TWI423487B - Ｌｅｄ封裝及背光單元 - Google Patents

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TWI423487B
TWI423487B TW99116795A TW99116795A TWI423487B TW I423487 B TWI423487 B TW I423487B TW 99116795 A TW99116795 A TW 99116795A TW 99116795 A TW99116795 A TW 99116795A TW I423487 B TWI423487 B TW I423487B
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Jin-Woo Bae
Kang-Hun Moon
Heo-Young Shin
Ha-Chul Kim
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Iljin Led Co Ltd
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Description

LED封裝及背光單元
本發明是關於發光二極體(light emitting diode，LED)封裝以及背光單元，且更特定言之，是關於具有改良之散熱效率的LED封裝以及背光單元。
相關專利申請案之交互參考
本申請案主張2009年5月26日在韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2009-00046148號之權益，該專利申請案之揭露內容以全文引用之方式併入本文中。
發光二極體(下文稱作LED)為用於藉由使用化合物半導體之特性而將電轉換成光的裝置，且在各種領域中作為下一代光源來使用並加以開發。
此LED藉由模製部分以及引線框架而封裝於LED封裝中。近來，針對各種類型之顯示裝置來開發LED封裝，且尤其作為液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)裝置之背光單元來廣泛研究且開發LED封裝。
LED封裝可基於所發射之光射出的方向而分成兩類：頂視(top-view)型LED封裝以及側視(side-view)型LED封裝。大尺寸LCD裝置(諸如，TV)中使用之背光單元使用頂視型LED封裝來獲得高功率。然而，在此種情況下，若LED封裝沿導光板之光入射表面之一側來配置，則必需配置一種安裝有LED封裝之印刷電路板(printed circuit board，PCB)，使此印刷電路板平行於導光板之光 入射表面，且因此需要獨立之鋁底盤(chassis)或托架(bracket)。因此，所需零件之數目增加，且因此總體結構變複雜。此外，歸因於所需零件數目之增加，在零件之間形成氣隙，且因此歸因於氣隙使熱阻增加。因此，以此方式形成之背光單元的效能惡化。
側視型LED封裝廣泛用於行動裝置(諸如，蜂巢式電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDAs)以及其類似者)中使用之小尺寸顯示器的背光單元中。為將側視型LED封裝用於大尺寸顯示裝置(諸如，TV)，需要高功率以及極好之散熱效率。然而，一般側視型LED封裝具有僅適合用於小尺寸顯示器的結構。因此，若側視型LED封裝之輸出功率增加，則不可確保足夠之散熱效率，且因此難以將一般側視型LED封裝用於TV或其類似者。
本發明提供一種具有改良之散熱效率的LED封裝以及背光單元。
本發明亦提供一種具有改良之發光效率的LED封裝以及背光單元。
根據本發明之一態樣，提供一種發光二極體(LED)封裝，所述LED封裝包含：第一墊；第二墊，其與第一墊電分離；第一晶片，其安裝於第一墊上、電連接至第一墊以及第二墊且發射光；模製部分，其固定第一墊以及第二墊且具有支撐表面；第一引線，其電連接至第一墊、配置於模製部分之外側且具有第一表面；以及第二引線，其電 連接至第二墊、與第一引線分離、配置於模製部分之外側處且具有平行於第一表面之第二表面，其中第一表面與第二表面之組合面積為支撐表面之面積的30%以上。
第一表面與第二表面之組合面積可在支撐表面之面積的100%以下。
第一表面以及第二表面可朝著支撐表面之一部分延伸。
支撐表面可平行於第一晶片發射光之方向。
