TWI658609B - 表面黏著型雷射二極體及其製程 - Google Patents

Abstract

一種表面黏著型雷射二極體，包括一絕緣基材、一黏著膠材、一發光晶片、一導電層及一外罩。其中該絕緣基材之二面分別設有一第一線路層及一第二線路層，且分別於該絕緣基材之同一側緣設有一第一銲點及一第二銲點，該第一線路層中央設有一第一鏤空區域及一透孔，該發光晶片電性連接該第一線路層，並透過設置於該透孔內之該導電層電性連接該第二線路層，該發光晶片之出光面係側向設置；本創作之特色係出光面與封裝時的銲接面為垂直設置，且發光時可透過該導電層進行散熱效果，大幅提升使用或組裝時的便利性及穩定性。

Description

表面黏著型雷射二極體及其製程

本創作係屬於發光源製作技術的領域，特別是一種表面黏著型雷射二極體及其製程，藉以提高生產效率及品質，並可兼顧使用時的散熱以提高使用時的穩定性者。

所謂雷射二極體是指利用二極體製程做成的雷射光源，市面上常見的紅光雷射筆就是雷射二極體的一種應用。而，雷射二極體依照波長可分為紅外線雷射、紅光雷射、藍光雷射與綠光雷射，這些不同的雷射，如：紅外線雷射係透過砷化鎵(GaAs)二極體而產生，紅光雷射透過砷化鋁鎵(AlGaAs)或磷化鋁鎵銦(InGaAlP)二極體而產生，以及藍光雷射與綠光雷射透過氮化銦鎵(InGaN)二極體而產生。

然而，以目前各種雷射二極體的結構，請參考第1圖，係為一般雷射二極體的組裝示意圖，如圖中所示，該雷射二極體1之出光面係與封裝時的銲點11平行設置，進行組裝時，必須透過一導電膠材12將該雷射二極體1黏合於封裝體支架2上，這種屬於表面黏著型的封裝作法雖然方便且有體積小的優勢，但肇因該雷射二極體1與該封裝體支架2之間必須透過該導電膠材12進行黏合固定，由於熱阻高，加上該雷射二極體1屬高能量光源，這樣的設計會因為散熱不良而容易導致燒毀的情況發生，因此都還是必須透過一個體積較大的散熱片或是散熱裝置13進行使用時的散 熱，以維持其使用時的穩定性，相對地，其體積也會變的更大，反倒喪失了原有體積小的優勢。請參考第2圖，係為另一種雷射二極體的結構示意圖，如圖中所示，這種雷射二極體結構3係包括一基座31、一發光晶片32、一散熱片33及一保護筒34，其中該基座31下方延伸設有封裝用的複數支導電接腳35，由於該發光晶片32之出光面係側向設置，故該發光晶片32僅能以垂直方式設置該散熱片33之表面，使該發光晶片32之發光面朝上，且該發光晶片32分別電性連接至該等導電接腳35，該保護筒34係包覆於該散熱片33及該基座31之外部，並對應該發光晶片32之出光面而設有一穿孔341，該發光晶片32所發出的雷射光束可透過該穿孔341穿出，而與該導電接腳35的設置方向平行，但因為該發光晶片32仍是透過一導電膠材321進行黏合固定，故同樣會有散熱不良的問題，況且，該發光晶片32要與封裝支架(圖中未顯示)結合時，必須在電路板上設置插孔才能進行焊接固定的工作，因而會增加工序，影響後續使用時的便利性。

綜上，以上二種常見的雷射二極體封裝方式有上述各種缺點亟待改善，有鑑於此，本創作人遂積多年設計LED載板的經驗，設計出一種表面黏著型雷射二極體及其製程，利用在導電基板上設有穿孔，並將發光晶片設置於該穿孔上，並由反面進行導電層的設置，大幅藉以提高生產效率及品質，兼顧使用時的散熱以提高使用時的穩定性者；並且，出光面係與封裝後的焊接點垂直設置，而能提高後續使用時的便利性及良率。

