TWI383517B - 具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件及其製法 - Google Patents

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Description

具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件及其製法 [主張優先權]
本發明係主張2006年4月5日於韓國智慧財產局所提出申請之第2006－0031093號韓國專利申請案的優先權，於此併入該專利申請案所揭露之內容供參考。
本發明係有關於一種具有高照明度及高輸出之發光二極體(light emitting diode,LED)封裝件以及一種用於該發光二極體封裝件之方法，該發光二極體封裝件使用發光二極體作為光源。更詳而言之，本發明有關於一種發光二極體封裝件及其製法，該發光二極體封裝件係在經過陽極處理而具有絕緣層之鋁(Al)基板的反射區內設置光源，因此可在發光操作中增加該發光二極體的散熱效果、延長該發光二極體的使用年限及維持該發光二極體的高照明度及輸出。
一般而言，如第1圖所示，以發光二極體為光源之習用的發光二極體封裝件包括了設置在基板210上，並和電源連接以進行操作和發出亮光的發光二極體215。
在如此的發光二極體封裝件200中，發光二極體215依其特性發出亮光並同時進行散熱。因此，將熱有效地散發到外界是非常重要的，如此則可避免過熱，並維持長久的使用年限以及良好的輸出效率。
習用的發光二極體封裝件200包括了設置在電路基板210上之發光二極體215，該電路基板210具有固定的圖案化電極205，該發光二極體封裝件200同時包括在尺寸上幾乎相同於基板210之外部的反射構件220、及形成在反射構件220內的反射面222。反射構件220是藉由環氧樹脂等物件而一體成形地固定在基板210的上部。
在此種習用的發光二極體封裝件200中，凹入的反射面222是形成在反射構件220內，因此，由發光二極體215所發出的光會由反射面222予以向前方反射出去。
然而，在習用的發光二極體封裝件200中，基板210並不是以具有良好的散熱能力，例如是鋁之高熱傳導性的材料所製成，因此，在發光二極體215的發光過程中，散熱的效果並不是很好。
此外，習用的發光二極體封裝件200需要額外的製程來將反射構件220予以固定，此則阻礙了簡化製造的程序。再者，將反射構件222和基板一體成形之相當不正確的步驟很可能成為是瑕玼品的主因，而也因此會增加組合的成本。
已作出本發明以解決先前技術之前述問題，因此本發明之一態樣即在提供一種具有陽極處理之絕緣層之發光二極體(LED)封裝件及其製造方法，該絕緣層具有發光二極體透過基板之極佳的散熱效果，因此增加了發光二極體的使用年限以及發光效率。
本發明的另一態樣即是在於提供一種發光二極體封裝件及其製造方法，該發光二極體封裝件不需要單獨的接合程序來將反射構件接合至基板，且促進透鏡和基板對準的程序，因此經由簡化的製作程序而降低製造成本。
根據本發明的一態樣，本發明提供了一種發光二極體封裝件，其係包括具有反射區的鋁基板；設置在該基板上並和該基板的圖案化電極電性連接的光源，該光源包括發光二極體；形成在該圖案化電極及該基板間之陽極處理之絕緣層；設置在該基板之光源上方之透鏡；以及形成在該發光二極體下方之鋁散熱器，以強化散熱能力。
較佳地，該基板之光源是設置在該基板之該反射區內，該光源的發光二極體包括發藍光、發紅光以及發綠光二極體，以散發出白光。
較佳地，該基板具有靠近其反射區的電極連接槽，該電極連接槽藉由導線而將該光源電性連接於圖案化電極。
較佳地，該基板具有形成於靠近其反射區之透鏡組合槽(lens assembly groove)，該透鏡組合槽界定了該透鏡的位置，且其中，該透鏡具有形成於其外部表面上的凸出物，該凸出物係組合於該透鏡組合槽內。
較佳地，該陽極處理之絕緣層是形成在該電極連接槽內。
