专利名称：发光二极管的封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种封装结构，特别是涉及一种发光二极管(Light Emitting Diode, LED)的封装结构。
背景技术：
发光二极管为一种半导体组件，具有效率高、寿命长、不易破损等传统光源无法与之相比的优点。目前其多应用于指示灯、显示板等场合，在交通信号标志与路灯照明上的应用则最为普遍。随着白光发光二极管的出现，发光二极管被视为21世纪的新型光源。由于发光二极管的体积小、切换速度快，因此逐渐取代电子装置的光源，例如移动电话、液晶屏幕与LED打印机等。LED打印机是利用LED作为光源来进行成像，相较于传统的激光打印机具有体积小、打印速度快等优点。此外，LED光源也可以应用于光感应式打印机中，这种光感应式打印机中需要设置特殊的光学印表头以产生特定波长的光线，目前这种光学印表头可利用发光二极管阵列来作为光源，然后利用透镜来传递光线与聚焦。然而， 目前的光学印表头的光学机构过于复杂，体积较大且容易造成组装精度过低，并不利于量产。在现有的光学印表头中，LED与驱动芯片是采用个别封装，然后再整合至印刷电路板中的，因此其体积较大，制造成本也较高。此外，LED的光源是采用透镜等光学被动元件来聚焦光线的，由于LED的部分光线会散射至镜片以外的区域，因此光偶合效率较差。为提高光源能量，可利用较高的驱动电流来驱动LED，但是在提高驱动电流的同时，将使发光二极管温度上升，会造成额外的散热问题而且会降低发光二极管的寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的LED封装工艺体积较大、制造成本高、为了提高光源能量增加驱动电压而造成发光二极管温度过高的缺陷，提供一种能省略光学被动元件、简化发光二极管的封装结构并且降低设计成本的发光二极管的封装结构。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的本发明提供一种发光二极管的封装结构，其特点在于，其包括一驱动芯片、一第一发光二极管元件以及一遮罩件。驱动芯片具有一第一凹槽，第一发光二极管元件设置于第一凹槽中。遮罩件具有一第一透光区，遮罩件设置于驱动芯片之上且第一透光区对应于第
一凹槽。优选地，上述遮罩件与上述驱动芯片之间具有一间隙，该间隙的宽度为16-20 μ m。优选地，上述驱动芯片还具有一第二凹槽，该第二凹槽用于设置一第二发光二极管元件，上述遮罩件还具有一第二透光区，上述第二透光区对应于上述第二凹槽。优选地，上述第一透光区包括一透光孔或一透光玻璃。优选地，上述发光二极管的封装结构还包括一印刷电路板，用以设置上述驱动芯片，上述驱动芯片位于上述印刷电路板与上述遮罩件之间，其中上述驱动芯片还具有至少一贯穿孔，上述印刷电路板经由上述贯穿孔电性连接至上述驱动芯片上的电路元件，其中上述贯穿孔是利用直通硅晶穿孔封装技术形成的。优选地，上述驱动芯片具有一第一面与一第二面，上述第一凹槽位于上述驱动芯片的第一面，上述遮罩件面向该第一面，印刷电路板面向驱动芯片的第二面。本发明的积极进步效果在于本发明所述的发光二极管的封装结构，将LED直接整合于驱动芯片的凹槽中，由此缩小整体的封装体积。驱动芯片的上方设置有局部透光的遮罩件以聚焦LED所发出的光线，遮罩件可取代光学被动元件以简化发光二极管的封装结构与降低设计成本。并且，本发明所述的发光二极管的封装结构，利用驱动芯片的凹槽来设置发光二极管元件以简化并缩小封装结构，同时省略封装基板。另外，本发明利用遮罩件的微孔取代光学被动元件以控制光输出量。由此，本发明的发光二极管的封装结构具有简化封装结构、缩小结构体积与降低设计成本的优点。
图1为根据本发明一实施例的发光二极管的封装结构示意图。图2为根据图1的剖面线AA’的封装结构剖面示意图。附图标记说明110:印刷电路板120:驱动芯片122:贯穿孔126:凹槽130:遮罩件132 透光区142 发光二极管元件15O 间隙170 黏着材料AA，剖面线H:宽度
具体实施例方式为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下面列举较佳实施例，并结合附图， 详细介绍本发明的技术方案。图1为根据本发明一实施例的发光二极管的封装结构示意图。发光二极管的封装结构包括印刷电路板110、驱动芯片120与遮罩件130。驱动芯片120设置于遮罩件130与印刷电路板110之间，遮罩件130上具有多个透光区132，图1中以6个透光区为例，但并不局限于此。驱动芯片120上具有凹槽以设置发光二极管元件，遮罩件130上的透光区132 则对应于一个凹槽，让LED所发出的光线可以透过透光区132发出。在本实施例中，遮罩件 130上的透光区个数可依照设计需求，如根据LED个数决定，但并不局限于此。接下来，请同时参照图2，图2为根据图1的剖面线AA’的封装结构剖面示意图。驱动芯片120具有多个凹槽以分别设置发光二极管元件。以凹槽1 为例说明，发光二极管元件142设置于凹槽1 之中，遮罩件130上的透光区132位于凹槽126的正上方以让发光二极管元件142的光线通过。值得注意的是，驱动芯片120的电路元件与凹槽可形成于驱动芯片120的同一面上，让驱动芯片120可直接连接至对应的发光二极管元件142以提供驱动电源。当驱动芯片120设置有不同波长的LED阵列(例如红、绿、蓝三种LED阵列) 时，驱动芯片120可控制不同LED阵列，使其混合为所需颜色的光源。遮罩件130采用例如硅或玻璃的材质形成，在透光区以外的区域为不透光区域， 可用来阻挡光线的散射。在本实施例中，若遮罩件130是采用玻璃形成的，则在透光区132 以外的区域可涂布不透光材质(例如黑色涂料)以防止光线散射。若遮罩件130采用硅材料形成，则透光区132可利用开孔方式来形成。