TWI546985B - 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達不佳。
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、固定於基板上並與電極電性連接的發光二極體晶片、形成於基板上 的第一反射杯以及填充於第一反射杯內並覆蓋發光二極體晶片於基板上的封裝體，該封裝體背離發光二極體晶片的上表面為出光面，還包括第二反射杯，所述第二反射杯環繞並覆蓋第一反射杯和基板，所述第二反射杯的反射面與封裝層的出光面共同形成一凹面。
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，並在基板上形成電極；在基板上形成若干第一反射杯；將發光二極體晶片裝設於第一反射杯內並與基板上的電極電性連接；在第一反射杯內形成封裝體；在第一反射杯和基板的外部覆蓋一覆蓋層；自覆蓋層向封裝體形成一凹陷使覆蓋於第一反射杯上部的覆蓋層形成為具有凹面的第二反射杯，該凹陷自覆蓋層延伸至封裝體；及切割基板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在第一反射杯的上部形成具有弧線形凹面的第二反射杯，經第二反射杯反射的光線被會聚後再出射以加強整個封裝結構的會聚作用，從而改善發光二極體封裝結構的出光效果，達到要求所需的會聚光線。
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
31‧‧‧導線
40、40a‧‧‧第一反射杯
41、61‧‧‧外壁
42、62‧‧‧內壁
421‧‧‧容置空間
43‧‧‧頂壁
50‧‧‧封裝體
51‧‧‧出光面
60、60a‧‧‧第二反射杯
63‧‧‧凹面
70‧‧‧覆蓋層
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13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、固定於第一基板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的第一反射杯40、覆蓋發光二極體晶片30的封裝體50及一第二反射杯60。
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。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。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31分別與第一電極21和第二電極22連接。
所述第一反射杯40位於基板10的上表面15，並環繞發光二極體晶片30。該第一反射杯40包括外壁41、內壁42和頂壁43。該外壁41與基板10的四個側壁對齊，該內壁42橫截面大致呈橢圓形，其圍成一個容置空間421，該容置空間421的口徑自基板10的上表面15向遠離基板10的方向逐漸增大，也就是說內壁42自基板10的上表面15向遠離基板10的方向向外傾斜延伸。該頂壁43沿平行於基板10的方向連接外壁41和內壁42。該第一反射杯40的高度大於發光二極體晶片30的厚度。
該第一反射杯40也可以為不具反射性能的材料製成。該第一反射杯40形成於基板10上並將發光二極體晶片30環繞其中，從而在發光二極體晶片30上方形成容置空間421，為後續封裝體50的形成提供空間。該第一反射杯40圍設於發光二極體晶片30的外周，還可用於將每個發光二極體晶片30與其他元件分隔，起到絕緣層的作用，使每個發光二極體晶片30在製作過程中免於受到其他元件的干擾。
所述封裝體50填充於第一反射杯40圍成的容置空間421中。該封裝體50遠離發光二極體晶片30的出光面51為一凹面，即覆蓋於基板10的上表面的封裝體50的厚度從封裝體50的中心向四周逐漸增大。該封裝體50內均勻分佈有螢光粉。
所述第二反射杯60環繞基板10和第一反射杯40並覆蓋第一反射杯 40的頂壁43。該第二反射杯60包括外壁61和內壁62，該外壁61環設於基板10的四個側壁之外，在本實施例中，第二反射杯60的外壁61與基板10的側壁以及第一反射杯40的外壁平行，且第二反射杯60的外壁61的高度大於基板10和第一反射杯40的高度之和。由於外壁61將基板10和第一反射杯40的外壁完全包覆，因此也將兩者對接處密封，能夠防止水氣或雜質從基板10和第一反射杯40的對接處進入封裝體50而對發光二極體晶片30造成污染。該內壁62與封裝體50的出光面51在第一反射杯40的頂壁43處對接。在本實施方式中，第二反射杯60的內壁62為凹曲面，其與封裝體50的出光面51接合並共同形成一個朝基板10方向內凹、面積更大的平滑的凹面63。也就是說，凹面63在第一反射杯40的頂壁43處平滑過度。在其他實施方式中，該凹面63也可以在第一反射杯40的頂壁43處非平滑過度，例如凹面63在頂壁43處具有一個較明顯的拐角，即凹面63的凹形可以根據實際需要而進行調整設定。發光二極體晶片30發出的光線可經由第一反射杯40和/或第二反射杯60反射後出射到發光二極體封裝結構100的外部。由於第二反射杯60的內壁62為弧線形，比直線或斜線的結構更易於形成會聚的光線，利於提高發光二極體封裝結構100的出光強度。
本發明實施方式提供的發光二極體封裝結構100在第一反射杯40的上部形成具有凹曲面的第二反射杯60，使經第二反射杯60反射的光線會聚作用加強，從而提高發光二極體封裝結構100的出光強度。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。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，在整體基板10a上形成若干第一反射杯40a。每一第一反射杯40a對應兩個相鄰的電極20。該第一反射杯40a的反射面為自反射杯頂面至基板10a漸縮的截頂錐形面。該第一反射杯40a可採用樹脂或塑膠等材料通過黏貼或壓模的方式與整體基板10a結合。該第一反射杯40a的高度在150微米至500微米(μm)之間。
