TWI481079B - 發光二極體封裝結構的製造方法 - Google Patents

Description

發光二極體封裝結構的製造方法

本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種發光二極體封裝結構的製造方法。

目前發光二極體(Light Emitting Diode, LED)封裝結構通常包括一個反射杯結構，所述反射杯常設於基板的上方，該反射杯的中央設有一收容該發光二極體於其內的容置空間，該容置空間內設有封裝層。現有技術中，製造的發光二極體封裝結構的反射杯時，通過提供一模具設置於該基板上，該模具上形成與該反射杯的形狀相匹配的通孔，于該通孔內填充反射材料製成。為了使得反射杯成型後，模具可以順利移除，環繞該通孔的內表面呈傾斜的平面。然而，通過此方法製成的反射杯與基板或電極接觸的部分較大，但是反射杯的材料與製成基板的材料或金屬之間的附著力通常較小，造成基板與反射杯之間的結合不緊密而容易形成縫隙，使得水汽和灰塵等雜質容易沿該縫隙進入封裝後的發光二極體封裝結構中，從而導致發光二極體的失效，影響該發光二極體封裝結構的壽命。

有鑒於此，有必要提供一種用於製造密封性更好的發光二極體封裝結構的製造方法。

一種發光二極體封裝結構的製造方法，包括以下步驟：

提供兩個電極，兩個電極相互絕緣；

提供一模具，將其設置於兩個電極的一側，該模具包括一環形的模座及收容於該模座內的一模仁，所述模座與模仁之間設有一填充空間，該模仁包括一本體及可相對該本體做伸縮運動的至少一伸縮部，該至少一伸縮部凸伸於本體外部而位於凸伸狀態；

在所述模具的填充空間形成反射杯；

調節該至少一伸縮部使其收縮於本體內部而位於收縮狀態，去除所述模具，所述反射杯與電極共同圍成一個容置空間；

將發光二極體晶片設于所述容置空間中，並將發光二極體晶片與所述電極電性連接；

在容置空間內填充封裝材料而形成一封裝層，覆蓋所述發光二極體晶片。

上述發光二極體封裝結構的製造方法中，由於該模具包括可相對做伸縮運動的至少一伸縮部，通過於成型該反射杯之前調節該至少一伸縮部凸伸於本體外部而位於凸伸狀態，並於成型該反射杯之後調節該至少一伸縮部收縮於本體內部而位於收縮狀態，使得成型的封裝層與所述電極之間形成更大的接觸面積，由於封裝層對金屬的附著力大於反射杯對金屬的附著力，更大的接觸面積使得封裝層與電極之間的密封性能進一步增強，從而使外界的水汽和雜質難以進入到封裝體內部，起到有效的防塵、防水的作用。同時封裝層的本體部從與結合部連接的位置處向遠離結合部的方向逐漸增加，使得發光二極體晶片的光線可順利穿透所述封裝層向外出射。

請參閱圖1至圖7，本發明實施方式提供的一種發光二極體封裝結構10的製造方法包括以下步驟。

請參閱圖1，提供兩電極12，兩電極12並排間隔設置，且相互絕緣。所述電極12所用的材料為金、銀、銅、鉑、鋁、鎳、錫或鎂中的一種或幾種的合金。

請參閱圖2，提供一第一模具18和一第二模具19，將其分別設置於兩個電極12的兩側，夾緊該兩個電極12，所述第一模具18內形成有第一填充空間171。該第一模具18包括一環形的模座183及位於該模座183中央的一模仁184。所述第一填充空間171形成於所述模座183與模仁184之間。該模仁184包括靠近電極12的第一部分181和遠離電極12的第二部分182，該第一部分181的週邊尺寸自與電極12接觸的位置處向遠離電極12的方向逐漸減小，而該第二部分182的橫截面積自與第一部分181連接的位置處向遠離電極12的方向逐漸增加。該第一部分181的深度遠小於第二部分182的深度。所述第一模具18的第一部分181和第二部分182內部為中空結構。該第二模具19內部形成有第二填充空間172。第二填充空間172與第一填充空間171相互連通。可以理解的，也可以僅提供所述第一模具18。