根據本發明之另一態樣，提供一種發光二極體(LED)封裝，所述LED封裝包含：第一墊；第二墊，其與第一墊電分離；第一晶片，其安裝於第一墊上、電連接至第一墊以及第二墊且發射光；模製部分，其固定第一墊以及第二墊且具有支撐表面；第一引線，其電連接至第一墊、配置於模製部分之外側處，且具有第一表面；以及第二引線，其電連接至第二墊、與第一引線分離、配置於模製部分之外側且具有平行於第一表面之第二表面，其中模製部分更包含向外部敞開之散熱孔。
散熱孔可在與第一墊之安裝有第一晶片之表面相反的方向上敞開。
根據本發明之另一態樣，提供一種發光二極體(LED)封裝，所述LED封裝包含：第一墊；第二墊，其與第一墊電分離且具有凹陷部分；第一晶片，其安裝於第一墊上、電連接至第一墊以及第二墊且發射光；第二晶片，其安裝於凹陷部分中且電連接至第一墊以及第二墊；模製部分， 其固定第一墊以及第二墊且具有支撐表面；第一引線，其電連接至第一墊、配置於模製部分之外側且具有第一表面；以及第二引線，其電連接至第二墊、與第一引線分離、配置於模製部分之外側且具有平行於第一表面之第二表面。
根據本發明之另一態樣，提供一種背光單元，所述背光單元包含：主體；導光板，其配置於主體上；印刷電路板(PCB)，其安裝至主體；以及如上所述之LED封裝，其安裝至PCB且與導光板之光入口對準。
所述PCB可為金屬PCB。
導光板之光入口可位於導光板之一側且PCB可延伸至導光板與主體之間的空間。
背光單元可更包含插入於主體與PCB之間的導熱層。
根據本發明之另一態樣，提供一種背光單元，所述背光單元包含：主體；導光板，其配置於主體上；印刷電路板(PCB)，其安裝至主體；如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之LED封裝，其安裝至PCB且與導光板之光入口對準；以及導熱層，其插入於主體與PCB之間。
所述PCB可為金屬PCB。
導光板之光入口可位於導光板之一側，且PCB可延伸至導光板與主體之間的空間。
在下文中，將藉由參看附圖來解釋本發明之較佳實施例而詳細描述本發明，使本發明之下述以及其他特徵及優 點變得更明顯。圖式中之相同參考數字表示相同元件。
圖1為根據本發明之一實施例的發光二極體(LED)封裝100的前視圖，且圖2為圖1之LED封裝100的底視圖。圖3為沿圖1之線III-III獲得的截面圖，且圖4為沿圖1之線IV-IV獲得的截面圖。
根據本實施例之LED封裝100為側視型LED封裝。
在圖1至圖4中，x軸方向為光自第一晶片108發射之方向，第一晶片108可為LED晶片，而z軸方向為根據本發明之LED封裝100可安裝附接至印刷電路板(PCB)上的方向。在下文中，為便於解釋，LED封裝100之面向z軸方向的表面將被稱作底面，LED封裝100之面向與z軸方向相反之方向的表面將被稱作頂面，LED封裝100之面向y軸方向的表面將被稱作側面，且LED封裝100之面向x軸方向的表面將被稱作前面。
參看圖1至圖4，根據本實施例之LED封裝100包含彼此分離之第一墊104與第二墊105、第一晶片108、模製部分101、第一引線106以及第二引線107。
第一墊104以及第二墊105可由傳導金屬板形成。
第一晶片108安裝於第一墊104上。第一晶片108可為LED晶片，且可藉由使用晶粒(die)黏接劑而晶粒結合至第一墊104。第一晶片108可分別經由第一線109以及第二線110而電連接至第一墊104以及第二墊105。然而，第一晶片108與第一墊104以及第二墊105之間的連接不限於經由線之連接，且第一晶片108與第一墊104以及第 二墊105可藉由使用覆晶結合(flip chip bonding)方法而無線地連接。此外，多個第一晶片108可附接至第一墊104。
第一墊104以及第二墊105藉由模製部分101而固定。模製部分101藉由使用(例如)轉注成型(transfer molding)或射出成型(injection molding)方法而由樹脂材料形成且將第一墊104以及第二墊105支撐並固定於其上。模製部分101形成LED封裝100之外邊緣。
模製部分101可經配置以在第一晶片108周圍形成反射表面102。如圖3以及圖4中所展示，反射表面102經傾斜配置以集中由第一晶片108在向前方向上發射之更多光，且可經配置以使得反射表面102相對於向前方向成52度至88度之間的角度而向外傾斜。因此，更多光可朝著導光板集中，且水平視角可最大化，且因此在背光單元之形成期間LED封裝之間的黑暗部分可最小化。因此，一組背光單元之遮光屏寬度(bezel width)可最小化。
