专利名称：发光二极管封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光电组件之封装结构，特别是指一种发光二极管封装结构。
背景技术：
光电组件中的发光二极管(light emitting diode ；LED)具有低耗电、高亮度、体积小及使用寿命长等优点，因此被认为是第三代绿色节能照明的最佳光源。伴随着LED电流强度和发光量的增加，LED中的LED芯片的发热量也随之上升，对于高功率LED，输入能源的80%都以热的形式消耗掉。现有技术中的带引线的塑料芯片载体(Plastic Leaded ChipCarrier，PLCC) LED，因其封装材料及塑料透镜在高温环境下容易变质而引发封装结构故障及降低LED的寿命，因此具有无法耐高温的缺陷。现有技术中的另一类LED封装结构以传热效率较高的陶瓷材料作为LED芯片的基板，该基板上设有收容槽，该LED芯片置于该收容槽中，并以硅胶透镜压合在该陶瓷基板上，以将该LED芯片封装于该基板上，该LED芯片产生的热量通过该陶瓷基板传至外界，然而，该陶瓷材质的基板的脆性较强，在压合透镜及切割过程中均易发生碎裂，从而无法实施大规模量产。因此，能够使得LED芯片在操作时热能消散以及LED封装结构耐高温的设计，是在封装结构以及技术中一项重要的课题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种耐高温且寿命长的发光二极管封装结构。一种发光二极管封装结构，包括一基板、一 LED芯片及罩设于该LED芯片上的一透镜，该基板包括一第一表面及与该第一表面相对的一第二表面，该第一表面上设有一收容槽，该芯片固定于该收容槽的底面上，以将该LED芯片封装于该收容槽中，该基板为硅基板，该透镜为玻璃透镜。为增加封装结构的散热功能，与本发明的实施例中，所述硅基板表面设有若干凹槽，可以增加与外部空气或焊料的接触面积以增加该发光二极管封装结构的散热效率。再者，与本发明的实施例中，所述透镜为非线型玻璃或设有若干凸镜状微凸镜的玻璃平板，可以避免热蓄积以及增加该发光二极管封装结构的发光效率。与现有技术中的发光二极管封装结构相比，本发明的发光二极管封装结构中，硅基板及玻璃材质的透镜均具有较好的耐高温性能，且该硅基板同时具有较强的导热性，从而可轻松应对LED芯片的发热问题，从而使该发光二极管封装结构具备较长寿命及耐高温特性。再者，该硅基板相较于陶瓷基板承受应力较佳，在生产过程中不容易发生碎裂，从而适合大规模量产。
图1为本发明第一实施例中的发光二极管封装结构的截面示意图。图2为图1所示的发光二极管封装结构的分解图。图3为本发明第二实施例中的发光图4为本发明第三实施例中的发光图5为本发明第四实施例中的发光图6为本发明第五实施例中的发光图7为本发明第六实施例中的发光图8为本发明第七实施例中的发光图9为本发明第八实施例中的发光主要元件符号说明发光二极管封装结构基板极管封装结构的透镜的截面示意图< 极管封装结构的截面示意图。 极管封装结构的截面示意图。 极管封装结构的截面示意图。 极管封装结构的截面示意图。 极管封装结构的截面示意图。 极管封装结构的截面示意图。
100、100b、100c、IOOcU IOOeUOOf, IOOg IOUOfUOg
第一表面11
通孔110
收容槽111
底面112
反射面113
台阶面114
第一打线区115、115g
第二打线区116、116g
第一电极区117、117e、117f、117g
凹槽1171、1181、121、1173、1183、610
凸起1172、1182
第二电极区118、118e、118f、118g
导通孔119
第二表面12、12f
LED芯片20
稳压二极管30
透镜40、40a、40c、40d
微凸镜41
萤光粉42
萤光填充料50
导热柱60
导热盘6具体实施例方式
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明。
图1所示为本发明第一实施例中的发光二极管封装结构100，该发光二极管封装结构100包括一基板10、设于该基板10上的一 LED芯片20、固定于该LED芯片20外围的一稳压二极管30及罩设于该LED芯片20与该稳压二极管30上的一透镜40。
