发光二极管封装结构及其制造方法与流程

本发明是有关一种发光二极管，且特别是有关于一种发光二极管封装结构及其制造方法。

背景技术：

现有发光二极管封装结构的制造方法大都是以单个刀具，切割发光二极管封装结构组合以形成多个现有的发光二极管封装结构。其中，上述发光二极管封装结构组合是包含有硬度不同且相互堆叠的封装胶体与基板，而当以上述刀具切割相互堆叠的封装胶体与基板时，由于选用了较低硬度的封装胶体，受到刀具切削磨耗的部位较基板少，因而使得封装胶体的切割边缘易突伸出相邻的基板切割边缘，进而造成发光二极管封装结构的生产良率下降。

于是，本发明人有感上述缺陷的可改善，乃特潜心研究并配合学理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。

技术实现要素：

本发明实施例在于提供一种发光二极管封装结构及其制造方法，能有效地解决现有发光二极管封装结构及其制造方法所易产生的缺陷。

本发明实施例提供一种发光二极管封装结构的制造方法，包括：提供一发光二极管封装结构组合；其中，发光二极管封装结构组合包括有一基板层、位于该基板层上的一第一金属层、位于该第一金属层上的一发光二极管芯片组、及包覆该第一金属层与该发光二极管芯片组的一封装胶层；以一第一刀具自该封装胶层开始切割直至切割于该基板层，并在该基板层形成有多道切割槽，以使该封装胶层形成相互分离的多个封装胶体；及以一第二刀具沿该基板层上的该些切割槽开始切割该基板层，直至穿透该基板层，以使该基板层形成相互分离的多个基板，并且该发光二极管封装结构组合形成相互分离的多个发光二极管封装结构；其中，该第一刀具的硬度大于该第二刀具的硬度，该第二刀具的厚度小于该第一刀具的厚度。

其中，该基板层包含有一有效区块及围绕于该有效区块的一无效区块，该发光二极管封装结构组合定义有多条纵横排列的切割线，并且该些切割线的起讫标记设在该基板层的该无效区块上；而该第一刀具是沿着该些切割线自该封装胶层开始切割，任一切割线上的该封装胶层部位的厚度小于150μm。

其中，该第一刀具切割至该基板层的深度大致为75±25μm。

其中该第一刀具为一电镀法的钻石切割刀，该第二刀具为一树脂法的钻石切割刀，该第一刀具的厚度介于200～350μm，该第二刀具的厚度小于或等于200μm。

本发明实施例另提供一种发光二极管封装结构，包括：一基板，具有位于相反侧的一第一板面与一第二板面、位于该第一板面与该第二板面之间的一外环侧面、及位在该第一板面与该外环侧面之间的一沟槽；其中，该沟槽呈环状且包含有相连于该第一板面的一内环侧面及相连于该内环侧面与该外环侧面之间的一阶面；一导电线路，位于该基板的该第一板面上；一发光二极管芯片，安装于该导电线路上；以及一封装胶体，形成于该基板的该第一板面上并且包覆该导电线路及该发光二极管芯片，该封装胶体包含有一第一区块及围绕在该第一区块周围的一第二区块；其中，该第二区块突伸出该基板的该第一板面，并且该第二区块的一环侧面与该基板的该外环侧面大致切齐。

其中，该沟槽的宽度定义为该内环侧面与该外环侧面之间的距离，且该沟槽的宽度大致为50±25μm，该沟槽的深度定义为该第一板面与该阶面之间的距离，且该沟槽的深度大致为75±25μm。

其中，该封装胶体为一甲基硅树脂，该封装胶体的肖氏硬度介于50～70之间，该封装胶体的拉伸长度大于100％并小于250％。

其中，该封装胶体为一甲基硅树脂，该封装胶体的肖氏硬度介于50～60之间，该封装胶体的拉伸长度大于160％并小于190％，该封装胶体的光折射率大致为1.41。

其中，该封装胶体的该第二区块厚度定义为T，该发光二极管芯片的可视角度定义为θ，并且该第二区块厚度以及该发光二极管芯片的可视角度符合方程式：θ＝138.75-(1.2T/25.4)。

其中，该封装胶体的该第二区块厚度小于该基板的厚度，并且该封装胶体的该第二区块厚度大致为75～125μm。

综上所述，本发明实施例所提供的发光二极管封装结构及其制造方法，透过先以厚度较厚且较硬的第一刀具切割封装胶层和部分的基板层，再以厚度较小且较软的第二刀具切割基板层，使得切割后所得到的每颗发光二极管封装结构的封装胶体的环侧面能够大致切齐于基板的外环侧面，借以有效地提升发光二极管封装结构的生产良率。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅系用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1为本发明发光二极管封装结构的制造方法的步骤S110示意图。