根據本發明的另一態樣，本發明提供了一種用以製造發光二極體封裝件的方法。該方法包括對基板的表面蝕刻，以形成反射區；對該基板作陽極處理，以形成絕緣層；在該基板上形成圖案化電極；在該基板上接設光源，並將該光源電性連接於該圖案化電極；以及將透鏡組合至該基板上。
較佳地，對基板的表面蝕刻的步驟包括形成靠近該基板之反射區的電極連接槽，以將該光源藉由導線電性連接於該圖案化電極，以及在該基板上形成用來界定出該透鏡的位置之透鏡組合槽。
較佳地，本方法尚包括將母基板切割成複數個個別的基板。
本發明範例性的實施例將在參考所附圖式下而予以詳細的說明。
如第2圖所示，具有陽極處理之絕緣層的發光二極體封裝件1包括由鋁材料製成的基板10。基板10是由相當便宜且易於製造的鋁材料所製成。
基板10具有形成在其中央的反射區20。反射區20是經由蝕刻而形成的凹槽。如第3圖所示，反射區20是由爾後會加以描述之光源30所設置的平面型中央反射區22(也就是晶片結合反射區)以及傾斜反射區24(也就是圍繞在中央反射區22四週的反射面)所組成。
此外，電極連接槽52藉由導線40而和電源30之發光二極體的電極相連接，並和界定出爾後會加以描述的透鏡70的位置之透鏡組合槽54相連接，電極連接槽52是靠近基板10之反射區20之傾斜反射區24來加以形成。
電極連接槽52以及透鏡組合槽54是由基板10的表面而凹入成形，但並不具有和反射區20之傾斜反射區24一般的深度。較佳地，電極連接槽52的深度是稍大於透鏡組合槽54。此種結構促成了在電極連接槽52內之導線40的設置。
再者，電極連接槽52和透鏡組合槽54並不受限於所呈現之數量。
依據組成光源30之發光二極體的形式，而可提供一個或兩個電極連接槽52，而且，亦可提供複數個對應設置在基板10上發光二極體數量的電極連接槽52。
除此之外，透鏡組合槽54可以是任何用以輕易組合透鏡70的參考槽，並且其並不受限於所提供的數量。
除此之外，圖案化電極12a和12b是形成在基板10上以對光源30供應電能。圖案化電極12a和12b是分別地形成在靠近於反射區20之基板10的上方表面上，以及在相對位置之基板10的下方表面上。形成在基板10之上方表面的圖案化電極12a是用以和組成光源30的發光二極體形成電性連接，而形成在基板10之下方表面的圖案化電極12b則是用來作為發光二極體封裝件的電連接墊，而此發光二極體封裝件則是設置在另一基板(未顯示)之表面上用以作為表面黏著裝置(Surface Mount Device,SMD)。
此外，圖案化電極12a和12b是透過複數個穿透基板10的通孔16而相互電連接。
根據本發明而具有陽極處理之絕緣層的發光二極體封裝件1包括設置在基板10上的光源30，且其發光二極體是和圖案化電極12a與12b電性連接，以及形成在圖案化電極12a與基板10之間和圖案化電極12b與基板10之間的陽極處理之絕緣層35。
陽極處理之絕緣層35是用來將圖案化電極12a和12b與基板10絕緣，並且是經由陽極化或是陽極氧化的方式來以氧化鋁(Al2 O3 )局部或部分地處理基板而加以形成。
此種陽極處理之絕緣層35具有低的熱傳導性，但卻具有相當好的絕緣性。其是形成在圖案化電極12a和12b以及基板10之間，以提供光源30於發光操作中必要的電能。
同時，此種的陽極處理之絕緣層35是形成在電極連接槽52內，以和基板10絕緣，但其並不是形成基板10的反射區20內，故而並不會妨礙光源30的光反射到外界。
此外，具有陽極處理之絕緣層35的發光二極體封裝件1包括了覆蓋在基板10之光源30上的透鏡70。透鏡70具有上半球形(upper hemispheric shape)之截面形狀。如第4圖所示，透鏡70具有形成於其外部表面的凸出物72，其係可插入至透鏡組合槽54內。
這些凸出物72係對應於透鏡組合槽54。此類的凸出物72以及透鏡組合槽54可讓操作者輕易地在基板10上尋獲設置透鏡70的固定點或是參考點。透鏡70是透過透明的黏性樹脂而黏附在基板10上。
