TWI565101B - 發光二極體封裝體及其製造方法 - Google Patents

Description

發光二極體封裝體及其製造方法

本發明係有關於一種封裝技術，特別為有關於一種發光二極體封裝體及其製造方法。

發光二極體封裝體(例如，塑料電極晶片載體(plastic leaded chip carrier，PLCC)型封裝體)通常透過打線接合(wire bonding)技術將發光二極體晶片電性連接至其下方的金屬導線架(lead frame)，且發光二極體封裝體具有封裝殼體(也稱為反射杯)設置於導線架上，圍繞發光二極體晶片。

然而，上述發光二極體封裝體不僅發光二極體晶片的出光範圍小之外，且容易造成發光二極體晶片所發出的光線多次反射，而其出光效率(light-extraction efficiency)。

因此，有必要尋求一種新穎的發光二極體封裝體及其製造方法，其能夠解決或改善上述的問題。

本發明係提供一種發光二極體封裝體的製造方法， 包括提供一透明基板。在透明基板內形成複數通孔電極。在透明基板上形成複數導電墊，以與對應的通孔電極電性連接。將複數發光二極體晶片設置於透明基板上，且電性連接至對應的導電墊。

本發明係提供一種發光二極體封裝體，包括一透明基板。複數電極設置於貫穿透明基板的通孔側壁或設置於透明基板的側表面上。複數導電墊設置於透明基板上，且與對應的電極電性連接。一發光二極體晶片設置於透明基板上，且與對應的導電墊電性連接。

100‧‧‧透明基板

110‧‧‧晶片區域

120‧‧‧通孔

140‧‧‧通孔電極

150‧‧‧電極

160‧‧‧導電墊

170‧‧‧反射層

180‧‧‧導電結構

200‧‧‧發光二極體晶片

210、220‧‧‧封膠層

240‧‧‧黏著層

250‧‧‧螢光粉體

260‧‧‧導線

300、400、500、600‧‧‧發光二極體封裝體

L‧‧‧切割道

第1至4圖係繪示出本發明一實施例之發光二極體封裝體的製造方法的剖面示意圖。

第5至8圖係繪示出本發明不同實施例之發光二極體封裝體的剖面示意圖。

以下說明本發明實施例之製作與使用。然而，可輕易了解本發明實施例提供許多合適的發明概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅僅用於說明以特定方法製作及使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。

請參照第4圖，其繪示出根據本發明一實施例之發光二極體封裝體300的剖面示意圖。在本實施例中，發光二極體封裝 體300包括一透明基板100、複數通孔電極(through via)140、複數導電墊160以及一發光二極體晶片200。

在本實施例中，透明基板100可包括螢光陶瓷板(ceramic-phosphor sheet)、玻璃、壓克力(acrylic)、矽氧樹脂(silicone)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，PMMA)、氧化鋁(Al₂O₃)、氮化鋁(AlN)或其他適合的透明陶瓷或高分子材料。在一實施例中，透明基板100的厚度大約為0.05至3毫米的範圍。

透明基板100內具有貫穿的複數通孔120(標示於第1圖)，且具有導電材料填入通孔120內及通孔120的側壁上，以構成通孔電極140。在一實施例中，通孔電極140可包括銅、鋁、鎳、錫或前述之組合。在另一實施例中，通孔電極140可包括氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)或其他適合的透明導電材料。

導電墊160設置於透明基板100上，且電性接觸對應的通孔電極140。在一實施例中，導電墊160可包括銅、鋁、鎳、錫或前述之組合。在另一實施例中，導電墊160可包括氧化銦錫或其他適合的透明導電材料。

在本實施例中，發光二極體晶片200透過導電結構(例如，凸塊或焊球)180，而以覆晶(flip chip)的方式設置於透明基板100上，並與對應的導電墊160電性連接。在一實施例中，導電結構180可包括銅、鎳、錫、鉛、鈦、前述之組合或其他適合的導電材料。

在本實施例中，發光二極體封裝體300更包括半圓型的一封膠層210，覆蓋發光二極體晶片200。其中，封膠層210可包 括環氧樹脂(epoxy)、矽氧樹脂(silicone)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、壓克力或其他透明高穿透性封膠材料。再者，封膠層210內亦可包括複數螢光粉體250，因此發光二極體晶片200所發出的光線可經由螢光粉體250的激發，而產生不同波長的光線。在本實施例中，螢光粉體250可包括釔鋁石榴石(yttrium aluminium garnet，YAG)、氮化物或其他適合的螢光材料。

請參照第5至8圖，其繪示出根據本發明不同實施例之發光二極體封裝體的剖面示意圖，其中相同於第4圖中的部件係使用相同的標號並省略其說明。第5圖中的發光二極體封裝體500之結構類似於第4圖中的發光二極體封裝體300之結構，且差異在於第5圖中覆蓋發光二極體晶片200的封膠層220在進行後續切割製程之後具有矩形的外型。

