覆晶式发光二极管及其制造方法
【专利摘要】本发明有关于一种覆晶式发光二极管及其制造方法。覆晶式发光二极管包括第一金属片、第二金属片、接合材料以及发光二极管芯片。第一金属片与第二金属片之间具有一间隙，接合材料注入到此间隙当中并被固化，以将第一金属片与第二金属片接合在一起。固化后的接合材料具有一顶面，其与第一金属片与第二金属片的顶面齐平。发光二极管芯片透过焊料分别第一金属片的顶面和第二金属片的顶面接合，其中，发光二极管芯片具有一正极和一负极，其分别与第一金属片与第二金属片上的电路图案电连接。
【专利说明】
覆晶式发光二极管及其制造方法
技术领域
[0001]本发明有关于一种覆晶式发光二极管及其制造方法，特别是关于一种可降低成本并提升散热效率的覆晶式发光二极管及其制造方法。【背景技术】
[0002]与传统光源相比，由于发光二极管(LED)具有高的发光效率和低的能源损耗，其已被广泛地使用来作为光源。在实际的应用上，发光二极管装置由多个发光二极管以串联或并联的方式被组装于同一基板上所形成，以达到发光的效果。然而，在多个发光二极管产生光的同时，还产生了大量的热，特别是当多个发光二极管以高密度被组装在同一基板上时，若热聚积在基板上而无法被有效地被发散出去，将对发光二极管装置造成不良的影响。
[0003]作为发光二极管的封装方式，目前已知有被称作覆晶(flip-chip)的封装方式。 此种覆晶的封装方式主要是将发光二极管芯片的正极和负极设置在其面向电路基板的表面，并透过焊接的方式使发光二极管芯片的正极和负极分别直接与电路基板接触，此时，发光二极管芯片发光所产生的热将透过其正极和负极与电路基板的直接接触而传递到电路基板。为了避免上述散热不良对发光二极管造成的影响，设置有发光二极管芯片的电路基板一般包括导线铜箱、绝缘油墨、金属或陶磁的基板本体、以及散热结构，以将从发光二极管芯片传来的热发散出去。然而，在这当中，由于发光二极管芯片的散热路径需经由与电路基板接触的焊料、导线铜箱、绝缘油墨、金属或陶磁的基板本体、以及散热结构才能发散出去，其整体的热阻为较高的，无法达到最佳的散热效果。此外，由于上述这种电路基板的构造包含许多组件，其制造的过程较为复杂，成本亦难以减少。
【发明内容】
[0004]为了解决上述的问题，本发明的目的在于提供一种可降低成本并提升散热效率的覆晶式发光二极管及其制造方法。
[0005]根据本发明的一实施例是提供一种覆晶式发光二极管，其包括第一金属片、第二金属片、接合材料以及发光二极管芯片。第一金属片与第二金属片之间具有一间隙，接合材料注入到此间隙当中并被固化，以将第一金属片与第二金属片接合在一起。固化后的接合材料具有一顶面，其与第一金属片与第二金属片的顶面齐平。发光二极管芯片透过焊料分别第一金属片的顶面和第二金属片的顶面接合，其中，发光二极管芯片具有一正极和一负极，其分别与第一金属片与第二金属片上的电路图案电连接。
[0006]根据本发明的另一实施例是提供一种制造覆晶式发光二极管的方法，该方法包括:提供在短边方向上彼此间隔排列的多个长条金属片，任两个相邻长条金属片之间具有一间隙；将接合材料分别注入到多个长条金属片之间的间隙中；固化接合材料以将多个长条金属片接合在一起；将电路图案印刷到被接合的多个长条金属片上；提供多个发光二极管芯片，每一个发光二极管芯片透过焊料固定于被接合的这些长条金属片的任两个相邻长条金属片的顶面上，其中，每一发光二极管芯片的正极和负极分别与该两个相邻长条金属片上的电路图案电连接；以及沿着长条金属片的短边方向，切割被接合的多个长条金属片。
[0007]根据本发明上述所提供的覆晶式发光二极管及其制造方法，由于本发明的覆晶式发光二极管仅需藉由固化的接合材料将相邻的金属片接合固定在一起，且电路图案直接印刷在金属片上以与发光二极管芯片的正极和负极电连接，因此，本发明不需要藉由其他的基板组件来提供稳定性，就可以达成可运作的覆晶式发光二极管，且此覆晶式发光二极管具备有降低制造成本、以及因其整体的热阻的减少而提升散热效率的优点。
