TWI463703B - 光源裝置 - Google Patents

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Description

光源裝置
本發明涉及一種發光二極體封裝結構，尤其涉及一種表面貼裝型發光二極體封裝結構以及該種封裝結構的製作方法和具有該種封裝結構的光源裝置。
相比於傳統的發光源，發光二極體(Light-emitting Diode，LED)具有重量輕、體積小、污染低、壽命長等優點，其作為一種新型的發光源，已經被越來越廣泛地應用。
常見的LED封裝結構主要包括磊晶基板、生長在磊晶基板上的半導體發光結構層、以及形成在發光結構層上方的電極。採用該種LED製作光源時，通常將多個LED封裝結構集中設置在電路板上，形成線性光源或面光源。然而該種LED封裝結構的發光結構層產生的熱量需要經由磊晶基板傳導至電路板繼而藉由電路板將熱量散發至外部環境，其熱傳導路徑長，散熱效果有限。
有鑒於此，有必要提供一種散熱效果良好的發光二極體封裝結構。
以下將以實施例說明一種散熱效果良好的發光二極體封裝結構。
一種發光二極體封裝結構，包括封裝膠體、發光二極體晶片、螢 光粉層、擋牆、正貼裝電極以及負貼裝電極，該封裝膠體由透光材料製成且包括相對設置的出光面以及底面，該發光二極體晶片包括用於出射光線的晶片正面以及與該晶片正面相對設置的晶片背面，該螢光粉層設置在發光二極體晶片的晶片正面上，該擋牆環繞發光二極體晶片以及螢光粉層而形成環狀，該發光二極體晶片、螢光粉層以及擋牆從封裝膠體的底面一側嵌入封裝膠體，該發光二極體晶片的晶片正面以及螢光粉層朝向封裝膠體的出光面一側，該發光二極體晶片的晶片背面暴露在封裝膠體外部，該正、負貼裝電極分別與發光二極體晶片的正、負電極連接。
本發明還提供一種具有電路板以及上述發光二極體封裝結構的光源裝置，該電路板包括電極結構、熱沉以及隔離該電極結構和熱沉的絕緣隔板，該二極體封裝結構設置在電路板上，該發光二極體封裝結構的正貼裝電極、負貼裝電極分別與電路板的電極結構相接，該發光二極體封裝結構的發光二極體晶片背面與熱沉相接。
本發明還提供一種上述發光二極體封裝結構的製造方法，包括步驟：提供一臨時基板，將一發光二極體晶片設置在臨時基板上，在臨時基板上發光二極體的兩側分別設置正、負貼裝電極，並使該正、負貼裝電極分別與發光二極體晶片相隔離；在臨時基板上形成一擋牆，使該擋牆環繞發光二極體晶片並將發光二極體晶片與正、負貼裝電極隔開；將發光二極體晶片的正、負電極分別與正、負貼裝電極電連接；在發光二極體晶片的用於出射光線的晶片正面形成一螢光粉層；用透光的封裝膠體覆蓋發光二極體晶片、擋牆、螢光粉層以及正、負貼裝電極；去除臨時基板。
相較於先前技術，所述發光二極體封裝結構的發光二極體晶片背面暴露在封裝膠體外部，從而在貼裝至電路板上時，該發光二極體晶片產生的熱量可直接借助設置在電路板上的熱沉傳至外部環境，而無需借助熱傳導效率較差的電路板，從而可以有效改善散熱效果。
10，20，30，40‧‧‧發光二極體封裝結構
11，21，31，41‧‧‧封裝膠體
12，22，32，42‧‧‧發光二極體晶片
13，23，33，43‧‧‧螢光粉層
14，24，34，44‧‧‧擋牆
15，25，35，45‧‧‧正貼裝電極
16，26，36，46‧‧‧負貼裝電極
18，38‧‧‧電路板
27‧‧‧金屬線
49‧‧‧反射杯
50‧‧‧臨時基板
60‧‧‧治具
62‧‧‧空腔
64‧‧‧入料口
110，410‧‧‧出光面
112，412‧‧‧底面
120‧‧‧晶片正面
122‧‧‧晶片背面
140，340‧‧‧第一端面
142，342‧‧‧第二端面
180，380‧‧‧電路結構
182，382‧‧‧熱沉
184，384‧‧‧絕緣隔板
