TWI555227B - 側向發光二極體及其封裝方法 - Google Patents

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Description

側向發光二極體及其封裝方法
本發明涉及一種半導體及其封裝方法，尤其涉及一種側向發光二極體及其封裝方法。
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的半導體元件，憑藉其發光效率高、體積小、重量輕、環保等優點，已被廣泛地應用到當前的各個領域當中。發光二極體在應用到上述各領域中之前，需要將發光二極體晶片進行封裝，以保護發光二極體晶片。
業界在進行封裝時，會設置引腳結構與發光二極體電性連接，所述引腳結構包括第一電極和第二電極。對於一般的側向發光二極體，第一電極及第二電極通常設置為規則的長方體狀並相互間隔形成一間隙，間隙中填充塑膠材料形成基板。當利用表面貼裝技術將側向發光二極體固定至電路板時，封裝元件會遭受一定外力，由於塑膠材料與金屬材料的引腳結構之間的延展性及材料特性存在差異，所述第一電極和第二電極之間容易斷裂，從而影響該側向發光二極體的使用壽命。故，需進一步改進。
本發明旨在提供一種結構穩固的側向發光二極體及其封裝方法。
一種側向發光二極體，包括引腳結構、發光元件、及覆蓋於所述發光元件上的封裝層，所述引腳結構包括相互間隔的第一電極和第二電極，所述發光元件與所述第一電極、第二電極分別形成電性連接，所述第一電極與第二電極在平行於出光面的面上交錯設置，所述第一電極在寬度方向上的中部凹陷形成一收容部，所述第二電極在寬度方向上朝該第一電極延伸形成一延伸部，所述延伸部形狀與所述收容部相匹配收容於該收容部中並相互間隔形成所述間隙。
一種側向發光二極體的封裝方法，其包括步驟：提供相互間隔的第一電極和第二電極，設置第一電極和第二電極的結構在寬度方向上交錯對位，使第一電極和第二電極相互靠近的端面間隔形成的間隙在寬度方向上呈曲線，向所述間隙中填充流體材料形成基板，所述第一電極在寬度方向上的中部凹陷形成一收容部，所述第二電極在寬度方向上朝該第一電極延伸形成一延伸部，所述延伸部形狀與所述收容部相匹配收容於該收容部中並相互間隔形成所述間隙；將一發光元件電連接至所述第一、第二電極；及用一封裝層覆蓋該發光元件。
與先前技術相比，由於第一電極和第二電極在平行於出光面的面上交錯設置。當遭受外力時，兩交錯設置的凸伸部分擔外力，避免外力集中在同一直線上，使兩金屬電極相互靠近的間隙填充塑膠材料後不易斷裂，從而保證側向發光二極體的使用壽命。
下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
100、200‧‧‧側向發光二極體
10‧‧‧引腳結構
20‧‧‧反射杯
30‧‧‧發光元件
40‧‧‧封裝層
11‧‧‧第一電極
12‧‧‧第二電極
13‧‧‧第一表面
14‧‧‧第二表面
50‧‧‧間隙
60‧‧‧基板
111‧‧‧第一本體部
12‧‧‧第一凸伸部
113‧‧‧第一焊接部
15‧‧‧第一凹槽
121‧‧‧第二本體部
122‧‧‧第二凸伸部
123‧‧‧第二焊接部
16‧‧‧第二凹槽
17‧‧‧樹脂層
18‧‧‧收容部
19‧‧‧延伸部
21‧‧‧凹陷
51‧‧‧第一延伸段
52‧‧‧第二延伸段
53‧‧‧中間段
圖1為本發明第一實施例的側向發光二極體的頂部示意圖。
圖2為圖1所示側向發光二極體底部示意圖。
圖3為圖1所示側向發光二極體的剖面示意圖。
圖4為本發明第二實施例的發側向光二極體封裝方法的頂部示意圖。
圖5為圖4所示側向發光二極體底部示意圖。
圖6為圖4所示側向發光二極體的剖面示意圖。
以下將結合附圖對本發明的側向發光二極體100、200作進一步的詳細說明。
請參閱圖1至圖3，本發明第一實施例的側向發光二極體100包括一引腳結構10、設於該引腳結構10上的一反射杯20和一發光元件30，及覆蓋該發光元件30的封裝層40。
