专利名称：发光器件及其封装结构以及该封装结构的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发光器件、该发光器件的封装结构以及该封装结构的制造方法，特别涉及一种具有适用于大功率输出的散热结构的发光器件，及其封装结构以及该封装结构的制造方法。
背景技术：
能够使用磷光体(phosphor)发出白光的发光二极管(LED)最近已经被人们所公知。LED的应用范围已不仅是简单地用作发光显示，而且还作为传统照明装置的替代品扩展到了照明领域。对于适用于照明用途的高输出LED的进一步研究正在进行中。当温度高于额定的工作温度时，作为半导体器件的LED的寿命和性能特征开始恶化。因此，为了提高LED的功率输出，LED必须具有散热结构，通过该散热结构对LED进行有效的散热以使其能够工作时的温度尽可能低。
在传统的LED中，使用塑模封装来封装安装在引线框(lead frame)上的LED芯片。在这种LED中，通常是通过引线框来散热，由此LED的散热效率太低以至于无法实现大功率的器件。另外在使用紫外LED芯片的情况下，用作模封材料的塑料容易被紫外LED芯片所发出的紫外光劣化，从而降低LED的耐用性。近来，为了提高发光效率和散热能力，开发出了一种倒装(flip)型LED芯片。因此，需要一种适合于倒装型LED芯片，并具有大面积散热板的LED结构。
发明内容
技术问题为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种通过提高散热能力和发光效率从而适于大功率输出的发光器件、其封装结构以及该封装结构的制造方法。本发明的另一个目的是提供一种易于将倒装型发光器件芯片安装在其中，并同时提高散热能力的大功率发光器件、所述发光器件的封装结构以及该封装结构的制造方法。
技术方案为了实现本发明的上述目的，提供了一种发光器件封装结构，可包括用于散热的主衬底，其包括具有内部空间的反射镜，所述反射镜的上部是开放的并由在所述主衬底的边缘和中央部分之间向上凸起预定高度的侧壁形成，所述主衬底由金属材料制成，所述中央部分是安装发光器件芯片的位置；辅助电路板，其置入在所述主衬底的所述边缘与所述侧壁之间，所述辅助电路板具有部分暴露于所述主衬底的底面，并且所述辅助电路板具有至少一个形成在所述暴露底面上的导电盘，以及形成在向上暴露的表面上的与所述导电盘电连接的芯片焊接盘；以及引线框，其接合至所述导电盘。
优选地，所述辅助电路板可包括基层，其形成在所述主衬底上并且具有能够与所述侧壁的外侧接合的第一插入孔；以及上层，其具有大于所述第一插入孔的第二插入孔，以暴露所述基层的上表面的一部分，并且形成在所述基层上，其中所述芯片焊接盘形成在所述基层的所述暴露的上表面上。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种发光器件封装结构，可包括用于散热的主衬底，其具有在所述主衬底的中央部分向上凸起预定高度的芯片安装部分，并由金属材料制成；插入孔，能够穿过所述芯片安装部分以被安装成环绕所述主衬底的所述芯片安装部分；部分暴露于所述主衬底的底面，所述露出的底面具有至少一个形成在其上的导电盘；以及芯片焊接盘，形成于所述辅助电路板的上表面并与所述导电盘电连接；反射镜，其形成在所述辅助电路板上以对被安装在所述芯片安装部分上的发光器件芯片散射出的光束向外围进行聚焦；以及引线框，与所述导电盘接合。
优选地，所述辅助电路板的所述上表面被形成为在水平方向上平行于所述芯片安装部分的上表面。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种发光器件，可包括用于散热的主衬底，包括具有内部空间的反射镜，所述反射镜的上部是开放的并由在所述主衬底的边缘和中央部分之间向上凸起预定高度的侧壁形成，所述主衬底由金属材料制成；至少一个发光器件芯片，其安装在所述主衬底的所述中央部分；辅助电路板，其具有插入孔，能够穿过芯片安装部分以被安装成环绕所述主衬底的所述芯片安装部分；部分暴露于所述主衬底的底面，在其上形成有至少一个导电盘；以及芯片焊接盘，形成在所述辅助电路板上表面上并与所述导电盘电连接；引线框，其接合至所述导电盘；以及透镜，其接合至所述辅助电路板。
