TWM655257U - 光學封裝結構 - Google Patents

Abstract

一種光學封裝結構，包括電路板、發光二極體晶片以及透鏡層。電路板包括金屬基板、樹脂層、絕緣層以及導電層。金屬基板具有第一通孔。部分樹脂層設置於第一通孔中，且樹脂層具有第二通孔。絕緣層設置於金屬基板的表面上。部分絕緣層接觸樹脂層。導電層設置於第二通孔中且貫穿金屬基板。發光二極體晶片設置於電路板上且電性連接至電路板。透鏡層位於電路板上且覆蓋發光二極體晶片。

Description

光學封裝結構

本新型創作是有關於一種光學封裝結構。

隨著元件的微型化，現行常使用的電路板(如BT基板或玻璃基板)已經無法達到光學封裝結構對於尺寸穩定性及散熱性需求。另一方面，光學封裝結構中由於包括了如封裝膠體、光學材料層等多層獨立膜層，致使其整體厚度與生產成本無法有效地被降低。因此，如何以低成本的方式設計出可以符合尺寸穩定性及散熱性需求之光學封裝結構實為一種挑戰。

本新型創作提供一種光學封裝結構，其可以以低成本的方式符合尺寸穩定性及散熱性需求。

本新型創作的一種光學封裝結構，包括電路板、發光二極體晶片以及透鏡層。電路板包括金屬基板、樹脂層、絕緣層以及導電層。金屬基板具有第一通孔。部分樹脂層設置於第一通孔中，且樹脂層具有第二通孔。絕緣層設置於金屬基板的表面上。 部分絕緣層接觸樹脂層。導電層設置於第二通孔中且貫穿金屬基板。發光二極體晶片設置於電路板上且電性連接至電路板。透鏡層位於電路板上且覆蓋發光二極體晶片。

在本新型創作的一實施例中，上述的透鏡層為一體成型結構。

在本新型創作的一實施例中，上述的透鏡層的底面與電路板直接接觸。

在本新型創作的一實施例中，上述的透鏡層圍繞發光二極體晶片的側壁。

在本新型創作的一實施例中，上述的透鏡層為球面鏡，且球面鏡為六角形陣列排列或圓形陣列排列。

在本新型創作的一實施例中，上述的透鏡層為非球面鏡，且非球面鏡為柱鏡陣列排列或菱鏡陣列排列。

在本新型創作的一實施例中，上述的透鏡層內不具有接合介面。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一通孔具有第一寬度，第二通孔具有第二寬度，且第一寬度大於第二寬度。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二通孔至少由所述絕緣層的側壁與所述樹脂層的側壁所構成。

在本新型創作的一實施例中，上述的電路板更包括至少一彎折部，每一彎折部具有至少一彎折點，且每一彎折部至少由金屬基板延伸出來。

基於上述，本新型創作的光學封裝結構的電路板藉由金屬基板進行散熱，並藉由絕緣層的導入降低樹脂層脫落的風險，又搭配透鏡層的設計，可以減少整體厚度，如此一來，可以以低成本的方式符合尺寸穩定性及散熱性需求。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、100A、100B、200:光學封裝結構

110、110B:電路板

110e、140e:邊緣

111:金屬基板

111b、112b、140b:底面

111t、112t:頂面

112:樹脂層

112s、113s、114s、120s:側壁

113、114:絕緣層

10、20、115:導電層

116:保護層

117:接合層

120:發光二極體晶片

121:接著層

130:封裝材料層

140、140a、140b、140A:透鏡層

B:彎折部

O1:第一通孔

O2:第二通孔

O3:第三通孔

G:空隙

W1、W2:寬度

圖1至圖5是依據本新型創作一實施例的光學封裝結構的製造方法的部分剖面示意圖。

圖6、圖7是圖5的透鏡層的一些實施例的部分俯視示意圖。

圖8、圖9、圖10是本新型創作的一些實施例的光學封裝結構的部分剖面示意圖。

在以下詳細描述中，為了說明而非限制，闡述揭示特定細節之示例性實施例以提供對本新型創作之各種原理之透徹理解。然而，本領域一般技術者將顯而易見的是，得益於本揭示案，可在脫離本文所揭示特定細節的其他實施例中實踐本新型創作。此外，可省略對熟知裝置、方法及材料之描述以免模糊對本新型創作之各種原理之描述。