具體的，該引腳結構10包括第一電極11和第二電極12。兩電極11、12相互間隔形成一間隙50，該間隙50中填充絕緣材料而形成基板60。每一電極11包括一第一表面13及與該第一表面13相對的第二表面14。
所述第一電極11包括一第一本體部111，自第一本體部111寬度方向上的一側朝該第二電極12方向延伸的第一凸伸部112、及自該第一本體部111沿背離該第二電極12方向一體延伸的第一焊接部113。所述第一本體部111靠近第一焊接部113的一端自第二表面14朝第一表面13形成一第一凹槽15。所述第一凸伸部112為規則 的長方體，第一凸伸部112與第一本體部111高度相同，且寬度小於第一本體部111的寬度。優選的，本實施例中該第一凸伸部112的寬度略小於第一本體部111寬度的一半。所述第一焊接部113與第一本體部111的高度相同，其用於將封裝後的側向發光二極體100焊接至電路板(圖未示)上。
所述第二電極12包括與該第一本體部111對稱的第二本體部121、自第二本體部121寬度方向上與該第一凸伸部112相對的一側朝第一電極11方向延伸的第二凸伸部122、及自該第二本體部121沿背離該第一電極11方向一體延伸的第二焊接部123。所述第二本體部121靠近第二焊接部123的一端自第二表面14朝第一表面13形成一第二凹槽16，所述第二凹槽16與該第一凹槽15形狀相同且對應設置。兩凹槽15、16中及兩電極11、12位於第二表面14的邊緣填設膠體材料形成樹脂層17，以將兩電極11、12連接在一起。所述兩焊接部113、123的側邊與樹脂層的側面邊緣之間的間距小於100微米。第二凸伸部122與第二本體部121高度相同，且寬度小於第二凸伸部122的寬度。優選的，本實施例中該第二凸伸部122的寬度略小於第二本體部121寬度的一半。所述第二焊接部123與第二本體部121的高度相同，且與該第一焊接部113尺寸相同且對稱設置。
所述第一電極11和第二電極12並列交錯設置，相應的，所述間隙50包括第一延伸段51、第二延伸段52及連接第一延伸段51和第二延伸段52的中間段53。即該第一本體部111與第二凸伸部122對應間隔形成第一延伸段，第二本體部121與第一凸伸部112對應間隔形成第二延伸段，第一凸伸部與第二凸伸部間隔形成中間段53， 該中間段53與該第一延伸段51及第二延伸段52垂直。可以理解的，所述中間段53與兩延伸段51、52呈非零角度連接即可。該第一電極11和第二電極12相互靠近的各端面相互平行。
可以理解的，該第一電極11和第二電極12相互靠近的各端面也可不相互平行，只保證兩電極11、12並列交錯設置且電絕緣即可。同時，各端面之間的間距可以相等、也可以不相等。
所述反射杯20形成於該兩本體部111、121的第一表面13上，該反射杯20的外端面與該兩電極的本體部111、121靠近焊接部113、123的邊緣齊平，使得焊接部113、123外露，以便於後續與電路板焊接固定。該反射杯20內側面可形成有高反射材料，該反射杯20與該引腳結構10及兩電極11、12上表面之間暴露出的基板60共同圍設形成一凹陷21，所述凹陷21的頂部尺寸大於其底部尺寸。
所述發光元件30設於該第二電極12上且位於該第二電極12的本體部121上，該發光元件30的兩個電極分別與第一電極11的第一凸伸部112、第二電極12的本體部121形成電性連接。本實施例中該發光元件30為發光二極體晶粒，其與兩側的電極11、12藉由打線的方式形成電性連接。可以理解的，該發光元件30也可設置在第二電極12的第二凸伸部122上，並與第一凸伸部112及第二電極12電性連接，以減少打線長度，有利於降低成本。
該封裝層40設於該發光元件30上並填設於該凹陷21中，且該封裝層40頂部的端面與該反射杯20的上表面齊平。該封裝層40可為摻雜有螢光粉的透明膠體，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，由於該第一凸伸部112與該第二凸伸部122交錯設置，兩電極11、12間在寬度方向上形成彎曲狹長的間隙50，兩電極11、12相互靠近的端面呈曲線。當遭受外力時，兩交錯設置的凸伸部112、122分擔外力，避免外力集中在同一直線上，使兩金屬電極11、12相互靠近的端面填充塑膠材料後不易斷裂，從而保證側向發光二極體100的使用壽命。
