TWI427745B - 封裝結構及發光二極體封裝結構 - Google Patents

Description

封裝結構及發光二極體封裝結構

本發明係有關於一種封裝結構及發光二極體封裝結構，尤指一種用於增加結構強度及減緩外界水氣入侵置晶區域之封裝結構及發光二極體封裝結構。

發光二極體(LED)與傳統光源相比較，發光二極體擁有體積小、省電、發光效率佳、壽命長、操作反應速度快、且無熱輻射與水銀等有毒物質的污染等優點，因此近幾年來，發光二極體的應用面已極為廣泛。雖然過去發光二極體之亮度還無法取代傳統之照明光源，但隨著技術領域之不斷提升，目前已研發出高照明輝度之高功率發光二極體，其足以取代傳統之照明光源。

另外，由於高功率發光二極體會產生較高的熱量，因此還需要配合較大面積及厚度的散熱塊(slug)來使用。然而，當封裝膠體(塑膠材料)要與散熱塊結合時，由於散熱塊通常為金屬材料所製成，封裝膠體與散熱塊之間的結合力(結構強度)並不佳。此外，封裝膠體與散熱塊之間常會有細縫的產生，所以外界的水氣常由此細縫入侵至發光二極體晶片的置晶區域，而造成發光二極體晶片的置晶區域產生銹蝕的現象。

緣是，本發明人有感上述缺失之可改善，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種封裝結構及發光二極體封裝結構，其可用於增加結構強度及減緩外界水氣入侵置晶區域。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種封裝結構，其包括：一基座單元、一接腳單元及一殼體單元。基座單元具有一承載件及至少一貫穿承載件之貫穿孔，貫穿孔的內表面形成至少一環狀結構，而殼體單元具有一用於環繞地包覆承載件的一部分且連結至接腳單元之環形殼體，環形殼體的一部分填充於上述至少一貫穿孔內以覆蓋上述至少一環狀結構。根據上述結構，本發明可以增加承載件與環形殼體之間的結合力，且減緩外界水氣入侵。

此外，本發明更提供一種發光二極體封裝結構，其在封裝結構中加入一發光單元以及一封裝單元，發光單元具有多個設置於該承載件上且被該環形殼體所環繞之發光二極體晶粒，而每一個發光二極體晶粒電性連接於任意兩個導電接腳之間。封裝單元具有一用於覆蓋該些發光二極體晶粒且被該環形殼體所環繞之透光封裝膠體。

因此，本發明的有益效果在於：增加承載件與環形殼體之間的結合力，且減緩外界水氣通過承載件與環形殼體之間的細縫而入侵置晶區域，進而增加產品的可靠度及使用壽命。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

第一A圖至第一D圖為本發明第一實施例之一種封裝結構，其包括：一基座單元1、一接腳單元2及一殼體單元3。

如第一A圖所示，其為本發明第一實施例之封裝結構中的基座單元1和接腳單元2的相對位置之立體示意圖，其中第一A圖中標號A所圈選的範圍進行側視剖面後，可得到如第一B圖所示的側視剖面示意圖。

其中，基座單元1具有一承載件10及至少一貫穿承載件之貫穿孔11，承載件10通常由具高導熱係數的金屬材料所製成，承載件10的上方形成一置晶區域100，且貫穿孔11的內表面形成至少一環狀結構110。在本實施例中，承載件10可為一體成型之散熱元件。而在另一實施例中，承載件10可為至少兩件式結構，例如承載件10具有一承載體(圖未示)及一由承載體的上表面延伸至承載體的下表面之散熱層(圖未示)。

