TWI521745B - 發光二極體封裝結構及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種半導體發光元件及其製造方法，尤其涉及一種發光二極體封裝元件及其製造方法。
發光二極體(Light Emitting Diode，LED)是一種可將電流轉換成特定波長範圍的光電半導體元件。發光二極體以其亮度高、工作電壓低、功耗小、易與積體電路匹配、驅動簡單、壽命長等優點，從而可作為光源而廣泛應用於照明領域。
先前的發光二極體封裝結構一般包括相互間隔的兩電極，以及設置於電極上的發光二極體晶片。兩電極一般通過蝕刻或者金屬印刷的方法製成，這種方法製成的兩電極之間的間距最小僅能限定至0.24mm。而一些高精度的發光二極體封裝結構，其發光二極體晶片尺寸更小，具有這種間距的電極無法覆晶安裝更小尺寸的發光二極體晶片。故，需進一步改進。
有鑒於此，有必要提供一種具有更高精度的發光二極體封裝結構，或具有更小尺寸的發光二極體晶片的發光二極體封裝結構及上述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，其包括相互間隔的兩導電架、環繞該
兩導電架的反射杯、夾設於該兩導電架之間的絕緣層、收容於該反射杯內的發光二極體晶片及覆蓋該發光二極體晶片的封裝層，還包括相互間隔的兩電極，每一電極對應設置於一導電架上，所述兩電極之間的間距小於該兩導電架之間的間距，所述發光二極體晶片與兩電極電連接。
一種發光二極體封裝結構的製造方法，包括步驟：形成相互間隔的兩導電架；成型一反射杯環繞所述兩導電架，並形成一絕緣層夾設於該兩導電架之間；在所述絕緣層上設置一遮擋層，該遮擋層的寬度小於該絕緣層的寬度；在所述兩導電架及絕緣層未被遮擋層覆蓋的區域鍍上金屬，以形成相互間隔的兩電極，每一電極對應設置於一導電架上，使得該兩電極之間的間距小於該兩導電架之間的間距；在所述兩電極上設置一發光二極體晶片與所述兩電極形成電性連接，所述發光二極體晶片收容於該反射杯內；設置一封裝層覆蓋該發光二極體晶片。
與先前技術相比，本發明提供的發光二極體封裝結構包括相互間隔的兩導電架及對應設置在該兩導電架上相互間隔的兩電極，所述兩電極之間的間距小於該兩導電架之間的間距，兩電極之間的間距比先前技術製成的電極的間距更小，使得所述兩電極適用於高精度的發光二極體封裝結構。
100‧‧‧發光二極體封裝結構
10‧‧‧導電架
20‧‧‧絕緣層
30‧‧‧反射杯
40‧‧‧電極
50‧‧‧發光二極體晶片
60‧‧‧封裝層
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
13‧‧‧本體部
14‧‧‧凸伸部
15‧‧‧第一間隙
16‧‧‧第二間隙
31‧‧‧頂面
32‧‧‧底面
33‧‧‧凹陷
41‧‧‧第三間隙
70‧‧‧導電膠
61‧‧‧出光面
10a‧‧‧導電片
80‧‧‧遮擋層
圖1為本發明一實施方式提供的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
圖2至圖6為圖1所示發光二極體封裝結構的製造步驟示意圖。
請參閱圖1，為本發明發光二極體封裝結構100的一較佳實施例，該發光二極體封裝結構100包括相互間隔的兩導電架10、夾設於兩導電架10之間的絕緣層20、環繞該導電架10的反射杯30、設置在該兩導電架10上的兩電極40、收容在所述反射杯30內的發光二極體晶片50及覆蓋該發光二極體晶片50的封裝層60。
