TWI389358B - 發光二極體封裝結構及其製備方法 - Google Patents

Description

發光二極體封裝結構及其製備方法

本發明係關於一種發光二極體封裝，特別係關於一種發光二極體封裝結構及其製備方法。

現今，可攜式移動裝置如筆記型電腦、個人數位助理(Personal Digital Assistant)或手機等陸陸續續地採用以發光二極體為光源之背光模組作為其顯示用之照明。隨著這些可攜式移動裝置往輕、薄發展，使得運用於其上之發光二極體之體積也必須變得更小。

為上述之目的，美國專利申請案第2006/0,284,207號揭示一種發光二極體封裝結構，其包含一基板、形成之該基板上之一內電極、設置於該基板上之一發光二極體以及覆蓋該發光二極體與該基板之一覆蓋材料。前述之發光二極體封裝結構另具有垂直電極及設於背面之外電極，垂直電極連接於前述之內電極與外電極，藉此導通內電極與外電極。然而，由於前述之發光二極體封裝結構之體積小，因此其外電極小，不利於外部電性連接或電性檢測。而且，由於外部電極位在背面，使得前述之發光二極體封裝結構之安裝態樣受限。

由於傳統上小體積的發光二極體仍未臻完善，因此有必要提供新的無前述缺失之小體積的發光二極體。

鑑於前述之缺失，本發明提供一種發光二極體封裝結構及其製備方法。本發明揭示之方法結合撈槽技術與板材 貼合技術，使發光二極體可以正向與側向等態樣安裝，且使其檢測上更為便利。

本發明一實施例揭示一種發光二極體封裝結構，其包含一基部、一電極部、一對內電極、一對外電極、一對導電柱、一發光二極體晶粒以及一覆蓋層。基部具一第一表面。電極部連接於該基部，且位於該第一表面之相反側。電極部具與該第一表面相對之一第二表面及周繞該第二表面之一側面。該些內電極設置於該第一表面上。各外電極包含一端面段與一側面段，其中該側面段係自該端面段延伸。該些端面段相對應於該些內電極設置於該第二表面。各該側面段位於相對應之該電極部之該側面。該些導電柱穿設於該些內電極與該些外電極之間。發光二極體晶粒設置於該第一表面上，且電性連接該些內電極。覆蓋層覆蓋於該發光二極體晶粒。

本發明一實施例揭示一種發光二極體封裝結構之製備方法，該方法包含下列步驟：提供一第一基板，其包含一第一金屬層；於該第一基板上，形成複數條貫穿之溝槽，以獲得複數條條狀結構；提供一第二基板，包含一第二金屬層；接合該第一基板與該第二基板，其中該第一金屬層與該第二金屬層係位於外側；蝕刻該第一金屬層與該第二金屬層，使得各該條狀結構上形成兩分離之條狀第一金屬層，且在第二基板上形成相對應之兩條狀第二金屬層；於各相對應之該第一金屬層與該第二金屬層間，形成複數個導電柱；電鍍該些條狀第一金屬層與該些條狀第二金屬層，以獲得相對應之複數條外電極層與 複數條內電極層；根據該些導電柱之位置，將複數個發光二極體晶粒沿各該條狀結構電性連接於相鄰之該些內電極層；形成一覆蓋層覆蓋該些發光二極體晶粒上；於該覆蓋層上，沿該些溝槽與沿橫向於該溝槽排列之相鄰兩列之該些發光二極體晶粒之間，形成複數道縱橫交錯之切割道；模塑該切割道，以形成一格狀件；以及沿該格狀件之各框架進行切割。

參照圖1至圖3，本發明一實施例揭示一種發光二極體封裝結構1，其包含一基部11、一電極部12、一對導電柱13、一對內電極14、一對外電極15、一發光二極體晶粒16、一覆蓋層17以及一反射件18。基部11具一第一表面111，發光二極體晶粒16設置於該第一表面111。電極部12連接於基部11，且如圖3所示，位於第一表面111之相反側。