如第5圖所示，上述黏附在基板10的透鏡70並不是設置在基板10的電極連接槽52上。由於透鏡70並不是設置在基板10的電極連接槽52上，因此，導線40可以設置在電極連接槽52之內，並且透鏡70不會妨礙導線40的安放。
根據本發明之具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件1的製造方法包括了下列的步驟。
根據本發明之具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件1的製造方法是由對基板10之外部表面加以蝕刻，以形成反射區20而開始。
反射區20包括了光源30設置於其上的中央反射區22，以及圍繞著中央反射區22的傾斜反射區24。形成反射區20的步驟包括形成和發光二極體電極藉由導線40而連接的電極連接槽52和透鏡組合槽54，如此則可方便地設定透鏡70的位置，並且容易地固定透鏡70，其係靠近於反射區20之傾斜反射區24。
電極連接槽52和透鏡組合槽54兩者均可由蝕刻來形成。
此後，則對基板10加以陽極處理，以形成絕緣層35。在此狀況下，除了反射區20的表面之外，基板10的表面經過陽極處理，以在基板10的上方以及下方表面形成氧化鋁(Al2 O3 )的絕緣層35。
尤其地，絕緣層35是形成在電極連接槽52以及透鏡組合槽54內，以確保圖案化電極12a和12b與光源30間的電連接。
其後，圖案化電極12a與12b則形成在基板10上。圖案化電極12a與12b是依據組成光源30之發光二極體的形態而形成於基板10上，而不論發光二極體的兩個電極是由上方表面連接到導線40的水平形態，或是發光二極體的上方電極是由其上方表面而連接到導線，且下方電極則是設置在其下方的垂直形態。
在如上所述的形成圖案化電極12a和12b後，光源30是設置在基板10上，並和圖案化電極12a和12b形成電連接。
此一步驟是在透過導線40而建立電性連接。
在光源30和具有圖案化電極12a和12b間完成電性連接後，透鏡70則是組合至基板10上。在此步驟中，透明的黏性樹脂是施加在基板10的反射區20上，然後，透鏡70則再附著該基板10。
在此步驟中，形成在透鏡70之外部表面的凸出物是和形成在基板10上的透鏡組合槽54相對齊，此後透鏡70則可輕易地使用黏性樹脂而附著在基板10上。
在本發明中，可分別地製造基板10和透鏡70，又或者，如第6圖所示，基板10可由大型的母基板(mother substrate)加以切割而製成。
也就是說，在大型的母基板80分割成為複數個基板10後，上述的各步驟則實施在每一片基板10上，爾後複數個透鏡70則分別地附著在基板10上。其次，具有透鏡70的基板10則經由切割而成為根據本發明之個別的發光二極體封裝件1。
使用這樣一種基板80來一次製造複數個發光二極體封裝件1的方法在業界是相當熟知的，故而將不再提供額外的解釋。
在具有經由根據本發明上述步驟所製成之陽極處理之絕緣層的發光二極體封裝件1內，基板10是以鋁材料而製成。此種鋁基板10具有良好的熱傳導性，故可使得該發光二極體於發光時所產生的熱得以有絕佳的散發功效。
此外，由於反射區20是在基板10內經由蝕刻而形成，而且透鏡70可以輕易地附著在基板10上，所以簡化了製造的過程，以獲致低廉的發光二極體封裝件。
第7和8圖解釋了根據本發明之另一實施例之具有陽極處理之絕緣層的發光二極體封裝件1’。
如第8圖所示，具有根據本發明之陽極處理絕緣層之發光二極體封裝件1’具有和參考第2圖到第6圖發光二極體1時所示相同的結構以及技術特徵。因此，相同的參考符號將用於指定相同的元件，並在每一個符號的右上方加上一撇(prime)。
如第7圖和第8圖所示具有陽極處理之絕緣層的發光二極體封裝件1’包括複數個發光二極體(也就是發藍光、發紅光及發綠光二極體)，來作為發出白光的光源30’。
該等發光二極體是藉由陽極處理之絕緣層35’而加以絕緣，並且是藉由導線40’來和圖案化電極12a’與12b’的正(＋)負(－)電極相互電連接。