第6圖中的發光二極體封裝體300之結構類似於第4圖中的發光二極體封裝體300進行後續切割製程之後之結構，且差異在於第6圖中的發光二極體封裝體300更包括一反射層170，設置於導電墊160與導電結構180之間。在一實施例中，反射層170包括分散式布拉格反射鏡(distributed bragg reflector)、金屬(例如，銀或鋁)或其他適合的反射材料。

當導電墊160由透明導電材料所構成時，發光二極體晶片200朝向透明基板100發射的光線可直接穿過導電墊160，以避免受到反射而降低發光二極體封裝體300的出光效率，而當導電墊160並非由透明導電材料所構成時，可在導電墊160上設置反射層170，並透過高反射率的反射層170提升發光二極體封裝體300的出 光效率。另外，當導電墊160由透明導電材料所構成時，亦可選擇性地在導電墊160上設置反射層170，以將發光二極體晶片200所發出的光線導引為向上發射的光線。

第7圖中的發光二極體封裝體500之結構類似於第4圖中的發光二極體封裝體300進行後續切割製程之後之結構，且差異在於第4圖中的發光二極體晶片200為覆晶式發光二極體晶片，而第7圖中的發光二極體晶片200為水平式(horizontal)發光二極體晶片。舉例來說，第7圖中的發光二極體晶片200透過內含複數螢光粉體250的一黏著層240，而貼附於透明基板100上，並透過複數導線260將發光二極體晶片200電性連接至對應的導電墊160。亦即，第7圖中的發光二極體晶片200係以打線接合的方式設置於透明基板100上。在一實施例中，黏著層240內可包括樹脂、銀膠或其他適合的黏著材料。

在第7圖的實施例中，發光二極體晶片200朝向透明基板100發射的光線可直接激發黏著層240內的螢光粉體，因此能夠進一步提升螢光粉體的激發效率。再者，由於黏著層240及封膠層210內的螢光粉體250具有相同的材料，因此發光二極體封裝體500每一側所發射出的光線可具有均一的顏色。

第8圖中的發光二極體封裝體600之結構類似於第4圖中的發光二極體封裝體300進行後續切割製程之後之結構，且差異在於第8圖中的發光二極體封裝體600的透明基板100內不具有通孔電極，且導電墊160分別延伸至透明基板100的邊緣而電性接觸位於透明基板100側表面的電極150。在第8圖的實施例中，電極150可透過塗佈製程、電鍍製程或其他適合的製程而形成於透明基 板100的側表面，以取代第4圖中的通孔電極140作為發光二極體封裝體600的外部電性連接結構。

一般而言，發光二極體封裝體通常採用金屬導線架作為基板，且在基板上電鍍銀，以增加發光二極體晶片所發出的光線的反射。根據本發明的上述實施例，由於採用透明材料作為發光二極體封裝體的基板，因此不需使用金屬材料(例如，銅)作為基板以及在基板上電鍍銀，而可降低製造成本。透明基板100的材料係取決於設計需求，舉例來說，透明基板100採用玻璃材料，可提升發光二極體封裝體的出光效率且有利於切割製程的進行，而採用透明陶瓷材料，則有利於提升發光二極體封裝體的散熱效率。

另外，相較於採用金屬導線架作為發光二極體封裝體的基板，採用螢光陶瓷板(例如，可對螢光材料及陶瓷材料進行共燒製程而形成)作為透明基板100，可使得發光二極體晶片200朝向透明基板100發射的光線在經過透明基板100時也能夠激發螢光粉體，且無需額外在透明基板100下塗佈螢光粉體。

再者，發光二極體晶片200設置於透明基板100上，且其周圍不具有反射殼體，因此可從發光二極體封裝體的每一側發射出光線，且能夠避免發光二極體晶片200所發出的光線受到反射而降低出光效率。另外，由於發光二極體封裝體不具有反射殼體設置於發光二極體晶片200周圍，因此可排除反射殼體之塑料因光線照射而發生黑化的問題，進而提升發光二極體封裝體的可靠度。

以下配合第1至4圖說明本發明一實施例之發光二極 體封裝體的製造方法，其中第1至4圖係繪示出根據本發明一實施例之晶片封裝體的製造方法的剖面示意圖。

請參照第1圖，提供一透明基板100，其包括複數晶片區域110。在本實施例中，透明基板100可包括螢光陶瓷板、玻璃、壓克力、矽氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、氧化鋁、氮化鋁或其他適合的透明陶瓷或高分子材料。再者，透明基板100的厚度大約為0.05至3毫米的範圍。