參照圖3所示，電極部12具一第二表面121和一側面122，第二表面121相對於第一表面111呈反向設置，又側面122周繞著該第二表面121。一對貫穿孔19穿設於基部11和電極部12，並介於第一表面111與第二表面121之間。各貫穿孔19中形成相對應之導電柱13。一對內電極14設置於第一表面111上，相對應於貫穿孔19設置，並與導電柱13相連接。各外電極15包含一端面段151以及一側面段152，各該端面段151位在第二表面121上，相對應於貫穿孔19設置，並連接相對應之導電柱13。各外電極15之側面段152則自該端面段151延伸，而形成於電極部12之 側面122之表面。藉由導電柱13之連接，使一對內電極14可分別地與一對外電極15電性連接。

再次參照圖3所示，在本案實施例中，發光二極體晶粒16設置於一對內電極14之一者上方，並以一導線20連接該發光二極體晶粒16與該一對內電極14之另一者上。反射件18設置於基部11之第一表面111上，圍繞於該發光二極體晶粒16，藉此可將發光二極體晶粒16之側向發光往反射件18開口處反射，以增進本案發光二集體封裝結構1之發光效率。覆蓋層17填充於反射件18內，覆蓋著發光二極體晶粒16及第一表面111。

特而言之，本案實施例中，基部11可從印刷電路板或陶瓷基板裁切而成，其可為長方體形狀。電極部12亦可從印刷電路板或陶瓷基板裁切而成，其亦可具長方體形狀，其寬度可與基部11之寬度相當，而其長度可小於基部11之長度。基部11與電極部12間可利用一黏膠29黏接。內電極14與外電極15之材質可包含鎳金或鎳銀等之合金。導通內電極14與外電極15之導電柱13之材料可為導電膠，其可包含環氧樹脂及摻雜於其中之銀粉末。外電極15分別形成於導電柱13之一端，並向垂直電極部12長軸之兩端部表面延伸，如此外電極15之外型係為L形之帶狀。覆蓋層17可為一螢光層，螢光層可吸收部份發光二極體晶粒16之發光，產生可互補發光二極體晶粒16之發光之光線。反射件18係為反射材料所製作，其可包含二氧化鈦。

圖4至圖15係一製程流程結構示意圖，其顯示本發明一實 施例所揭示之一種發光二極體封裝結構之製備方法。參照圖4所示，本實施例揭示之方法首先提供一第一基板21，其中第一基板21可為印刷電路板或陶瓷基板。然後，在第一基板21之一表面上形成一第一金屬層22，其中該第一金屬層22可為一銅箔。

圖5A顯示本發明一實施例之一第一基板21’之俯視示意圖，而圖5B係圖5A沿B-B割面線之剖視圖。利用撈槽技術，形成具複數條沿一特定方向上間隔排列之貫穿溝槽23之第一基板21’。換言之，複數條溝槽之形成，使第一基板21’分割出複數條條狀結構28，其中各條狀結構28係沿橫向於該特定方向上延伸。溝槽23亦貫穿原第一金屬層，使第一金屬層22’上具複數條狀鏤空。

參照圖6所示，提供一第二基板24，且在第二基板24上形成一第二金屬層25，其中該第二金屬層25可為銅箔。接著，利用黏膠29將第一基板21’與第二基板24黏合，其中第一金屬層22’與第二金屬層25分別位於兩相反之外側。

參照圖7所示，利用蝕刻技術，將第一金屬層22’與第二金屬層25分別蝕刻成位置上彼此相對應且獨立之複數條狀第一金屬層22”與複數條狀第二金屬層25’。

參照圖8所示，利用機械鑽孔或雷射鑽孔的方法，沿各條狀結構28之縱向上(垂直紙面方向)，在兩第二金屬層25’之位置，形成複數對成對的貫穿孔19。特言之，該些貫穿孔19在橫向於條狀結構28之方向上可對齊。成對之貫穿孔19於條狀結構28之縱向上可以等間距方式排列。