本創作之一目的，旨在提供一種表面黏著型雷射二極體，俾透過全新設計的封裝結構來提高高生產效率及品質，並可兼顧使用時的散 熱以提高使用時的穩定性等功效。

而本創作之表面黏著型雷射二極體係包括：一絕緣基材，其相對之二面分別對應線路佈局而設有一第一線路層及一第二線路層，且於該第一線路層中央設有一第一鏤空區域，該第一鏤空區域並設有一透孔，另該第一線路層及該第二線路層並分別於該絕緣基材之同一側緣設有一第一銲點及一第二銲點；一黏著膠材，設於該絕緣基材相對該第一線路層之一面，且該黏著膠材係環繞該透孔設置；一發光晶片，其二面分別設有一第一電極及一第二電極，透過該黏著膠材將該第二電極之一面固定於該第一鏤空區域且對應該透孔的位置，使該第二電極與該第一線路層呈現電性絕緣，且該第一電極電性連接該第一線路層，該發光晶片之出光面係側向設置；一導電層，設於該透孔內，使該第二電極與該第二線路層相互電性連接；及一外罩，設於該第一線路層上，且該外罩係對應該發光晶片而設有一穿孔。

於一實施例中，該第一電極係透過一金屬線或一導電膠材與該第一線路層完成電性連接。並且，本創作之該表面黏著型雷射二極體更具有一第三銲點，設於對應該第二線路層之一第二鏤空區域，且該第三銲點係電性連接該第一線路層，使該第三銲點與該第二銲點位於同一面，提供本創作以平行於該出光面的方式進行組裝。該絕緣基材係為一印刷電路板，因此，該透孔係選自如機械鑽孔及雷射鑽孔等其中之一者而製成。

再者，本創作亦提供了一種生產前述表面黏著型雷射二極體的製程，其包括下列步驟：提供該絕緣基板、該黏著膠材、該發光晶片及該外罩，其中該絕緣基材之二面分別對應線路佈局而設有該第一線路層及 該第二線路層，該第一線路層中央設有該第一鏤空區域，及該發光晶片二面分別設有該第一電極及該第二電極，以使該發光晶片之出光面呈側向設置，以及該外罩之一側面設有該穿孔；於該絕緣基板對應該第一鏤空區域的位置進行鑽孔，使該透孔連通二面；使用該黏著膠材將該發光晶片對應該第二電極之一面固定於該第一鏤空區域，使該第二電極對應該透孔的位置；電鍍該導電層於該第二線路層及該透孔內，使該第二電極與該第二線路層形成電性導通；使用該金屬線或該導電膠材電性連接該第一電極及該第一線路層；及封裝該外罩於該第一線路層之表面，使該穿孔位於對應該發光晶片之一側，該第一線路層及該第二線路層並分別於該絕緣基材之同一側緣設有一第一銲點及一第二銲點。因此，如按照上述步驟依序實施則能製得前述之表面黏著型雷射二極體，大幅提昇製程上的順暢性，對於降低生產難度有很大的幫助。