此外，發光二極體封裝件1’亦包括了鋁散熱器65’，其是在發光二極體之下作為散熱塊之用，藉此而可有著絕佳的散熱效果。作為散熱塊用途之鋁散熱器65’是由陽極處理之絕緣層35’所圍繞，而可和基板10’其他的元件絕緣。由鋁材料製成並具有絕佳散熱效果的鋁散熱器65’可以達成絕佳的散熱效果。
再者，發光二極體封裝件1’亦包括了形成在電極連接槽52’以及透鏡組合槽54’內的絕緣層35’，如此以確保圖案化電極12a’和12b’與光源30’間的電連接。
第9圖和第10顯示的是根據本發明再一實施例之具有陽極處理之絕緣層的發光二極體封裝件1”。
此結構是相似於在參考第2圖到第6圖時所顯示之發光二極體封裝件1所示之結構，故而是基於相同的技術概念。因此，相同的參考符號用於指定相同的元件，但在每個參考符號的右上方加上兩撇。
如第9圖和第10圖所示具有陽極處理之絕緣層的發光二極體封裝件1”包括了複數個發光二極體，也就是發藍光、發紅光、發綠光二極體，來發出白光。該等發光二極體是藉由在基板10”上的陽極處理之絕緣層35”而加以絕緣，並且是藉由導線40”來和圖案化電極12a”與12b”的正或負電極相互電連接。
發光二極體封裝件1”亦包括了形成在該等發光二極體下之鋁散熱器65”，以獲得絕佳的散熱效果。作為散熱塊用途之鋁散熱器65”是由具有絕佳熱傳導性的鋁材料所製成，因此可以達成該等發光二極體絕佳的散熱效果。
再者，發光二極體封裝件1”亦具有形成在電極連接槽52”以及透鏡組合槽54”內的絕緣層35”，如此才可確保圖案化電極12a”和12b”以及光源30”間的電性連接。
根據上述之本發明，基板是由鋁材料所製成，以達成發光二極體絕佳的散熱效果，也因此增加了發光二極體的使用年限以及發光效率。
尤其地，由於反射區是形成在基板上的一凹陷，故而不再需要如同先前技術般的另外附著一反射構件，因此簡化了製造的流程。
此外，透鏡的凸出物是用以和形成在基板內之透鏡結合槽相結合，故而輕易地決定了透鏡的裝設位置。這可讓透鏡和基板輕易地予以吻合，而減少了製造的成本。
雖然業已結合較佳實施例來顯示及說明本發明，但顯而易見的是，所屬技術領域中具有通常知識者可在不脫離如所附申請專利範圍所定義的本發明之範疇與精神下進行修改及變化。
1,1’,1”,200．．．發光二極體封裝件
10,10’,10”．．．基板
12a,12a’,12a” 12b,12b’,12b”．．．圖案化電極
16,16’,16”．．．通孔
20,20’,20”．．．反射區
205．．．圖案化電極
210．．．電路基板
215．．．發光二極體
220．．．反射構件
22．．．反射面
222．．．反射面
24．．．傾斜反射區
30,30’,30”．．．光源
35,35’,35”．．．陽極處理之絕緣層
40,40’,40”．．．導線
52,52’,52”．．．電極連接槽
54,54’,54”．．．透鏡組合槽
65,65’,65”．．．鋁散熱器
70,70’,70”．．．透鏡
72,72’,72”．．．凸出物
80．．．母基板
從下列詳細說明配合所附圖式將使本發明之上述及其他目的、特徵與其他優點更為清楚易懂，其中：第1圖係為顯示先前技術中之發光二極體的分解立體圖；第2圖係為顯示根據本發明具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件的立體分解圖；第3圖係為顯示根據本發明具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件的平面圖；第4圖係為設置在根據本發明具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件內之透鏡的外部之立體圖；第5圖係為顯示根據本發明具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件的剖視圖；第6圖係為顯示根據本發明具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