) 第一實施例·· 敬,參閱第-圖所示,第一圖為本發明發光二極體之封裝所用之 反土材1,在電路板基材1的表面上製作電極2,並於電路板上預 設=置LED㈤錄題减貫穿基板軸貫孔3,麟將電路板做貫 孔電鍵處理使形成貫孔電鏟金屬層4,再將電路板過錫爐,使有貫孔位 置塞滿了焊錫形成焊錫點5(如第二圖所示),後再用模具將焊錫點5之 表面壓成-小凹槽6(如第三圖所),凹槽6主要功能為放置晶粒固 晶用,並於凹槽表祕上-層金屬層或不易與焊錫產生低溫合金的材 料(如鉻等),後再鍍上一層反射層如金或銀等材料,再將led發光晶 粒口疋於凹槽6上,並打線最後灌入封膠樹脂%如第四圖所示)即形成 曰曰片置放基板(LED COB)封裝技術成品,本項技術由於放置LED的位 置為一貫穿電路板之金屬焊錫點,所以當LED所產生的熱量可以直接 傳遞到另一端,並可在另一端面接合一散熱材9(如第五圖所示)以增加 散熱功能,所以運用本項技術其散熱佳,LED可通以大電流 (50mA〜100mA),傳統方法由於散熱性差只能通以25mA左右電流,所 以本發明第一實施例之LED c〇B封裝技術與傳統直接將led晶粒固 定在一般電路板上是有很大的不同。 第一實施例的另一種LED封裝型態為表面黏著型元件(SMD LED),如第六圖及第七圖所示,其製程與前段所述一樣,只是唯一不 同處疋在電極2的地方係從側面連接到底端,並將電路板上已封裝成 型之LED切割成SMD型UED,如此形成的SMD LED亦具有良好的 散熱功能。 ~ 第二實施例: 敬請參閱第八圖所示,第八圖為本發明發光二極體之封裝第二實 施例所用之電路板基材1(與第一實施例基材相同),並在基材表面製作 電極2使形成正、負電極面,將電極導電至底面,在預定設置LED晶 粒及打線的電極面上,電鍍金屬層使形成一金屬凸塊(俗稱PUMP),其 材料主要為銅,較大的電極凸塊稱金屬凸塊電極座11,在較小的凸塊 稱為金屬凸塊電極10,在較大電極凸塊面之金屬凸塊電極座Η上,利 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) 請 先 閲 讀 背 之 注 意 項
訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 521409 A7
五、發明説明(f ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 用模具將該凸塊衝歷成-小凹槽6,凹槽6與第—實 相同,都為放置LED發光晶粒做固晶及光反射作用, J座Η ^凹槽^與金屬凸塊電極H)做電鑛金或銀等高反射U力, 光反射功能,最後再將發光二極體晶粒7放置於凹槽6上二 所示),並打、線賴電極於另-金屬凸塊電極1〇 ; = 成表面黏著型(8_發光二極體(如第十二及十三圖=)膠树月曰8封裝 金屬凸塊的製法除了電鑛外’還有—種塗印法,即用網版在 電極面上塗印-層金屬膠體(含有微粒金屬粉粒),後再經加溫退火 Ξϊΐί屬膠體燒結成-金屬凸塊_,後再經模具將該凸塊衝壓成 3=步驟,觀塗印法所形成的金屬材料其溫度不能太高,以』 火燒結,可用錫鉛合金材料或銅、銀等材料。 在第二實施财,可直接在電職的任何預設位置製作有反射 lj成動型態,如第十四圖所示,即形成所謂之— CQB (〇ιΦ On Board)晶片置放基板封裝技術。 ^發明「發光二極體之封裝」·舉之兩個實麵均可在電路板 接做LED COB封裝處理,亦可直接切割成SM〇 ΛτΛ!· /! 本案兩貫施烟方法均無去傳統製作SMD =的方法有所不同’具有實質的創新性與進步性;尤其發光二極體 t來在白光LED _賴作更為重要,由於本人所取得的自光LED 4〇Ξ68ζ裝必須用到凹槽的設計(請參考新型專利第157331號及公告 ,ΙΊ及美國專利第5%2971號),也因為有鑑於白光LED未來 ί = 2運用須較大電流驅動特別在目前SM〇 LED封裝無法通大 電机的驅使下因而促使本案發明的產生。 (請先閱讀背面之注意事項再本i I - ....... 1- - 裝-