1‧‧‧雷射二極體

11‧‧‧銲點

12‧‧‧導電膠材

13‧‧‧散熱片或是散熱裝置

2‧‧‧封裝體支架

3‧‧‧雷射二極體結構

31‧‧‧基座

32‧‧‧發光晶片

321‧‧‧導電膠材

33‧‧‧散熱片

34‧‧‧保護筒

341‧‧‧穿孔

35‧‧‧導電接腳

4‧‧‧表面黏著型雷射二極體

41‧‧‧絕緣基材

411‧‧‧第一線路層

4111‧‧‧第一鏤空區域

4112‧‧‧第一銲點

412‧‧‧第二線路層

4121‧‧‧第二銲點

4122‧‧‧第二鏤空區域

413‧‧‧透孔

42‧‧‧黏著膠材

43‧‧‧發光晶片

431‧‧‧第一電極

432‧‧‧第二電極

433‧‧‧金屬線或導電膠材

434‧‧‧出光面

44‧‧‧導電層

45‧‧‧外罩

451‧‧‧穿孔

S1~S6‧‧‧步驟

第1圖，為一般雷射二極體的組裝示意圖。

第2圖，為另一種雷射二極體的結構示意圖。

第3圖，為本創作較佳實施例的結構示意圖。

第4圖，為本創作較佳實施例組裝後的剖視圖。

第5圖，為本創作較佳實施例生產時的步驟流程圖。

第6圖，為對應步驟S1的狀態示意圖。

第7圖，為對應步驟S2的狀態示意圖。

第8圖，為對應步驟S3的狀態示意圖。

第9圖，為對應步驟S4的狀態示意圖。

第10圖，為對應步驟S5的狀態示意圖。

第11圖，為對應步驟S6的狀態示意圖。

為使 貴審查委員能清楚了解本創作之內容，僅以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第3及4圖，係為本創作較佳實施例的結構示意圖及其組裝後的剖視圖。如圖中所示，本創作之表面黏著型雷射二極體4係包括一絕緣基材41、一黏著膠材42、一發光晶片43、一導電層44及一外罩45。

其中該絕緣基材41係為一般常見的印刷電路板，因此，該絕緣基材41的二相對面分別對應線路佈局而設有一第一線路層411及一第二線路層412，且於該第一線路層411中央設有一第一鏤空區域4111，且於相對該第一鏤空區域4111的位置設有一透孔413，另該第一線路層411及該第二線路層412並分別於該絕緣基材41之同一側緣設有一第一銲點4112及一第二銲點4121。應注意的是，該透孔413係透如機械鑽孔及雷射鑽孔等其中之一者而製成，因而能夠採用批次大量生產。

該黏著膠材42則是以環繞著該透孔413的方式，設置於該絕緣基材41相對該第一線路層411之一面，使該透孔413周圍具有黏性。

該發光晶片43之二面分別設有一第一電極431及一第二電極432，透過該黏著膠材42將該第二電極432之一面固定於該第一鏤空區域4111且對應該透孔413的位置，使該第二電極432與該第一線路層411呈現電性絕緣，並且，該第一電極431係透過一金屬線或導電膠材433與該 第一線路層411完成電性連接，應注意的是，該金屬線係透過打線製程及黃光製程其中之一者來達成，再者，該發光晶片43之一出光面434係側向設置。

該導電層44係設於該透孔413內，使該第二電極432與該第二線路層412相互電性連接。

該外罩45則是對應該絕緣基材41形狀而製成之矩形盒狀結構體，用來包覆設置於該第一線路層411上，且該外罩45之一側面的中央係對應該出光面434而設有一穿孔451。據此，本創作之該表面黏貼型雷射二極體4可透過該第一銲點4112及該第二銲點4121以垂直於電路板的方式進行固定，這樣封裝方式能夠衍生出更多的變化性，並可透過外露之該導電層44進行使用時的導熱用途而不會被基材或膠材等熱阻大的材料阻隔，影響使用時的散熱效果。

另外，本創作之該表面黏著型雷射二極體4更具有一第三銲點46，設於對應該第二線路層412之一第二鏤空區域4122，且該第三銲點46係透過鑽孔或是其他方式，使該第三銲點46電性連接至該第一線路層411，使該第三銲點46與該第二銲點4121位於同一面，提供本創作以平行該出光面的方式進行組裝。

再請一併參閱第5~11圖，係為對應本創作較佳實施例生產時的步驟流程圖，以及對應各步驟的狀態示意圖。如圖中所示，本創作亦提供了生產該表面黏著型雷射二極體4的製程，其包括下列步驟：

S1：提供該絕緣基板41、該黏著膠材42、該發光晶片43及該外罩45，其中該絕緣基材41之二面分別對應線路佈局而設有該第一線路 層411及該第二線路層412，該第一線路層411中央設有該第一鏤空區域4111，及該發光晶片43二面分別設有該第一電極431及該第二電極432而使該出光面434呈側向設置，以及該外罩45之一側面設有該穿孔451。