在此，分别发射红、绿和蓝色辐射的三个LED芯片被安装在所述主衬底的内部空间中，并且形成有至少四个芯片焊接盘和至少四个引线框以分别用于公共电极和驱动电极。
可选地，所述发光器件芯片可以是发射紫外光的紫外LED芯片，并且所述透镜在其表面上形成有非反射覆层。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种发光器件，可包括用于散热的主衬底，包括在其中央部分向上凸起预定高度的芯片安装部分，并由金属材料制成；至少一个发光器件芯片，其安装在所述芯片安装部分上；辅助电路板，其具有插入孔，能够穿过所述芯片安装部分以被安装成环绕所述主衬底的所述芯片安装部分；部分暴露于所述主衬底的底面，在其上形成有至少一个导电盘；以及芯片焊接盘，形成在所述辅助电路板上表面上并与所述导电盘电连接；反射镜，其形成在所述辅助电路板上以对安装在所述芯片安装部分上的发光器件芯片散射出的光束向外围进行聚焦；引线框，其接合至所述导电盘；以及盖子，其与所述反射镜相接合，以密封所述反射镜和所述发光器件芯片之间的内部空间。
优选地，所述盖子是用于对所述发光器件芯片所发射的光线进行聚焦的透镜。
另外，所述发光器件芯片是在相对于出光面的底面上形成有电极的倒装型发光器件芯片，并且所述倒装型发光器件芯片的所述电极通过焊接电连接至所述芯片焊接盘。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种LED封装的制造方法，可包括(a)形成用于散热的主衬底，所述主衬底包括具有内部空间的反射镜，所述反射镜的上部是开放的并由在所述主衬底的边缘和中央部分之间向上凸起预定高度的侧壁形成，所述中央部分是安装发光器件芯片的位置；(b)形成辅助电路板，其中所述辅助电路板的底面的一部分暴露于所述主衬底，所述暴露的底面上形成有至少一个导电盘，并且与所述导电盘电连接的芯片焊接盘形成在向上的暴露表面上，由此所述辅助电路板被安装在所述主衬底的所述边缘和所述侧壁之间；(c)将所述辅助电路板接合至所述主衬底；(d)将引线框接合至在所述辅助电路板的所述底面上形成的所述导电盘；以及(e)对接合所述引线框后形成的组件的电镀目标区域进行电镀。
优选地，步骤(e)可包括(e-1)将所述芯片焊接盘和所述引线框以及所述主衬底的暴露部分镀镍；(e-2)将所述芯片焊接盘和所述引线框镀金；以及(e-3)将所述主衬底的反射镜的内部电镀至少一种选自银、铝和亮光镍的反射材料。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种发光器件封装的制造方法，可包括1)形成用于散热的主衬底，所述主衬底具有在其中央部分凸起预定高度以高于所述主衬底边缘的芯片安装部分，并由金属材料制成；(2)形成辅助电路板，所述辅助电路板具有能够穿过所述芯片安装部分的插入孔，被形成为将所述辅助电路板的一部分底面暴露于所述主衬底的导电盘，以及位于其表面上并与所述导电盘电连接的芯片焊接盘；(3)将所述辅助电路板与穿过所述插入孔的所述主衬底的所述芯片安装部分的周边接合；(4)将引线框接合至形成在所述辅助电路板的底面上的导电盘；(5)将反射镜接合至所述辅助电路板，所述反射镜被形成为对被安装在所述芯片安装部分上的发光器件芯片散射出的光束向外围聚焦。
图1是示出了根据本发明的第一个实施方案的具有封装结构的LED的立体图；
图2是图1的剖视图；图3示出了图2中所示的LED的出光路径(light exit paths)；图4是用于解释图1所示的封装结构制造过程的部分选取的一些部件的立体图；图5是图4中所示的辅助电路板的后视图；图6是示出了图4中所示的辅助电路板和用于散热的主衬底之间连接的剖视图；图7是示出了根据本发明的第二个实施方案的具有封装结构的LED的立体图；图8是图7中所示的辅助电路板的后视图；图9是图7中所示的LED的后视图；图10是示出了根据本发明的第三个实施方案的具有封装结构的LED的剖视图；图11是示出了根据本发明的第四个实施方案的具有封装结构的LED的立体图；图12是图11中所示器件的剖视图；图13是示出了倒装型LED芯片被安装至图11所示的封装结构的状态的剖视图；图14是用于解释图11所示的封装结构制造过程的部分选取的某些部分的立体图；图15是图14中所示的辅助电路板的后视图；图16是说明了图14中所示的辅助电路板、用于散热的主衬底和反射镜之间连接的剖视图；图17是示出了根据本发明的第五个实施方案的具有封装结构的LED的立体图；图18是示出了根据本发明的第六个实施方案的具有封装结构的LED的剖视图；实现本发明的优选形式以下将参照附图详细描述本发明的优选实施方案。