件由母基板予以分離的立體圖；第7圖係為顯示根據本發明之另一實施例的具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件的平面圖；第8圖係為之根據本發明之另一實施例之發光二極體封裝件沿著第7圖中A－A線切割的剖視圖；第9圖係為顯示根據本發明之再一實施例的具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件的平面圖；第10圖係為顯示根據本發明之再一實施例的具有陽極處理之絕緣層之發光二極體封裝件沿著第9圖中B－B線所切割的剖視圖。
1．．．發光二極體封裝件
10．．．基板
12a、12b．．．圖案化電極
16．．．通孔
20．．．反射區
22．．．反射面
24．．．傾斜反射區
30．．．光源
35．．．陽極處理之絕緣層
40．．．導線
52．．．電極連接槽
54．．．透鏡組合槽
70．．．透鏡
72．．．凸出物

Claims (10)

  1. 一種發光二極體封裝件，包括：鋁(Al)基板，具有反射區；光源，設置在該基板上，並和該基板之圖案化電極電性連接，該光源包括發光二極體；陽極處理之絕緣層，形成在該圖案化電極與該基板之間；透鏡，設置在該基板的該光源上；以及鋁散熱器，形成在該發光二極體下，以強化散熱能力，其中，除了該鋁基板的該反射區表面之外，對該鋁基板之表面作陽極處理，以在該基板的上方以及下方表面分別形成該陽極處理之絕緣層，而不妨礙該光源的光反射到外界。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光二極體封裝件，其中，該基板將該光源設置在該基板之該反射區中，該光源的該發光二極體包括發藍光、發紅光以及發綠光二極體，以發出白光。
  3. 如申請專利範圍第1項之發光二極體封裝件，其中，該基板具有靠近於該基板之該反射區的電極連接槽，該電極連接槽將該光源藉由導線而電性連接至該圖案化電極。
  4. 如申請專利範圍第1項之發光二極體封裝件，其中，該基板具有形成在靠近於該基板之該反射區的透鏡組 合槽，該透鏡組合槽界定該透鏡的位置，且其中，該透鏡具有形成在其外部表面上的凸出物，該凸出物係組合至該透鏡組合槽中。
  5. 如申請專利範圍第3項之發光二極體封裝件，其中，該陽極處理之絕緣層係形成在該電極連接槽中。
  6. 如申請專利範圍第1項之發光二極體封裝件，其中，形成在該基板下方表面的該陽極處理之絕緣層係圍繞該鋁散熱器以與該鋁基板形成電性絕緣。
  7. 一種用以製造發光二極體封裝件的方法，包括：蝕刻基板的表面，以形成反射區；陽極處理該基板，以形成絕緣層；於該基板上形成圖案化電極；於被該絕緣層圍繞的該反射區中形成鋁散熱器，該鋁散熱器的上方表面係透過該反射區暴露出來；將光源接設於該鋁散熱器的該上方表面上，並將該光源電性連接至該圖案化電極；以及將透鏡組合於該基板上，其中，除了該鋁基板的該反射區表面之外，對該鋁基板之表面作陽極處理，以在該基板的上方以及下方表面分別形成該陽極處理之絕緣層，而不妨礙該光源的光反射到外界。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，蝕刻基板的表面的步驟包括：形成靠近於該反射區的電極連接槽，以藉由導線而將該光源電性連接至該圖案化電極，以 及在該基板上形成用以界定該透鏡的位置的透鏡組合槽。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，復包括將母基板予以切割成為複數個該個別的基板。
  10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，形成在該基板下方表面的該陽極處理之絕緣層係圍繞該鋁散熱器以與該鋁基板形成電性絕緣。
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