请参照图2，该基板10为硅基板，可以为低电阻或高电阻的特性。进一步说明之，高电阻的硅基板其电阻率(resistivity)约为1至30000欧姆-厘米(ohm-centimeter) 且可掺杂硼(B)或磷(P)，而低电阻的硅基板其电阻率约为0.001至0.02欧姆-厘米且可掺杂硼(B)、砷(As)、锑(Sb)或磷(P)。于本发明第一实施例中，所使用的硅基板为高电阻， 该基板10包括一第一表面11及与该第一表面11相对的一第二表面12。该第一表面11向下凹设有一收容槽111，该收容槽111呈碗状，该收容槽111的底面112呈平面状。该收容槽111的宽度自该收容槽111的底面112向该基板10的第一表面11逐渐增大，从而使该收容槽111的侧壁形成一向上倾斜的反射面113，该反射面113与该底面112之间形成的角为钝角。为增加反射面113的反射功效，可另增设一反射层于反射面113上。该反射面113 靠近该基板10的第一表面11的端部形成有一台阶面114，该台阶面114平行于该收容槽 111的底面112。该收容槽111的底面112铺设有一第一打线区115及一第二打线区116， 该第一打线区115及第二打线区116为铺设于该收容槽111底面112的导电材料，如铜箔、 氧化铟锡(ITO)、镍(Ni)、钛(Ti)、银(Ag)、铝(Al)、锡(Sn)、金(Au)或其合金(alloy)。进一步说明之，若使用低电阻的硅基板材料，打线区与硅基板之间更包含一绝缘层，用以隔离硅基板与打线区的电性，其中绝缘层的材质可以为氧化硅或氮化硅。该第一打线区115与该第二打线区116相互间隔。该基板的第二表面12上铺设有一第一电极区117及一第二电极区118，该第一电极区117与该第二电极区118均为铺设于该第二表面12上的导电材料，如铜箔、氧化铟锡(ITO)、镍(Ni)、银(Ag)、钛(Ti)、铝(Al)、锡(Sn)、金(Au)或其合金 (alloy)。该第一电极区117与第二电极区118分别正对该第一打线区115与第二打线区 116。该基板10还设有贯穿该收容槽111的底面112及该基板10的第二表面12的两导通孔119，该两导通孔119中用以填充导电体1191，如铜柱或银浆等导电材料，以将该第一打线区115与第一电极区117及第二打线区116与第二电极区118电性导通。该LED芯片20为一 P-N结半导体，该LED芯片20的P极与N极通电时，该LED芯片20内部发生电子的迁移，从而致使该LED芯片20发光。该LED芯片20固定于该基板10 的收容槽111的底面112或该第一打线区115上，该LED芯片20的P极与N极分别通过导线，如金线、铝线或银线等与该第一打线区115及第二打线区116电性连接。可以理解地， 该LED芯片20也可以利用覆晶或共晶的方式与该第一打线区115及第二打线区116电性连接。于本发明实施例中，该LED芯片20为高功率之LED或可发出短波长之LED，其中短波为450纳米(nm)以下的波长。该稳压二极管30为一齐纳二极管，该稳压二极管30固定于该基板10的收容槽 111的底面112上，其两个电极分别通过导线与该第一打线区115及第二打线区116电性连接。或者，将该稳压二极管30直接固定于第二打线区116上并电连结第二打线区116，同时透过导线电连结第一打线区域115，如图二所示。该稳压二极管30与该LED芯片20并连， 以稳定该LED芯片20两端的电压。该透镜40为玻璃制成，该透镜40通过粘合剂固定于该基板10的收容槽111中的台阶面114上。与本发明的实施例中，该透镜40呈平板状且上下表面均设有均勻排列的若干凸镜状微凸镜41，该透镜40上表面的每一微凸镜41正对该下表面的一微凸镜41，每一个微凸镜41相当于一个微型的凸镜，以增强该发光二极管封装结构100的光线散射效果， 同时增加与外部空气的接触面以避免热蓄。该透镜40的边缘呈倾斜状，且斜率与该基板10 的收容槽111的侧壁的斜率可以相同，以与该基板10的收容槽111的侧壁紧密配合。该透镜40上表面上涂布有一层萤光粉42，该萤光粉42包含石榴石(garnet)结构之化合物、硅酸盐、氮化物、氮氧化物、磷化物、硫化物或其组合的物质。该萤光粉42可以将LED芯片20 所发出的波长转换成不同于原波长之光线，使得发光二极管封装结构100可以产生多波长的光束射出。