图1是示出了根据本发明的第一个实施方案的具有封装结构的LED的立体图。
参照图1，LED 100包括LED芯片110，透镜120和封装结构200。封装结构200包括用于散热的主衬底210、辅助电路板230和引线框250。如图2所示，主衬底210包括在其边缘和中心部分之间同心形成的具有预定高度的侧壁211。另外，侧壁211的内侧向下呈锥形，即，侧壁211的内侧下部的曲率半径小于上部，从而产生了能够对LED芯片110发出的光进行聚焦的反射镜结构。
如图4所示，主衬底210被形成为十字状，以露出安装在其上的辅助电路板230的边缘部分。
主衬底210由具有良好导热性的金属材料制成。
可用作主衬底210的材料包括铜和铜合金(例如黄铜、钨-铜合金和钼-铜合金)。
优选地，通过利用上述材料形成具有图4所示结构的金属板来形成主衬底210，即，首先在金属板的全部表面上镀镍，接着在侧壁211所限定的内部空间213的表面上镀高反射性材料。
优选地从银、铝和亮光镍选出至少一种反射材料用作镀在内部空间213的表面上的材料。
在此，亮光的镍由在镍中添加亮光材料来制备。亮光材料的示例包括邻磺酰苯酰亚胺(saccharin)、福尔马林(formalin)以及通过向其中添加硫酸镍、氯化镍和硼来制备的材料。
至少一个LED芯片100安装于在主衬底210的内部空间213中是扁平的芯片安装部分214上。这里，LED芯片110可以通过下部安装(sub-mount)(未示出)来安装在芯片安装部分214上，而不是像说明性示例中所示出的那样。
辅助电路板230与位于主衬底210的侧壁211和边缘之间的主衬底210的上表面相接合。辅助电路板230中形成有阶梯式的安装表面234，以具有L形截面，从而使透镜120可以恰好连接至辅助电路板230。
辅助电路板230被形成为使LED芯片110与引线框250电连接，引线框250将与外部电路电连接。
芯片焊接盘(chip bonding pad)238被设置在辅助电路板230的安装表面234上。芯片焊接盘238通过金线与LED芯片110相连接。
芯片焊接盘238通过导电图形(conductive pattern)与导电盘(conductive pad)电连接，所述导电盘暴露在与引线框250接合的辅助电路板230的底面。优选地，辅助电路板230被构造成使芯片焊接盘238利用至少一个包含主要成分为AL2O3的陶瓷片电连接至导电盘。
参照图4至图6描述辅助电路板230的优选实施方案。
辅助电路板230具有第一陶瓷层231、第二陶瓷层233和第三陶瓷层235相继层合的结构。
第一陶瓷层231的底面边缘形成有用于与引线框250连接的导电盘237。优选地，通过首先在第一陶瓷层231的底面上形成钨或钼-锰合金，其次在合成表面上镀镍，来形成导电盘237。
芯片焊接盘238在第二陶瓷层233的上表面上形成。芯片焊接盘238优选地这样形成，即首先在第二陶瓷层233的上表面上镀钨或钼-锰合金，其次在其上镀镍，最后在其上镀金或银。
形成导电图形，以使在第一陶瓷层231和第二陶瓷层233中将导电盘237与芯片焊接盘238电连接。在此第一陶瓷层231和第二陶瓷层233相当于基层，第三陶瓷层235相当于上层。
导电图形包括第一导电图形241a、第二导电图形241b和第三导电图形241c。第一导电图形241a在其与芯片焊接盘238连接的位置穿过第二陶瓷层233。第二导电图形241b形成于第一陶瓷层231的上表面，并且与第一导电图形241a相连接。第三导电图形241c穿过第一陶瓷层231以使第二导电图形241b与导电盘237相连接。
通过分别在第二和第一陶瓷层233和231上形成孔，然后在所述孔中填充导电材料来形成第一和第三导电图形241a和241c。
优选地，导电图形241a、241b和241c由钨或钼-锰合金形成。
形成在第三陶瓷层235中部的第二插入孔239a大于形成在第二陶瓷层233和第一陶瓷层235中部的第一插入孔239b。因此，当第三陶瓷层235至第一陶瓷层231彼此结合时，从第三陶瓷层235的第二插入孔239a的边缘延伸至第二陶瓷层233的第一插入孔239b的边缘区域就形成了安装表面234。