承載件10具有多個預備被殼體單元3所覆蓋之側面凸塊10a。舉例來說，本實施例的承載件10具有四個側面(如第一A圖所示)，而該些側面凸塊10a可以設置於承載件10的同一側面上、任意兩相鄰側面上、任意兩相反側面上、任意三個側面上或四個側面上。當然，在其他實施例中，亦可不設置側面凸塊10a，或者上述多個側面凸塊10a亦可更換為多個側面凹槽(圖未示)、至少一環繞整個承載件10的側面周圍之環型側面凹槽(圖未示)或至少一連續的環型側面凸塊(圖未示)。換言之，設計者可依據不同的設計需求，若是採用多個側面凸塊10a或多個側面凹槽(圖未示)的話，多個側面凸塊10a或多個側面凹槽(圖未示)可選擇性地設置於承載件10的一或多個側面上；若是採用至少一環型側面凹槽(圖未示)或至少一環型側面凸塊(圖未示)的話，至少一環型側面凹槽(圖未示)或至少一環型側面凸塊(圖未示)則環繞承載件10的整個側面。

承載件10的上表面具有多個預備被殼體單元3所覆蓋之表面凹槽10b。當然，在其他實施例中，亦可不設置表面凹槽10b，或者上述多個表面凹槽10b亦可更換為多個表面凸塊(圖未示)。另外，依據不同的設計需求，在另一實施例中，承載件10的下表面亦可設置多個預備被殼體單元3所覆蓋之表面凹槽(圖未示)或表面凸塊(圖未示)。

承載件10具有多個預備被殼體單元3所包覆且向外延伸而出之聯外支撐結構10c及多個預備被殼體單元3所包覆且相對應該些聯外支撐結構10c之凸出結構10d。再者，每一個聯外支撐結構10c的末端具有一裸露在外之聯外切割面100c，且每一個凸出結構10d靠近每一個聯外支撐結構10c且從承載件10的側端朝外延伸而出，以用於增加承載件10側邊接觸於殼體單元3的接觸路徑。

舉例來說，本實施例的承載件10具有四個側面、四個聯外支撐結構10c及四個凸出結構10d(如第一A圖所示)，而上述四個聯外支撐結構10c兩兩分別設置於承載件10的其中一組兩相反側面上(因此如第一C圖所示，承載件10的其中一組兩相反側面上會分別裸露出兩個聯外切割面100c)，且上述四個凸出結構10d兩兩分別設置於承載件10的另外一組兩相反側面上且向外延伸而出，以使得每一個聯外支撐結構10c與每一個凸出結構10d連接成一類L形結構。當然在另外一實施例中，亦可只設計兩個分別設置於承載件10的兩相反側面上之聯外支撐結構10c，且每一個聯外支撐結構10c位於承載件10側面上的中央位置處，以使得承載件能具有平衡的效果。

此外，接腳單元2具有多個設置於承載件10旁之導電接腳20。舉例來說，該些導電接腳20可設置於承載件10的同一側面旁、或者可等分地分別設置於承載件10的兩相反側面旁。以本實施例所舉的例子而言(如第一A圖所示)，八個導電接腳20等分地設置於基座單元1的兩相反側面旁(承載件10的每一邊有四個導電接腳20)，每一個導電接腳20具有至少一預備被殼體單元3所覆蓋之內側接腳貫穿孔20a(當然本發明亦可不設置內側接腳貫穿孔20a)，且每一個導電接腳20具有至少一預備被殼體單元3所覆蓋之接腳凹槽200。在本實施例中，每一導電接腳20的上表面設置有兩個接腳凹槽200。當然，在其他實施例中亦可在導電接腳20的上表面、下表面或側表面設置一個或多個類似凹槽的結構(圖未示)。當然，本發明亦可不設置接腳凹槽200，或者此接腳凹槽200亦可更換為接腳凸塊(圖未示)。另外，每一個導電接腳20具有至少一外側接腳貫穿孔20b。

如第一B圖所示，其為本發明第一A圖之A部分的側視剖面示意圖。在本實施例中，上述至少一環狀結構110可為內部凸塊，亦即此內部凸塊呈現環狀外觀且成形於貫穿孔11的內表面上，而在剖面中形成一工型貫穿孔。當然，在其他實施例中，上述內部凸塊亦可更換為內部凹槽(圖未示)，因此貫穿孔11之剖面將呈現類似十字型的外觀。

