TWI528597B - 發光二極體封裝結構及其製造方法 - Google Patents

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Description

發光二極體封裝結構及其製造方法
本發明涉及一種半導體封裝結構及其製造方法，尤其涉及一種發光二極體封裝結構及其製造方法。
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。
習知的發光二極體封裝結構通常包括基板、在基板上形成的電極、固定於基板上且與電極電性連接的發光二極體晶片以及覆蓋發光二極體晶片的封裝層。現有技術中為了改善發光二極體封裝結構的出光效果通常會在發光二極體晶片周圍設置一反射杯，使發光二極體晶片發出的光線經由反射杯進行反射，從而得到所需角度的光線。然而在結構尺寸較小的發光二極體封裝結構中的反射杯的內壁通常是斜面或直面，因此會限制光的反射角度，從而導致整體的出光效果不佳。
有鑒於此，有必要提供一種能夠改善出光效果的發光二極體封裝結構及其製造方法。
一種發光二極體封裝結構，包括基板、形成於基板上的電極、與電極電性連接的發光二極體晶片、環繞發光二極體晶片的反射杯 以及填充於反射杯內並覆蓋發光二極體晶片於基板上的封裝體，所述反射杯環繞基板和封裝體的四周，並且該反射杯在與封裝體的鄰接處形成朝向封裝體凸起的凸曲面。
一種發光二極體封裝結構製造方法，包括以下步驟：提供一基板，並在基板上形成若干間隔的電極；將若干發光二極體晶片與電極電性連接；在基板上形成封裝體覆蓋發光二極體晶片；貼設一載板於封裝體上；在基板和封裝體中形成自基板一側向封裝體延伸的若干凹陷；在所述凹陷中形成反射杯並去除載板；及切割反射杯形成若干個發光二極體封裝結構。
本發明實施方式提供的發光二極體封裝結構的反射杯具有朝向封裝體凸起的凸曲面，發光二極體晶片發出的光線一部分直接從封裝體出射至發光二極體封裝結構以外，另一部分經反射面的反射後再從封裝體出射，而由於反射面的外凸的形狀使最終形成特定的光場效果。
下面參照附圖，結合具體實施方式對本發明作進一步的描述。
100‧‧‧發光二極體封裝結構
10、10a‧‧‧基板
11‧‧‧第一側壁
12‧‧‧第二側壁
13‧‧‧第三側壁
14‧‧‧第四側壁
15‧‧‧上表面
16‧‧‧下表面
17‧‧‧第一凹槽
18‧‧‧第二凹槽
20‧‧‧電極
21‧‧‧第一電極
22‧‧‧第二電極
30‧‧‧發光二極體晶片
40、40a‧‧‧反射杯
41‧‧‧反射面
42‧‧‧結合面
43‧‧‧容置空間
50‧‧‧封裝體
60‧‧‧載板
70‧‧‧凹陷
71‧‧‧平坦斷面
72‧‧‧曲面斷面
80‧‧‧模具
81‧‧‧凸面
圖1為本發明提供的實施方式的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
圖2為圖1中的發光二極體封裝結構的俯視示意圖。
圖3為圖1中的發光二極體封裝結構的仰視示意圖。
圖4至圖14為本發明一實施方式的發光二極體封裝結構的製造過程中各步驟所得的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
其中，圖4為本發明的發光二極體封裝結構的製造過程中整體基板的剖面示意圖。
圖5為圖4中整體基板的俯視示意圖。
圖6為圖4中整體基板的側視示意圖。
圖7為圖4中整體基板的仰視示意圖。
請參見圖1至圖3，本發明第一實施方式提供的發光二極體封裝結構100，其包括基板10、在基板10上間隔設置的兩電極20、固定於基板10上並與電極20電性連接的發光二極體晶片30、位於基板10上並圍繞發光二極體晶片30的反射杯40、覆蓋發光二極體晶片30的封裝體50。
所述基板10大致呈矩形平板狀，其包括四個側壁，第一側壁11、第二側壁12、第三側壁13和第四側壁14，該四個側壁依次首尾相連，其中第一側壁11和第三側壁13相對，第二側壁12和第四側壁14相對。該四個側壁相對的兩端分別形成基板10的兩個表面，即上表面15和下表面16。該上表面15用於承載發光二極體晶片30。該基板10上形成若干的凹槽，在本實施方式中該凹槽的數量為兩個，分別為第一凹槽17和第二凹槽18。該第一凹槽17和第二凹槽18分別自第二側壁12朝向第四側壁14的方向凹陷，並貫穿基板10的上表面15和下表面16，亦即該第一凹槽17和第二凹槽18分別在 與上表面15和下表面16交界處形成開口。