可以理解地，还可采取其它的方式达到转换出光波长的目的，如(1)在该透镜40的下表面涂布一层萤光粉42 ； (2)在该透镜40的上下两个表面均涂布萤光粉42 ； (3) 利用材质内含有萤光粉成份的透镜40 ； (4)如图3所示，利用两层透镜40a且两层透镜40a 之间夹设一层萤光粉42等方式。上述发光二极管封装结构100中，硅基板10及玻璃材质的透镜40均具有较好的耐高温性能，且该硅基板10同时具有较强的导热性，从而增加该发光二极管封装结构100 应对LED芯片20的发热而具备较长寿命及耐高温特性。再者，该硅基板10相较于陶瓷基板承受应力较佳，在生产过程中不容易发生碎裂，适合大规模生量产，从而使该发光二极管封装结构100具有较低的生产成本。图4所示为本发明第三实施例中的发光二极管封装结构100b，其与第一实施例相似，不同之处在于该发光二极管封装结构IOOb的基板10的收容槽111中填充有萤光填充料50，该萤光填充料50为透明胶体添加荧光粉的均勻混和物，其中透明胶体包含硅胶 (silicone)、环氧树脂(印oxy)或其它任一可透光之材料。该萤光填充料50不仅可以使该发光二极管封装结构IOOb达到混光的效果，还可以对该收容槽111内的结构起到密封以防止该收容槽111内的结构被氧化的作用。图5所示为本发明第四实施例中的一发光二极管封装结构100c，其与第一实施例中的发光二极管封装结构100相似，不同之处在于该发光二极管封装结构IOOc的透镜 40c具有一拱形的截面，该透镜40c朝向该LED芯片20的内侧形成一凹陷43，该透镜40c 跨设于该基板10的收容槽111中的台阶面114上。该透镜40c的顶面上涂布有一层荧光粉42，同样的道理，前述萤光粉42的其它分布方式也适用于本实施例。图6所示为本发明第五实施例中的一发光二极管封装结构100d，其与第一实施例中的发光二极管封装结构100相似，不同之处在于该发光二极管封装结构IOOd的透镜 40d具有一半圆形的截面，该透镜40d的底部呈平面状且朝向该LED芯片20，该透镜40d的顶部呈弧形且朝向该发光二极管IOOd的外侧。该透镜40d的顶面上涂布有一层荧光粉42， 同样的道理，前述萤光粉42的其它分布方式也适用于本实施例。图7所示为本发明第六实施例中的一发光二极管封装结构100e，其与第一实施例相似，不同之处在于本实施例中的第一电极区117e背向该基板10的底面设有若干凹槽1171，第二电极区IlSe背向该基板10的底面设有若干凹槽1181，从而使该第一电极区 117e及第二电极区IlSe的底面均呈凹凸不平状，如此不仅可以增加该第一、第二电极区 117e、118e与外部空气或焊料的接触面积以增加该发光二极管封装结构IOOe的散热效率， 还可以防止焊料漫延至该基板10的侧壁上。图8所示为本发明第七实施例中的一发光二极管封装结构100f，其与第七实施例相似，不同之处在于本实施例中的基板IOf的第二表面12f上凹设有若干凹槽121，所述第一电极区117f朝向该基板IOf的顶面及第二电极区118f朝向该基板IOf的顶面分别正对所述凹槽121设有若干凸起1172、1182，该第一电极区117f背向该基板IOf的底面及该第二电极区118f背向该基板IOf的底面正对每一凸起1172、1182分别设有一凹槽1173、1183，该第一电极区117f及该第二电极区118f上的凸起1172、1182分别收容于该基板IOf 上对应的凹槽121中，从而可以增大该第一电极区117f及该第二电极区118f与该基板IOf 的接触面积，以增强该发光二极管封装结构IOOf的热传导效率。该第一电极区117f及该第二电极区118f上的凹槽1173、1183不仅可以增加该第一、第二电极区117e、118e与外部空气或焊料的接触面积以增加该发光二极管封装结构IOOe的散热效率，还可以防止焊料漫延至该基板IOf的侧壁上。 图9所示为本发明第八实施例中的一发光二极管封装结构100g，其与第一实施例相似，不同之处在于该发光二极管封装结构IOOg采用了热电分离的结构。该第一打线区 115g与第二打线区116g分别位于该LED芯片20的相对两侧，该基板IOg的中部设有贯穿其第二表面12g及该收容槽111的底面112g的一通孔110，一导热柱60收容于该通孔110 中，该导热柱60由导热性较佳的材料，如铜、铝及其合金等制成，该LED芯片20贴设于该导热柱60的顶端，该导热柱60可迅速将该LED芯片20产生的热量传导至外界。