如第一C圖所示，其為本發明第一實施例之封裝結構的立體示意圖；如第一D圖所示，其為本發明第一實施例之封裝結構的部分立體剖面示意圖。與第一A圖相較，第一C圖及第一D圖增加一殼體單元3，其部份包覆住基座單元1和接腳單元2。

其中，殼體單元3通常由塑膠材料所製成(例如使用不透光之塑膠材料)。殼體單元3具有一用於環繞地包覆承載件10的一部分且連結至接腳單元2之環形殼體30，環形殼體30的一部分填充於上述至少一貫穿孔11內(亦即貫穿孔11完全被一部分的環形殼體30所填滿)，以覆蓋上述至少一環狀結構110(如第一A圖及第一B圖所示)。環形殼體30具有一環繞承載件10之環繞殼體30a及至少兩個從環繞殼體30a的內表面300向承載件10延伸以覆蓋承載件10的上表面之延伸殼體30b。舉例來說，環形殼體30環繞承載件10的周圍而包覆承載件10的一部分，以使得承載件10的一部分上表面及一部分下表面裸露在外。環形殼體30環繞承載件10的周圍且包覆每一個導電接腳20的一部分，以使得每一個導電接腳20的一第一末端部203裸露在外，且使得每一個導電接腳20的一第二末端部204的上表面裸露在外，上述第二末端部204的上表面即成為後續用來電性連接之打線區域。

因此，當承載件10被環形殼體30所包覆後，承載件10之該些側面凸塊10a、該些表面凹槽10b、該些聯外支撐結構10c及該些凸出結構10d皆被環形殼體30所包覆，其中聯外切割面100c則裸露在外。此外，當每一個導電接腳20被環形殼體30包覆後，每一個導電接腳20之內側接腳貫穿孔20a及接腳凹槽200皆被環形殼體30所包覆，且每一個外側接腳貫穿孔20b被區分成一靠近基座單元1之第一貫穿部201及一與第一貫穿部201連通之第二貫穿部202，其中每一個導電接腳20之第一貫穿部201被環形殼體30的一部分所填滿，而每一個導電接腳20之第二貫穿部202則裸露在外。

上述本發明第一實施例的封裝結構可用於封裝任何型式之發光晶片(例如發光二極體晶片)。舉例來說，請參閱第二圖所示，其為本發明第一實施例之一種發光二極體封裝結構之部分立體剖面示意圖。第一實施例之發光二極體封裝結構包括：一基座單元1、一接腳單元2、一殼體單元3、一發光單元4及一封裝單元5。與第一D圖之不同處僅在於第二圖更加入發光單元4、封裝單元5及兩條導線W。

發光單元4具有多個設置於承載件10上且被環形殼體30所環繞之發光二極體晶粒40(第二圖只揭露一個發光二極體晶粒40作為例子)，每一個發光二極體晶粒40電性連接於任意兩個導電接腳20之間，例如：每一個發光二極體晶粒40可透過至少兩條導線W而電性連接於任意兩個導電接腳20之間，因此使用上述至少兩條導線W以導入電流給發光二極體晶粒40之電流路徑與使用承載件10以驅散發光二極體晶粒40所產生的熱量之散熱路徑不同。換言之，上述發光二極體晶粒40採用水平晶片(horizontal chip)形式之發光二極體晶粒，其可透過“熱電分離”的方式來達到導電及導熱的效果。

當然，本發明第一實施例之發光二極體晶粒40亦可採用垂直晶片(vertical chip)形式之發光二極體晶粒，其可透過“熱電合一”的方式來達到導電及導熱的效果。換言之，本發明第一實施例亦可將其中一條導線W電性連接於承載件10與其中一導電接腳20之間，且將另外一條導線W直接電性連接於發光二極體晶粒40與另外一導電接腳20之間，透過上述“熱電合一”的電性連接方式，亦可達到電性連接發光二極體晶粒40於任意兩個導電接腳20之間的導電效果。