244，344‧‧‧凹槽
490‧‧‧收容通孔
492‧‧‧反射杯底面
3840‧‧‧凸起
圖1係本發明第一實施例提供的發光二極體封裝結構示意圖。
圖2係與圖1所示發光二極體封裝結構配合使用的電路板結構示意圖。
圖3係將圖1所示發光二極體封裝結構貼裝至圖2所示電路板上的結構示意圖。
圖4係本發明第二實施例提供的發光二極體封裝結構示意圖。
圖5係本發明第三實施例提供的發光二極體封裝結構示意圖。
圖6係本發明第四實施例提供的發光二極體封裝結構示意圖。
圖7-圖14係本發明提供的發光二極體封裝結構製造方法的各步驟示意圖。
請參閱圖1，本發明第一實施例提供的發光二極體封裝結構10包括封裝膠體11、發光二極體晶片12、螢光粉層13、擋牆14、正貼裝電極15以及負貼裝電極16。
該封裝膠體11由透光材料製成，如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。該封裝膠體11包括出光面110以及與該出光面110相對設置的 底面112。
該發光二極體晶片12包括晶片正面120以及與晶片正面120相對設置的晶片背面122。該晶片正面120用於出射光線，該晶片背面122用於散發熱量。該發光二極體晶片12從封裝膠體11的底面112一側嵌入封裝膠體11的實體內，該發光二極體晶片12的晶片正面120朝向封裝膠體11的出光面110一側，該發光二極體晶片12的晶片背面122暴露在封裝膠體11的外部。本實施例中，該發光二極體晶片12的晶片背面122與該封裝膠體11的底面112均為平坦表面，該發光二極體晶片12的晶片背面122與封裝膠體11的底面112位於同一平面上。
該螢光粉層13設置在發光二極體晶片12的晶片正面120上。該螢光粉層13在發光二極體晶片12發出的光的激發作用下產生波長不同於發光二極體晶片12的光。
該擋牆14環繞設置在發光二極體晶片12以及螢光粉層13周圍，並圍成環狀柱體。該擋牆14包括相對設置的第一端面140及第二端面142。該第一端面140朝向封裝膠體11的出光面110一側，該第二端面142遠離出光面110一側而位於相對鄰近底面112的一側。
本實施例中，該擋牆14由透光材料製成，從而避免影響發光二極體封裝結構10的出光效率。
該正、負貼裝電極15、16分別藉由金屬線(圖未標示)與發光二極體晶片12的正、負電極(圖未示)連接，從而該發光二極體晶片12藉由正、負貼裝電極15、16從外界獲取電能。為方便製作，該正、負貼裝電極15、16可為平板狀，該正、負貼裝電極15、16設置 在封裝膠體11的底面112上，且該正、負貼裝電極15、16分別從封裝膠體11的底面112一側嵌入封裝膠體11。
圖2所示為可與發光二極體封裝結構10配合使用的電路板18，該電路板18包括電路結構180、熱沉182以及隔離該電路結構180和熱沉182的絕緣隔板184。
圖3所示為將發光二極體封裝結構10組裝至電路板18上的示意圖。該電路結構180與發光二極體封裝結構10的正、負貼裝電極15、16電連接以提供電能。該熱沉182由熱傳導效率高的材料製成，如金屬。該熱沉182貫穿電路板18的兩側，以用於接收來自發光二極體晶片12的熱量並將熱量傳導至電路板18的相對遠離發光二極體晶片12的一側。該絕緣隔板184由絕緣材料製成，用於將電路結構180與熱沉182隔開。該絕緣隔板184可由反光材料製成，從而將來自發光二極體晶片12的光線反射向封裝膠體11的出光面110，以提高出光效率。
由於發光二極體晶片12的底面122暴露在封裝膠體11的外部，當發光二極體封裝結構10被貼裝至電路板18上時，該發光二極體晶片12產生的熱量可直接借助電路板18上的熱沉182傳至外部環境，從而散熱效果可以有效提升。當然，為進一步提高散熱效率，還可在熱沉182的相對遠離發光二極體晶片12的一側設置散熱片、熱管等散熱裝置來加以輔助。