如圖3以及圖4中所展示，可在反射表面102之內側處進一步形成獨立密封部件115以保護第一晶片108免遭外部元件損害。可在密封部件115中混合螢光物質以調整第一晶片108發射之光的顏色。
模製部分101之底面安裝於PCB上，將在稍後描述所述PCB，其中底面(亦即，面向PCB之表面)將在下文被稱作支撐表面101a。
同時，第一引線106以及第二引線107分別自第一墊104以及第二墊105延伸且在模製部分101之外側處暴 露。第一引線106以及第二引線107分別電連接至第一墊104以及第二墊105，其中第一引線106以及第二引線107可分別與第一墊104以及第二墊105整合成單一主體。
如圖2中所示，第一引線106以及第二引線107形成為板狀且沿支撐表面101a之一部分延伸。更嚴格地說，第一引線106以及第二引線107沿X-Y平面延伸。
第一引線106以及第二引線107分別具有第一表面106a以及第二表面107a。在本發明中，第一表面106a與第二表面107a之組合面積是支撐表面101a之面積的約30%至約100%。儘管第一引線106以及第二引線107之尺寸可更大，但為了生產力以及可加工性，其尺寸可為支撐表面101a之面積的約30%至約100%。
在如上文所描述第一引線106以及第二引線107經形成以具有相對較大面積的情況下，即使將高功率LED晶片用作第一晶片108，仍可經由第一引線106以及第二引線107而有效率地散熱。此處，如圖6中所展示，第一引線106以及第二引線107安裝於PCB 400上，以便可經由PCB 400而平緩地散熱。因此，即使如圖1至圖4中所展示將高功率LED晶片用於側視型LED封裝100中，仍可確保足夠之散熱能力，且因此使LED封裝100可用於TV中。
根據本發明，如上文所描述，第一引線106以及第二引線107在朝著模製部分101之支撐表面101a的方向上延伸，且支撐單元103配置於第一引線106與第二引線107之間以防止第一引線106與第二引線107之間的短路且平 衡整個LED封裝100。如圖3中所展示，支撐單元103之底面的一部分可不平坦，且可在向後方向上傾斜。然而，本發明不限於此，且支撐單元103之底面的所述部分可為平坦的且平行於X-Y平面而延伸。
同時，如圖4中所展示，散熱孔114進一步形成於模製部分101中。自第一晶片108散發出的熱可不僅經由第一引線106以及第二引線107排出，且亦經由模製部分101排出。為改良模製部分101之散熱特性，在模製部分101中形成散熱孔114，使得外部大氣可經由散熱孔114而流進。因此，可易於排出來自模製部分101的熱。
如圖3以及圖4中所展示，散熱孔114可經形成以在第一墊104之向後方向上敞開，第一晶片108安裝於第一墊104上。因此，模製部分101的安裝有第一晶片108之一部分的厚度可最小化。儘管圖3以及圖4中所展示之散熱孔114的數目為二，但本發明不限於此，且可形成更少或更多散熱孔。如圖3以及圖4中所展示，散熱孔114之深度可為模製部分101在x軸方向上之厚度的約一半以上。隨著散熱孔114之深度增加，模製部分101的上面安裝有第一晶片108之部分的厚度減小，且因此可改良模製部分101之散熱效率。舉例而言，如圖5中所展示，散熱孔114可經形成以具有用以部分暴露第一墊104以及第二墊105的深度。在此種情況下，可經由散熱孔114藉由外部大氣直接冷卻第一墊114，且因此可改良整個LED封裝100的散熱效率。
此外，如圖1中所展示，第二晶片113可進一步安裝於第二墊104上。第二晶片113可為用於保護第一晶片108免遭靜電損害之齊納(zener)二極體晶片。第二晶片113電連接至第二墊105，且亦經由第三線111而電連接至第一墊104。
在本發明中，為防止第一晶片108發射之光的強度因第二晶片113而惡化，如圖4中所展示，在第二墊105中形成凹陷部分112，且將第二晶片113配置於凹陷部分112中。因此，第一晶片108所發射之光歸因於第二晶片113所致之損失可最小化。凹陷部分112之深度可對應於第二晶片113之厚度。然而，本發明不限於此，且凹陷部分112可具有任何深度，只要第一晶片108之光特性不受第二晶片113之突出在凹陷部分112上方之部分所影響便可。
如圖6中所展示，如上文所述般形成之LED封裝100可安裝至背光單元。