[0008]关于本发明更详细的说明与优点，请参照以下的实施方式及附图。【附图说明】
[0009]图1为根据本发明的第一实施例的覆晶式发光二极管的立体示意图；
[0010]图2为图1的侧视示意图；
[0011]图3A至3E显示根据本发明的制造覆晶式发光二极管的方法的示意图；
[0012]图4A为根据本发明的第一实施例的覆晶式发光二极管的一维数组的立体示意图；
[0013]图4B为图4A的侧视示意图；
[0014]图5为根据本发明的第二实施例的覆晶式发光二极管及其所组成的一维数组的立体示意图；
[0015]图6为根据本发明的发光二极管装置的示意图；以及
[0016]图7为根据本发明的另一种发光二极管装置的示意图。
[0017]符号说明
[0018]3:接合材料
[0019]4:发光二极管芯片[〇〇2〇]5:长条金属片
[0021]51、51A:第一金属片
[0022]52、52A:第二金属片
[0023]510、520、30:顶面
[0024]511A、521A:底面
[0025]512A、522A:散热结构
[0026]15、50:间隙
[0027]40:焊料
[0028]100、100A:覆晶式发光二极管
[0029]200、200A:发光二极管的一维数组
[0030]201:正极
[0031]202:负极
[0032]205:正极金属片
[0033]206:负极金属片
[0034]207:金属片
[0035]300、400:发光二极管装置【具体实施方式】
[0036]图1及图2显示根据本发明的第一实施例的覆晶式发光二极管。
[0037]参阅图1及图2,根据本发明的覆晶式发光二极管100包括第一金属片51、第二金属片52、接合材料3以及发光二极管芯片4。第一金属片51与第二金属片52透过接合材料3被接合在一起，其中，接合材料3被注入到第一金属片51与第二金属片52之间的间隙 15中且在此间隙15中被固化。固化后的接合材料3的顶面30与第一金属片51的顶面510 与第二金属片52的顶面520齐平。藉由焊料40,发光二极管芯片4分别第一金属片51的顶面510和第二金属片52的顶面520接合，且其正极(未示)和负极(未示)分别与第一金属片51与第二金属片52上的电路图案(未示)电连接。
[0038]此外，用于注入到第一金属片51与第二金属片52之间的间隙15的接合材料3较佳可使用环氧树脂或其他适合的材料，此等材料可藉由光(例如，紫外光等)照射或其他的方式而被固化。
[0039]此外，如图2所示，由于发光二极管芯片4是透过焊料40接合到第一金属片51和第二金属片52,发光二极管芯片4与第一、第二金属片51、52及接合材料3之间形成有一空间。较佳地，为了达到避免光二极管芯片4所产生的热聚积在此空间当中，可使用填缝材料 (未示)来将此空间填满。
[0040]图3A至图3D显示根据本发明的制造覆晶式发光二极管的方法的示意图。
[0041]首先，如图3A所示，在支撑构造(未示)上提供多个长条金属片5,其在长条金属片5的短边方向上(如图3A中的箭头A所示)彼此间隔排列，使得任两个相邻长条金属片 5之间具有间隙50。此间隙50的宽度是对应于发光二极管芯片的正极和负极之间所需的距离。在此步骤中，需注意的是，多个长条金属片5可由其上形成有多个间隙的一整片的金属片来代替，亦可达到相同的效果。
[0042]接着，如图3B所示，将接合材料3(例如:环氧树脂)分别注入到多个长条金属片 5之间的间隙50中，并以热固化或UV固化的方式来固化接合材料3,以将多个长条金属片 5接合在一起。此外，在使用环氧树脂来作为接合材料3的情况下，多个长条金属片5设置在表面具有环氧树脂离型片的支撑构造上，以使得被固化的环氧树脂接合在一起的多个长条金属片5能够从支撑构造上脱离。