參照本實施例之圖式以更全面地闡述本新型創作。然而，本新型創作亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層或區域的厚度、尺寸或大小會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。

除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本新型創作所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。

圖1至圖5是依據本新型創作一實施例的光學封裝結構的製造方法的部分剖面示意圖。圖6、圖7是圖5的透鏡層的一些實施例的部分俯視示意圖。圖8、圖9、圖10是本新型創作的一些實施例的光學封裝結構的部分剖面示意圖。

請參照圖1與圖2，在本實施例中，光學封裝結構的製造過程可以包括以下步驟。首先，提供具有相對的底面111b與頂面111t的金屬基板111，其中金屬基板111的材質包括金屬或金屬合金，例如鋁、銅、鋁合金、銅合金或不銹鋼或任意具良好導熱率的材質，以提供後續以其製成的電路板110良好的散熱性。

在一些實施例中，金屬基板111可為銅板、鋁板或不銹鋼板，如此一來，可以進一步在提供後續以其製成的電路板110良好的散熱性的同時提供韌性及結構可靠性，但本新型創作不限於此。

接著，於金屬基板111內形成第一通孔O1，其中第一通 孔O1具有連接底面111b與頂面111t的側壁。進一步而言，第一通孔O1例如是藉由濕蝕刻、乾蝕刻、雷射鑽孔、模具沖孔或其類似者所形成，但本新型創作不限於此。在此，第一通孔O1的數量可為單個或多個，本新型創作不旨在限制數量。

然後，於第一通孔O1中形成樹脂層112，其中樹脂層112例如是藉由適宜的方式以有機材料或有機高分子材料，例如包括聚醯亞胺類材料(polyimide,PI)、聚醯胺(polyamide)、聚苯惡唑(polybenzoxazole,PBO)、苯並環丁烯(benzocyclobutene,BCB)、丙烯酸類材料(acrylic)、矽氧烷(siloxane)、矽氧樹脂(silicone)、環氧樹脂(epoxy)、環狀烯烴共聚物(cyclo olefin polymer)、其他合適的材料、或上述材料的組合所製成，但不以此為限。

在一些實施例中，進行研磨製程或刷磨製程，以使金屬基板111的底面111b與頂面111t分別與樹脂層112的底面112b與頂面112t共面，其中研磨製程包括化學機械拋光(chemical mechanical polishing，CMP)製程，刷磨製程包括陶瓷刷磨或砂帶刷磨，但本新型創作不限於此。

接著，分別形成絕緣層113、114於金屬基板111的底面111b與頂面111t上以及樹脂層112的底面112b與頂面112t上，且部分絕緣層113、114接觸樹脂層112，其中絕緣層113、114例如是藉由適宜的方式以絕緣材料，例如氧化矽、氮化矽或氮氧化矽，或其他合適的材料或上述材料的組合所製成，但本新型創作不限於此。

在一些實施例中，絕緣層113、114整面地形成於金屬基板111的底面111b與頂面111t上，且例如具有平整的表面，因此絕緣層113、114可應用為平坦層，提升整體結構的平整度與可靠度，但本新型創作不限於此。

在一些實施例中，樹脂層112的材料跟絕緣層113、114的材料相同或不相同，且絕緣層113、114為單層或多層的堆疊，不以圖1所示為限。

然後，分別形成導電層10、20於絕緣層113、114上。詳細來說，導電層10設置於絕緣層113的上方，而導電層20設置於絕緣層114的下方。導電層10與導電層20的材料包括導電材料，例如金屬或金屬合金。舉例來說，銅、或銅鋁合金。在另一些實施例中，導電層10與導電層20的材料還包括透明導電材料，例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁鋅(AlZnO)或氧化鎵鋅(GaZnO)或其他合適的透明導電材料，但不以此為限。在一些實施例中，導電層10、20可以是單層或多層導電材料的堆疊，而不以圖1所示為限。