根據本發明之實施例的背光單元包含主體200、導光板300、PCB 400以及LED封裝100。
導光板300安裝至主體200，使得導光板300之底面(為相對較大的表面)面向主體200，如圖6中所展示。
PCB 400可為金屬PCB，使得由LED封裝100產生的熱可經由PCB 400有效地傳輸至主體200。PCB 400可形成為足夠大以橫跨導光板300之光入口，且因此藉由導光板300之光入口所反射的光可再次儘可能多地反射以藉由金屬PCB來改良效率。因此，使用具有極好反射性之光 阻焊劑(photo solder resist，PSR)以及具有約1W/mK至約2W/mk之熱導率的絕緣材料來形成PCB 400。然而，PCB 400不限於金屬PCB，且可使用一般PCB或可撓性PCB(FPCB)。
PCB 400(如上文所描述，LED封裝100安裝於其上)是沿導光板300之邊緣而配置，亦即，光入口在導光板300之一側處。在此種情況下，PCB 400可經形成以具有足夠大面積以觸及導光板300之底面，所述底面為導光板300相對較大的表面。因此，由於PCB 400具有相對較大的面積，則可進一步改良經由PCB 400傳熱之效率，且因此可改良背光單元之整體散熱效率。
如上文所描述，若將高功率側視型LED封裝安裝至PCB 400，則獨立的鋁底盤或托架皆非必需的。換言之，在先前技術中，在需要高功率之背光單元中僅可使用頂視型LED封裝。然而，在此種情況下，安裝有頂視型LED封裝之PCB經配置以平行於導光板之光入射表面，且因此使獨立的鋁底盤或托架變成必需的。然而，在使用如上文所描述的根據本發明之實施例之側視型LED封裝的情況下，僅藉由將安裝有LED封裝之PCB 400安裝至主體200，而將LED封裝所發射之光導向導光板300之光入射表面，且因此無需獨立的底盤或托架。
同時，根據本發明之實施例，由高黏性熱化合物形成的導熱層500可插入於PCB 400與主體200之間以進一步改良高的散熱效率。藉由形成導熱層500，可消除主體200 與PCB 400之間的空氣層，且因此可更平緩地傳輸熱。如此，導熱層500可由具有高於0.5W/mk之熱導率的熱化合物形成，其中可使用中性硬化矽或樹脂、熱硬化矽或樹脂、非硬化矽或樹脂或導熱帶來形成導熱層500。即使PCB 400並非金屬PCB，但導熱層500仍平緩地將熱自PCB 400傳輸至主體200，且因此可改良整個背光單元之散熱效率。
如上文所描述，根據本發明，可提供具有改良之散熱效率之LED封裝以及背光單元。
此外，可提供具有改良之發光效率的LED封裝以及背光單元。
因此，甚至可將側視型LED封裝應用於需要高於0.25W之高功率的背光單元。
此外，安裝根據本發明之LED封裝無需獨立的底盤或托架，且因此根據本發明之LED封裝具有裝配效率、生產力以及生產成本的優點。
雖然已參考本發明之例示性實施例來特定地展示並描述本發明，但一般熟習此項技術者應理解，在未脫離例如由以下申請專利範圍界定的本發明之精神以及範疇的情況下可在形式以及細節上對本發明進行各種改變。
100‧‧‧發光二極體(LED)封裝
101‧‧‧模製部分
101a‧‧‧支撐表面
102‧‧‧反射表面
103‧‧‧支撐單元
104‧‧‧第一墊
105‧‧‧第二墊
106‧‧‧第一引線
106a‧‧‧第一表面
107‧‧‧第二引線
107a‧‧‧第二表面
108‧‧‧第一晶片
109‧‧‧第一線
110‧‧‧第二線
111‧‧‧第三線
112‧‧‧凹陷部分
113‧‧‧第二晶片
114‧‧‧散熱孔
115‧‧‧密封部件
200‧‧‧主體
300‧‧‧導光板
400‧‧‧印刷電路板(PCB)
500‧‧‧導熱層
圖1為根據本發明之一實施例的發光二極體(LED)封裝之前視圖。
圖2為圖1之LED封裝的底視圖。
圖3為沿圖1之線III-III獲得的截面圖。
圖4為沿圖1之線IV-IV獲得的截面圖。
圖5為根據本發明之另一實施例的發光二極體(LED)封裝之截面圖。
圖6為根據本發明之一實施例的背光單元之截面圖。
100‧‧‧發光二極體(LED)封裝
101‧‧‧模製部分
101a‧‧‧支撐表面
102‧‧‧反射表面
103‧‧‧支撐單元
104‧‧‧第一墊
105‧‧‧第二墊
106‧‧‧第一引線
106a‧‧‧第一表面
107‧‧‧第二引線
107a‧‧‧第二表面
108‧‧‧第一晶片
109‧‧‧第一線
110‧‧‧第二線
111‧‧‧第三線
112‧‧‧凹陷部分
113‧‧‧第二晶片

Claims (13)

