专利名称：功率型发光二极管改良的封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种发光二极管改良的封装结构，特别是指一种功率型发光二极管改良的封装结构。
LED的发光原理不似白炽灯，它是用电子能量带的能阶差，放出光子射出可见光，所以又通称是冷光。虽然谓之“冷光”，通以电流后仍然会发热，因为凡电流流经有阻抗的地方，有部分的能量将以热的形式被消耗掉。所以说，电流通过LED可以发出光也会产生热，但是伴随着热而来的负面作用是LED亮度会被抑制，也会改变发出的光波长。
以连续电流20毫安培(mA)为基准，现今大多数的LED都是应用在低于此标准下的状况，热累积所造成的影响和相对于(例如)使用连续电流100毫安培(mA)以上的LED而言是可以忽略不计的。
因为由电一热公式H＝I2Rt，其中H为能量，I为电流，R为内电阻，t是通电时间，则同通电时间、同内电阻下，通以100mA和10mA两者的生成的热能的比较H(100mA)＝(100)2RtH(10mA)＝(10)2RtH(100mA)/H(10mA)＝100，也就是两者相差了100倍！
为了改善热所造成的影响，有些业者选择功率型晶片的封装方式用以改善热的影响，如
图1和图2所示。此种封装方式有下列优点1.利用半导体业界已经发展很成功的现成的金属支架为基础，不作修改或做少许的变动，可以降低开发成本与时程。此是金属支架已包含了散热设计，可以解决热的问题。现有的数据显示止L结构的LED在超过100mA的连续电流驱动下，LED仍可在其生成的高热下稳定操作，产品寿命也在预估范围中。封装树脂的散热性约006W/cm℃，金属支架的散热性约4W/cm℃，显而易见的金属支架的散热性远高于封装树脂，大部分的热将会从金属支架的散热片传导出去刀2.采用集成电路(IC)用黑色封装树脂(Epoxy MoldingCompound，EMC)做为形成外壳(Housing)的物质，可靠度(Reliability)表现优良。
但此种封装方式也有缺点，诸如用黑胶外壳不但不会反光，还会吸光，高电流驱动下LED发出的高亮度不能全部射出，殊为可惜。为改善黑胶外壳吸光的缺点，有些业者使用白色封装树脂来做外壳。此举虽然可以改善亮度，但却牺牲了可靠度，尤其在长期的高温操作下，白色封装树脂可靠性上(散热以及和金属支架的粘著性)不如IC用黑色EMC稳定。
本实用新型一种功率型发光二极管改良封装结构，包含承载发光晶片的金属支架，具有散热及固定孔装置；形成产品外框以及结合金属支架的黑胶外壳，具有凹杯的基座；白色树脂，形成于黑胶外壳所园出的内壁，用来做为反光的材料；发光晶片，通以电流后可发出一定波长的光；其特征在于，包括黑胶外壳包覆金属支架形成具有凹杯的基座；一外形与黑胶外壳的凹杯相同的白色树脂，该白色树脂置于黑胶外壳的凹杯内，一晶片固定于金属支架上，该晶片通过钉线与电极连接，在晶片上灌注透明树脂。
其中在发光晶片包覆具萤光物质的胶膜。
其中在光的射出面加上一透镜。
本实用新型一种功率型发光二极管改良封装结构，包含金属支架，用以承载发光晶片，同时具有散热及固定孔装置；黑胶外壳，形成产，品外框以及结合金属支架的材料，为具有凹杯的基座；反光环，套于黑胶外壳所围出的内壁，用来做为反光的材料；发光晶片，通以电流后可发出一定波长的光；其特征在于，该黑胶外壳包覆金属支架形成具有凹杯的基座，一反光环套于凹杯内壁构成一复合体，反光环放入黑胶外壳的凹杯中，一发光晶片固定于金属支架上，该发光晶片通过钉线以及点胶与电极连接。
其中反光环为金属材质表面电镀反光层。
其中反光环为耐热塑胶。
其中在发光晶片上包覆具萤光物质的胶膜。
其中在光的射出面上有一透镜。
本实用新型“功率型发光二极管改良封装结构”此种封装方式有下列优点1.模具只要做少许修改，就可以做出复合型的结构，模具开发成本低廉。
2.保留散热设计，以解决热对发光上的不良影响。
3.兼具集成电路(IC)用黑色封装树脂(Epoxy MoldingCompound，EMC)的高可靠度(Reliability)和白色树脂的反光效果。
4.运用光滑的反光物质的做成环状，更可以增加LED的亮度。
5.可以减轻应用模组上为散热考量造成设计上的的负担。
图2是传统使用功率型发光二极管的剖面图；图3是本实用新型“功率型发光二极管改良封装结构”的立体解剖图；图4是本实用新型“功率型发光二极管改良封装结构”、图3的剖面图；图5是本实用新型内壁采用反光环的组装立体图；图6是本实用新型内壁采用反光环的剖面图；图7是本实用新型内壁使用反光环，并用粘胶将之固定于黑胶外壳的剖面图；图8是使用覆晶方式(Flip Chip)配合内壁白色树脂反光层剖面图；图9是本实用新型配合使用含萤光物质胶膜的剖面图；图10是本实用新型另一方式配合使用含萤光物质胶膜的剖面图；图11是本实用新型在完成复合结构后再于其上加上一个透镜的剖面图。