、1T 木紙張尺賴财

Claims (1)

  1. 521409f!丨丨!〆 A8 B8 C8 D8 經 央 標 準 工 六、申請專利範圍 / 1· 一種發光二極體之封裝,其結構係包含: 一電路板基材,表面具有金屬電極,並具有貫孔電鍍之結構; 一焊鎮點,形成於電路板基材貫孔電鍍結構中,具有凹槽反射座, 作為放置發光二極體晶粒及具光反射作用; 一發光二極體晶粒,黏著於焊錫點上之凹槽反射座内,並使用金 屬導線焊著發光二極體晶粒電極與電路板金屬電極; 一封膠樹脂,包覆發光二極體晶粒及金屬導線; 一種發光二極體之封裝方法,係在電路板基材之預設放置發光二 極體晶粒位置做鑽孔及貫孔電鍍處理;然後再將電路板經^錫爐 處理,使有貫孔位置填滿焊錫形成焊錫點,再將焊錫點之表面以 鑽或衝壓的方式成型一凹槽,並於凹槽表面鍍上一層金屬反射 層;將發光二極體晶粒放置固定於凹槽中,並用金屬導線連接電 極’經封膠樹脂封裝成型,形成發光二極體晶粒置放基板封裝(LED COB),再經切割則成為具有凹槽反射座之表面黏著型發光二極體。 2·如申請專利範圍第〗項所述之發光二極體之封裝,其 為一高溫焊錫,其熔點在25(rc以上。 “、 3·如申請專利範圍第丨項所述之發光二極體之封裝,其中在凹槽表 面鍍上-金屬反射層之前可先錢上一層阻隔層以避免反射層金屬 材料與焊錫點材料產生底溫合金現象,其阻隔層材料可為絡、錄、 鈦等。 . 、 4·如申凊專利|已圍第1項所述之發光二極體之封裝,其中在凹槽表 面鍍一反射層,其反射層材料為金或銀等。 5· —種發光二極體之封/裝,其結構係包含: 二霜路板基材,表面具有金屬電極,· 一金屬凸塊電極座’形成於電路板基材金屬電極平面上,具有凹 .槽反射座’作為放置發光二極體轉及具光反射作用; 二發光二極體晶粒’黏著於金屬凸塊電極座上之凹槽反射座並使 用金屬導線焊著發光二極體晶粒電極與金屬凸塊電極; Ψ 頁 訂 * 本紙張尺度逋用士同國孝標率( CNS } kmM ( 21〇X297^jj|-) 521409 Α8 Β8 C8 D8 修'il ϋ 申請專利範圍 一封膠樹脂,包覆發光二極體晶粒及金屬導線; 一種發光二極體之封裝方法,係在電路板基材之預定設置發光二 極體晶粒的電極面上電鍍或塗印金屬層使形成一金屬凸塊電極 座再將5亥凸塊電極表面以鑽孔或衝壓的方式形成一凹槽,並於 凹槽表面鍍上一層光反射層材料;再將發光二極體晶粒放置固定 於凹槽中,並用金屬導線連接電極,再用封膠樹脂封裝成型,形 成發光二極體晶粒置放年板(LED C0B),再經切割則成為具有^ 槽反射座之表面黏著型發光二極體。 6·如申請專利範圍第5項所述發光二極體之封裝,其中電極平面上 電鍍金屬層使形成金屬凸塊電極之材料為銅、金、銀、焊錫合金 材料。 ^ 7·如申請專利範圍第5項所述發光二極體之封裝,其中電面上 塗印金屬層其材料為銅、金、銀、焊錫合金, 理使形成一金屬凸塊電極座。 力4、、、口處 8·如申睛專利範圍第5項所述發光二極體之, 座表面鍍上-金屬反射層材料為銀或金材料。,、中於凹槽反射 ---------y裝 I — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線- 鯉濟部中央標準局員工消費合作社印製 hr. η.
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