下面以本發明實施例的側向發光二極體100為例，結合圖3說明該側向發光二極體100的製造過程。
第一步驟：提供一引腳結構10，該引腳結構10包括第一電極11和第二電極12，兩電極11、12相互間隔一間隙50。每一電極11、12包括一第一表面13及與該第一表面13相對的第二表面14。
所述第一電極11包括一第一本體部111，自第一本體部111一側朝該第二電極12方向延伸的第一凸伸部112、及自該第一本體部111沿背離該第二電極12方向一體延伸的第一焊接部113。蝕刻所述第一本體部111靠近第一焊接部113一端的第二表面14形成一第一凹槽15。所述第一凸伸部112為規則的長方體，第一凸伸部112與第一本體部111高度相同，且寬度小於第一本體部111的寬度。優選的，本實施例中該第一凸伸部112的寬度略小於第一本體部111寬度的一半。
所述第二電極12包括與該第一本體部111對稱的第二本體部121、自第二本體部121自與該第一凸伸部112相對的一側朝第一電極11方向延伸的第二凸伸部122、及自該第二本體部121沿背離該第一電極11方向一體延伸的第二焊接部123。蝕刻所述第二本體部121靠近第二焊接部123一端的第二表面14形成一第二凹槽16。第二 凸伸部122與第二本體部121高度相同，且寬度小於第二凸伸部122的寬度。
將所述第一電極11和第二電極12並列交錯設置，相應的，所述間隙50包括第一延伸段51、第二延伸段52及連接第一延伸段51和第二延伸段52的中間段53。即該第一本體部111與第二凸伸部122對應間隔形成第一延伸段，第二本體部121與第一凸伸部112對應間隔形成第二延伸段，第一凸伸部與第二凸伸部間隔形成中間段53，該中間段53與該第一延伸段51及第二延伸段52垂直。可以理解的，所述中間段53與兩延伸段51、52呈非零角度連接即可。所述第二凹陷16與該第一凹陷15形狀相同且對應設置。所述第一焊接部113和第二焊接部123形狀相同且對稱設置。該第一電極11和第二電極12相互靠近的各端面相互平行。可以理解的，該第一電極11和第二電極12相互靠近的各端面也可不相互平行，只保證兩電極11、12並列交錯設置且電絕緣即可。同時，各端面之間的間距可以相等、也可以不相等。
第二步驟：提供模具(圖未示)，使模具與該引腳結構10間形成腔體(圖未示)，注入膠體材料並固化形成反射杯20及其他結構。具體的，膠體材料填充於引腳結構10的第一凹槽15、第二凹槽16及兩電極11、12位於第二表面14的邊緣形成樹脂層17。膠體材料填充於腔體形成反射杯20。膠體材料填充於間隙50形成基板60。該膠體材料可為環氧樹脂、矽樹脂或其他高分子材料。
第三步驟：移除模具，在該引腳結構10上設置發光元件30，並將該發光元件30電連接至該第一、第二電極11、12。具體的，本步驟是將所述發光元件30設置在該第二電極12的第二本體部121上 。具體的，藉由打線的方式使該發光元件30與該第一電極11的第一凸伸部112和第二電極12的第二本體部121形成電性連接。
第四步驟：將一封裝層40覆蓋形成於反射杯20內以覆蓋該發光元件30。具體的，將一封裝層40覆蓋於該發光元件30上，該封裝層40填充所述反射杯20並與所述反射杯20的上表面相持平。封裝層40由透明材料製成，其可以由矽樹脂或其他樹脂，或者其他混合材料製作而成。該封裝層40還可根據發光元件30與發光需要包含有螢光粉。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，上述方法步驟中，形成反射杯20的步驟並非必須，即藉由提供引腳結構10、設置發光元件30及覆蓋封裝層40這三個步驟即可完成封裝。