參照圖9所示，將導電膠分別填充於各貫穿孔19，待導電膠凝固後，形成複數根導電柱13。前述之導電膠可包含環氧樹脂及混合於其中之銀粉末。

參照圖10所示，利用電鍍技術，電鍍第一金屬層22”與第二金屬層25’之表面。電鍍製程使各第一金屬層22”處形成相對應之條狀外電極層27，其中由於各條狀結構28旁的側面上同時電鍍有金屬層，使各外電極層27之橫向截面具有L外型。同樣地，電鍍製程亦使第二金屬層25’上形成條狀內電極層26，其中內電極層26與外電極層27可藉導電柱13電性導通。內電極層26與外電極層27可包含鎳金或鎳銀等合金。

參照圖11所示，複數個發光二極體晶粒16沿條狀結構28之縱向及橫向上設置在內電極層26上。各發光二極體晶粒16位於內電極層26和一導電柱13之連接所在，且以至少一導線20於條狀結構28之橫向上電性連接位在同一條狀結構28上之另一內電極層26及相鄰導電柱13之連接位置所在。換言之，各發光二極體晶粒16位於成對之一導電柱13之位置上且電性連接內電極層26，然後利用一導線20電性連接至同對之另一導電柱13之位置上之內電極層26。

參照圖12所示，利用轉注成型(transfer molding)或射出成型(injection molding)將覆蓋層17形成在第二基板24上，並覆蓋該些發光二極體晶粒16及該些內電極層26。覆蓋層17可為具螢光粉之透明膠層，例如摻雜螢光粉之環氧樹脂。

參照圖13所示，在相對應於條狀結構28間之溝槽23之位置上，以及橫向於溝槽23排列之相鄰兩列之發光二極體晶粒16之間之位置上，以切割的方法形成複數道縱橫交錯之切割道30於覆蓋層17上。參照圖14所示，利用轉注成型(transfer molding)或射出成型(injection molding)將圖13所示之切割道30，以反射材料填充。待固化後，即形成一格狀件32。格狀件32之高度可與覆蓋層17之高度相當。格狀件32之材質可包含二氧化鈦等反光性佳之材料。

參照圖15所示，最後沿格狀件32之各框架，在約略等分之位置上，將格狀件32及其下方之第二基板24切斷，即可獲得複數個獨立具反射件18的發光二極體封裝結構1。

參照圖16所示，本發明另一實施例揭示一種發光二極體封裝結構1’包含一基部11、一電極部12、一對導電柱13、一對內電極14、一對外電極15、一發光二極體晶粒16、一覆蓋層17以及一反射件18。電極部12連接於基部11，且位於第一表面111之相反側。導電柱13貫穿第一表面111及第二表面121，內電極14與外電極15分別形成於相對應之導電柱13之兩端，使內電極14與外電極15可藉由導電柱13電性連接。

發光二極體晶粒16’以覆晶接合之方式，以凸塊31電性連接於內電極14。反射件18設置於基部11之第一表面111上，圍繞於該發光二極體晶粒16’，藉此可將發光二極體晶粒16之側向發光，往反射件18開口處反射。覆蓋層17填充於反射件18內，覆蓋著發光二極體晶粒16及第一表 面111。

綜上所述，相較於習知發光二極體之封裝方法，本發明一實施例揭示之方法結合撈槽技術與板材貼合技術，使發光二極體可以正向與側向等態樣安裝，且由於電極可延伸至側向設置，因此使發光二極體在檢測上更為便利。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