示出了第一陶瓷层231的底面的图5中，在带有阴影线的部分中由标号244表示的部分对应于与待被容易地结合至主衬底210的导电盘237分隔开的接合辅助盘。
优选地，辅助盘244通过首先形成钨或钼-锰合金然后在其上镀镍来形成。
根据本发明的另一方面，事实上可以通过将第二导电图形241b延伸至第一陶瓷层231的侧面边缘，并且在侧面边缘中形成侧向导电图形(未示出)来将第二导电图形241b连接至导电盘237，从而使芯片焊接盘238与导电盘237电连接。
另外，在红、绿和蓝LED芯片一起安装在内部空间213的情况下，四个芯片焊接盘被形成为独立地连接至相应的导电盘以分别驱动每个红、绿和蓝LED芯片。
在批量排列和生产多个辅助电路板230或多个封装结构200的情况下，辅助电路板230的各个角上的向内以圆形凹陷的边缘部分249有助于辅助电路板230的切削加工(cutting work)，并且可被用来形成如上所述的侧向导电图形。
透镜120被设置为在安装表面234和辅助电路板230的上表面之间合适地连接。透镜120与辅助电路板230接合的部分通过密封材料密封，以封装内部空间130。
如图3所示，在具有上述结构的LED 100中，安装在主衬底210上的LED芯片110发出的光在侧壁211和透镜120上被聚焦，以能够以所需的发散角射出。
除了以上示出的以外，还可以根据要应用的光的发散角适当地设计透镜120的曲率和形状。可以使用透明的合成树脂或者玻璃等作为透镜120的材料。
在透镜120和封装结构200之间形成的内部空间130可被填充与要使用的透镜120的折射率近似的材料。例如，可在透镜120和封装结构200之间形成的内部空间130填充硅。这样，LED芯片110发出的光在透镜120的内表面不会被反射，从而提高光的利用效率。
引线框250与辅助电路板230的导电盘237接合。
事实上，引线框250可以使用表面安装型(surface mounted)引线框而不是所示的引脚型(pin type)引线框。
以下参照图7至9描述具有根据第二个实施方案的封装结构的LED，在所述第二个实施方案中使用了表面安装的引线框，其中相似的标号表示与以上所示的功能部件相似的功能部件。
参照图7至图9，LED 300包括用于散热的主衬底310和引线框350。主衬底310从辅助电路板330的各侧延伸并且与其接合。
如图8所示，在辅助电路板330的下表面的侧边缘中形成用于安装表面安装引线框350的导电盘337。用于附着至主衬底310的辅助盘344与导电盘337分隔开。芯片焊接盘238和导电盘337由根据上述方式形成的导电图形连接。
主衬底310在与引线框350的延伸方向垂直的方向上具有能够暴露辅助电路板330的导电盘337的宽度，并且比辅助电路板330长一定的长度。主衬底310的长度和宽度并不仅限于所示出的结构，并且可以根据所需的散热量适当地调整。
环绕主衬底310的边缘形成的孔311被形成用于与螺丝接合，并且事实上根据接合的方式可以省略孔311。
图10示出了在其中使用紫外LED芯片410的LED 400。
在图10中，相似的标号表示与以上所示的功能部件相似的功能部件。参照图10，LED 400具有接合至辅助电路板230的平透镜320。
平透镜320具有由透明材料制成的基板321和形成在基板321上表面和下表面上的非反射覆层322和323。众所周知有多种用于非反射覆层322和323的形成方法和材料。例如在韩国专利申请2001-0104377(W02000/65639)中公开了可以利用紫外光非反射覆层材料SixOyNz来形成非反射覆层。
事实上可以在图1中所示的弯曲透镜120的表面上使用非反射覆层材料。
下面，将描述具有图1至图10中所示结构的LED的制造过程。
首先，分别形成辅助电路板230和330、主衬底210和310以及引线框250和350。
辅助电路板230和330被形成为具有以上描述的结构。即，以图4中所示的辅助电路板230作为示例加以说明。首先在对应于每个第一陶瓷层231、第二陶瓷层233和第三陶瓷层235的陶瓷片上形成插入孔239a和239b以及对应于第一和第三导电图形的导电孔。然后，用金属膏(metalpaste)填充在第一陶瓷层231和第二陶瓷层233上形成的导电孔，从而形成第一和第三导电图形241a和241c。第二导电图形241b、芯片焊接盘238、导电盘237以及辅助盘244由与上述金属膏相同材料制成的金属膏印制形成。在此，钨或钼-锰合金可用作所述金属膏。