接著，可透過雷射鑽孔製程、蝕刻製程或其他適合的製程，在每一晶片區域110內的透明基板100內形成複數通孔120，其貫穿透明基板100。接著，可透過沉積製程(例如，電鍍製程、塗佈製程、物理氣相沈積製程、化學氣相沈積製程或其他適合的製程)，在每一通孔120內填入導電材料，以形成複數通孔電極140。在一實施例中，通孔電極140可包括銅、鋁、鎳、錫、前述之組合或其他適合的導電材料。在另一實施例中，通孔電極140可包括氧化銦錫或其他適合的透明導電材料。

請參照第2圖，可透過沉積製程(例如，印刷製程、電鍍製程、塗佈製程、物理氣相沈積製程、化學氣相沈積製程或其他適合的製程)，在透明基板100上形成複數導電墊160，以電性接觸對應的通孔電極140。在一實施例中，導電墊160可包括銅、鋁、鎳、錫、前述之組合或其他適合的導電材料。在另一實施例中，導電墊160可包括氧化銦錫或其他適合的透明導電材料。

請參照第3圖，可透過覆晶接合製程(例如，共晶(eutectic)接合製程)，在每一晶片區域110內的透明基板100上設置一發光二極體晶片200。舉例來說，可將導電結構(例如，凸塊或 焊球)180形成於發光二極體晶片200或導電墊160上，並透過導電結構180，將發光二極體晶片200接合於導電墊160上，以電性接觸對應的導電墊160。在一實施例中，導電結構180可包括銅、鎳、錫、鉛、鈦、前述之組合或其他適合的導電材料。

在另一實施例中，如第6圖所示，在將發光二極體晶片200設置於透明基板100上之前，可先透過沉積製程(例如，印刷製程、電鍍製程、塗佈製程、物理氣相沈積製程、化學氣相沈積製程或其他適合的製程)，在每一導電墊160上形成一反射層170。之後，再透過覆晶接合製程，在反射層170上設置導電結構180及發光二極體晶片200。在一實施例中，反射層170包括分散式布拉格反射鏡、金屬(例如，銀或鋁)或其他適合的反射材料。

又另一實施例中，如第7圖所示，可透過打線接合製程，在每一晶片區域110內的透明基板100上設置發光二極體晶片200。舉例來說，可透過黏著層240，將發光二極體晶片200貼附於透明基板100上，且透過複數導線260將發光二極體晶片200電性連接至對應的導電墊160。在此實施例中，黏著層240內可包括複數螢光粉體250(例如，釔鋁石榴石、氮化物或其他適合的螢光材料)。在一實施例中，黏著層240內可包括樹脂、銀膠或其他適合的黏著材料。

請參照第4圖，在將發光二極體晶片200設置於透明基板100上之後，可透過點膠(dispensing)製程、模塑成型(molding)製程或其他適合的製程，在透明基板100上形成複數半圓型的封膠層210，以分別覆蓋每一發光二極體晶片200。在一實施例中，封膠層210包括環氧樹脂、矽氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、 壓克力或其他透明高穿透性封膠材料。再者，封膠層210內可包括複數螢光粉體250。舉例來說，可將螢光粉體250均勻混合於上述封膠材料內，再透過點膠製程或模塑成型製程，在發光二極體晶片200上形成內含螢光粉體250的封膠層210。

之後，可沿著相鄰晶片區域110之間的切割道L，切割透明基板100，以形成個別的發光二極體封裝體300，其具有單一發光二極體晶片200。在其他實施例中，可根據需求切割出不同尺寸的發光二極體封裝體，例如一個發光二極體封裝體可包括兩個以上的發光二極體晶片200。

在第4圖的實施例中，由於每一封膠層210分別形成於對應的發光二極體晶片200上，而非全面性覆蓋所有的發光二極體晶片200，因此可易於控制封膠材料及螢光粉體，使得每一發光二極體晶片200上的封膠層210具有相同的體積及螢光粉體濃度，進而降低各個發光二極體晶片200之間的色差。再者，由於封膠層210非全面性覆蓋所有的發光二極體晶片200，因此亦可節省封膠材料及螢光粉體的使用量，進而降低製造成本。

在另一實施例中，如第5圖所示，可透過壓合製程(例如，真空壓合(vacuum lamination)製程)、模塑成型製程或其他適合的製程，在透明基板100上形成一封膠層220，以覆蓋發光二極體晶片200及透明基板100。在一實施例中，封膠層220覆蓋透明基板100上全部的發光二極體晶片200。在另一實施例中，封膠層220僅覆蓋透明基板100上一部分的發光二極體晶片200，例如封膠層220覆蓋一陣列單元的發光二極體晶片200。在一實施例中，封膠層220包括環氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、壓克力或其 他適合的封膠材料，且封膠層220內可包括複數螢光粉體250。