在一些實施例中，導電層10與導電層20可以是銅箔。如圖1所述，金屬基板111可在頂面111t與底面111b上設置有銅箔(即：導電層10與導電層20)。因此，金屬基板111、樹脂層112、絕緣層113、114及導電層10、20可應用為雙面銅箔的金屬散熱載板，但不以此為限。在一未繪示的實施例中，也可以在金屬基板的上表面或下表面的其中一個上設置絕緣層及導電層。在上述 的設置下，絕緣層及導電層依序設置在上表面上並覆蓋樹脂層。樹脂層在下表面暴露出來。如此一來，金屬基板、樹脂層、絕緣層與導電層可應用為單面銅箔的金屬散熱載板。

然後，對樹脂層112、絕緣層113、114、導電層10、20進行圖案化，以在樹脂層112中形成第二通孔O2，其中第一通孔O1具有第一寬度，第二通孔O2具有第二寬度，且第一寬度大於第二寬度，在上述的寬度比例下，於形成第二通孔O2時不會影響到第一通孔O1，以提供良好的結構強度與品質。此外，第二通孔O2至少由絕緣層113、114的側壁113s、114s、樹脂層112的側壁112s與導電層10、20的側壁所構成，但本新型創作不限於此。在此，圖案化的方法包括鑽孔製程、切割製程或其他適宜的圖案化製程。

在一些實施例中，樹脂層112、絕緣層113、114的側壁112s、113s、114s與導電層10、20的側壁可以切齊而形成一個連續的貫孔，貫穿樹脂層112與絕緣層113、114，但本新型創作不限於此。

在一些實施例中，由於樹脂層112位於第一通孔O1中，因此第二通孔O2位於第一通孔O1中。也就是說，在垂直金屬基板111的法線方向上，第二通孔O2的輪廓位於第一通孔O1的輪廓中，但本新型創作不限於此。

請參照圖2，於第二通孔O2形成後，於金屬基板111的底面111b與頂面111t上以及第二通孔O2中形成導電層115並對 與導電層10、20與導電層115進行適宜的圖案化製程，其中於此同時會形成貫穿金屬基板111且形成第三通孔O3。在此，導電層115例如是藉由物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)法、化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)法、濕式電鍍或其類似者將導電材料，包括銅(Cu)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鋁合金(Alloy Al)、鋁銅合金(Alloy Al/Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、金(Au)或其組合形成於金屬基板的底面111b與頂面111t以及第二通孔O2的側壁上，但本新型創作不限於此。

在一實施例中，保護層116可以藉由下述方式所形成。首先，於導電層115的第三通孔O3中形成保護層116，其中保護層116填滿第三通孔O3。接著，形成填滿第三通孔O3的保護層116後，可以進一步於導電層115的相對表面上以及金屬基板111上延伸保護層116的形成區域，如圖2所示，因此保護層116可以有效地包覆導電層115，以提供良好的隔離性。在此，保護層116可以是藉由任何適宜方式以絕緣材料所製成，本新型創作不加以限制，且保護層116亦可以具有高反射特性，因此也可以同時作為光學元件的功能性構件。然後，可以對保護層116進行圖案化，以暴露出導電層115後續用於電性連接的部分，接著，於暴露出的導電層115上形成接合層117，以完成電路板110的製作，其中接合層117除了有與後續的接著層121電性連結的效果外，還有保護導電層115的效果，如降低導電層115被氧化的機率。

在另一實施例中，保護層116可以藉由下述另一方式所 形成，如保護層116可以是直接形成同時覆蓋導電層115及導電層10、20側壁以及金屬基板111上的絕緣層113、114上，並且同時填人第三通孔O3內，亦即保護層116可以是於同一個步驟所形成。

以上述方法製造出的電路板110可應用為單面或雙面導電層的電路板且可透過金屬基板111進行有效的散熱，且藉由絕緣層113、114的導入(從上方與下方同時固持住樹脂層112)，可以降低樹脂層112脫落的風險。在此，當電路板110為薄板時，可以更大幅地降低樹脂層112的脫落風險，具有較佳地競爭力，但本新型創作不限於此。

請參照圖3，於電路板110上設置發光二極體晶片120，且發光二極體晶片120電性連接至電路板110，其中發光二極體晶片120例如是次毫米發光二極體(mini LED)晶片，但本新型創作不限於此。

在一些實施例中，發光二極體晶片120藉由接著層121與電路板110的接合層117進行接合並形成電性連接，其中接著層121與接合層117可以是任何適宜的導電材料，本新型創作不加以限制。此外，在未繪示的實施例中，接著層121之間的空隙G，可以不包含保護層116，亦即圖3中的虛線框部分皆為空隙G。在此，保護層116與接著層121之間的高度關係可以視實際設計上需求而定。