然后，第一陶瓷层231、第二陶瓷层233和第三陶瓷层235相继层合并且在公知的焙制温度下进行焙制。优选地，形成在辅助电路板230的暴露表面上的导电盘237和辅助盘244镀有镍。
同时，在模制或压制待用的金属材料之前将主衬底210和310制造为上述结构。
优选地，通过将由具有良好导热性的铜或黄铜材料制成的金属板制造成所示结构，并接着在所述金属板的全部表面上镀镍来形成主衬底210和310。
如上所述，根据安装形式不同而不同的公知的各种形式的引线框例如引脚型(lead pin type)和表面安装型可被应用于引线框250和350。优选地引线框250和350镀有镍。
当如此形成的主衬底210和310、辅助电路板230和330以及引线框250和350制备完成后，通过焊接剂将它们彼此接合在一起。
主衬底210和310、辅助电路板230和330以及引线框250和350可以同时地或者以任意次序地彼此接合。
作为一个实施例，如图4和图6所示，主衬底210和310、辅助电路板230和330以及引线框250和350相互组装为这样一种状态，即钎接金属片(brazing sheet)280和281分别被插入在辅助电路板230与主衬底210之间，以及辅助电路板230的导电盘237与引线框250和350之间，并且在高于钎接金属片280和281熔点的温度下被熔化，由此将上述部件彼此接合。在此，钎接金属片280和281可由银-铜合金或者金-锡合金制成。
另外，上述组件可以通过使用形成为膏状的银-铜合金或者金-锡合金进行焊接而接合在一起。
当这种组装完成后，形成在辅助电路板230上的芯片焊接盘238、引线框250以及主衬底210和230的暴露部分被镀镍。
然后，芯片焊接盘238以及引线框250和350被镀金。
最后，主衬底210和310的内部空间213的表面被覆盖有至少一种选自银、铝和亮光镍的反射材料。
另外，当所述组件制造完成，并在进行了上述镀镍工艺后，芯片焊接盘238、引线框250和350以及主衬底210和310的内部空间213的表面被镀银。
当通过上述过程完成封装结构后，待用的LED芯片110被直接或者通过下部安装(未示出)安装在主衬底210和310的芯片安装部分214上。然后，通过线140连接LED芯片110和相应的芯片焊接盘238。然后将透镜120固定至辅助电路板230和330。当透镜120和辅助电路板230之间的接合部分通过密封材料(例如环氧树脂)密封后，LED 100、300和400即制造完成。
为了产生白光，将发射红、绿和蓝光的三种LED芯片(未示出)安装在内部空间213中。
在将多个发射不同颜色光线的LED芯片如上所述地安装在一起的情况下，LED具有用于公共电极的芯片焊接盘、用于各个LED芯片驱动电极的芯片焊接盘以及对应于各个芯片焊接盘的引线框。这样，图4中四个引线框250中的第一引线框250a被用作公共电极，第二至第四引线框250b、250c和250d被用作红、绿和蓝LED的驱动电极。另外，形成有四个芯片焊接盘238，并且引线框250a至250b分别独立地连接至相应的芯片焊接盘。事实上引线框250和芯片焊接盘238的数量可以是四个或者更多。
图11至18示出了根据另一个实施方案的能够安装倒装型LED芯片的LED，其中相似的标号表示与以上所示的功能部件相似的功能部件。
图11是示出了根据本发明的第四个实施方案的具有封装结构的LED的立体图，其中相似的标号表示与以上所示的功能部件相似的功能部件。
参照图11，LED 500包括LED芯片110、透镜120和封装结构600。
封装结构600包括主衬底610、辅助电路板630、引线框250和反射镜670。
如图12所示，主衬底610具有用于安装LED芯片的芯片安装部分611，芯片安装部分611在基座612的中部向上凸出预定的高度。
在该示例性实施方案中，芯片安装部分611为矩形。
当然，芯片安装部分611可以采用各种形状，包括环形。
优选地，主衬底610使用具有良好导热性的材料(如在图1中说明的)并且镀有镍。
辅助电路板630与主衬底610的基座612的暴露上表面相接合。
芯片焊接盘238在辅助电路板630的上表面形成，辅助电路板630的底面形成有通过导电图形与芯片焊接盘238电连接的导电盘。