图2为图1沿剖线Ⅱ-Ⅱ的剖视示意图。

图3为本发明发光二极管封装结构的制造方法的步骤S130示意图。

图4为图3沿剖线Ⅳ-Ⅳ的剖视示意图。

图5为本发明发光二极管封装结构的制造方法的步骤S150示意图。

图6为图5沿剖线Ⅵ-Ⅵ的剖视示意图。

图7为本发明发光二极管封装结构的制造方法所完成的多个发光二极管封装结构示意图。

图8为本发明发光二极管封装结构的立体示意图。

图9为图8另一视角的立体示意图。

图10为本发明发光二极管封装结构的分解示意图。

图11为图10另一视角的分解示意图。

图12为图8沿剖线XⅡ-XⅡ的剖视示意图。

图13为本发明发光二极管封装结构省略封装胶体后的平面示意图。

【符号说明】

1000 发光二极管封装结构组合

100 发光二极管封装结构

10 基板层

10a 有效区块

1 基板(如：陶瓷基板)

11 第一板面

12 第二板面

13 外环侧面

14 沟槽

141 内环侧面

142 阶面

15 导电柱

10b 无效区块

10c 切割槽

20 第一金属层

2 导电线路

21 第一线路

211 发光二极管固晶区块

212 齐纳二极管固晶区块

213 第一延伸部

22 第二线路

221 发光二极管打线区块

222 齐纳二极管打线区块

223 第二延伸部

30 第二金属层

3 金属垫组

31 焊垫

32 导热垫

40 发光二极管芯片组

4 发光二极管芯片(如：UVA发光二极管芯片)

50 齐纳二极管芯片组

5 齐纳二极管芯片

60 封装胶层

6 封装胶体

61 第一区块(如：凸透镜)

62 第二区块

621 环侧面

P 第一刀具(如：P法刀)

B 第二刀具(如：B法刀)

T 厚度(第二区块的厚度)

L 切割线

M 起讫标记

D 深度(沟槽的深度)

W 宽度(沟槽的宽度)

W1 厚度(第一刀具的厚度)

W2 厚度(第二刀具的厚度)

具体实施方式

[发光二极管封装结构的制造方法]

请参阅图1至图7，其为本发明的一实施例，需先说明的是，本实施例对应图式所提及的相关数量，仅用以具体地说明本实施例的实施方式，以便于了解其内容，而非用以局限本发明的权利范围。再者，为便于解释本实施例的具体内容，下述说明所对应的图式主要以平面图呈现。本实施例提供一种发光二极管封装结构的制造方法，包括步骤如下：

步骤S110：如图1和图2所示，提供一发光二极管封装结构组合1000。其中，上述发光二极管封装结构组合1000包含一基板层10、分别设置于基板层10相反两表面的一第一金属层20与一第二金属层30、设置于第一金属层20上的一发光二极管芯片组40与一齐纳二极管芯片组(图略)、及包覆该发光二极管芯片组40、第一金属层20、及齐纳二极管芯片组的一封装胶层60。

其中，上述基板层10包含有一有效区块10a及围绕在上述有效区块10a旁的一无效区块10b；第一金属层20与第二金属层30形成于基板层10的有效区块10a上，且第一金属层20包含有形成于基板层10第一板面11的多个导电线路2，第二金属层30包含有形成于基板层10第二板面12上的多个金属垫组3；发光二极管芯片组40包含设置在第一金属层20上的多个发光二极管芯片4，齐纳二极管芯片组50亦包含设置在第一金属层20上的多个齐纳二极管芯片5(请参酌图8)；而所述封装胶层60设置在第一金属层20、发光二极管芯片组40及齐纳二极管芯片组50上，即封装胶层60是设置于基板层10的有效区块10a上。

进一步地说，所述发光二极管封装结构组合1000定义有多条纵横排列的切割线L，并且上述切割线L的起讫标记M可设在基板层10的无效区块10b上。所述基板层10的有效区块10a依据上述切割线L而定义出呈矩阵排列且一体相连的多个基板1，并且每个基板1具有位于相反侧的第一板面11与第二板面12。该些导电线路2分别形成于该些基板1的第一板面11上，而该些金属垫组3分别形成于该些基板1的第二板面12上。该些发光二极管芯片4分别固设于该些导电线路2上，并且该些齐纳二极管芯片5亦分别固设于该些导电线路2上。所述封装胶层60依据上述切割线L而定义出呈矩阵排列且一体相连的多个封装胶体6，该些封装胶体6分别设置于该些基板1的第一板面11上，并且每个封装胶体6包覆其所对应的发光二极管芯片4、齐纳二极管芯片5、及导电线路2。