請參照圖4，形成封裝材料層130於電路板110上，以包 封發光二極體晶片120。在此，封裝材料層130例如是使用點膠、塗佈、噴塗、貼膜或其類似者，以矽膠或其他適宜的封裝材料所形成，其中前述封裝材料可以具有光穿透效果、保護防水效果、提升電性效果或其組合等效果，但本新型創作不限於此。

在未繪示的實施例中，空隙G也可以在形成封裝材料層130時，例如是在點膠、塗佈、噴塗、貼膜或其類似者，或是壓合、壓膜或其他類似者，或是模具射出、注塑或其他類似者時，流入空隙G裡面，但本新型創作不限於此。

請參照圖5，在本實施例中，對封裝材料層130使用壓合、壓膜或其類似者，以形成透鏡層140，因此透鏡層140是一體成型結構，如此一來，光學封裝結構100可以將多層獨立膜層(封裝膠體、光學材料層)整合成一層透鏡層140(透鏡層140內不具有接合介面)，因此可以減少整體厚度(具有輕薄度)，降低生產成本，但本新型創作不限於此，在其他實施例中，可以進一步簡化圖4至圖5的步驟，舉例而言，可以直接將封裝材料使用模具射出、注塑或其類似者，在電路板110上形成一體成型的透鏡層140。在此，整體厚度會依照實際光學設計上的需求而定。

在一些實施例中，透鏡層140包括封裝部分與透鏡部分，透鏡部分由多個透鏡組成，每一個透鏡(每一個凸起部分)的寬度W1小於晶片的寬度W2，但本新型創作不限於此。

在一些實施例中，透鏡層140的底面140b與電路板110直接接觸，換句話說，透鏡層140與電路板110之間不具有黏著 層，但本新型創作不限於此。

在一些實施例中，透鏡層140圍繞發光二極體晶片120的側壁120s(例如是圍繞部分側壁120s)，以有效保護發光二極體晶片120，但本新型創作不限於此。

在一些實施例中，透鏡層140的邊緣140e與電路板110的邊緣110e具有一距離，亦即透鏡層140內縮於電路板110上，但本新型創作不限於此，在未繪示的實施例中，透鏡層的邊緣與電路板的邊緣例如是切齊。

在本實施例中，透鏡層140是以陣列形式組成的球面微透鏡，因此透鏡層140的頂面為圓弧狀，舉例而言，如圖6所示，以俯視觀之，透鏡層140例如是緊密地以圓形陣列排列的透鏡層140a，或者，如圖7所示，以俯視觀之，透鏡層140可以是分開地(具有間隙)以圓形陣列排列的透鏡層140b，但本新型創作不限於此，在未繪示的實施例中，以俯視觀之，透鏡層可以是緊密地以六角形陣列排列，或者，分開地以六角形陣列排列或其他適宜的形狀與排列方式。

至此，已大致完成光學封裝結構100的製作。在本實施例中，光學封裝結構100包括電路板110、設置於電路板110上且電性連接至電路板110的發光二極體晶片120以及位於電路板110上且覆蓋發光二極體晶片120的透鏡層140，其中電路板110包括金屬基板111、樹脂層112、絕緣層113、114以及導電層115，且部分樹脂層112設置於金屬基板111的第一通孔O1中，部分絕緣 層113、114接觸樹脂層112，導電層115設置於第二通孔O2中且貫穿金屬基板111，據此，本實施例的光學封裝結構100的電路板110藉由金屬基板111進行散熱，並藉由絕緣層113、114的導入降低樹脂層112脫落的風險，又搭配透鏡層140的設計，可以減少整體厚度，如此一來，可以以低成本的方式符合尺寸穩定性及散熱性需求。

在此必須說明的是，以下實施例沿用上述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明，關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

請參考圖8，本實施例的光學封裝結構100A與圖5的光學封裝結構100相似，主要的差異在於：本實施例的透鏡層140A為非球面鏡，如柱鏡或菱鏡，因此透鏡層140A的頂面可以是尖角狀。進一步而言，類似於圖6、圖7，以俯視觀之，透鏡層140A可以是緊密地以柱鏡/菱鏡陣列排列，或者，分開地以是柱鏡/菱鏡陣列排列，但本新型創作不限於此。