依據不同的設計需求，若是使用多個發光二極體晶粒40，則該些發光二極體晶粒40可選擇性以串聯或並聯的方式電性連接於任意兩個導電接腳20之間，當然該些發光二極體晶粒40亦可同時採用串聯及並聯的方式進行電性連接。該封裝單元5具有一用於覆蓋該些發光二極體晶粒40且被環形殼體30所環繞之透光封裝膠體(例如透明膠體或螢光膠體)。

綜上所述，本發明至少具有下例幾項特點：

一、由於“環形殼體30的一部分填充於上述至少一貫穿孔11內”的設計，以增加承載件10與環形殼體30之間的結合力，且更可減緩外界水氣通過承載件10與環形殼體30之間的細縫而入侵置晶區域100。另外，由於“貫穿孔11的內表面形成至少一環狀結構110”的設計，更能夠特別強化上述的結合力及減緩水氣入侵的能力。

二、由於“承載件10側邊之側面凸塊10a”的設計，以增加承載件10側邊與環形殼體30之間的結合力，且更可減緩外界水氣通過承載件10底部與環形殼體30之間的細縫而入侵置晶區域100。

三、由於“承載件10之表面凹槽10b”的設計，以增加承載件10上表面及/或下表面與環形殼體30之間的結合力，且更可減緩外界水氣通過承載件10底部與環形殼體30之間的細縫而入侵置晶區域100。

四、由於“多個被殼體單元3所包覆且相對應該些聯外支撐結構10c之凸出結構10d”的設計，以減緩外界水氣通過承載件10的聯外支撐結構10c與環形殼體30之間的細縫而入侵置晶區域100。

五、由於“每一個導電接腳20之第一貫穿部201被一部分殼體單元3所填滿，且每一個導電接腳20之第二貫穿部202裸露在外”的設計，以減少環形殼體30與每一個導電接腳20之間的結合界面，進而減緩外界水氣通過每一個導電接腳20與環形殼體30之間的細縫而入侵置晶區域100。

六、由於“至少兩個從環繞殼體30a的內表面300向承載件10延伸以覆蓋承載件10的上表面之延伸殼體30b”的設計，以增加承載件10的上表面與環形殼體30之間的結合力，進而降低環形殼體30從承載件10剝離的可能性與減少透光封裝膠體50與承載件10的接觸面積以降低透光封裝膠體50因與金屬結合性不佳而剝離的可能性。

請參閱第三A圖至第三F圖所示，其分別為本發明第二實施例之發光二極體封裝結構的各種打線方式之上視示意圖。本發明亦可提供另一種具有六個導電接腳20之發光二極體封裝結構。第三A圖揭露每一個發光二極體晶粒40電性連接於每兩個相對稱或不相對稱的導電接腳20之間。第三B圖揭露每一個發光二極體晶粒40分別電性連接於每兩個相對稱或不相對稱的導電接腳20之間。第三C圖揭露兩個發光二極體晶粒40共同電性連接於兩個相對稱或不相對稱的導電接腳20之間。第三D圖揭露每兩個發光二極體晶粒40串聯電性連接於兩個相對稱或不相對稱的導電接腳20之間。第三E圖揭露一個發光二極體晶粒40電性連接於兩個相對稱或不相對稱的導電接腳20之間。第三F圖揭露兩個發光二極體晶粒電性連接於兩個相對稱或不相對稱的導電接腳20之間。

再者，一般而言，發光二極體具有兩種形式，包括水平晶片形式和垂直晶片形式，其中水平晶片形式之發光二極體晶粒的上表面具有兩個電極，而垂直晶片形式之發光二極體晶粒的上表面及下表面則分別具有一個電極。而前述打線方式(如第三A圖至第三F圖所示)所採用的發光二極體晶粒40即屬於水平晶片形式。然而在另一實施例中，倘若發光二極體晶粒40為垂直晶片形式，如第三E圖所示，以單一發光二極體晶粒40作說明，僅需將電性連接於導電接腳20與發光二極體晶粒40之間的其中一導線W改為電性連接於導線接腳20與承載件10之間，透過此種方式亦可使得發光二極體晶粒40達到電性導通的效果。