同樣地，可沿著相鄰晶片區域110之間的切割道L，切割封膠層220及透明基板100，以形成個別的發光二極體封裝體400，其具有單一發光二極體晶片200。在此實施例中，發光二極體封裝體400的封膠層220具有矩形的外型。在其他實施例中，可根據需求切割出不同尺寸的發光二極體封裝體，例如一個發光二極體封裝體可包括一陣列單元的發光二極體晶片200。

根據本發明的上述實施例，將發光二極體晶片200形成於透明基板100上，且其周圍不具有反射殼體，可製作出低製造成本及高出光效率的發光二極體封裝體。

再者，將內含螢光粉體的封膠材料局部地形成於各個發光二極體晶片上，有利於控制封膠材料內螢光粉體的濃度，使得各個發光二極體晶片上的封膠材料之間能夠具有相同或近似的螢光粉體濃度，以避免發光二極體封裝體所發出的光線產生色差，進而改善發光二極體封裝體的色光均一性。另外，由於可選擇性切割出不同尺寸的發光二極體封裝體，使得每一發光二極體封裝體具有單一或少數的發光二極體晶片200，因此有利於分類出發射不同色光的發光二極體封裝體。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可更動與組合上述各種實施例。

100‧‧‧透明基板

110‧‧‧晶片區域

140‧‧‧通孔電極

160‧‧‧導電墊

180‧‧‧導電結構

200‧‧‧發光二極體晶片

210‧‧‧封膠層

250‧‧‧螢光粉體

300‧‧‧發光二極體封裝體

L‧‧‧切割道

Claims (17)

1. 一種發光二極體封裝體的製造方法，包括：提供一透明基板；在該透明基板內形成複數通孔電極，其中該些通孔電極包括一透明導電材料；在該透明基板上形成複數導電墊，以與對應的該些通孔電極電性連接；在該些導電墊上形成一反射層；以及將複數發光二極體晶片設置於該透明基板上，且經由該反射層電性連接至對應的該些導電墊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體的製造方法，其中形成該些通孔電極的步驟包括：在該透明基板內形成複數通孔；以及在該些通孔內填入該透明導電材料，以形成該些通孔電極。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體封裝體的製造方法，其中形成該些通孔的步驟包括進行雷射鑽孔製程。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體的製造方法，更包括：在該透明基板上形成複數封膠層，以覆蓋該些發光二極體晶片；以及切割具有該些發光二極體晶片的該透明基板，以形成個別的發光二極體封裝體。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝體的製 造方法，更包括進行一點膠製程或一模塑成型製程，以形成該些封膠層。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體封裝體的製造方法，其中該些封膠層為半圓型。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體的製造方法，更包括：在該透明基板上形成一封膠層，以覆蓋該些發光二極體晶片與該透明基板；以及切割該封膠層及具有該些發光二極體晶片的該透明基板，以形成個別的發光二極體封裝體。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體封裝體的製造方法，其中該封膠層具有矩形的外型，且其中形成該封膠層的步驟包括進行壓合製程或模塑成型製程。
9. 如申請專利範圍第4或7項所述之發光二極體封裝體的製造方法，其中該封膠層內具有複數螢光粉體。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體的製造方法，其中該透明基板可選自螢光陶瓷板、壓克力、矽氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃、氧化鋁或氮化鋁。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體的製造方法，其中透過內含複數螢光粉體的一黏著層將該些發光晶片貼附於該透明基板上，且透過打線接合製程而電性連接至對應的該些導電墊。
12. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝體的製造方法，其中該些發光二極體晶片透過覆晶接合製程而電 性連接至對應的該些導電墊。
13. 一種發光二極體封裝體，包括：一透明基板；複數電極，設置於貫穿該透明基板的通孔側壁且包括一透明導電材料或設置於該透明基板的側表面上；複數導電墊，設置於該透明基板上，且與對應的該些電極電性連接；一反射層，設置於該些導電墊上；以及一發光二極體晶片，設置於該透明基板上，且經由該反射層與對應的該些導電墊電性連接。
14. 如申請專利範圍第13項所述之發光二極體封裝體，更包括一封膠層，設置於該透明基板上，以覆蓋該發光二極體晶片。
15. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體封裝體，其中該透明基板可選自螢光陶瓷板、壓克力、矽氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃、氧化鋁或氮化鋁。
16. 如申請專利範圍第15項所述之發光二極體封裝體，更包括一黏著層，設置於該發光晶片與該透明基板之間，其內具有複數螢光粉體。
17. 如申請專利範圍第13項所述之發光二極體封裝體，其中該發光二極體晶片是覆晶式發光二極體晶片或水平式發光二極體晶片。