S2：於該絕緣基板41對應該第一鏤空區域4111的位置進行鑽孔，使該透孔413連通該絕緣基材41之二面，連同該黏著膠材42一併鑽透。

S3：使用該黏著膠材42將該發光晶片43對應該第二電極432之一面固定於該第一鏤空區域4111，使該第二電極432對應該透孔413的位置。

S4：電鍍該導電層44於該第二線路層412及該透孔413內，使該第二電極432與該第二線路層412形成電性導通。

S5：使用該金屬線或導電膠材433電性連接該第一電極431及該第一線路層411。

S6：封裝該外罩45於該第一線路層411之表面，使該穿孔451位於對應該出光面434之一側，該第一線路層411及該第二線路層412並分別於該絕緣基材41之同一側緣設有一第一銲點4112及一第二銲點4121。

唯，以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍，故該所屬技術領域中具有通常知識者，或是熟悉此技術所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本創作之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本創作之專利範圍內。

Claims (10)

1. 一種表面黏著型雷射二極體，其包括：一絕緣基材，其相對之二面分別對應線路佈局而設有一第一線路層及一第二線路層，且於該第一線路層中央設有一第一鏤空區域，該第一鏤空區域並設有一透孔，另該第一線路層及該第二線路層並分別於該絕緣基材之同一側緣設有一第一銲點及一第二銲點；一黏著膠材，設於該絕緣基材相對該第一線路層之一面，且該黏著膠材係環繞該透孔設置；一發光晶片，其二面分別設有一第一電極及一第二電極，透過該黏著膠材將該第二電極之一面固定於該第一鏤空區域且對應該透孔的位置，使該第二電極與該第一線路層呈現電性絕緣，且該第一電極電性連接該第一線路層，該發光晶片之出光面係側向設置；及一導電層，設於該透孔內，使該第二電極與該第二線路層相互電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之表面黏著型雷射二極體，其中，該第一電極係透過一金屬線或一導電膠材與該第一線路層完成電性連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之表面黏著型雷射二極體，更具有一第三銲點，設於對應該第二線路層之一第二鏤空區域，且該第三銲點係電性連接該第一線路層，使該第三銲點與該第二銲點位於同一面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之表面黏著型雷射二極體，其中，該絕緣基材係為一印刷電路板。
5. 如申請專利範圍第1項所述之表面黏著型雷射二極體，其中，該透孔係選自如機械鑽孔及雷射鑽孔等其中之一者而製成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之表面黏著型雷射二極體，更具有一外罩，設於該第一線路層上，且該外罩係對應該發光晶片而設有一穿孔。
7. 一種生產如申請專利範圍第6項所述之表面黏著型雷射二極體的製程，包括：提供該絕緣基板、該黏著膠材、該發光晶片及該外罩，其中該絕緣基材之二面分別對應線路佈局而設有該第一線路層及該第二線路層，該第一線路層中央設有該第一鏤空區域，及該發光晶片二面分別設有該第一電極及該第二電極以使該發光晶片之出光面呈側向設置，以及該外罩之一側面設有該穿孔；於該絕緣基板對應該第一鏤空區域的位置進行鑽孔，使該透孔連通二面；使用該黏著膠材將該發光晶片對應該第二電極之一面固定於該第一鏤空區域，使該第二電極對應該透孔的位置；電鍍該導電層於該第二線路層及該透孔內，使該第二電極與該第二線路層形成電性導通；使用該金屬線或該導電膠材電性連接該第一電極及該第一線路層；及封裝該外罩於該第一線路層之表面，使該穿孔位於對應該發光晶片之一側，該第一線路層及該第二線路層並分別於該絕緣基材之同一側緣設有一第一銲點及一第二銲點。
8. 如申請專利範圍第7項所述之表面黏著型雷射二極體的製程，其中，該第一電極係透過一金屬線或一導電膠材與該第一線路層完成電性連接。
9. 如申請專利範圍第7項所述之表面黏著型雷射二極體的製程，更具有一第三銲點，設於對應該第二線路層之一第二鏤空區域，且該第三銲點係電性連接該第一線路層，使該第三銲點與該第二銲點位於同一面。
10. 如申請專利範圍第7項所述之表面黏著型雷射二極體的製程，其中，該絕緣基材係為一印刷電路板，且該透孔係選自如機械鑽孔及雷射鑽孔等其中之一者而製成。