具體的，所述兩導電架10由一平整的導電片分割而成。該導電架10為金屬材質。本實施例中，該導電架10由銅(Cu)製成。每一導電架10具有一上表面11和與該上表面11相對的下表面12。每一導電架10包括一本體部13及自本體部13朝向另一導電架10凸伸的凸伸部14。本實施例中，該凸伸部14厚度等於該本體部13厚度的一半。該凸伸部14位於靠近該上表面11的一側並與該本體部13的上表面11齊平。該兩導電架10的兩凸伸部14相對設置形成第一間隙15，該兩導電架10靠近下表面12的兩本體部13之間形成第二間隙16。該第一間隙15的寬度小於該第二間隙16的寬度。本實施例中，該第一間隙15和第二間隙16的剖面呈“凸”狀。可以理解的，其他實施例中，所述凸伸部14也可以位於其對應本體部13的中部或者靠近下表面12的一側並朝向另一導電架。可以理解的，所述兩凸伸部14也可交錯設置。每一凸伸部14的厚度也可大於或小於本體部13厚度的一半，即該凸伸部14的厚度小於該本體部13厚度即可。可以理解的，所述導電架10也可為其他的導電金屬材質。
所述絕緣層20位於該第一間隙15和第二間隙16中。該絕緣層20的上下表面與每一導電架10的上表面11、下表面12對應齊平。該絕緣層20與該第一間隙15和第二間隙16的組合形狀相匹配以填滿第
一間隙15和第二間隙16，即本實施例中該絕緣層20呈“凸”狀。由於該絕緣層20與每一導電架10的抵接面呈現為曲折延伸，使得該絕緣層20與導電架之間的密合度大大增強，同時也增強該發光二極體封裝結構100的氣密性。所述絕緣層20由熱性環氧樹脂(Epoxy Molding Compound,EMC)或者塑膠材料製成。
所述反射杯30環繞所述導電架10並覆蓋每一導電架10的部分上表面11。該反射杯30與絕緣層20一體成型，其由熱性環氧樹脂(EMC)或者塑膠材料(SMC)製成。該反射杯30包括一頂面31及與該頂面31相對的底面32。該反射杯30的底面32與該導電架10的下表面12及絕緣層20的下表面齊平。該反射杯30與該導電架10未被覆蓋的上表面11及絕緣層20的上表面共同圍設成一凹陷33。所述凹陷33的頂部尺寸大於其底部尺寸。可以理解的，該反射杯30位於導電架10上方的內側面可形成有高反射材料。可以理解的，所述反射杯30也可與該絕緣層20單獨形成。
所述兩電極40分別對應設置在所述兩導電架10的上表面11上，也即每一電極40設置在相應的一導電架10上。每一電極40均覆蓋部分絕緣層20。該兩電極40收容於所述反射杯30的凹陷33內。該兩電極40相互間隔形成一第三間隙41。圖1中所示的實施例中，該第三間隙41位於該絕緣層20正上方。該第三間隙41的寬度小於該第一間隙15的寬度，即該兩電極40之間的間隙寬度小於所述兩導電架10之間的間隙寬度。本實施例中，該第三間隙41的寬度小於0.1mm。所述兩電極40由具有光反射特性的導電金屬製成。本實施例中，該兩電極由銀(Ag)製成。也即，該電極40與所述導電架10的由不同金屬材料製成。
所述發光二極體晶片50設置於該兩電極40上並位於相互靠近的端部。該發光二極體晶片50通過導電膠70與該兩電極40形成電性連接，亦即發光二極體晶片50通過覆晶(flip-chip)的方式與電極40形成連接。可以理解的，其他實施例中，該發光二極體晶片50也可設置在其中一電極40上，並通過打線的方式與所述兩電極40形成電性連接。
該封裝層60覆蓋在該發光二極體晶片50上並填設於該凹陷33中。該封裝層60遠離發光二極體晶片50一側的表面形成一出光面61，該出光面61與該反射杯30的頂面31齊平。該封裝層60由透明膠體製成。可以理解的，該封裝層60中可摻雜有螢光粉，該螢光粉可為石榴石基螢光粉、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、氮氧化物基螢光粉和氮化物基螢光粉中的一種或多種。
與先前技術相比，本發明提供的發光二極體封裝結構100包括相互間隔的兩導電架10及對應設置在該兩導電架10上相互間隔的兩電極40，所述兩電極40之間的間距小於該兩導電架10之間的間距，並通過金屬鍍層技術(具體製造方法下文中將有詳細說明)可以做到間距小於0.1毫米，使得所述兩電極40適用於高精度的發光二極體封裝結構100，同時減小發光二極體封裝結構100的體積，此外也可使具有更小尺寸的發光二極體晶片50直接採用覆晶的方式與兩電極40相連接。
下面以上述實施例的發光二極體為例，結合圖2至圖6說明該發光二極體封裝結構100的製造過程。