[0043] 接下来，在被接合的多个长条金属片5上形成电路图案(图中未示)。此步骤藉由将对应于发光二极管芯片的正、负极的位置和大小的锡膏印刷钢板套用到被接合的长条金属片5,将锡膏涂布到被接合的多个长条金属片5上，并移除锡膏印刷钢板来达成。
[0044]随后，如图3C所示，将多个发光二极管芯片4设置到被接合的这些长条金属片5 上。详而言之，每一个发光二极管芯片4系被放置到对应的锡膏位置上，并藉由回焊的方式被固定于被接合的这些长条金属片5的任两个相邻长条金属片5的顶面上，且其中，每一发光二极管芯片4的正极和负极(未示)分别与该两个相邻长条金属片5上的电路图案(未示)电连接。
[0045]接下来，如图3D所示，沿着平行于长条金属片5的短边方向的切割方向(如图3D 中的箭头B所示)，将被接合的多个长条金属片5切割，以形成多个覆晶式发光二极管的一维数组200。此步骤可藉由雷射切割或水刀切割等的设备来达成，但并不以此为限。
[0046]最后，如图3E所示，经由进一步地切割此覆晶式发光二极管的一维数组200,将可得到如图1及图2所示的本发明的第一实施例的覆晶式发光二极管100。
[0047]较佳地，根据本发明上述的制造覆晶式发光二极管的方法，在将接合材料3分别注入到多个长条金属片5之间的间隙50中时，接合材料3的量被控制为大致对应于间隙50 的体积，使得固化后的接合材料3可恰好填满多个长条金属片5的间隙50。
[0048]需注意的是，虽然本发明上述的制造方法主要用于制造覆晶式发光二极管，但只要在将发光二极管芯片连接到被接合的多个长条金属片的步骤中，加入藉由打线设备将金线连接到被接合的多个长条金属片上的对应位置的步骤，本发明上述的制造方法亦可应用于制造一般垂直式或水平式的发光二极管。
[0049]图4A及图4B为根据本发明的第一实施例的覆晶式发光二极管的一维数组的示意图。
[0050]如图4A及图4B所示，根据本发明的第一实施例的覆晶式发光二极管的一维数组 200包括相互连接的以一维数组的方式排列的多个覆晶式发光二极管100。其中，任一个覆晶式发光二极管100的第一金属片51连接到相邻的另一个覆晶式发光二极管100的第二金属片52。
[0051]根据上述所揭示的内容，熟知本领域技术人士能够理解的是，本发明的覆晶式发光二极管的一维数组200不但能够是由多个覆晶式发光二极管100相互连接而成，且亦能够直接采用如图3D所示的覆晶式发光二极管的一维数组200。在后者的情况中，任一个覆晶式发光二极管100的第一金属片51与相邻的另一个覆晶式发光二极管100的第二金属片52为一体成型的(亦即，由图3A至3D中所示的同一长条金属片5所形成)。
[0052]藉此，使用者可依据需求直接采用藉由根据本发明上述的制造覆晶式发光二极管的方法所制成的覆晶式发光二极管的一维数组200(如图3D所示)、或是采用此覆晶式发光二极管的一维数组200所切割而成的覆晶式发光二极管100(如图3E所示)、或是采用多个覆晶式发光二极管100相互连接成覆晶式发光二极管的一维数组200 (如图4A及4B所示)、或是进一步地将多个覆晶式发光二极管的一维数组200结合成一发光二极管装置(如图6及图7所示)使用(参见后面图6及图7的详细说明)。
[0053]综上所述，根据本发明的第一实施例所提供的覆晶式发光二极管及其制造方法， 由于本发明的覆晶式发光二极管仅需藉由固化的接合材料来将相邻的金属片接合固定在一起，而不需透过基板或其他的组件来连接，且发光二极管芯片直接与直接印刷在金属片上的电路图案电连接，因此，相较于已知包括具有导线铜箱、绝缘油墨、金属或陶磁的基板本体的电路基板的覆晶式发光二极管，本发明的仅通过焊料和金属片来将发光二极管芯片产生的热散发出去的覆晶式发光二极管确实可以有效地降低其整体的热阻，达到更佳的散热效果。此外，由于本发明的覆晶式发光二极管的构造十分简单，其还具有能大幅降低发光二极管的制造成本的优势。