請參閱圖3，在所述第一模具18的第一填充空間171和第二模具19的第二填充空間172內填充高分子材料，如PPA（Polyphthalamide，聚醋酸乙烯酯）等，直至所述高分子材料完全填滿所述第二模具19的第二填充空間172及第一模具18的第一填充空間171。固化後，在兩電極12一側形成反射杯13，同時在兩電極12相對另一側形成基板11，所述基板11在兩電極12之間的空隙處形成絕緣部111。所述反射杯13和基板11一體成型。可以理解的，當僅提供第一模具18時，在所述第一模具18的第一填充空間171填充高分子材料而僅於兩電極12的一側形成發射杯13。

請參閱圖4和圖5，所述第一模具18的第一部分181包括位於中間的本體1811以及位於本體1811相對兩側的可伸縮的伸縮部1812。所述伸縮部1812可於突伸狀態與收縮狀態之間切換，當伸縮部1812位於突伸狀態時，伸縮部1812相對本體1811向外伸出而位於本體1811的相對兩側，當伸縮部1812位於收縮狀態時，伸縮部1812相對本體1811收縮而收容於本體1811內部。於成型所述反射杯13的過程中，伸縮部1812位於突伸狀態；當成型所述反射杯13後，收縮該伸縮部1812即可方便的去除所述第一模具18。

請進一步參閱圖8，該模仁184還包括一控制所述伸縮部1812實現伸縮的功能的控制單元20。所述控制單元20包括一彈簧21、分別連接彈簧21兩端與所述伸縮部1812之間的二連接杆22、位於連接杆22上方的一定位杆26及連接於連接杆22與定位杆26之間的擋片23。每一連接杆22上設有用於定位的定位槽221。所述伸縮部1812與本體1811之間還有一個用於容置所述伸縮部1812的收縮空間25。該本體1811於面向伸縮部1812的兩側均設有定位孔24，所述連接杆22穿過所述定位孔24連接所述彈簧21和伸縮部1812。所述定位孔24用於限制所述連接杆22沿除軸向之外其他方向的移動。所述伸縮部1812呈凸伸狀態時，所述彈簧21被拉伸，延伸至所需位置後，移動所述擋片23使其末端分別收容於定位槽221內，從而使所述伸縮部1812定位於所需位置而保持位於凸伸狀態。當移動所述擋片23使其末端從定位槽221內脫離時，彈簧21恢復形變而帶動所述伸縮部1812向收縮空間25所在方向運動並收容於該收縮空間25內，此時，可以方便的將所述第一模具18移除。去除所述第一模具18和第二模具19後，所述反射杯13、基板11及電極12共同圍成一容置空間16。該容置空間16的形狀與第一模具18的模仁184的整體外形的形狀相同。

請參閱圖6，將發光二極體晶片14設置于所述容置空間16中，並將發光二極體晶片14通過金屬導線141與所述電極12電性連接。可以理解的，該發光二極體晶片14也可以採用覆晶的方式固定於電極12上並與所述電極12電連接。

請參閱圖7，在所述容置空間16內填充封裝材料而形成一封裝層15，以封裝所述發光二極體晶片14。該封裝層15包括與基板11和電極12相貼設的結合部151及遠離基板11的本體部152。該結合部151的尺寸從靠近基板11的方向從下往上逐漸減小，該本體部152的尺寸從結合部151的頂端向遠離基板11的方向從下往上逐漸增加。所述封裝層15的材質可以為矽膠、環氧樹脂或二者的組合物。所述封裝層15還可以包含螢光轉換材料。所述封裝層15可以保護發光二極體晶片14免受灰塵、水氣等影響。所述封裝層15對電極12的附著力大於反射杯13對電極12的附著力。