  1. 一種發光二極體(LED)封裝，其包括：第一墊；第二墊，其與所述第一墊電分離；第一晶片，其安裝於所述第一墊上、電連接至所述第一墊以及所述第二墊且發射光；模製部分，其固定所述第一墊以及所述第二墊且具有支撐表面；第一引線，其電連接至所述第一墊、配置於所述模製部分之外側處且具有第一表面；以及第二引線，其電連接至所述第二墊、與所述第一引線分離、配置於所述模製部分之所述外側且具有平行於所述第一表面之第二表面，其中所述第一表面與所述第二表面之組合面積是所述支撐表面之面積的30%以上，其中所述模製部分更包括向外部敞開之散熱孔，且該散熱孔延伸至該第一墊與該第二墊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝，其中所述第一表面與所述第二表面之所述組合面積是所述支撐表面之所述面積的100%以下。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝，其中所述第一表面以及所述第二表面朝著所述支撐表面之一部分延伸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝，其中所 述支撐表面之一部分平行於所述第一晶片發射光之方向。
  5. 一種發光二極體(LED)封裝，其包括：第一墊；第二墊，其與所述第一墊電分離；第一晶片，其安裝於所述第一墊上、電連接至所述第一墊以及所述第二墊且發射光；模製部分，其固定所述第一墊以及所述第二墊且具有支撐表面；第一引線，其電連接至所述第一墊、配置於所述模製部分之外側且具有第一表面；以及第二引線，其電連接至所述第二墊、與所述第一引線分離、配置於所述模製部分之所述外側且具有平行於所述第一表面之第二表面，其中所述模製部分更包括向外部敞開之散熱孔，且該散熱孔延伸至該第一墊與該第二墊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之LED封裝，其中所述散熱孔是在與所述第一墊之安裝有所述第一晶片的表面相反之方向上敞開。
  7. 一種發光二極體(LED)封裝，其包括：第一墊；第二墊，其與所述第一墊電分離且具有凹陷部分；第一晶片，其安裝於所述第一墊上、電連接至所述第一墊以及所述第二墊且發射光；第二晶片，其安裝於所述凹陷部分中且電連接至所述 第一墊以及所述第二墊；模製部分，其固定所述第一墊以及所述第二墊且具有支撐表面；第一引線，其電連接至所述第一墊、配置於所述模製部分之外側且具有第一表面；以及第二引線，其電連接至所述第二墊、與所述第一引線分離、配置於所述模製部分之所述外側且具有平行於所述第一表面之第二表面，其中所述模製部分更包括向外部敞開之散熱孔，且該散熱孔延伸至該第一墊與該第二墊。
  8. 一種背光單元，其包括：主體；導光板，其配置於所述主體上；印刷電路板(PCB)，其安裝至所述主體；以及如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之LED封裝，其安裝至所述PCB且與所述導光板之光入口對準。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之背光單元，其中所述PCB為金屬PCB。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之背光單元，其中所述導光板之所述光入口位於所述導光板之一側，且所述PCB延伸至所述導光板與所述主體之間的空間。
  11. 一種背光單元，其包括：主體；導光板，其配置於所述主體上； 印刷電路板(PCB)，其安裝至所述主體；如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之LED封裝，其安裝至所述PCB且與所述導光板之光入口對準；以及導熱層，其插入於所述主體與所述PCB之間。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之背光單元，其中所述PCB為金屬PCB。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之背光單元，其中所述導光板之所述光入口位於所述導光板之一側，且所述PCB延伸至所述導光板與所述主體之間的空間。
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