TWI407598B - 發光二極體封裝製程 - Google Patents

Description

發光二極體封裝製程

本發明涉及一種封裝製程，特別是發光二極體封裝製程。

現在，高功率的發光二極體(Light Emitting Diode,LED)因其能夠更好地提高能源效率和提供更好的照明效果開始被廣泛應用到很多領域。習知的高功率發光二極體系以增加電流的方式來提高其發光效率，而隨著電流的提高，局部熱量會過度升高，從而影響高功率發光二極體的性能與壽命，這就使高功率發光二極體的封裝不同於一般發光二極體的封裝，增加了難度。

一般發光二極體封裝結構，其封裝膠體大都使用環氧樹脂或矽氧烷。圖1為習知技術的元件封裝結構的剖面示意圖。此半導體元件10的封裝結構是採用模壓製程使透明封膠材料11(環氧樹脂或矽氧烷)覆蓋於晶粒12、金屬導線13和薄膜基板14上，從而達到防濕氣與保護的效果。但環氧樹脂在高溫下容易產生黃化以及碎裂，會降低發光元件的壽命且不適合使用在高功率發光二極體封裝上。為了改善上述的問題，有習知技術利用矽樹脂作為封裝層的材料以改善黃化以及碎裂問題，但矽樹脂用於封裝時，特別是高功率產品封裝時，往 往因為矽樹脂熱膨脹係數與承載基板的差異，造成封裝層與承載基板接合處產生應力，使得封裝層與基板容易剝落。因此，有習知技術將玻璃材質運用在發光二極體封裝上，特別是高功率發光二極體封裝。

然而，利用玻璃材質作為發光二極體封裝材料時，由於玻璃的熔點高，當液化的玻璃直接注入封裝基板時，會造成發光二極體晶片以及打線遭受破壞，因此習知的製程無法直接將玻璃形成於封裝板上，而需要先模鑄並冷卻後方能黏合於封裝基板上。但如此一來會造成封裝製程複雜，需多道製程方能完成。

有鑒於此，本發明旨在提供適用於高功率發光二極體的封裝製程。

一種發光二極體的封裝製程，包括以下步驟：提供一基板，該基板具有複數個反射杯；形成電路結構於基板上，該電路結構包含一正電極以及一負電極；將複數個發光二極體晶片電性連接於電路結構；利用壓縮成型技術，在反射杯上形成玻璃封裝層並將發光二極體晶片封裝在反射杯內。

與習知技術相比，本發明實施方式提供的發光二極體封裝製程，採用壓縮成型技術並利用玻璃作為發光二極體封裝材料，避免了高溫下黃化和碎裂等問題，同時簡化了封裝製程。

10‧‧‧半導體元件

11‧‧‧透明封膠材料

12‧‧‧晶粒

13‧‧‧金屬導線

14‧‧‧薄膜基板

20‧‧‧基板

21‧‧‧反射杯

22‧‧‧上表面

30‧‧‧電路結構

31‧‧‧正電極

32‧‧‧負電極

41‧‧‧發光二極體晶片

50‧‧‧凹陷

51‧‧‧液態玻璃

52‧‧‧模具

53‧‧‧臺階

54、61、62‧‧‧玻璃封裝層

55‧‧‧氮氣

71‧‧‧熒光層

72‧‧‧熒光粉

81‧‧‧反射層

圖1為習知技術之元件結構的剖面示意圖。

圖2至圖6C為本發明第一實施例發光二極體的封裝製程的步驟示意圖。

圖7為本發明第二實施例發光二極體封裝製程得到的發光二極體封裝結構示意圖。

圖8為本發明第三實施例發光二極體封裝製程得到的發光二極體封裝結構示意圖。

圖9為本發明第四實施例發光二極體封裝製程得到的發光二極體封裝結構示意圖。

圖10為本發明第五實施例發光二極體封裝製程得到的發光二極體封裝結構示意圖。

以下，將結合附圖及實施例對本技術方案的發光二極體的封裝製程進行詳細說明。

圖2為本發明第一實施例發光二極體的封裝製程的步驟流程圖。請同時參閱圖3，首先提供一基板20，基板20的上表面22上有複數個反射杯21，基板20和反射杯21可為一體結構，材料為陶瓷或者矽。

如圖4所示，在基板20上形成電路結構30，該電路結構30包含一正電極31以及一負電極32。該電路結構30可透過機械、蝕刻或鐳射加工技術在基板20上鑽孔後，再利用濺鍍、電鍍、電鑄或蒸鍍的方式形成。該電路結構30也可以是熱電分離的結構，即熱能與電能的傳遞路徑彼此不同。

如圖5所示，將複數個發光二極體晶片41電性連接於電路結構30中並設置在反射杯21內。此電性連接的步驟可以採用覆晶、共晶或者固晶打線的方式完成。在本實施例中，是採用覆晶方式將複數個發光二極體晶片41電性連接於電路結構30中。

