TWI555233B - Built-in regulator chip of the flip-chip LED components - Google Patents

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Description

內建穩壓晶片之覆晶式LED元件
本發明為一種與LED結構及製程相關的技術，尤指一種利用覆晶技術(Flip-Chip technology)製成，並且內建有穩壓晶片保護的覆晶式LED元件。
傳統LED元件的製程，是利用一金屬片先沖壓成為具有許多組電極的支架後(即支架沖壓成型製程)，在支架上的每一組電極上先以射出成型方式製作出碗狀基座(基座成型製程)，之後再將此具有碗狀基座的支架上依序進行：固晶製程，打線(wire bonding)製程，以及封裝製程，以形成一完整的LED元件。
而由於高功率LED元件(Hi-Power LED Components)在使用時會產生靜電放電(ESD)造成破壞，而各種半導體、二極體元件中，穩壓二極體(Zener Diode)具有穩定電壓的特性，因此常見業者在LED的相關電路設計上，並聯一個穩壓二極體來抗靜電放電(ESD)，或串聯一個穩壓二極體來幫助穩定電壓，避免LED元件被電流破壞。
配合上述穩壓二極體的運用，遂有業者在傳統LED元件製程中的固晶階段裡，除了LED晶片以外，另外植入了穩壓晶片(ZENER Chip)，之後再進行LED晶片以及穩壓晶片的打線製程，使LED元件本身即具備抗靜電以及穩定電壓的保護，藉此來延長LED元件的使用壽命，例如：US 8,536,593 B2、CN 103000782 A等專利案，即為類似技術。
此外，覆晶技術(Flip-Chip technology)，也稱「倒晶封裝」或「倒晶封裝法」，為另一種與LED元件製程相關的先進技術，主要是將覆 晶式LED晶片(Flip-Chip LED)位於同一平面上的的正負極連接點分別長凸塊(bumps)，然後將晶片翻轉過來使二凸塊與正負極電極接腳(基板)分別直接電連接(焊接)而得其名。
由於上述覆晶技術使晶片可以直接與正負極電極接腳電連接，具有導熱及散熱速度快的優點，因此非常適合使用在高功率LED元件上，再加上無需在覆晶式LED晶片上打線即可以完成電連接，因此可以大幅節省製造工時，對於元件體積的縮小也大有助益，儼然已成為相關製造業者競相研究的目標，例如：US 2012/0241801 A1、CN 203456494 U等，即為與覆晶技術相關之先前技術。
上述兩種先前技術：穩壓晶片及覆晶技術的運用，固然能分別在其各自的技術領域上增進LED元件的實用性以及功效，然而根據本發明人多年從事相關產業的設計及製造經驗來看，若能將這兩種不同的技術整合在同一個LED元件上，如此將可以讓LED元件不但具備有抗靜電及穩壓功能，在製程上也可以兼具有覆晶技術的優點。
本發明之目的在於提供一種內建穩壓晶片之覆晶式LED元件(Flip-Chip Type LED Components)，其整體結構採用覆晶技術製成，並內建有穩壓晶片，因此不但在使用上可以有效保護LED元件，在製造上還可以大幅簡化製程並節省成本。
為達成上述目的，本發明內建穩壓晶片之覆晶式LED元件，包括有：二左右排置的電極接腳，該二電極接腳的相對內側端之間彼此間隔，該二電極接腳的相對外側端則可分別供外部電路電連接；一覆晶式LED晶片(Flip-Chip LED)，該覆晶式LED晶片底面兩側的正/負極分別與所述二電極接腳相對內側端的正面電連接，使該覆晶式LED晶片跨接於二電極接腳的內側端正面上方；一覆晶式穩壓晶片(Flip-Chip ZENER)，該覆晶式穩壓晶片頂面兩側P/N極分別與所述二電極接腳相對內側端的背面電連接，使該覆晶式穩壓晶片 晶片跨接於二電極接腳的內側端背面下方；一基座，該基座是以絕緣材料製成，包覆於覆晶式穩壓晶片以及二電極接腳的背面外部，且前述二電極接腳的相對外側端分別露出該基座外；以及一透明封裝體，該透明封裝體包覆於覆晶式LED晶片以及二電極接腳之正面外部，當二電極接腳的外側端連接電源，即可使覆晶式LED晶片發光並且讓光線透出透明封裝體，同時通過覆晶式穩壓晶片的抗靜電以及穩壓作用對覆晶式LED晶片起保護作用。