该导热柱60 的底端形成有一导热盘61，该导热盘61的底面上设有若干凹槽610，从而可增大该导热柱 60与外界的接触面积。该第一电极区117g的底面及该第二电极区118g的底面均设有若干凹槽1171、1181，如此不仅可以增加该第一、第二电极区117g、118g与外部空气或焊料的接触面积以增加该发光二极管封装结构IOOg的散热效率，还可以防止焊料漫延至该基板IOg 的侧壁上。
权利要求
1.一种发光二极管封装结构，包括一基板、一 LED芯片及罩设于该LED芯片上的一透镜，该基板包括一第一表面及与该第一表面相对的一第二表面，该第一表面上设有一收容槽，该芯片固定于该收容槽的底面上，以将该LED芯片封装于该收容槽中，其特征在于该基板为硅基板，该透镜为玻璃透镜。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于该基板的第二表面上设有一第一电极区及一第二电极区，该第一电极区背向该基板的底面及该第二电极区背向该基板的底面均设有若干凹槽。
3.如权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于该基板的第二表面上设有若干凹槽，第一电极区朝向该基板的顶面及第二电极区朝向该基板的顶面均设有若干凸起，所述凸起收容于该基板的第二表面上的凹槽中。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于还包括一导热柱，该导热柱由导热性佳的材料制成，该基板上设有一通孔，该导热柱收容于该通孔中，该LED芯片贴设于该导热柱朝向该收容槽的顶端，该导热柱的底端形成一导热盘。
5.如权利要求4所述的发光二极管封装结构，其特征在于该导热盘的底面上设有若干凹槽。
6.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于该收容槽的侧壁上形成有一台阶面，该透镜固定于该收容槽中的台阶面上。
7.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于该透镜为非线型玻璃或设有若干凸镜状微凸镜的玻璃平板。
8.如权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于该平板玻璃透镜具有上下表面，上表面的每一微凸镜正对该下表面的一微凸镜。
9.如权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于该非线型玻璃透镜的截面呈拱形或半圆形。
10.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于该收容槽的底面上设有一第一打线区及一第二打线区，该基板的第二表面上设有一第一电极区及一第二电极区，该基板上设有贯穿该收容槽底面及该第二表面的两导通孔，该两导通孔用以填充导电体，以分别将该第一打线区与第一电极区及第二打线区与第二电极区电性导通，该LED芯片分别与该第一打线区与第二打线区电连接。
全文摘要
一种发光二极管之封装结构，包括一基板、设于该基板上的一LED芯片及罩设于该LED芯片上的一透镜，该基板包括一第一表面及与该第一表面相对的一第二表面，该第一表面上设有一收容槽，该芯片固定于该收容槽的底面上，以将该LED芯片封装于该收容槽中，该基板为硅基板，该透镜为玻璃透镜。该发光二极管封装结构中，硅基板及玻璃材质的透镜均具有较好的耐高温性能，且该硅基板同时具有较强的导热性，从而增加该发光二极管应对LED芯片的发热而具备较长寿命及耐高温特性。再者，该硅基板相较于陶瓷基板承受应力较佳，在生产过程中不容易发生碎裂，适合大规模量产。
文档编号H01L33/64GK102270725SQ20101018862
公开日2011年12月7日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者曾文良, 林志勇, 谢明村, 陈隆欣 申请人:展晶科技(深圳)有限公司, 荣创能源科技股份有限公司