請參考圖9，本實施例的光學封裝結構100B與圖5的光學封裝結構100相似，主要的差異在於：本實施例的電路板110B更包括至少一彎折部B，其中每一彎折部B具有至少一彎折點，且每一彎折部B至少由金屬基板111延伸出來。進一步而言，藉由金屬基板111的韌性與延伸性，可以使用物理形變方式使電路板110具有彎折部B的設計，以擴大並適應於各種產品上之需求。 在此，彎折點例如是由彎折部B中以不同方向延伸的兩個部分交會所形成，舉例而言，如圖9所示的交會角度約為90度，但本新型創作不限於此，交會角度可以視實際設計上的需求而定。此外，彎折部B可以是朝發光二極體晶片120的方向彎折(視為向上彎折)，但本新型創作不限於此，在未繪示的實施例中，彎折部可以是朝相對於發光二極體晶片120的方向彎折(視為向下彎折)。

在本實施例中，透鏡層的邊緣與電路板110B的垂直部分切齊，亦即透鏡層140直接接觸彎折部B，但本新型創作不限於此，在未繪示的實施例中，透鏡層的邊緣與電路板的垂直部分具有一距離，亦即透鏡層內縮於電路板。

請參考圖10，本實施例的光學封裝結構200與圖9的光學封裝結構100B相似，主要的差異在於：本實施例是由電路板110B與透鏡層140A組合而成。

應說明的是，本新型創作不限於前述各個實施例的態樣，各個實施例的製作方式與特徵可以相互組合，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視附的權利要求所界定者為准。

綜上所述，本新型創作的光學封裝結構的電路板藉由金屬基板進行散熱，並藉由絕緣層的導入降低樹脂層脫落的風險，又搭配透鏡層的設計，可以減少整體厚度，如此一來，可以以低成本的方式符合尺寸穩定性及散熱性需求。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:光學封裝結構

110:電路板

110e、140e:邊緣

111:金屬基板

140b:底面

112:樹脂層

120s:側壁

113、114:絕緣層

115:導電層

116:保護層

117:接合層

120:發光二極體晶片

121:接著層

140:透鏡層

O1:第一通孔

O2:第二通孔

O3:第三通孔

G:空隙

W1、W2:寬度

Claims (10)

1. 一種光學封裝結構，包括： 電路板，包括； 金屬基板，具有第一通孔； 樹脂層，其中部分所述樹脂層設置於所述第一通孔中，且所述樹脂層具有第二通孔； 絕緣層，設置於所述金屬基板的表面上，其中部分所述絕緣層接觸所述樹脂層；以及 導電層，設置於所述第二通孔中且貫穿所述金屬基板； 發光二極體晶片，設置於所述電路板上且電性連接至所述電路板；以及 透鏡層，位於所述電路板上且覆蓋所述發光二極體晶片。
2. 如請求項1所述的光學封裝結構，其中所述透鏡層為一體成型結構。
3. 如請求項1所述的光學封裝結構，其中所述透鏡層的底面與所述電路板直接接觸。
4. 如請求項1所述的光學封裝結構，其中所述透鏡層圍繞所述發光二極體晶片的側壁。
5. 如請求項1所述的光學封裝結構，其中所述透鏡層為球面鏡，且所述球面鏡為六角形陣列排列或圓形陣列排列。
6. 如請求項1所述的光學封裝結構，其中所述透鏡層為非球面鏡，且所述非球面鏡為柱鏡陣列排列或菱鏡陣列排列。
7. 如請求項1所述的光學封裝結構，其中所述透鏡層內不具有接合介面。
8. 如請求項1所述的光學封裝結構，其中所述第一通孔具有第一寬度，所述第二通孔具有第二寬度，且所述第一寬度大於所述第二寬度。
9. 如請求項1所述的光學封裝結構，其中所述第二通孔至少由所述絕緣層的側壁與所述樹脂層的側壁所構成。
10. 如請求項1所述的光學封裝結構，其中所述電路板更包括至少一彎折部，每一所述彎折部具有至少一彎折點，且每一所述彎折部至少由所述金屬基板延伸出來。

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