以下進一步說明各元件之實施方式：實施時，所述覆晶式LED晶片底面兩側的正/負極與二電極接腳相對內側端的正面之間，以及覆晶式穩壓晶片頂面兩側的P/N極與所述二電極接腳相對內側端的背面之間，分別設有供該些部位焊接及電連接的焊墊。
實施時，所述二電極接腳的內側端正面排置於同一平面上，且二內側端的相對外側分別向下彎折延伸後銜接外側端，進而使二外側端底面分別顯露於基座的底部。
實施時，所述基座之絕緣材料填充於二電極接腳的相對內側端之間，並且在二電極接腳內側端的正面周圍向上延伸有碗狀台階；所述覆晶式LED晶片位於該碗狀台階內圍，且所述透明封裝體填充於該碗狀台階內圍，進而包覆覆晶式LED晶片以及二電極接腳之正面外部。
相較於先前技術，本發明在二電極接腳的相對內側端正面及反面分別設置覆晶式LED晶片及覆晶式穩壓晶片，使整體LED元件得以全部採用覆晶技術製成，不但在製造時不需要打線而可以大幅簡化製程並節省成本，還可以在使用上有效保護LED元件，並且讓LED元件的厚度可以縮減，使LED元件在運用上可以符合各種電子產品輕薄化設計的趨勢。
以下依據本發明之技術手段，列舉出適於本發明之實施方式，並配合圖式說明如後：
10‧‧‧電極接腳
11‧‧‧內側端
12‧‧‧外側端
20‧‧‧覆晶式LED晶片
21‧‧‧正/負極
30‧‧‧覆晶式穩壓晶片
31‧‧‧P/N極
40‧‧‧基座
41‧‧‧碗狀台階
50‧‧‧透明封裝體
60‧‧‧焊墊
第一圖：本發明第一實施例之結構示意圖。
第二圖：本發明第二實施例之結構示意圖。
如第一圖所示，本發明內建穩壓晶片之覆晶式LED元件，包括有二電極接腳10、一覆晶式LED晶片20、一覆晶式穩壓晶片30、一絕緣材料製成的基座40，以及一透明封裝體50，其中：
所述二電極接腳10呈左、右排置，該二電極接腳10的相對內側端11彼此之間具有間隙而相互隔離，該二電極接腳10的相對外側端12則可分別供外部電路電連接；圖示中，所述二電極接腳10的內側端11正面排置於同一平面上，且二內側端11的相對外側分別向下彎折延伸後銜接前述的外側端12。
所述覆晶式LED晶片20在其底面的左右兩側為正/負極21，該正/負極21分別與前述二電極接腳10相對內側端11的正面電連接，使該覆晶式LED晶片20跨接於該二電極接腳10的內側端11正面上方。
所述覆晶式穩壓晶片30頂面的左右兩側分別為P/N極31，該P/N極31分別與所述二電極接腳10相對內側端11的背面電連接，使該覆晶式穩壓晶片30跨接於二電極接腳10的內側端11背面下方。
圖示中，上述覆晶式LED晶片20底面兩側的正/負極21與二電極接腳10相對內側端11的正面之間，以及覆晶式穩壓晶片30頂面兩側P/N極與所述二電極接腳10相對內側端11的背面之間，分別設有供該些部位焊接及電連接的焊墊60，使覆晶式LED晶片20以及覆晶式穩壓晶片30得以分別利用覆晶技術(Flip-Chip technology)而直接與二電極接腳10電連接。
前述之基座40是以絕緣材料製成，即利用塑料模內射出成型包覆於覆晶式穩壓晶片30以及二電極接腳10的背面外部，並且使前述二電極接腳10的相對外側端12底面分別露出該基座40外，使該二電極接腳10的外側端12得以供外部電路(圖略)電連接；此外，圖示中所述基座40 於成型時，其絕緣材料填充於二電極接腳10的相對內側端11之間，藉此以確保二內側端11之間為相互絕緣狀態。
前述之透明封裝體50為一般使用在LED封裝上的材料，例如：為環氧樹脂(epoxy)或矽膠(silicone)等，該透明封裝體50包覆於覆晶式LED晶片20以及二電極接腳10之正面外部，如此當前述二電極接腳10的外側端12連接電源時，即可使覆晶式LED晶片20發光，並且讓光線透出該透明封裝體50，同時通過前述覆晶式穩壓晶片30的抗靜電以及穩壓作用，可以對覆晶式LED晶片20起保護作用，藉此以延長覆晶式LED晶片20的使用壽命。