请参阅图5所示为本实用新型的实施例，此是将反光环6套入黑胶外壳4预留的空间中。反光环6内壁经表面处理成光滑的反射面，可以很容易的将发光晶片3的光投射出来，而且反光环6可以另外先加工，大量生产制造，降低成本，整个功率型发光二极管封装制程上也可以大幅简化，如此只要一套模具用来成型黑胶外壳4即可，越简单的制程越可以避免因为些微的变异就对产品产生巨大的影响。
请参阅图6所示，将反光环6套入黑胶外壳4后，反光环6和黑胶外壳4之间会有一些间隙，在加上透明树脂41以保护发光晶片3及相关导电线2的同时，液态的透明树脂41将会渗透入间隙中，待树脂硬化后反光环6就和黑胶外壳4黏合。
请参阅图7所示，不同材质之间不同的热膨胀量在长时间的热胀冷缩后，其界面有可能为热应力所破坏，造成剥离(Delamination)，随着水气等的侵入，破坏层面会持续扩大，最后造成LED元件失效。为克服不同材质之间热膨胀的差异，此处利用软性的黏胶44来黏接反光环6和黑胶外壳4，当受热后黑胶外壳4和反光环6两者的膨胀量差异所造成的应力会透过黏胶44的变形来缓冲，在可靠度上可以有较好的保障。
请参阅图8所示，随着封装技术的进步，LED晶片已渐渐不一定要靠钉线(Wire Bonding)来和导电电极相连，此处所示者为透过覆晶方式(Flip Chip)取代晶片固定和钉线作业，并结合本实用新型的复合结构完成封装的实施例。覆晶方式(Flip Chip)的综合优点是不用闪避线弧所以可以封装得很薄，设备投资成本低，LED亮度高，又由于LED发光晶片上的电极和金属支架是直接连接，不透过导电线和银胶，因此散热性优良，信赖性佳，Flip Chip可说是是未来封装的趋势。此处强调“功率型”，自然就要考虑到热所衍生的问题，Flip Chip优良的散热性和本实用新型的反光设计和具散热设计的金属支架的巧妙结合，可以让LED的发光效能更上层楼。
请参阅图9和图10所示，本实用新型利用含有萤光物质的胶膜42置于发光晶片3上方，透过发光晶片3发出特定波长的光来激发萤光物，可以改变光的颜色和色温。透过发出不同波长光的晶片和不同响应波长的萤光物的搭配，可以获得各种颜色的光。此实施例中特别将萤光物和发光晶片隔开，可以增加亮度，也可减少元件通以电流操作时的高温使萤光物直接受热而让颜色转换效能减退。
图11所示，此实施例是为了再增加亮度以及改善光的指向性，在光的射出部位再附加上一个透镜45，此透镜45可以用黏的或用挤压的方式让透镜卡在黑胶外壳4上。
综上所述本实用新型“功率型发光二极管改良卦装结构”是结合黑胶形成高可靠度的具凹杯基座，再以白胶或反光环增强凹杯的反光功能，最后用透明树脂封装成型，此“功率型发光二极管改良封装结构”具有高散热性、高亮度、高可靠度的照明用发光二极管确实为新颖且实用的创作。
权利要求1.一种功率型发光二极管改良封装结构，包含承载发光晶片的金属支架，具有散热及固定孔装置；形成产品外框以及结合金属支架的黑胶外壳，具有凹杯的基座；白色树脂，形成于黑胶外壳所园出的内壁，用来做为反光的材料；发光晶片，通以电流后可发出一定波长的光；其特征在于，包括黑胶外壳包覆金属支架形成具有凹杯的基座；一外形与黑胶外壳的凹杯相同的白色树脂，该白色树脂置于黑胶外壳的凹杯内，一晶片固定于金属支架上，该晶片通过钉线与电极连接，在晶片上灌注透明树脂。
2.如权利要求1所述的功率型发光二极管改良封装结构，其特征在于，其中在发光晶片包覆具萤光物质的胶膜。
3.如权利要求1所述的功率型发光二极管改良封装结构，其特征在于，其中在光的射出面加上一透镜。
4.一种功率型发光二极管改良封装结构，包含金属支架，用以承载发光晶片，同时具有散热及固定孔装置；黑胶外壳，形成产，品外框以及结合金属支架的材料，为具有凹杯的基座；反光环，套于黑胶外壳所围出的内壁，用来做为反光的材料；发光晶片，通以电流后可发出一定波长的光；其特征在于，该黑胶外壳包覆金属支架形成具有凹杯的基座，一反光环套于凹杯内壁构成一复合体，反光环放入黑胶外壳的凹杯中，一发光晶片固定于金属支架上，该发光晶片通过钉线以及点胶与电极连接。
5.如权利要求4所述的功率型发光二极管改良封装结构，其特征在于，其中反光环为金属材质表面电镀反光层。
6.如权利要求4所述的功率型发光二极管改良封装结构，其特征在于，其中反光环为耐热塑胶。
7.如权利要求4所述的功率型发光二极管改良封装结构，其特征在于，其中在发光晶片上包覆具萤光物质的胶膜。
8.如权利要求4所述的功率型发光二极管改良封装结构，其特征在于，其中在光的射出面上有一透镜。
专利摘要本实用新型“功率型发光二极管改良封装结构”是将现有的功率型发光二极管的封装结构做一改良，运用黑色胶做外框，取其和金属支架优良的结合力所获得高可靠度的优点，再加内围反光材质的设计，可以让高电流下LED产生的高亮度获得更有效率的输出，而且LED元件本身的金属支架已有散热设计，可以减低应用时机构上必须为了散热的问题而不得不将设计模组复杂化、大型化。
文档编号H01L33/00GK2523027SQ0127846
公开日2002年11月27日 申请日期2001年12月14日 优先权日2001年12月14日
发明者陈兴, 林忠正 申请人:诠兴开发科技股份有限公司