此外，在其他實施例，在配置多個發光二極體晶粒40時，亦可同時混用水平晶片形式和垂直晶片形式的發光二極體晶粒。另外，上述發光二極體晶粒40電性連接於兩個導電接腳20之間的方式只是用來舉例而已，而並非用來限定本發明。換言之，設計者可隨著不同的設計需求，來選用不同數量及形式的發光二極體晶粒40(例如可單用水平晶片形式或垂直晶片形式的發光二極體晶粒，或可混搭水平晶片形式和垂直晶片形式的發光二極體晶粒)，並決定該些發光二極體晶粒40要採用串聯、並聯或串聯加並聯的方式來達成電性連接。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

1．．．基座單元

10．．．承載件

100．．．置晶區域

10a．．．側面凸塊

10b．．．表面凹槽

10c．．．聯外支撐結構

100c．．．聯外切割面

10d．．．凸出結構

11．．．貫穿孔

110．．．環狀結構

2．．．接腳單元

20．．．導電接腳

20a．．．內側接腳貫穿孔

20b．．．外側接腳貫穿孔

200．．．接腳凹槽

201．．．第一貫穿部

202．．．第二貫穿部

203．．．第一末端部

204．．．第二末端部

3．．．殼體單元

30．．．環形殼體

30a．．．環繞殼體

300．．．內表面

30b．．．延伸殼體

4．．．發光單元

40．．．發光二極體晶粒

W．．．導線

5．．．封裝單元

第一A圖為本發明第一實施例之封裝結構的基座單元與接腳單元的相對位置之立體示意圖；

第一B圖為本發明第一A圖之A部分的側視剖面示意圖；

第一C圖為本發明第一實施例之封裝結構之立體示意圖；

第一D圖為本發明第一實施例之封裝結構之部分立體剖面示意圖；

第二圖為本發明第一實施例之發光二極體封裝結構之部分立體剖面示意圖；

第三A圖為本發明第二實施例之發光二極體封裝結構的第一種打線方式之上視示意圖；

第三B圖為本發明第二實施例之發光二極體封裝結構的第二種打線方式之上視示意圖；

第三C圖為本發明第二實施例之發光二極體封裝結構的第三種打線方式之上視示意圖；

第三D圖為本發明第二實施例之發光二極體封裝結構的第四種打線方式之上視示意圖；

第三E圖為本發明第二實施例之發光二極體封裝結構的第五種打線方式之上視示意圖；以及

第三F圖為本發明第二實施例之發光二極體封裝結構的第六種打線方式之上視示意圖。

1．．．基座單元

10．．．承載件

10a．．．側面凸塊

10b．．．表面凹槽

10c．．．聯外支撐結構

100c．．．聯外切割面

10d．．．凸出結構

11．．．貫穿孔

110．．．環狀結構

2．．．接腳單元

20．．．導電接腳

20a．．．內側接腳貫穿孔

20b．．．外側接腳貫穿孔

200．．．接腳凹槽

3．．．殼體單元

30．．．環形殼體

30a．．．環繞殼體

300．．．內表面

30b．．．延伸殼體

Claims (12)