由於上述整體LED元件的結構是採用覆晶技術製成，並內建有覆晶式穩壓晶片，因此不但在使用上可以有效保護LED元件，在製造時不需要打線，還可以大幅簡化製程並節省成本；特別是採用覆晶技術製成的LED元件相較於傳統製程，還可以讓LED元件的厚度可以縮減，使LED元件在運用上可以符合各種電子產品輕薄化設計的趨勢。
如第二圖所示本發明的第二實施例，其構造與前述實施例不同處在於：所述基座40在二電極接腳10內側端11的正面周圍，向上延伸有內圍呈碗狀的台階41；而前述覆晶式LED晶片20位於該碗狀台階41內圍，且所述透明封裝體50填充於該碗狀台階41內圍，進而包覆覆晶式LED晶片20以及二電極接腳10之正面外部；此實施方式在基座40的部分類似已知技術中供封裝體填充的碗狀基座，外觀雖然與先前技術相似，但差別在於本發明基座40還包覆了覆晶式穩壓晶片30，而且碗狀台階41內的覆晶式LED晶片20以及二電極接腳10也不需要打線。
相較於先前技術，本發明在二電極接腳10的相對內側端11正面及反面分別設置覆晶式LED晶片20及覆晶式穩壓晶片30，使整體LED元件得以全部採用覆晶技術製成，不但在製造時不需要打線而可以大幅簡化製程並節省成本，還可以在使用上有效保護LED元件，並且讓LED元件的厚度可以縮減，使LED元件在運用上可以符合各種電子產品輕薄化設計的趨勢。
惟以上實施說明及圖式所示，係舉例說明本發明之較佳實施 例，並非以此侷限本發明；舉凡與本發明之構造、裝置、特徵等近似或相雷同者，均應屬本發明之創設目的及申請專利範圍之內，謹此聲明。
10‧‧‧電極接腳
11‧‧‧內側端
12‧‧‧外側端
20‧‧‧覆晶式LED晶片
21‧‧‧正/負極
30‧‧‧覆晶式穩壓晶片
31‧‧‧P/N極
40‧‧‧基座
50‧‧‧透明封裝體
60‧‧‧焊墊

Claims (4)

  1. 一種內建穩壓晶片之覆晶式LED元件，包括有：二左右排置的電極接腳，該二電極接腳的相對內側端之間彼此間隔，該二電極接腳的相對外側端則可分別供外部電路電連接；一覆晶式LED晶片，該覆晶式LED晶片底面兩側的正/負極分別與所述二電極接腳相對內側端的正面電連接，使該覆晶式LED晶片跨接於二電極接腳的內側端正面上方；一覆晶式穩壓晶片，該覆晶式穩壓晶片頂面兩側P/N極分別與所述二電極接腳相對內側端的背面電連接，使該覆晶式穩壓晶片晶片跨接於二電極接腳的內側端背面下方；一以絕緣材料製成之基座，該基座包覆於覆晶式穩壓晶片以及二電極接腳的背面外部，且前述二電極接腳的相對外側端分別露出該基座外；以及一透明封裝體，該透明封裝體包覆於覆晶式LED晶片以及二電極接腳之正面外部，當二電極接腳的外側端連接電源，即可使覆晶式LED晶片發光並且讓光線透出透明封裝體，同時通過覆晶式穩壓晶片的抗靜電以及穩壓作用來對覆晶式LED晶片起保護作用。
  2. 如申請專利範圍第1項所述內建穩壓晶片之覆晶式LED元件，其中，所述覆晶式LED晶片底面兩側的正/負極與二電極接腳相對內側端的正面之間，以及覆晶式穩壓晶片頂面兩側的P/N極與所述二電極接腳相對內側端的背面之間，分別設有供該些部位焊接及電連接的焊墊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述內建穩壓晶片之覆晶式LED元件，其中，所述二電極接腳的相對內側端正面排置於同一平面上，且二內側端的相對外側分別向下彎折延伸後銜接外側端，進而使二外側端底面分別顯露於基座的底部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述內建穩壓晶片之覆晶式LED元件，其中，所述基座之絕緣材料填充於二電極接腳的相對內側端之間，並且在二 電極接腳內側端的正面周圍向上延伸有碗狀台階；所述覆晶式LED晶片位於該碗狀台階內圍，且所述透明封裝體填充於該碗狀台階內圍，進而包覆覆晶式LED晶片以及二電極接腳之正面外部。
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