參見圖4，本發明第二實施例提供一種發光二極體封裝結構20。
該發光二極體封裝結構20與發光二極體封裝結構10大體相同，該發光二極體封裝結構20包括封裝膠體21、發光二極體晶片22、螢 光粉層23、擋牆24、正貼裝電極25以及負貼裝電極26。與發光二極體封裝結構10的不同之處在於，該擋牆24局部覆蓋正貼裝電極25以及負貼裝電極26，從而可加強該發光二極體封裝結構20的貼裝電極結合強度，進一步提高可靠度。
參見圖5，本發明第三實施例提供一種發光二極體封裝結構30以及電路板38。
該發光二極體封裝結構30與發光二極體封裝結構20大體相同，該發光二極體封裝結構30包括封裝膠體31、發光二極體晶片32、螢光粉層33、擋牆34、正貼裝電極35以及負貼裝電極36。與發光二極體封裝結構20的不同之處在於，該擋牆34的第二端面342上還設置有凹槽344。該凹槽344由擋牆34的第二端面342向第一端面340延伸。
該電路板38的結構與電路板18大體相同，該電路板38包括電路結構380、熱沉382以及隔離該電路結構380和熱沉382的絕緣隔板384。與電路板18的不同之處在於，該絕緣隔板384還包括與凹槽344形狀相同的凸起3840，該凸起3840位於絕緣隔板384的相對鄰近發光二極體封裝結構30的一側。當發光二極體封裝結構30組裝至電路板38上時候，該凸起3840嵌入凹槽344中，從而有效加強電路板38與發光二極體封裝結構30之間的結合強度。
參見圖6，本發明第四實施例提供一種發光二極體封裝結構40。
該發光二極體封裝結構40與發光二極體封裝結構20大體相同，該發光二極體封裝結構40包括封裝膠體41、發光二極體晶片42、螢光粉層43、擋牆44、正貼裝電極45以及負貼裝電極46。
與發光二極體封裝結構20的不同之處在於，該發光二極體封裝結構40還包括反射杯49，該反射杯49呈環狀圍成一收容通孔490，該收容通孔490將封裝膠體41、發光二極體晶片42、螢光粉層43以及擋牆44收容在內，且該收容通孔490位於封裝膠體41的出光面410一側的開口口徑大於該收容通孔490位於封裝膠體41的底面412一側的開口口徑。
本實施例中，該反射杯49包括位於封裝膠體41的底面412一側的反射杯底面492，該正、負貼裝電極45、46設置在反射杯49的反射杯底面492上。
當然，上述各發光二極體封裝結構的晶片背面與封裝膠體的底面也可位於不同平面上，所述擋牆結構的實體內部還可形成有螢光粉材料，以進一步調整發光二極體封裝結構的出光波長。此外，上述各個實施例中的不同技術特徵也可相互組合成新的封裝結構，再次不再贅述。
本發明還提供一種發光二極體封裝結構20的製造方法，包括以下步驟。
第一步，參見圖7，提供一臨時基板50，將一發光二極體晶片22設置在臨時基板50上，在臨時基板50上發光二極體晶片22的兩側分別設置正、負貼裝電極25、26，並使該正、負貼裝電極25、26分別與發光二極體晶片22相隔離。
第二步，在臨時基板50上形成一擋牆24，使該擋牆24環繞發光二極體晶片22並將發光二極體晶片22與正、負貼裝電極25、26隔開。參見圖8，本實施例採用治具60罩設在發光二極體晶片22上方 ，並在發光二極體晶片22兩側預留空腔62以及與空腔62相通的入料口64。經由該入料口64填充材料至空腔62內並固化後便可形成如圖9所示的擋牆24。
第三步，將發光二極體晶片22的正、負電極(圖未示)分別與正、負貼裝電極25、26電連接。參見圖10，本實施例採用金屬線27電連接發光二極體晶片22與正、負貼裝電極25、26。
第四步，在發光二極體晶片22的用於出射光線的晶片正面220形成一螢光粉層23，如圖11所示。