改由发光二极管封装结构组合1000各元件的材质角度来看，所述基板层10的硬度大于封装胶层60的硬度，本实施例的基板层10是以陶瓷材料所制成，但不受限于此。所述发光二极管芯片4较佳为UV发光二极管芯片4，本实施例的发光二极管芯片4是以UVA发光二极管芯片4为例，其光线波长介于350～420nm，但不受限于此。

再者，所述封装胶层60所需的材料特性如下：封装胶层60为甲基硅树脂(methyl silicone resin)，拉伸长度大于100％并小于250％，拉伸长度较佳为大于160％并小于190％，拉伸长度最佳为175％，肖氏硬度(shore A)介于50～70之间，肖氏硬度(shore A)较佳介于50～60之间，肖氏硬度(shore A)最佳为52。玻璃转换温度(Tg)小于-50℃，光折射率为1.41。值得说明的是，本发明选用的封装胶层60不会因UV发光二极管芯片4所发出的UV光而产生劣化现象。

须说明的是，为利于后续实施的切割步骤，位于任一切割线L上的封装胶层60第二区块62的厚度T须小于所述基板层10的厚度，并且位于任一切割线L上的封装胶层60第二区块62的厚度T大致小于150μm，较佳为75～125μm。进一步地说，上述位于任一切割线L上的封装胶层60厚度T选用是与发光二极管芯片4的可视角度θ有关，并且较佳为符合下列方程式：θ＝138.75-(1.2T/25.4)。

举例来说，当发光二极管芯片4的可视角度θ为135.15°时，位于任一切割线L上的封装胶层60第二区块62的厚度T大致为3mil，即约75μm。当发光二极管芯片4的可视角度θ为131.55°时，位于任一切割线L上的封装胶层60第二区块62的厚度T大致为6mil，即约150μm。而于本实施例中，位于任一切割线L上的封装胶层60第二区块62的厚度T较佳为100±25μm，但不以此条件为限。

步骤S130：如图3和图4所示，以一第一刀具P沿上述切割线L自封装胶层60开始切割直至切割于基板层10，但须不切割穿透基板层10，亦即，基板层10经第一刀具P沿任一切割线L切割的后，形成有一切割槽10c。

其中，上述第一刀具P的硬度大于封装胶层60的硬度，如：第一刀具P为复合材质的硬质刀具，并且第一刀具P的厚度W1(即，切割在切割线L上的第一刀具P厚度)介于200～350μm，较佳介于250～300μm。而于本实施例中，所述第一刀具P是圆盘状以电镀法的钻石切割刀为例，通称P法刀，且第一刀具P的厚度W1为250μm或300μm，但不受限于此。

所述第一刀具P于实施切割发光二极管封装结构组合1000的过程中，第一刀具P可对位于基板层10无效区块10b上的切割线L起讫标记M，借以使第一刀具P能更为精准地沿着切割线L进行切割作业。再者，第一刀具P转速约为35000rpm，并且第一刀具朝发光二极管封装结构组合1000进行切割的进给速度约为5mm/s；淋至第一刀具以达降温效果的降温液体流速大致为1.5L/min，而淋至发光二极管封装结构组合1000以达除屑效果的除屑液体(如：水)流速大致为1L/min并且温度约为20℃。

进一步地说，所述第一刀具P切割至基板层10的深度大致为75±25μm，亦即，所述切割槽10c的深度大致为75±25μm。换个角度来看，第一刀具P切割至离基板层10各个基板1第二板面12约0.48mm的位置。而在第一刀具P切割完毕后，所述封装胶层60形成相互分离的多个封装胶体6。

步骤S150：如图5至图7所示，以一第二刀具B沿上述第一刀具P切割后留在基板层10上的痕迹(即，该些切割槽10c)开始切割基板层10，直至穿透基板层10。其中，上述第二刀具B的硬度小于基板层10的硬度、并小于第一刀具P的硬度(亦即，相较于第一刀具P而言，第二刀具B为软质刀具)，如：第二刀具B为以树脂法的钻石切割刀，通称B法刀，并且第二刀具B的厚度W2(即，切割在基板层10上的第二刀具B厚度)小于第一刀具P的厚度W1、并小于或等于200μm。而于本实施例中，所述第二刀具B是以圆盘状的树脂法的钻石切割刀为例，且第二刀具B的厚度W2最佳为200μm，但不受限于此。更详细地说，经实验得知，第一刀具P的厚度W1为250μm或300μm时，搭配厚度W2为200μm的第二刀具B，皆可成功地将发光二极管封装结构组合1000切割成为多个发光二极管封装结构100。