1、1’‧‧‧發光二極體封裝結構

11‧‧‧基部

12‧‧‧電極部

13‧‧‧導電柱

14‧‧‧內電極

15‧‧‧外電極

16、16’‧‧‧發光二極體晶粒

17‧‧‧覆蓋層

18‧‧‧反射件

19‧‧‧貫穿孔

20‧‧‧導線

21、21’‧‧‧第一基板

22、22’、22”‧‧‧第一金屬層

23‧‧‧溝槽

24‧‧‧第二基板

25、25’‧‧‧第二金屬層

26‧‧‧內電極層

27‧‧‧外電極層

28‧‧‧條狀結構

29‧‧‧黏膠

30‧‧‧切割道

31‧‧‧凸塊

32‧‧‧格狀件

111‧‧‧第一表面

121‧‧‧第二表面

122‧‧‧側面

151‧‧‧端面段

152‧‧‧側面段

圖1顯示本發明一實施例之發光二極體封裝結構之俯視示意圖；圖2顯示本發明一實施例之發光二極體封裝結構之仰視示意圖；圖3係圖1沿A-A割面線之剖視示意圖；圖4至圖15顯示本發明一實施例之發光二極體封裝結構之製造流程示意圖；及圖16顯示本發明另一實施例之發光二極體封裝結構之剖視示意圖。

1‧‧‧發光二極體封裝結構

11‧‧‧基部

12‧‧‧電極部

13‧‧‧導電柱

14‧‧‧內電極

15‧‧‧外電極

16‧‧‧發光二極體晶粒

17‧‧‧覆蓋層

18‧‧‧反射件

19‧‧‧貫穿孔

20‧‧‧導線

29‧‧‧黏膠

111‧‧‧第一表面

121‧‧‧第二表面

122‧‧‧側面

151‧‧‧端面段

152‧‧‧側面段

Claims (11)

1. 一種發光二極體封裝結構之製備方法，包含下列步驟：提供一具有一第一金屬層之第一基板；於該第一基板上，形成複數條貫穿之溝槽，以獲得複數條條狀結；提供一具有第二金屬層之第二基板；接合該第一基板與該第二基板，其中該第一金屬層與該第二金屬層係位於外側；蝕刻該第一金屬層與該第二金屬層，使得各該條狀結構上形成兩分離之條狀第一金屬層，且在第二基板上形成相對應之兩條狀第二金屬層；於各相對應之該第一金屬層與該第二金屬層間，形成複數個導電柱；電鍍該些條狀第一金屬層與該些條狀第二金屬層，以獲得相對應之複數條外電極層與複數條內電極層；根據該些導電柱之位置，將複數個發光二極體晶粒沿各該條狀結構電性連接於相鄰之該些內電極層；形成一覆蓋層覆蓋該些發光二極體晶粒上；於該覆蓋層上，沿該些溝槽與沿橫向於該溝槽排列之相鄰兩列之該些發光二極體晶粒之間，形成複數道縱橫交錯之切割道；模塑該切割道，以形成一格狀件；以及沿該格狀件之各框架進行切割。
2. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中將複數個發光二極體晶粒電性連接於相鄰之該些內電極 層之該步驟，包含下列步驟：根據該些導電柱之位置，將複數個發光二極體晶粒沿各該條狀結構排列於相鄰之該些內電極層之一者上；以及根據該些導電柱之位置，利用一導線將各該發光二極體晶粒電性連接於相鄰之該些內電極層之另一者。
3. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中各該發光二極體晶粒係根據該些導電柱之該些位置，覆晶接合於兩相鄰之該些內電極層。
4. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中該格狀件包含二氧化鈦。
5. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中接合該第一基板與該第二基板之該步驟包含以一黏膠接合該第一基板與該第二基板之步驟。
6. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中該第一基板與該第二基板包含印刷電路板或陶瓷基板。
7. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中該內電極層與該外電極層之材質係鎳金或鎳銀。
8. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中該導電柱包含環氧樹脂及銀粉。
9. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中各該外電極層具有L形截面形狀。
10. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中該格狀件係利用轉注成型或射出成型所模塑形成。
11. 根據請求項1所述之發光二極體封裝結構之製備方法，其中該覆蓋層係利用轉注成型或射出成型所模塑形成。