在LED芯片110是倒装型LED芯片的情况下，如图13所示，芯片焊接盘238可以通过焊接电连接至倒装型LED芯片111的电极。标号115表示用于将倒装型LED芯片111连接至主衬底610的焊料。
辅助电路板630上形成有可以穿过主衬底610的芯片安装部分611的插入孔(图14中所示的639)。
优选地，将辅助电路板630的厚度确定为，在辅助电路板630接合至主衬底610的状态下，辅助电路板630的上表面与芯片安装部分611的上表面排列在一行中。
这样，倒装型LED芯片111和顶部出射型LED芯片都可以被安装。
辅助电路板630被形成为在内部并且相互地将芯片焊接盘238和导电盘连接至公知的各种电路板，例如印刷电路板(PCB)。优选地，辅助电路板630被形成为利用至少一个包含主要成分为AL2O3的陶瓷片在内部并且相互地将芯片焊接盘238与导电盘连接。
如图14至16所示，这种辅助电路板630具有第一陶瓷层631和第二陶瓷层633相继层合的结构。
优选地，第二陶瓷层633的上表面形成有接合辅助盘245，接合辅助盘245在与反射镜670可能的接合部分相对应的区域与芯片焊接盘238分隔开。
反射镜670被形成为可对LED芯片110和111发射的光进行聚焦。
即，在反射镜670的中部形成有孔。反射镜670的内表面向下呈锥形，由此其上部小于其下部，从而使得LED芯片110和111发出的光线可以被聚焦。
至少反射镜670的内表面由高反射材料形成。例如，反射镜670的内表面由至少一种选自银、镍和铝的材料形成。
即，反射镜670由银、镍和铝中的任意一种形成。或者，反射镜670首先通过模制合成树脂或者金属，然后至少在内表面覆盖高反射的材料而形成。在此，优选地选自银、铝和亮光镍中的至少一种反射材料被用作覆盖的高反射材料。
透镜120作为一个实施例被用作盖子(cap)以密封并保护LED芯片110和111，并且与反射镜670接合。透镜120与反射镜670接合的部分被通过密封材料密封以密封反射镜670的内部空间。
另外，事实上可以通过模制透明材料(例如硅或环氧树脂)来形成反射镜670的内部空间以取代透镜120，从而形成盖子。
图17示出了根据第五个实施方案的具有封装结构的LED，其中使用了表面安装的引线框。
参照图17，LED 700包括从辅助电路板730的各侧延伸并且连接在其上的主衬底710，以及引线框750。主衬底710的基座712上凸起有芯片安装部分611。
如图8所示，导电盘和辅助盘形成在辅助电路板730的底面上。导电盘和辅助盘之外的结构与图14中所示的结构相同。
图18示出了具有紫外LED芯片的LED 800。
参照图18，LED 800包括接合至反射镜670的平透镜320。
优选地，反射镜670由在紫外区域具有高反射率的铝形成。
下面，将描述具有图11至图18中所示结构的LED的制造过程。
首先，分别形成辅助电路板630和730、主衬底610和710、反射镜670以及引线框250和350。辅助电路板630和730被形成为具有上述结构。
如上所述，反射镜670由高反射材料形成(例如铝)，或者通过形成由除了铝以外的其他金属或合成树脂制成的模，并接着用高反射的材料覆盖其表面来形成。
在通过形成由除了铝以外的其他金属或合成树脂制成的模、并且用高反射的材料覆盖其表面来形成反射镜670的情况下，在向模的表面上镀镍之后，将进行以下所述的接合处理。
当主衬底610和710、辅助电路板630和730、引线框250和350以及反射镜670制备完成后，它们被接合在一起。
在此，可以有选择地使用上述接合方法。作为一个示例，在通过相继镀镍和银来形成反射镜670的情况下，利用如图14和16所示的钎焊金属片280、281和283或者焊膏来将其彼此结合。
当上述组件制备完成后，所有的导电元件，即形成在辅助电路板630上的芯片焊接盘238、引线框250、主衬底610以及反射镜670都再次被镀镍。
然后，芯片焊接盘238、引线框250、主衬底210以及反射镜670被镀银。
此外，事实上反射镜670的内表面可以覆盖选自铝和亮光镍中的至少一种反射材料。
同时，在反射镜670由铝形成的情况下，事实上主衬底610和710、辅助电路板630和730以及引线框250和350通过焊接剂彼此接合在一起，相接合的组件被相继镀镍和镀银，并且可以使用结合剂例如环氧树脂将反射镜670接合至辅助电路板630。