請參閱圖7，為上述發光二極體封裝結構10的製造方法所制得的發光二極體封裝結構10，包括基板11、電極12、反射杯13、發光二極體晶片14和封裝層15。

基板11為一矩形平板，用以承載所述電極12、反射杯13、發光二極體晶片14和封裝層15於其上表面上。該基板11的上表面大致中央的位置處形成一矩形的絕緣部111。本實施例中，所述基板11材料為PPA等。可以理解的，所述基板11各邊的長度可以相同或不同，進一步的，所述基板11的形狀並不限於矩形，其形狀還可以為圓形等，所述基板11上也可以不形成所述絕緣部111。

電極12為兩個，所述電極12形成在所述基板11上的絕緣部111兩側，兩電極12之間相互電性絕緣。兩電極12呈薄片狀，分別從絕緣部111的相對兩側向遠離絕緣部111的方向延伸，並分別突伸出所述基板11的相對兩側面。所述電極12所用的材料為導電性能較好的金屬材料，如金、銀、銅、鉑、鋁、鎳、錫或鎂中的一種或幾種的合金。

反射杯13位於所述電極12上。該反射杯13整體呈中空矩形，其中央設有一收容所述發光二極體晶片14在內的容置空間16（圖5）。該容置空間16的形狀與第一模具18的模仁184的整體外形的形狀相匹配。所述反射杯13可以與基板11採用相同的材料製成，如PPA等材料。

發光二極體晶片14收容于容置空間16內，並貼設於所述電極12上。所述發光二極體晶片14通過金屬導線141與所述電極12電性連接。

封裝層15填充于所述容置空間16內，用於覆蓋所述發光二極體晶片14和金屬導線141于該容置空間16內部。該封裝層15的形狀與容置空間16的形狀相匹配，包括與基板11相貼設的結合部151及遠離基板的本體部152。該結合部151的尺寸從靠近電極12的方向從下往上逐漸減小，該本體部152的尺寸從結合部151的頂端向遠離電極12的方向從下往上逐漸增加。從而使得所述發光二極體晶片14出射的光線很少部分被反射向電極12方向。與現有技術中製造方法所制得的發光二極體封裝結構相比，所述封裝層15與所述電極12之間形成更大的接觸面積。所述封裝層15的材質為矽膠(silicone)、環氧樹脂(epoxy resin)或二者的組合物。所述封裝層15內還可以包含螢光轉換材料，該螢光轉換材料可以為石榴石基螢光粉、矽酸鹽基螢光粉、原矽酸鹽基螢光粉、硫化物基螢光粉、硫代鎵酸鹽基螢光粉和氮化物基螢光粉。其中，通過改變該第一模具18的伸縮部1812的形狀，可以達到改變該封裝層15的結合部151的形狀的目的。

所述封裝層15包覆于發光二極體晶片14的週邊，可以保護發光二極體晶片14免受灰塵、水汽等影響。由於所述封裝層15對金屬的附著力大於反射杯13對金屬的附著力，因此增大所述封裝層15與電極12的接觸面積使得封裝層15與電極12之間的密封性能增強，從而使外界的水汽和雜質難以進入到封裝層15內部，起到有效的防塵、防水的作用。可以理解的，該封裝層15的形狀並不限於本發明實施例中所述的形狀，只要使得該封裝層15的結合部151與電極12之間的接觸面積的大小大於該結合部151於其他位置處的橫截面的面積，使得該封裝層15與電極12之間的具有較大的結合面積，同時本體部152從與結合部151連接的位置處向遠離結合部151的方向逐漸增加而不會影響光線的出射即可。

本發明實施方式提供的製造方法所制得的發光二極體封裝結構中，由於所述反射杯13底部填充有部分封裝層15，從而增大了封裝層15與電極12的接觸面積。由於封裝層15對金屬的附著力大於反射杯13對金屬的附著力，更大的接觸面積使得封裝層15與電極12之間的密封性能進一步增強，從而使外界的水汽和雜質難以進入到封裝體內部，起到有效的防塵、防水的作用。