所述電極20包括相互間隔的第一電極21和第二電極22，第一電極21和第二電極22自基板10的上表面15分別經由第一凹槽17和第二凹槽18的內壁延伸至基板10的下表面16。該第一電極21和第二電極22覆蓋第一凹槽17和第二凹槽18在上表面15處形成的開口從而為發光二極體晶片30的打線連接提供更多的空間，第一電極21和第二電極22暴露出第一凹槽17和第二凹槽18在下表面16處形成的開口。換言之，該第一凹槽17和第二凹槽18僅在基板10的下表面16處暴露出開口。當該發光二極體封裝結構100用作側向發光光源時，基板10的第二側壁12與電路板(圖未示)電性連接，該第一凹槽17和第二凹槽18面向電路板設置，錫膏等焊料可以在第一凹槽17和第二凹槽18中進行焊接固定，從而可使電路板通過焊錫和與第一凹槽17、第二凹槽18連接的電極20形成電性連接。該第一凹槽17、第二凹槽18為焊料提供了容置空間，防止焊料融化而與電路板的其他線路結構接觸，進而形成短路。在其他實施方式中，該第一凹槽17和第二凹槽18也不限於形成於基板10的第二側壁12上，以發光二極體封裝結構100的擺放位置而定。當然，若該發光二極體封裝結構100不是用作側向發光光源時，該第一凹槽17和第二凹槽18可以省去，將基板10的下表面16與電路板電性連接從而將發光二極體封裝結構100接入電路中。
所述發光二極體晶片30設置於基板10的上表面15，並分別與第一電極21和第二電極22位於基板10的上表面15的部分電性連接。當然，在其他實施方式中，該發光二極體晶片30還可以直接固定於電極20上。該發光二極體晶片30可採用固晶打線、覆晶等方式連 接。在本實施方式中，該發光二極體晶片30固定於其中一個電極20上，並採用導線分別與第一電極21和第二電極22連接。
所述反射杯40環繞基板10和發光二極體晶片30設置。該反射杯40的內壁包括反射面41和與反射面41相接的結合面42。該反射面41位於基板10的上方並環繞發光二極體晶片30設置，該反射面41呈凸曲面，並朝向發光二極體晶片30的方向凸出。該結合面42呈平坦狀，其緊密貼合於基板10的四個側壁。該反射杯40在基板10的上表面15處圍成一收容發光二極體晶片30的容置空間43。
所述封裝體50填充於反射杯40圍成的容置空間43中並覆蓋發光二極體晶片30於基板10之上。該封裝體50內均勻分佈有螢光粉。由於反射杯40將基板10的上表面15與封裝體50的結合處完全包覆，因此也將兩者對接處密封，能夠防止水氣或雜質從基板10和封裝體50的對接處進入封裝體50而對發光二極體晶片30造成污染。
本發明實施方式提供的發光二極體封裝結構100的反射杯40具有外凸的反射面41，發光二極體晶片30發出的光線一部分直接從封裝體50出射至發光二極體封裝結構100以外，另一部分經反射面41的反射後再從封裝體50出射。而由於反射面41的外凸的形狀使最終形成特定的光場效果。此外，本實施方式中的發光二極體封裝結構100的基板10的第二側壁12上形成第一凹槽17和第二凹槽18，為錫膏等焊料提供容置空間，從而利於光源與電路板的電性連接。
本發明還提供上述發光二極體封裝結構100的製造方法，以下，將結合附圖對該製造方法進行詳細說明。
請參閱圖4至圖7，提供一整體基板10a，在該整體基板10a的側部開設若干相互間隔的第一凹槽17和第二凹槽18，並於整體基板10a的上下表面及第一凹槽17和第二凹槽18中設置若干相互間隔的電極20。這些電極20每兩個為一組，各組電極20之間間隔的距離大於每組電極20中相鄰兩電極20之間間隔的距離。所述該整體基板10a呈平板狀。該整體基板10a可採用高分子材料或複合板材等材料製成。電極20採用金屬材質鋪設於基板10a的上下表面和第一凹槽17、第二凹槽18的內壁面形成，該金屬材質僅在第一凹槽17和第二凹槽18的內壁面鋪設而並未填滿整個第一凹槽17、第二凹槽18，因此第一凹槽17和第二凹槽18仍然保持其凹陷的形狀。電極20在整體基板10a的上表面一側覆蓋第一凹槽17和第二凹槽18位於該整體基板上表面的開口，該第一凹槽17和第二凹槽18位於該整體基板下表面的開口未被電極20覆蓋而在整體基板10a的下表面一側貫穿電極20。
請參閱圖8，將若干發光二極體晶片30與整體基板10a的電極20電性連接。在本實施方式中該發光二極體晶片30裝設於整體基板10a上，且每一發光二極體晶片30通過固晶打線的方式與每組電極20中相鄰的兩電極20分別電連接。在其他實施方式中，該發光二極體晶片30也可以利用覆晶或共晶的方式與電極20結合。
請參閱圖9，形成封裝體50以覆蓋發光二極體晶片30於整體基板10a上。該封裝體50可採用壓模成型的方式形成。該封裝體50內可包含螢光粉。
請參閱圖10，貼設一載板60於封裝體50上。在本實施方式中，先將整體基板10a倒置，使整體基板10a的下表面朝向上方、封裝體 50朝向下方，將載板60從封裝體50的下方貼設於封裝體50上。
請參閱圖11和12，在整體基板10a和封裝體50中形成自整體基板10a一側向封裝體50凹陷的若干凹陷70。該步驟提供一模具80，該模具80具有一向下突出的凸面81。在本實施方式中，該模具80為圓柱體結構的滾刀，該凹陷70是通過將凸面81正對相鄰兩組電極20之間的整體基板10a通過鑽頭或滾刀自整體基板10a向封裝體50轉動並下移，直至模具80與載板60接觸，停止移動模具80而在整體基板10a和封裝體50上形成。該模具80在整體基板10a處豎直下移，因此該凹陷70在整體基板10a處形成平坦斷面71；該模具80在封裝體50處轉動並停止下移，因此該凹陷70在封裝體50處形成曲面斷面72。當然，在其他實施方式中，還可以繼續旋轉並水平移動模具80，使凹陷70向水平方向增大，從而滿足不同的要求。按以上方式在相鄰兩組電極20之間均形成凹陷70，使每一對電極20兩邊均形成有凹陷70。由於採用模具80形成凹陷70，從而使凹陷70的精度容易控制，有利於製成精度較高的凹陷70。