当封装结构600制作完成后，待用的LED芯片110被直接地或者通过下部安装(未示出)安装在芯片安装部分611上。然后，通过线140将LED芯片110焊接至相应的芯片焊接盘238上。
此外，在倒装型LED芯片111的情况下，在导热和固定焊料被沉积在芯片安装部分611上并且电连接焊料被沉积芯片焊接盘238上之后，安装LED芯片111。
然后，透镜120被固定至反射镜670。当透镜120和反射镜670之间的接合部分通过密封材料(例如环氧树脂)密封后，LED 500、700和800即制造完成。
如以上结合图11至18所作的描述，为了产生白光，事实上发光器件还可以被构造为具有用于公共电极的芯片焊接盘，以分别安装发射红、绿和蓝光的三种LED芯片(未示出)，以及具有用于各LED芯片的单独驱动电极的芯片焊接盘和相应的引线框。
虽然本发明被描述为使用LED芯片，但是事实上可以使用已知的其他各种发光半导体芯片，包括激光二极管芯片。
工业应用性如上所述，在根据本发明的LED、LED的封装结构和封装结构的制造方法中，LED芯片被安装在大尺寸、金属性的主衬底上，并且能够对光进行聚焦，从而提高发光效率和散热能力。
权利要求
1.一种发光器件封装结构，包括用于散热的主衬底，包括具有内部空间的反射镜，所述反射镜的上部是开放的，并且由所述主衬底的边缘和中央部分之间向上凸起预定高度的侧壁形成，所述主衬底由金属材料制成，所述中央部分是安装发光器件芯片的位置；辅助电路板，置于所述主衬底的所述边缘与所述侧壁之间，并具有部分暴露于所述主衬底的底面，所述辅助电路板具有至少一个在所述暴露底面中形成的导电盘，以及在向上暴露的表面中形成的与所述导电盘电连接的芯片焊接盘；以及引线框，与所述导电盘接合。
2.如权利要求1所述的发光器件封装结构，其中至少所述主衬底的所述反射镜的内表面由选自银、镍和铝的至少一种材料形成。
3.如权利要求1所述的发光器件封装结构，其中所述辅助电路板包括基层，其在所述主衬底上形成，并且具有能够接合至所述侧壁的外侧的第一插入孔；以及上层，在所述基层上形成，其具有大于所述第一插入孔的第二插入孔以暴露所述基层的上表面的一部分，其中所述芯片焊接盘形成在所述基层的所述暴露的上表面上。
4.一种发光器件封装结构，包括用于散热的主衬底，具有在其中央部分向上凸起预定高度的芯片安装部分，并由金属材料制成；辅助电路板，具有插入孔，能够穿过所述芯片安装部分以被安装成环绕所述主衬底的所述芯片安装部分；部分暴露于所述主衬底的底面，所述露出的底面具有至少一个在其上形成的导电盘；以及芯片焊接盘，形成于所述辅助电路板的上表面并与所述导电盘电连接；反射镜，其形成在所述辅助电路板上以对被安装在所述芯片安装部分上的发光器件芯片散射出的光束向外围进行聚焦；以及引线框，与所述导电盘接合。
5.如权利要求4所述的发光器件封装结构，其中所述辅助电路板的所述上表面被形成为在水平方向上平行于所述芯片安装部分的上表面。
6.如权利要求4所述的发光器件封装结构，其中至少所述反射镜的内表面由选自银、镍和铝的至少一种材料形成。
7.一种发光器件，包括用于散热的主衬底，包括具有内部空间的反射镜，所述反射镜的上部是开放的并由在所述主衬底的边缘和中央部分之间向上凸起预定高度的侧壁形成，所述主衬底由金属材料制成；至少一个发光器件芯片，其安装在所述主衬底的所述中央部分；辅助电路板，其具有插入孔，能够穿过芯片安装部分以被安装成环绕所述主衬底的所述芯片安装部分；部分暴露于所述主衬底的底面，在其上形成有至少一个导电盘；以及芯片焊接盘，形成在所述辅助电路板上表面上并与所述导电盘电连接；引线框，其接合至所述导电盘；以及透镜，其接合至所述辅助电路板。
8.如权利要求7所述的发光器件，其中至少所述主衬底的所述反射镜的内表面由选自银、镍和铝的至少一种材料形成。
9.如权利要求7所述的发光器件，其中所述辅助电路板包括基层，其形成在所述主衬底上，并具有能够与所述侧壁的外侧接合的第一插入孔；以及上层，其在所述基层上形成，具有大于所述第一插入孔的第二插入孔，以露出所述基层的上表面的一部分，其中所述芯片焊接盘形成在所述基层的所述暴露的上表面上。
10.如权利要求7所述的发光器件，其中分别发射红、绿和蓝色光的三个LED芯片被安装在所述主衬底的内部空间中，并且形成有至少四个芯片焊接盘和至少四个引线框以分别用于公共电极和驱动电极。