当透光区132为一开孔时，其开孔的内侧面为光滑的反射面以减少光的能量损耗。本实施例并不限制遮罩件130的材料与透光区132 的结构，只要可以让LED所发出的光线穿过透光区132即可。遮罩件130上的其余透光区的结构与透光区132相同，在此不作赘述。遮罩件130与驱动芯片120之间具有一间隙150，间隙150的宽度H是根据光线波长而定的，以减少光线绕射现象的发生，宽度H可以为16-20 μ m，但本实施例并不局限于此。遮罩件130与驱动芯片120之间可利用黏着材料170黏贴并决定其间隙150的大小。 由于遮罩件130与驱动芯片120之间具有间隙150，所以透光区132与凹槽1 之间会具有适当的距离以降低绕射现象的发生。印刷电路板110用来设置驱动芯片120，印刷电路板110位于驱动芯片120的背面。换言之，遮罩件130面向驱动芯片120的第一面，而印刷电路板110则面向驱动芯片 120的第二面。驱动芯片120具有多个贯穿孔，用来电性连接位于驱动芯片120第一面的电路元件与印刷电路板110。以贯穿孔122为例，印刷电路板110可以透过贯穿孔122电性连接至驱动芯片120中的电路元件以传递信号或电源。驱动芯片120中的贯穿孔122可以利用直通硅晶穿孔封装技术(Through-Silicon Via,Via)形成。贯穿孔122与凹槽126 的形成方式可利用半导体制程或微机电(microelectromechanical system, MEMS)制程来实现，但形成方式不局限于此。在经由上述实施例的说明后，本领域技术人员还可采用其他适合的公知手段，在此不作赘述。在本实施例中，发光二极管元件142是直接设置于驱动芯片120的凹槽1 中，因此可缩小封装体积。遮罩件130的透光区132可用来引导发光二极管元件142的光线以便成像在所需的影像面上，因此遮罩件130可用来取代现有技术中的光学被动元件(例如透镜等)以简化光学模组的复杂度与设计成本。印刷电路板110与驱动芯片120中的电路直接利用直通硅晶穿孔封装技术所形成的贯穿孔122来进行电性连接。这样的结构可以进一步缩小整体封装结构的体积，同时可提高电气信号传输的稳定度。并且，由于本实施例中的遮罩件130、驱动芯片120与印刷电路板110可采用堆栈的方式进行封装与整合，因此可以简化封装流程同时降低成本，更有利于量产与应用。本发明的发光二极管的封装结构可应用于光学打印机的印表头组件中做为光源使用，驱动芯片120可依照印表头组件所需的分辨率来设置阵列式凹槽以容置发光二极管元件，其阵列的设置方式并不受限于图1与图2所示的结构。在经由上述实施例的说明后， 本领域技术人员还可采用其他适合的公知手段，在此不作赘述。
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综上所述，本发明利用凹槽来设置发光二极管元件，并且对应设置遮罩件以取代光学被动元件，因此本发明的发光二极管的封装结构具有缩小体积、简化封装流程与降低成本等优点。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种发光二极管的封装结构，其特征在于，其包括一驱动芯片，该驱动芯片具有一第一凹槽；一第一发光二极管元件，设置于该第一凹槽中；以及一遮罩件，具有一第一透光区，该遮罩件设置于该驱动芯片之上且该第一透光区对应于该第一凹槽。
2.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该遮罩件与该驱动芯片之间具有一间隙。
3.如权利要求2所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该间隙的宽度为 16-20 μm0
4.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该驱动芯片还具有一第二凹槽，该第二凹槽用以设置一第二发光二极管元件，该遮罩件还具有一第二透光区，该第二透光区对应于该第二凹槽。
5.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该第一透光区包括一透光孔。
6.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该封装结构还包括一印刷电路板，该印刷电路板用以设置该驱动芯片，该驱动芯片位于该印刷电路板与该遮罩件之间，其中该驱动芯片还具有至少一贯穿孔，该印刷电路板经由所述贯穿孔电性连接至该驱动芯片上的电路元件。
7.如权利要求6所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该驱动芯片具有一第一面与一第二面，该第一凹槽位于该驱动芯片的该第一面，该遮罩件面向该第一面，该印刷电路板面向该驱动芯片的该第二面。
8.如权利要求6所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述贯穿孔是利用直通硅晶穿孔封装技术形成的。
9.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该第一透光区为一透光玻璃。
全文摘要
本发明公开了一种发光二极管的封装结构，包括一驱动芯片、至少一发光二极管元件、一遮罩件与一印刷电路板，驱动芯片设置于遮罩件与印刷电路板之间。驱动芯片具有凹槽，用以分别设置发光二极管，遮罩件设置在驱动芯片之上且具有对应于凹槽的透光区以容许发光二极管的光线通过。所述发光二极管的封装结构可省略光学被动元件以简化发光二极管的封装结构与降低设计成本。
文档编号H01L25/16GK102339822SQ20101023299
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者吴明哲 申请人:环旭电子股份有限公司