請參閱圖13，在所述凹陷70中形成反射杯40a並去除載板60。該反射杯40a在整體基板10a的平坦斷面71處形成平坦的結合面42，在封裝體50的曲面斷面72形成向封裝體50凸起的反射面41。該反射杯40a可採用注塑成型或壓模成型的方式填充凹陷70形成。在形成反射杯40a之前還可以先在凹陷70的表面塗覆一層金屬材料以作為反射層(圖未示)，再形成反射杯40a於反射層上，以提高對光的反射效率。
請參閱圖14，切割反射杯40a形成若干發光二極體封裝結構100。
本發明的發光二極體封裝結構100製造方法採用一具有凸面81的 模具80在整體基板10a和封裝體50上一體成型凹陷70，再在凹陷70內形成具有凸面的反射杯，與射出成型等反射杯製作方式相比，該種方法對形成凹面的精度容易控制，從而使該反射杯的凹面的精度較高，以利於發光二極體晶片30發出的光線能夠準確的會聚，提高發光二極體封裝結構100的發光效率。
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，自不能以此限制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‧‧‧基板
15‧‧‧上表面
16‧‧‧下表面
20‧‧‧電極
21‧‧‧第一電極
22‧‧‧第二電極
30‧‧‧發光二極體晶片
40‧‧‧反射杯
41‧‧‧反射面
42‧‧‧結合面
43‧‧‧容置空間
50‧‧‧封裝體

Claims (9)

  1. 一種發光二極體封裝結構，包括基板、形成於基板上的電極、與電極電性連接的發光二極體晶片、環繞發光二極體晶片的反射杯以及填充於反射杯內並覆蓋發光二極體晶片於基板上的封裝體，其改良在於：所述反射杯環繞基板及基板上形成的電極以及封裝體的四周，並且該反射杯在與封裝體的鄰接處形成朝向封裝體凸起的凸曲面，所述反射杯還包括與反射面相接的結合面，所述結合面貼設於基板的側部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述凸曲面為反射面，所述反射面位於基板的上方並環繞發光二極體晶片設置，所述反射面朝向發光二極體晶片的方向凸出。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述基板包括上表面和下表面以及上表面和下表面之間的若干側壁，所述基板的其中一個側壁向內凹陷形成有分別貫穿上表面和下表面的第一凹槽和第二凹槽。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述電極包括相互間隔的第一電極和第二電極，該第一電極自基板的上表面經由第一凹槽延伸至基板的下表面，該第二電極自基板的上表面經由第二凹槽延伸至基板的下表面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述第一凹槽和第二凹槽貫穿基板的上表面和下表面並在上表面和下表面均形成開口，第一凹槽和第二凹槽在基板的上表面形成的開口被電極覆蓋。
  6. 一種發光二極體封裝結構製造方法，包括：提供一基板，並在基板上形成若干間隔的電極； 將若干發光二極體晶片與電極電性連接；在基板上形成封裝體覆蓋發光二極體晶片；貼設一載板於封裝體上；在基板和封裝體中形成自基板一側向封裝體延伸的若干凹陷；在所述凹陷中形成反射杯並去除載板；及切割反射杯形成若干個發光二極體封裝結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體封裝結構製造方法，其中，所述在自基板上方在基板和封裝體中形成若干凹陷的步驟是通過一具有向下突出的凸面的模具對基板和封裝體進行切割或研磨製成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構製造方法，其中，所述模具呈圓柱形，所述凹陷是通過沿軸向旋轉圓柱形模具、使旋轉中的圓柱形模具側面自基板向封裝體移動直至模具與載板接觸形成。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體封裝結構製造方法，其中，所述若干凹陷形成於相鄰兩電極之間，該凹陷在基板上形成平坦斷面，該凹陷在封裝體上形成曲面斷面，所述在所述凹陷中形成反射杯的步驟是在凹陷中形成反射杯，並在平坦斷面處形成反射杯的結合面，在曲面斷面處形成反射杯的、朝向封裝體凸起的反射面。
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