所述第二刀具B于实施切割基板层10的过程中，第二刀具B转速约为35000rpm，并且第二刀具朝基板层10进行切割的进给速度约为5mm/s；淋至第二刀具以达降温效果的降温液体流速大致为1.5L/min，而淋至基板层10以达除屑效果的除屑液体(如：水)流速大致为1L/min并且温度约为20℃。

进一步地说，在第二刀具B切割完毕后，所述基板层10形成相互分离的多个基板1，并且每个基板1在对应切割槽10c处形成有一环状的沟槽14，而每个基板1侧缘未形成有沟槽14的部位则定义为一外环侧面13，上述沟槽14的深度D即大致为75±25μm。其中，所述沟槽14包含有大致垂直地相连于第一板面11的一内环侧面141及垂直地相连于内环侧面141与外环侧面13之间的一阶面142。上述沟槽14的深度D即相当于第一板面11与阶面142的距离。每个基板1上的封装胶体6的环侧面621突伸出基板第一板面11(如：沟槽14)约50±25μm，并且每个基板1的外环侧面13大致与封装胶体6的第二区块62环侧面621切齐。再者，每个基板1的外环侧面13的粗糙度(Ra)大致为1～4μm。

依上所述，实施上述步骤S110、步骤S130、及步骤S150后，即能完成如图7所示的多个发光二极管封装结构100，但于实际应用时，各步骤不排除以合理的变化态样取代。举例来说，在一未绘示的实施例中，步骤S130得以变化步骤S130’取代，而步骤S150得以变化步骤S150’取代，相关说明如下：步骤S130’：以一第二刀具B沿上述切割线L自基板层10的第二板面12开始切割，但须不切割穿透基板层10。步骤S150’：以一第一刀具P沿上述第二刀具B切割后留在基板层10上的痕迹开始切割基板层10，直至穿透封装胶层60。

[发光二极管封装结构]

接着，下述将针对图7所示的单个发光二极管封装结构100的技术特征作一说明。其中，由于所述发光二极管封装结构100的材质及许多构造皆已在上述制造方法中提及，因此，发光二极管封装结构100于以下说明所未述及的技术特征请参酌上述制造方法。

如图8和图9所示，其为一种发光二极管封装结构100，尤指一种UV发光二极管封装结构100。在本实施例的发光二极管封装结构100是以UVA发光二极管封装结构100为例，但不以此为限，例如光线波长介于200～420纳米(nm)。

请参阅图10和图11，并请适时参酌图12及图13。所述发光二极管封装结构100包含有一基板1、分别位于基板1相反两侧的一导电线路2与一金属垫组3、设置于导电线路2上的一发光二极管芯片4及一齐纳二极管芯片5、以及包覆上述导电线路2、发光二极管芯片4、及齐纳二极管芯片5的一封装胶体6。

所述基板1的硬度大于封装胶体6的硬度，本实施例的基板1是以陶瓷基板为例，但不受限于此。其中，所述基板1大致呈方形(如：正方形或长方形)并具有位于相反侧的一第一板面11与一第二板面12、位于第一板面11与第二板面12之间的一外环侧面13、及位在第一板面11与外环侧面13之间的一沟槽14。其中，所述沟槽14呈环状且包含有大致垂直地相连于第一板面11的一内环侧面141及垂直地相连于内环侧面141与外环侧面13之间的一阶面142。进一步地说，当第一板面11正投影至第二板面12上时，第一板面11的外缘轮廓位于第二板面12的外缘轮廓内侧，并且第一板面11的外缘轮廓与第二板面12的外缘轮廓之间的距离即于上述沟槽14的宽度W(约50±25μm)。所述沟槽14的宽度W亦相当于内环侧面141与外环侧面13之间的距离。而第一板面11与外环侧面13之间的最短距离即为上述沟槽14的深度D(约75±25μm)，也可以说是，第一板面11与阶面142的距离为上述沟槽14的深度D。