請參閱圖9，將若干發光二極體晶片30裝設於第一反射杯40a內並與基板10a的電極20電性連接。在本實施方式中，每一第一反射杯40a內裝設一個發光二極體晶片30。每一發光二極體晶片30通過固晶打線的方式與相鄰的兩電極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10，在第一反射杯40a內形成封裝體50以覆蓋發光二極體晶片30於整體基板10a上。該封裝體50可採用注射成型或壓模成型的方式形成。該封裝體50的頂面與第一反射杯40a的頂面平齊，以形成一個共同的水平面。
請參閱圖11，在發光二極體封裝結構的外部覆蓋一覆蓋層70，該覆蓋層70具有一定的厚度，覆蓋於第一反射杯40a和封裝體50的上部，並環繞第一反射杯40a和整體基板10a的側部。該覆蓋層70可採用與第一反射杯40a相同的材料並通過壓模的方式形成。
請參閱圖12和13，自覆蓋層70向封裝體50形成一凹陷71。該步驟提供一模具80，該模具80具有一向下突出的凸面81。該凹陷71是通過將凸面81正對覆蓋層70通過鑽頭或滾刀在覆蓋層70上切削或滾壓形成。該凹陷71自覆蓋層70頂面延伸至封裝體50。在本實施方式中，該模具80為圓柱體結構的滾刀，凹陷71是通過沿軸向旋轉該模具80，使旋轉中的圓柱體模具80的側面自覆蓋層70向封裝體50移動，直至模具80側面與第一反射杯40a接觸，從而在覆蓋層70和封裝體50中形成凹陷71。當然，在其他實施方式中，若需要不同形狀的凹陷71，還可以繼續旋轉移動模具80，使凹陷71向水平方向增大，從而滿足不同的要求。相鄰兩凹陷71之間的覆蓋層70保留原始的厚度，從而在第一反射杯40a上形成具有凹面63的第二反射杯60a和與凹面63一體成型的內凹的封裝體50的出光面51。由於採用模具80形成凹陷71，從而使凹陷71的精度容易控制，有利於製成精度較高的凹陷71，從而保證用於反射光線的第 二反射杯60a的凹面具有較高的精度，確保發光二極體封裝結構100的光線會聚性能和效率。
請參閱圖13，切割該基板10a和第二反射杯60a以形成若干個分離的發光二極體封裝結構100。
本發明的發光二極體封裝結構100採用一具有凸面81的模具80在覆蓋層70和封裝體50上一體成型凹陷71，從而形成具有凹面的反射杯，與射出成型等方式相比，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
31‧‧‧導線
40‧‧‧第一反射杯
41、61‧‧‧外壁
42、62‧‧‧內壁
421‧‧‧容置空間
43‧‧‧頂壁
50‧‧‧封裝體
51‧‧‧出光面
60‧‧‧第二反射杯
63‧‧‧凹面

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、固定於基板上並與電極電性連接的發光二極體晶片、形成於基板上的第一反射杯以及填充於第一反射杯內並覆蓋發光二極體晶片於基板上的封裝體，該封裝體背離發光二極體晶片的上表面為出光面，其改良在於：還包括第二反射杯，所述第二反射杯環繞並覆蓋第一反射杯和基板，所述第二反射杯的反射面與封裝層的出光面共同形成一凹面，所述第一反射杯包括一與基板平行的頂壁，所述第二反射杯的反射面與封裝體的出光面在第一反射杯的頂壁處對接，所述凹面在所述頂壁處平滑過度。
  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。
  3. 如申請專利範圍第2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。
  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。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述第二反射杯的高度大於基板和第一反射杯的高度之和，所述第二反射杯密封基板和第一反射杯的對接處。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述第一反射杯包括外壁，該外壁與基板的側壁共面，所述第二反射杯包括外壁，該第二反射杯環繞並包覆第一反射杯的外壁及基板的側壁，該第二反射杯的外壁與第一反射杯的外壁平行。
  7. 一種發光二極體封裝結構製造方法，包括：提供一基板，並在基板上形成電極；在基板上形成若干第一反射杯；將發光二極體晶片裝設於第一反射杯內並與基板上的電極電性連接；在第一反射杯內形成封裝體；在第一反射杯和基板的外部覆蓋一覆蓋層；自覆蓋層向封裝體形成一凹陷使覆蓋於第一反射杯上部的覆蓋層形成為具有凹面的第二反射杯，該凹陷自覆蓋層延伸至封裝體；及切割基板形成若干個發光二極體封裝結構，所述第一反射杯包括一與基板平行的頂壁，所述第二反射杯的反射面與封裝體的出光面在第一反射杯的頂壁處對接，所述凹面在所述頂壁處平滑過度。
  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，所述在自覆蓋層向封裝體形成一凹陷使覆蓋於第一反射杯上部的覆蓋層形成為具有凹面的第二反射杯的步驟是通過一具有向下突出的凸面的模具對覆蓋層進行切割或研磨製成。
  9. 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覆蓋層向封裝體移動直至模具側面與第一反射杯接觸而形成。
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