第五步，用透光的封裝膠體21覆蓋發光二極體晶片22、擋牆24、螢光粉層23以及正、負貼裝電極25、26，如圖12所示。
第六步，去除臨時基板50，得到發光二極體封裝結構20，如圖13所示。
當然，為了時擋牆24具有光波長轉換的功能，可在上述第二步中經由該入料口64填充摻雜有螢光粉的透光材料至空腔62內，進而固化形成擋牆24。
此外，上述發光二極體封裝結構製作方法還可在第六步去除臨時基板50後，再在擋牆24的未被封裝膠體21覆蓋的端面上形成凹槽244，如圖14所示。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10‧‧‧發光二極體封裝結構
11‧‧‧封裝膠體
12‧‧‧發光二極體晶片
13‧‧‧螢光粉層
14‧‧‧擋牆
15‧‧‧正貼裝電極
16‧‧‧負貼裝電極
110‧‧‧出光面
112‧‧‧底面
120‧‧‧晶片正面
122‧‧‧晶片背面
140‧‧‧第一端面
142‧‧‧第二端面

Claims (7)

  1. 一種光源裝置，包括發光二極體封裝結構以及電路板，其改進在於：所述發光二極體封裝結構包括封裝膠體、發光二極體晶片、螢光粉層、正貼裝電極以及負貼裝電極，該發光二極體封裝結構還包括擋牆，該封裝膠體包括相對設置的出光面以及底面，該發光二極體晶片包括用於出射光線的晶片正面以及與該晶片正面相對設置的晶片背面，該螢光粉層設置在發光二極體晶片的晶片正面上，該擋牆環繞該發光二極體晶片以及該螢光粉層設置，該發光二極體晶片、螢光粉層以及擋牆從封裝膠體的底面一側嵌入封裝膠體，該發光二極體晶片的晶片正面以及螢光粉層朝向封裝膠體的出光面一側，該發光二極體晶片的晶片背面暴露出該封裝膠體的底面；該正貼裝電極、負貼裝電極分別與該發光二極體晶片的正、負電極連接，該發光二極體封裝結構的環狀擋牆包括相對設置的第一端面及第二端面，該第一端面朝向封裝膠體的出光面一側，該第二端面相對遠離封裝膠體的出光面一側；該擋牆的第二端面上形成有凹槽，該凹槽由擋牆的第二端面向第一端面延伸；該電路板包括電極結構、熱沉以及隔離該電極結構和熱沉的絕緣隔板；該二極體封裝結構設置在電路板上，該發光二極體封裝結構的正貼裝電極、負貼裝電極分別與電路板的電極結構相接，該發光二極體封裝結構的發光二極體晶片背面與熱沉相接，該絕緣隔板鄰近發光二極體封裝結構的一端嵌入該凹槽內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中，該絕緣隔板由反光材料製成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中，該擋牆係以透光材料製成 。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光源裝置，其中，該擋牆之內部摻雜有螢光粉。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中，該擋牆局部覆蓋正貼裝電極及負貼裝電極。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中，該發光二極體封裝結構還包括反射杯，該反射杯呈環狀圍成一收容通孔，該收容通孔將發光二極體晶片、螢光粉層、擋牆以及封裝膠體收容在內，且該收容通孔位於封裝膠體出光面一側的開口口徑大於該收容通孔位於封裝膠體底面一側的開口口徑。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光源裝置，其中，該反射杯包括位於封裝膠體底面一側的底面，該正貼裝電極、負貼裝電極設置在反射杯的底面上。
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