請參閱圖4至圖6，為本發明第二實施例的側向發光二極體200。其結構與第一實施例的側向發光二極體100基本相同。不同之處在於，所述第一電極11在寬度方向上的中部凹陷形成一收容部18，該第二電極12在寬度方向上朝該第一電極11延伸形成一延伸部19，所述延伸部19形狀與該收容部18相匹配收容於該收容部18中並相互間隔形成所述間隙50，本實施例中，該收容部18呈長方體狀，該延伸部19為長方體指狀結構。該間隙50包括第一延伸段51、第二延伸段52及連接第一延伸段51和第二延伸段52的中間段53。所述第一電極11位於收容部18兩側的端面與第二電極12延伸部19兩側的端面間隔形成該第一延伸段51和第二延伸段52，該收容部18與延伸部19間隔形成該中間段53，所述中間段呈U形。
兩電極11、12相互靠近的各端面相互平行。可以理解的，該第一電極11和第二電極12相互靠近的各端面也可不相互平行，只保證兩電極11、12並列交錯設置且電絕緣即可。同時，各端面之間的間距可以相等、也可以不相等。
可以理解的，該收容部18及延伸部19的形狀可為其他，如三角形、菱形等。同時第一電極11、第二電極12的結構也不限於上述形狀，只要能達到兩電極在寬度方向上交錯間隔形成間隙50，且間隙50包括的中間段53與兩延伸段51、52呈非零角度設置即可。
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‧‧‧側向發光二極體
20‧‧‧反射杯
30‧‧‧發光元件
40‧‧‧封裝層
13‧‧‧第一表面
14‧‧‧第二表面
50‧‧‧間隙
60‧‧‧基板
111‧‧‧第一本體部
113‧‧‧第一焊接部
15‧‧‧第一凹槽
121‧‧‧第二本體部
122‧‧‧第二凸伸部
123‧‧‧第二焊接部
16‧‧‧第二凹槽
21‧‧‧凹陷

Claims (5)

  1. 一種側向發光二極體，包括引腳結構、發光元件、及覆蓋於所述發光元件上的封裝層，所述引腳結構包括相互間隔的第一電極和第二電極，所述發光元件與所述第一電極、第二電極分別形成電性連接，其改良在於：所述第一電極與第二電極在平行於出光面的面上交錯設置，所述第一電極在與第二電極相對的中部凹陷形成一收容部，所述第二電極在與第一電極相對處朝該第一電極延伸形成一延伸部，所述延伸部形狀與所述收容部相匹配收容於該收容部中並相互間隔形成所述間隙，所述間隙的中間段呈U形，所述發光元件設置於第二電極並正對第二電極的延伸部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的側向發光二極體，其中，所述第一電極和第二電極交錯間隔一間隙，所述間隙包括兩延伸段及連接兩延伸段的中間段，所述中間段與兩延伸段呈非零角度設置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的側向發光二極體，其中，所述中間段與兩延伸段垂直設置。
  4. 一種側向發光二極體的封裝方法，其包括步驟：提供相互間隔的第一電極和第二電極，設置第一電極和第二電極的結構在平行於出光面的面上交錯對位，使第一電極和第二電極相互靠近的端面間隔形成的間隙在第一電極和第二電極相對處呈曲線，向所述間隙中填充流體材料形成基板，所述第一電極在與第二電極相對的中部凹陷形成一收容部，所述第二電極在與第一電極相對處朝該第一電極延伸形成一延伸部，所述延伸部形狀與所述收容部相匹配收容於該收容部中並相互間隔形成所述間隙，所述發光元件設置於第二電極並正對第二電極的延伸部； 將一發光元件電連接至所述第一、第二電極；及用一封裝層覆蓋該發光元件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的側向發光二極體的封裝方法，其中，在形成基板後、在設置發光元件之前還包括步驟：提供模具，使模具與所述引腳結構間形成一腔體，向該腔體內注入流體材料並固化所述流體材料形成反射杯結構。
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