圖6A至6C是形成玻璃封裝層的壓縮成型步驟的示意圖。如圖6A所示，將完成上述電性連接步驟的基板20翻轉，使基板20的上表面22朝向填充有液態玻璃51的模具52。模具52上對應每一反射杯21設有一凹陷50，凹陷50內凸設有一臺階53。液態玻璃51填充在凹陷50內並覆蓋臺階53。如圖6B所示，將基板20向下移動，使反射杯21浸入液態玻璃51材料中，直到反射杯21的頂部被臺階53頂住，此時基板20已不能再向下移動，由此保障模具52中的液態玻璃51未與發光二極體晶片41接觸，從而避免發光二極體晶片41以及電路結構30等其他區域接觸液態玻璃51造成破壞。當然在其他實施例中模具52內也可不用形成臺階53而採用其他方法，例如控制基板20的位移距離以保障發光二極體晶片41與液態玻璃51相間隔，或者設置模具52內的液態玻璃51的量，使基板20與模具52相抵靠時，液態玻璃51仍與發光二極體晶片41相間隔。請參閱圖6C，待液態玻璃51固化形成固態的玻璃封裝層54後，使玻璃封裝層54與模具52分離，從而完成此封裝過程。本實施例中，玻璃封裝層54呈圓頂形。在此壓縮成型過程中，還可將氮氣55注入基板20與模具52之間或者在氮氣55的環境下進行壓縮成 型的過程，由此，可以避免空氣中的水氣或氧化因子等進入發光二極體封裝結構內，造成發光二極體晶片41壽命減少或封裝良率不佳。同時，氮氣55也可以由惰性氣體替代，例如：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)或氡(Rn)等。

圖7為本發明第二實施例發光二極體封裝製程得到的發光二極體封裝結構示意圖。相較於第一實施例，本實施例透過改變模具52的凹陷50的深度和底面形狀，使盛裝液態玻璃51的凹陷50的底面呈平坦狀，從而使形成的玻璃封裝層61呈平板狀。

圖8為本發明第三實施例發光二極體封裝製程得到的發光二極體封裝結構示意圖。本實施例在第二實施例封裝的過程中，在壓縮成型過程之後在玻璃封裝層61的表面形成一層熒光層71，從而可改變發出光的光特性。所述熒光層71包含熒光轉換材料，其中熒光轉換材料可以為石榴石基熒光粉、矽酸鹽基熒光粉、原矽酸鹽基熒光粉、硫化物基熒光粉、硫代鎵酸鹽基熒光粉和氮化物基熒光粉。

圖9為本發明第四實施例發光二極體封裝製程得到的發光二極體封裝結構示意圖。本實施例在第二實施例封裝的過程中，在壓縮成型步驟之前，在液態玻璃中加入熒光粉72，使熒光粉72懸浮於液態玻璃中，加入此步驟後再進行後續步驟。當液態玻璃固化形成固態的玻璃封裝層62後由於內部熒光粉72的加入使玻璃封裝層62具有熒光轉換的特性。同樣的，本 實施例中的熒光粉72可以為石榴石基熒光粉、矽酸鹽基熒光粉、原矽酸鹽基熒光粉、硫化物基熒光粉、硫代鎵酸鹽基熒光粉和氮化物基熒光粉。

圖10為本發明第五實施例發光二極體封裝製程得到的發光二極體封裝結構示意圖。本實施例在封裝過程中，提供基板20時即在基板20的反射杯21的表面形成一層金屬或者非金屬的反射層81，從而增加反射效率。

在本發明上述各個實施例中，封裝層玻璃材料可為二氧化矽(SiO₂)或矽酸鈉(NaO‧nSiO₂)，其中n>0，其中矽酸鈉的熔點較二氧化矽低，因此較不易破壞封裝結構內的各元件。

本發明的技術內容及技術特點已揭露如上，然而本領域技術人員仍可能基於本發明的教示及揭示而作出種種不背離本發明精神的替換及修飾。因此，本發明的保護範圍應不限於實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發明的替換及修飾，並為所附的權利要求所涵蓋。

Claims (7)

1. 一種發光二極體封裝製程，包括以下步驟：提供一基板，該基板具有複數個反射杯；形成電路結構於基板上，該電路結構包含一正電極以及一負電極；將複數個發光二極體晶片電性連結於電路結構；以及利用壓縮成型技術，在反射杯上形成玻璃封裝層並將發光二極體晶片封裝在反射杯內，其中在壓縮成型過程中，提供一盛裝液態玻璃的模具，並使所述反射杯浸入液態玻璃，液態玻璃冷卻後形成所述玻璃封裝層，所述液態玻璃與發光二極體晶片相間隔，所述模具設有複數個凹陷，凹陷內設有用於抵靠反射杯的臺階，所述液態玻璃盛裝在凹陷內並覆蓋所述臺階。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝製程，其中在所述反射杯的表面形成反射層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝製程，其中所述電路結構是利用機械、蝕刻或鐳射加工技術在基板上鑽孔後，再利用濺鍍、電鍍、電鑄或蒸鍍的方式形成於基板上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝製程，其中壓縮成型的過程在氮氣或惰性氣體的環境下實施或者將氮氣或惰性氣體注入基板與模具之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝製程，其中在 所述玻璃封裝層表面形成熒光層。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝製程，其中在所述玻璃封裝層中包含熒光轉換材料。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝製程，其中所述玻璃封裝層的材料為二氧化矽或矽酸鈉。