1. 一種封裝結構，其包括：一基座單元，其具有一承載件及至少一貫穿該承載件之貫穿孔，該貫穿孔的內表面形成至少一環狀結構；一接腳單元，其具有多個設置於該承載件旁之導電接腳；以及一殼體單元，其具有一用於環繞地包覆該承載件的一部分且連結至該接腳單元之環形殼體，該環形殼體的一部分填充於上述至少一貫穿孔內以覆蓋上述至少一環狀結構；其中，該承載件具有多個被該環形殼體所包覆且向外延伸而出之聯外支撐結構及多個被該環形殼體所包覆且相對應該些聯外支撐結構之凸出結構，每一個聯外支撐結構的末端具有一裸露在外之聯外切割面，且每一個凸出結構靠近每一個聯外支撐結構且從該承載件的側端朝外延伸而出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中該承載件具有至少一被該環形殼體所覆蓋之環型側面凹槽或環型側面凸塊、或是該承載件具有多個被該環形殼體所覆蓋之側面凹槽或側面凸塊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中該承載件的上表面具有多個被該環形殼體所覆蓋之表面凹槽或表面凸塊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中該承載件具有四個側面、四個聯外支撐結構及四個凸出結 構，上述四個聯外支撐結構等分地設置於該承載件的其中一組兩相反側面上，且上述四個凸出結構等分地設置於該承載件的另外一組兩相反側面上且向外延伸而出。
5. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中上述至少一環狀結構為內部凹槽或內部凸塊，且該些導電接腳等分地設置於該基座單元的兩相反側面旁。
6. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中每一個導電接腳具有至少一內側接腳貫穿孔及至少一外側接腳貫穿孔，該內側接腳貫穿孔被該環形殼體所覆蓋，而該外側接腳貫穿孔具有一靠近該基座單元之第一貫穿部及一與該第一貫穿部連通之第二貫穿部，每一個導電接腳之第一貫穿部被該環形殼體所填滿，且每一個導電接腳之第二貫穿部裸露在外，另外每一個導電接腳具有至少一被該環形殼體所覆蓋之接腳凹槽或接腳凸塊。
7. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中該環形殼體環繞該承載件的周圍而包覆該承載件的一部分，以使得該承載件的一部分上表面及一部分下表面裸露在外；每一個導電接腳具有一第一末端部和一第二末端部，該環形殼體環繞該承載件的周圍且包覆每一個導電接腳的一部分，以使得該第一末端部裸露在外且使得該第二末端部的上表面裸露在外。
8. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中該環形殼體具有一環繞該承載件之環繞殼體及至少兩個從該環繞殼體的內表面向該承載件延伸以覆蓋該承載件的 上表面之延伸殼體。
9. 一種封裝結構，其包括：一基座單元，其具有一承載件，該承載件具有多個向外延伸而出之聯外支撐結構及多個相對應該些聯外支撐結構之凸出結構，且每一個凸出結構靠近每一個聯外支撐結構且從該承載件的側端朝外延伸而出；一接腳單元，其具有多個設置於該承載件旁之導電接腳；以及一殼體單元，其具有一用於環繞地包覆該承載件的一部分且連結至該接腳單元之環形殼體，該些聯外支撐結構及該些凸出結構皆被該環形殼體所包覆，而使每一個聯外支撐結構的末端具有一裸露在外之聯外切割面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構，其中該基座單元具有至少一貫穿該承載件之貫穿孔，該貫穿孔的內表面形成至少一環狀結構，且該環形殼體的一部分填充於上述至少一貫穿孔內以覆蓋上述至少一環狀結構。
11. 一種發光二極體封裝結構，其包括：一基座單元，其具有一承載件及至少一貫穿該承載件之貫穿孔，該貫穿孔的內表面形成至少一環狀結構；一接腳單元，其具有多個設置於該承載件旁之導電接腳；一殼體單元，其具有一用於環繞地包覆該承載件的一部分且連結至該接腳單元之環形殼體，該環形殼體 的一部分填充於上述至少一貫穿孔內以覆蓋上述至少一環狀結構；一發光單元，其具有多個設置於該承載件上且被該環形殼體所環繞之發光二極體晶粒，每一個發光二極體晶粒電性連接於任意兩個導電接腳之間；以及一封裝單元，其具有一用於覆蓋該些發光二極體晶粒且被該環形殼體所環繞之透光封裝膠體；其中，該承載件具有多個被該環形殼體所包覆且向外延伸而出之聯外支撐結構及多個被該環形殼體所包覆且相對應該些聯外支撐結構之凸出結構，每一個聯外支撐結構的末端具有一裸露在外之聯外切割面，且每一個凸出結構靠近每一個聯外支撐結構且從該承載件的側端朝外延伸而出。
12. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體封裝結構，其中每一個發光二極體晶粒透過至少兩條導線而電性連接於任意兩個導電接腳之間，且該些發光二極體晶粒選擇性串聯地或並聯地電性連接於任意兩個導電接腳之間。