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．．．基板

111．．．絕緣部

12．．．電極

13．．．反射杯

14．．．發光二極體晶片

141．．．金屬導線

15．．．封裝層

151．．．結合部

152．．．本體部

16．．．容置空間

171．．．第一填充空間

172．．．第二填充空間

18．．．第一模具

181．．．第一部分

1811．．．本體

1812．．．伸縮部

182．．．第二部分

183．．．模座

184．．．模仁

19．．．第二模具

20．．．控制單元

21．．．彈簧

22．．．連接杆

221．．．定位槽

23．．．擋片

24．．．定位孔

25．．．收縮空間

26．．．定位杆

圖1至圖7是本發明第一實施方式提供的發光二極體封裝結構的製造方法示意圖。

圖8是第一模具的模仁的放大圖。

12．．．電極

171．．．第一填充空間

172．．．第二填充空間

18．．．第一模具

181．．．第一部分

182．．．第二部分

183．．．模座

184．．．模仁

19．．．第二模具

Claims (10)

1. 一種發光二極體封裝結構的製造方法，包括以下步驟：
   提供兩個電極，兩個電極相互絕緣；
   提供一模具，將其設置於兩個電極的一側，該模具包括一環形的模座及收容於該模座內的一模仁，所述模座與模仁之間設有一填充空間，該模仁包括一本體及可相對該本體做伸縮運動的至少一伸縮部，該至少一伸縮部凸伸於本體外部而位於凸伸狀態；
   在所述模具的填充空間形成反射杯；
   調節該至少一伸縮部使其收縮於本體內部而位於收縮狀態，去除所述模具，所述反射杯與電極共同圍成一個容置空間；
   將發光二極體晶片設于所述容置空間中，並將發光二極體晶片與所述電極電性連接；
   在容置空間內填充封裝材料而形成一封裝層，覆蓋所述發光二極體晶片。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：該模仁包括與電極接觸的第一部分和遠離電極的第二部分，所述本體與至少一伸縮部共同組成該第一部分，所述第一部分的深度小於第二部分的深度。
3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：所述第一部分的週邊尺寸自與電極接觸的位置處向遠離電極的方向逐漸減小。
4. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：所述第二部分的橫截面積自與第一部分連接的位置處向遠離電極的方向逐漸增加。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：該至少一伸縮部的數量為兩個，所述伸縮部分別位於本體的相對兩側。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：該模仁還包括控制該至少一伸縮部相對本體做伸縮運動的控制單元。
7. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：所述控制單元包括一彈簧、連接彈簧與該至少一伸縮部之間的一連接杆、位於連接杆上方的一定位杆及連接於連接杆與定位杆之間的擋片，該連接杆上設有定位槽，當該至少一伸縮部位於凸伸狀態時，彈簧處於變形狀態，擋片卡設於定位槽內而維持該至少一伸縮部凸伸於本體外部，當該至少一伸縮部位于收縮狀態時，彈簧處於收縮狀態時，擋片從定位槽內脫離，彈簧恢復變形而維持該至少一伸縮部收容於本體內部。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：所述至少一伸縮部與本體之間設有一個用於容置該至少一伸縮部的收縮空間。
9. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：所述本體於面向該至少一伸縮部的一側設有定位孔，所述連接杆穿過所述定位孔連接所述彈簧和該至少一伸縮部，所述定位孔用於限制所述連接杆沿除軸向之外其他方向的移動。
10. 如申請專利範圍第1項至第9項任一項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中：還包括提供一另一模具步驟，將該另一模具設置於兩個電極的另一側，該另一模具內設有另一填充空間；以及在該另一模具的另一填充空間內填充高分子材料，固化形成基板的步驟。