[0054]图5为根据本发明的第二实施例的覆晶式发光二极管及其所组成的一维数组的立体示意图。
[0055]如图5所示，本发明的第二实施例的覆晶式发光二极管100A具备与本发明的第一实施例的覆晶式发光二极管1〇〇大致相同的构造，其不同之处在于，本发明的第二实施例的覆晶式发光二极管100A的第一金属片51A和第二金属片52A分别具有从其底面511A、 521A向外延伸的散热结构512A、522A。此散热结构512A、522A较佳为一种从第一金属片51A和第二金属片52A的底面511A、521A垂直地向外延伸的散热鳍片，且其分别与第一金属片51A和第二金属片52A为一体成型的。因此，类似于本发明的第一实施例的覆晶式发光二极管的一维数组200,本发明的第二实施例的覆晶式发光二极管100A亦可被连接在一起以形成另一种覆晶式发光二极管的一维数组200A。
[0056]此外，有关于此覆晶式发光二极管100A及其所组成的一维数组200A的制造方法， 可采用类似于上述第一实施例的制造方法，其不同之处仅在于使用具有散热结构的长条金属片来取代如图3A至图3D所示的不具有散热结构的长条金属片5。
[0057]据此，根据本发明的第二实施例所提供的覆晶式发光二极管及其一维数组，除了具备如同本发明上述的第一实施例的覆晶式发光二极管的优势外，还可藉由其中的散热结构来增加散热的面积，达到更佳的散热效果，以避免所产生的热对发光二极管造成不良的影响。需注意的是，尽管本发明的第二实施例所提供的覆晶式发光二极管是采用鳍片式的散热结构来使散热面积增加，但本发明并不局限于此。事实上，本领域技术人士能够理解的是，在不考虑空间问题的情况下，亦可直接将第一金属片和第二金属片的面积加大来使散热面积增加，以达到同样的散热效果。
[0058]图6及图7为根据本发明的两种不同的发光二极管装置的示意图。
[0059]如图6所示，根据本发明的一种发光二极管装置300包括大致呈平行排列的多个覆晶式发光二极管的一维数组200,其中，每一个覆晶式发光二极管的一维数组200的正极 201位于发光二极管装置300的一侧且透过正极金属片205相互连接，并且，每一个覆晶式发光二极管的一维数组200的负极202位于发光二极管装置300的另一侧且透过负极金属片206相互连接。换言之，根据本发明的发光二极管装置300为一种将多个覆晶式发光二极管的一维数组200并联连接而具有大面积的发光二极管装置。
[0060]如图7所示，根据本发明的另一种发光二极管装置400包括大致呈平行排列的多个覆晶式发光二极管的一维数组200,任一个覆晶式发光二极管的一维数组200的正极201 和相邻的另一个覆晶式发光二极管的一维数组200的负极202位于同一侧，且透过金属片 207相互连接。换言之，根据本发明的发光二极管装置400为一种将平行排列的多个覆晶式发光二极管的一维数组200串联连接而具有大面积的发光二极管装置。
[0061]需注意的是，仅管显示在图6及图7的发光二极管装置中的覆晶式发光二极管的一维数组200的数量分别为三个，但其数量事实上并不局限于此，而是可根据使用上或设计上的需求增加或减少。此外，虽然在图7所显示的串联连接的发光二极管装置中，由于三个覆晶式发光二极管的一维数组200为大致呈平行排列而使得发光二极管装置400呈现出矩形的形状，但实际上，覆晶式发光二极管的一维数组200并非一定要以此平行的方式来排列，其亦可，例如，沿着纵向方向依序地排列并连接在一起，以形成另一种呈现出长条形状的发光二极管装置。