所述导电线路2设置于基板1的第一板面11并包含有一第一线路21及一第二线路22，上述第一线路21的面积大于第二线路22的面积，并且第一线路21包含有大致位于第一板面11中央处的一发光二极管固晶区块211、自上述发光二极管固晶区块211一侧缘延伸的一齐纳二极管固晶区块212、及分别自上述发光二极管固晶区块211往基板1两角落延伸的两第一延伸部213。所述第二线路22包含有面向发光二极管固晶区块211的一发光二极管打线区块221、自发光二极管打线区块221延伸并邻近于齐纳二极管固晶区块212的一齐纳二极管打线区块222、及分别自上述发光二极管打线区块221往基板1两角落延伸的两第二延伸部223。

再者，上述第一延伸部213形成有切角，使其外型相异于第二延伸部223，并且所述两第一延伸部213以及两第二延伸部223分别设置于基板1第一板面11上的四个角落。

所述金属垫组3设置于基板1的第二板面12并包含有两焊垫31及位于两焊垫31之间的一导热垫32。其中，上述两焊垫31及导热垫32皆呈长型且彼此平行。进一步地说，所述两焊垫31的其中一焊垫31是位于上述其中一第一延伸部213的下方并经由埋设于基板1内的导电柱15而电性连接于第一线路21；所述两焊垫31的其中另一焊垫31则是位于上述其中一第二延伸部223的下方并经由埋设于基板1内的导电柱15而电性连接于第二线路22。所述导热垫32大致位于第一线路21的发光二极管固晶区块211的下方。

所述发光二极管芯片4安装于第一线路21的发光二极管固晶区块211上，并且发光二极管芯片4电性连接于导电线路2。进一步地说，本实施例中的发光二极管芯片4是以垂直式芯片为例，借以透过位于上述发光二极管芯片4底面的电极电性连接于上述第一线路21，并透过位于发光二极管芯片4顶面的电极经由打线而电性连接于上述第二线路22，但发光二极管芯片4的类型不以此为限。例如：当发光二极管芯片4为水平式芯片时(图略)，位于发光二极管芯片4顶面的两极性相反电极将分别经由打线而电性连接于第一线路21以及第二线路22。

此外，所述发光二极管封装结构100可进一步包括有一固晶胶(图略)，发光二极管芯片4则经由固晶胶而黏固于导电线路2的第一线路21上。其中，本实施例中的固晶胶成分为一纳米银膏，上述纳米银膏较佳为未包含有任何环氧树脂，并且所述固晶胶所包含的银粒子大致为85％至90％的体积百分比，借以具备有较佳的热阻且不易黄化。进一步地说，于纳米银膏中，粒径小于20nm的银纳米粒子的重量百分比为20～35％，而粒径介于20～100nm的银纳米粒子的重量百分比为40～50％；纳米银膏所使用的黏合剂为环己醇异冰片(Isobornyl Cyclohexanol、IBCH)，其重量百分比为2～7％；纳米银膏所使用的溶剂为1-decanol(1-癸醇)，其重量百分比为5～15％。所述纳米银膏的化学式为：nAg-m(AgOOCR-l(AgOR)，R＝[CH3(CH2)x]，并且l、m、n、x皆为正整数。

所述齐纳二极管芯片5安装于第一线路21的齐纳二极管固晶区块212上，并且齐纳二极管芯片5电性连接于导电线路2。进一步地说，齐纳二极管芯片5固定且电性连接于第一线路21的齐纳二极管固晶区块212，并且齐纳二极管芯片5透过打线而电性连接于所述第二线路22。

所述封装胶体6包含有一第一区块61及围绕在上述第一区块61周围的一第二区块62，并且第一区块61的厚度大于第二区块62的厚度。其中，所述第一区块61的位置大致位于封装胶体6的中央并且对应于上述发光二极管芯片4，第二区块62略突伸出基板1的第一板面11，并且第二区块62的环侧面621与上述基板1的外环侧面13大致切齐。须说明的是，上述「大致切齐」于本实施例中是指第二区块62的环侧面621切齐上述基板1的外环侧面13，或第二区块62的环侧面621内缩一点且未超出上述基板1外环侧面13。再者，本实施例中的封装胶体6是以其第一区块61成形为凸透镜作一说明，但封装胶体6的外型并不以此为限。

[本发明实施例的可能效果]

综上所述，本发明实施例所提供的发光二极管封装结构及其制造方法，透过先以厚度较厚且较硬的第一刀具切割封装胶层和部分的基板层，再以厚度较小且较软的第二刀具切割基板层，使得切割后所得到的每颗发光二极管封装结构的封装胶体的环侧面能够大致切齐于基板的外环侧面，借以有效地提升发光二极管封装结构的生产良率。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，其并非用以局限本发明的专利范围，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。