第一步驟：請參閱圖2，提供一導電片10a，該導電片10a具有平
整的上表面11和與該上表面11相對的下表面12。該導電片10a由導電金屬材料製成。本實施例中，該導電片10a由銅製成。
第二步驟：請參閱圖3，分割該導電片10a形成相互間隔的兩導電架10。具體的，利用蝕刻的方式分割該導電片10a，使得每一導電架10包括該本體部13及自本體部13朝向另一導電架10方向凸伸的凸伸部14。該兩導電架10的凸伸部14相對設置形成該第一間隙15，該兩導電架10的兩本體部13相互間隔形該第二間隙16。該第一間隙15的寬度小於該第二間隙16的寬度。本實施例中，該第一間隙15和第二間隙16的剖面成”“凸”狀。
第三步驟：請參閱圖4，成型該絕緣層20夾設於所述兩導電架10之間的第一間隙15和第二間隙16中，並一體成型該反射杯30環繞所述兩導電架10。具體的，利用模具一體成型該絕緣層20和反射杯30。該絕緣層20的形狀與該第一間隙15和第二間隙16的組合形狀相匹配。該絕緣層20的上表面和所述兩導電架10的上表面11齊平。該反射杯30的底面32與所述導電架10的下表面12及絕緣層20的下表面齊平。所述反射杯30覆蓋所述兩導電架10的部分上表面11。該反射杯30與所述導電架10未被覆蓋的上表面11及絕緣層20的上表面共同圍設成該凹陷33。
第四步驟：請參閱圖4，設置一遮擋層80於該絕緣層20的上表面並位於該凹陷33中。該遮擋層80的寬度小於該絕緣層20的最小寬度，也即該遮擋層80的寬度小於該兩導電架10之間間隙的最小寬度。該遮擋層80的寬度小於0.1mm。該遮擋層80由絕緣材料製成。優選的，本實施例中，該遮擋層80為一光阻層。
第五步驟：請參閱圖5，在所述兩導電架10及絕緣層20的上表面
未被反射杯30和遮擋層80覆蓋的區域形成該兩電極40。該兩電極40被該遮擋層80間隔。具體的，通過金屬鍍層技術形成所述兩電極40。該兩電極40由具有反射特性的導電金屬製成。本實施例中，該兩電極40的材質為銀。該兩電極40和所述兩導電架10由不同材質的金屬製成。
第六步驟：請參閱圖6，移除該遮擋層80，使得所述兩電極40之間形成該第三間隙41。該第三間隙41的寬度即為該遮擋層80的寬度。該第三間隙41的寬度小於該第一間隙15的寬度，也即所述兩電極40之間的間距小於所述兩導電架10之間的最小寬度。本實施例中，所述遮擋層80被移除以減少該遮擋層80對發光二極體封裝結構100產生的光型造成影響。可以理解的，當所述遮擋層80由高反射性材料製成時，該遮擋層80也可不必移除而位於所述兩電極40之間以增強發光二極體封裝結構100的出光率。
第七步驟：請參閱圖1，在所述兩電極40上設置該發光二極體晶片50，並在所述凹陷33中填充該封裝層60覆蓋該發光二極體晶片50。具體的，在所述兩電極40相互靠近的端部設置該發光二極體晶片50並通過導電膠70與該兩電極40形成電性連接。可以理解的，其他實施例中，該發光二極體晶片50也可設置在其中一電極40上並通過打線的方式與該兩電極形成電性連接。
該封裝層60填充於該凹陷33中，且該封裝層60的出光面61與該反射杯30的頂面31齊平。可以理解的，該封裝層60還可包含有螢光粉。該螢光粉包含石榴石基螢光粉、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、氮氧化物基螢光粉和氮化物基螢光粉中的一種或多種。
可以理解的，在形成所述兩相互間隔的導電架10的步驟中，所述導電架10也可採用金屬印刷技術直接形成在基材上，也即所述導電架10無需經過蝕刻技術形成，然後移除基材，進而利用模具一體成型該絕緣層20和反射杯30。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限製本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧發光二極體封裝結構
10‧‧‧導電架