[0062]以上说明仅用于说明本发明的较佳实施例，然而，在本发明的精神之内，熟知本领域的技术人士将可设想到各种其它的变化和修改，且这种的变化和修改亦被包含在本发明的范畴内。
【主权项】
1.一种覆晶式发光二极管，包括:第一金属片；第二金属片，与该第一金属片之间具有一间隙；接合材料，该接合材料被注入到该第一金属片与该第二金属片之间的该间隙中并固 化，以将该第一金属片与该第二金属片接合在一起，且固化的该接合材料具有一顶面，该顶 面与该第一金属片与该第二金属片的顶面齐平；以及发光二极管芯片，其透过焊料分别与该第一金属片的该顶面和该第二金属片的该顶面 接合，该发光二极管芯片具有一正极和一负极，该正极与该第一金属片上的电路图案电连 接，且该负极系与该第二金属片上的电路图案电连接。2.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该接合材料为环氧树脂。3.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该第一金属片与该第二金属 片还具有相对于该顶面的底面，且该第一金属片与该第二金属片的每一者具有从该底面向 外延伸的散热结构。4.一种覆晶式发光二极管的一维数组，其包括多个如权利要求1至3之任一的覆晶式 发光二极管，该多个覆晶式发光二极管以一维数组的方式排列，且任一个覆晶式发光二极 管的该第一金属片系与相邻的另一个覆晶式发光二极管的该第二金属片连接。5.—种发光二极管装置，其包括多个如权利要求4的覆晶式发光二极管的一维数组， 其中，这些覆晶式发光二极管的一维数组的正极位于该发光二极管装置的一侧且透过正极 金属片相互连接，且这些覆晶式发光二极管的一维数组的负极系位于该发光二极管装置的 另一侧且透过负极金属片相互连接。6.—种发光二极管装置，其包括多个如权利要求4的覆晶式发光二极管的一维数组， 其中，任一个覆晶式发光二极管的一维数组的正极系透过金属片连接到另一个覆晶式发光 二极管的一维数组的负极。7.—种制造覆晶式发光二极管的方法，该方法包括:提供在短边方向上彼此间隔排列的多个长条金属片，这些长条金属片中的任两个相邻 长条金属片之间具有一间隙；分别将接合材料注入到这些长条金属片中的任两个相邻长条金属片之间的该间隙 中；固化该接合材料以将这些长条金属片接合在一起；将电路图案印刷到被接合的这些长条金属片上的预定的位置；提供多个发光二极管芯片，每一个发光二极管芯片透过焊料固定于被接合的这些长条 金属片的任两个相邻长条金属片的顶面上，其中，每一发光二极管芯片的正极与负极分别 与该两个相邻长条金属片上的对应的电路图案电连接；以及沿着这些长条金属片的短边方向，切割被接合的这些长条金属片。8.如权利要求7所述的制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，该接合材料为环 氧树脂。9.如权利要求7所述的制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，每一长条金属片 具有相对于该顶面的底面，且每一长条金属片具有从该底面向外延伸的散热结构。10.如权利要求7所述的制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，在将该接合材料注入到这些长条金属片中的任两个相邻长条金属片之间的该间隙中的过程中，该接合材料 的量被控制成使其大致对应于该间隙的体积。
【文档编号】H01L33/48GK105990494SQ201510085454
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月17日
【发明人】黄秀璋
【申请人】黄秀璋