11.如权利要求7所述的发光器件，其中所述发光器件芯片是发射紫外光的紫外LED芯片，并且所述透镜在其表面上形成有非反射覆层。
12.一种发光器件，包括用于散热的主衬底，包括在其中央部分向上凸起预定高度的芯片安装部分，并由金属材料制成；至少一个发光器件芯片，其安装在所述芯片安装部分上；辅助电路板，其具有插入孔，能够穿过所述芯片安装部分以被安装成环绕所述主衬底的所述芯片安装部分；部分暴露于所述主衬底的底面，在其上形成有至少一个导电盘；以及芯片焊接盘，形成在所述辅助电路板上表面上并与所述导电盘电连接；反射镜，其形成在所述辅助电路板上以对安装在所述芯片安装部分上的发光器件芯片散射出的光束向外围进行聚焦；引线框，其接合至所述导电盘；以及盖子，其与所述反射镜相接合，以封装所述反射镜和所述发光器件芯片之间的内部空间。
13.如权利要求12所述的发光器件，其中所述盖子是用于对所述发光器件芯片所发射的光线进行聚焦的透镜。
14.如权利要求12所述的发光器件，其中所述辅助电路板的所述上表面被形成为在水平方向上平行于所述芯片安装部分的上表面。
15.如权利要求12所述的发光器件，其中所述发光器件芯片是在相对于发光面的底面上形成有电极的倒装型发光器件芯片，并且所述倒装型发光器件芯片的所述电极通过焊接电连接至所述芯片焊接盘。
16.如权利要求12所述的发光器件，其中所述发光器件芯片是发射紫外光的紫外LED芯片，并且所述盖子在其表面上形成有非反射覆层。
17.如权利要求12或16所述的发光器件，其中至少所述反射镜的内表面由选自银、镍和铝的至少一种材料形成。
18.一种LED封装的制造方法，包括(a)形成用于散热的主衬底，所述主衬底包括具有内部空间的反射镜，所述反射镜的上部是开放的并由在所述主衬底的边缘和中央部分之间向上凸起预定高度的侧壁形成，所述中央部分是安装发光器件芯片的位置；(b)形成辅助电路板，其中所述辅助电路板的底面的一部分暴露于所述主衬底，所述暴露的底面上形成有至少一个导电盘，并且与所述导电盘电连接的芯片焊接盘形成在向上的暴露表面上，由此所述辅助电路板被安装在所述主衬底的所述边缘和所述侧壁之间；(c)将所述辅助电路板接合至所述主衬底；(d)将引线框接合至在所述辅助电路板的所述底面上形成的所述导电盘；以及(e)对接合所述引线框后形成的组件的电镀目标区域进行电镀。
19.如权利要求18所述的方法，其中步骤(e)包括(e-1)将所述芯片焊接盘和所述引线框以及所述主衬底的暴露部分镀镍；(e-2)将所述芯片焊接盘和所述引线框镀金；以及(e-3)将所述主衬底的反射镜的内部电镀选自银、铝和亮光镍的至少一种反射材料。
20.一种发光器件封装的制造方法，包括(1)形成用于散热的主衬底，所述主衬底具有在其中央部分凸起预定高度以高于所述主衬底边缘的芯片安装部分，并由金属材料制成；(2)形成辅助电路板，所述辅助电路板具有能够穿过所述芯片安装部分的插入孔，被形成为使所述辅助电路板的一部分底面暴露于所述主衬底的导电盘，以及位于其表面上并与所述导电盘电连接的芯片焊接盘；(3)将所述辅助电路板与穿过所述插入孔的所述主衬底的所述芯片安装部分的周边接合；(4)将引线框接合至形成在所述辅助电路板的底面上的导电盘；(5)将反射镜接合至所述辅助电路板，所述反射镜被形成为对被安装在所述芯片安装部分上的发光器件芯片散射出的光束向外围聚焦。
全文摘要
提供了一种发光器件，其封装结构以及该封装结构的制造方法，其中可以通过将LED芯片安装至由金属制成、具有大面积的用于散热的主衬底来提高发光效率和散热能力。所述发光器件封装结构包括用于散热的主衬底，包括具有内部空间的反射镜，所述反射镜的上部是开放的，并且由所述主衬底的边缘和中央部分之间向上凸起预定高度的侧壁形成，所述中央部分是安装发光器件芯片的位置；辅助电路板，置于所述主衬底的所述边缘与所述侧壁之间，并具有部分暴露于所述主衬底的底面，所述辅助电路板具有至少一个在所述暴露底面中形成的导电盘，以及在向上暴露的表面中形成的与所述导电盘电连接的芯片焊接盘；以及引线框，其与所述导电盘相接合。
文档编号H01L33/00GK1788359SQ200480012936
公开日2006年6月14日 申请日期2004年5月13日 优先权日2003年5月14日
发明者朴柄哉 申请人:纳米封装工艺公司