20‧‧‧絕緣層
30‧‧‧反射杯
40‧‧‧電極
50‧‧‧發光二極體晶片
60‧‧‧封裝層
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
13‧‧‧本體部
14‧‧‧凸伸部
15‧‧‧第一間隙
16‧‧‧第二間隙
31‧‧‧頂面
32‧‧‧底面
33‧‧‧凹陷
41‧‧‧第三間隙
70‧‧‧導電膠
61‧‧‧出光面
Claims (10)
- 一種發光二極體封裝結構，其包括相互間隔的兩導電架、環繞該兩導電架的反射杯、夾設於該兩導電架之間的絕緣層、收容於該反射杯內的發光二極體晶片及覆蓋該發光二極體晶片的封裝層，其改良在於：還包括相互間隔的兩電極，每一電極對應直接設置於一導電架上，所述兩電極之間的間距小於該兩導電架之間的間距，所述發光二極體晶片與兩電極電連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中，所述反射杯的底面與所述兩導電架的底面齊平，每一導電架及其對應的電極為不同的金屬材質。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中，每一導電架包括一本體部及自本體部朝另一導電架方向凸伸的凸伸部，所述凸伸部的厚度小於該本體部的厚度。
- 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體封裝結構，其中，每一凸伸部位於該導電架頂面的一側，所述兩凸伸部相對設置形成一第一間隙，所述兩本體部相互間隔形成一第二間隙，所述第一間隙的寬度小於該第二間隙的寬度。
- 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結構，其中，所述兩電極間隔形成一第三間隙，所述第三間隙位於該絕緣層上，所述第三間隙的寬度小於該第一間隙的寬度。
- 如申請專利範圍第1項至第5項所述之發光二極體封裝結構，其中，所述兩電極之間的間距小於0.1毫米。
- 一種發光二極體封裝結構的製造方法，包括步驟： 形成相互間隔的兩導電架；成型一反射杯環繞所述兩導電架，並形成一絕緣層夾設於該兩導電架之間；在所述絕緣層上設置一遮擋層，該遮擋層的寬度小於該絕緣層的寬度；在所述兩導電架上及絕緣層未被遮擋層覆蓋的區域鍍上金屬以形成相互間隔的兩電極，每一電極對應設置於一導電架上，使得該兩電極之間的間距小於該兩導電架之間的間距；在所述兩電極上設置一發光二極體晶片與所述兩電極形成電性連接，所述發光二極體晶片收容於該反射杯內；以及設置一封裝層覆蓋該發光二極體晶片。
- 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體封裝結構之製造方法，其中，所述反射杯及絕緣層一體成型，所述反射杯的底面與所述兩導電架的底面齊平，每一導電架及其上對應的電極由不同的金屬材料製成，在形成相互間隔的兩電極之後且在設置該發光二極體晶片之前還包括移除該遮擋層的步驟。
- 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體封裝結構之製造方法，其中，所述兩導電架通過蝕刻和金屬印刷技術其中之一方法形成，每一導電架包括一本體部及自本體部朝另一導電架方向凸伸的凸伸部，所述凸伸部的厚度小於該本體部的厚度，每一凸伸部位於該導電架頂面的一側，所述兩凸伸部相對設置形成一第一間隙，所述兩本體部相互間隔形成一第二間隙，所述第一間隙的寬度小於該第二間隙的寬度。
- 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體封裝結構之製造方法，其中，所述兩電極通過金屬鍍層的方法對應形成在該兩導電架上，所述兩電極間隔形成一第三間隙，所述第三間隙位於該絕緣層上，所述第三間隙的寬度小於該第一間隙的寬度。
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