专利名称：二极管封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种二极管封装结构。
背景技术：
由于发光二极管(LED)具有省电、反应速度快、耐震、耐天候因素、寿命长、环保兼容、色彩多变化等优势，应用领域非常广泛，包括显示器背光源、广告牌、警示灯、交通标志、汽车灯、及一般照明灯等多方面。以照明应用为例，比起传统白炽灯，LED省电效率已达一倍以上，且寿命延长许多，尤其在全球环保意识抬头及能源危机的阴影下，LED应用在室内外照明市场上以取代传统白炽灯及荧光灯已是未来照明光源的主流。唯LED应用于一般室内外照明时，必须达到高功率高光效等基本要求，才有实用效益。
应用于一般室内外照明的LED其性能欲达到高功率高光效等基本要求，除晶粒本身应具有大功率及高发光量子效率外，而其下游整体封装技术，特别是高效率散热设计，亦同样不可忽视。LED虽然号称冷光，但是，点燃时，因其消耗的功率大至瓦级以上的缘故，在晶粒发光层仍有大量热能产生，该热能必须藉传热性良好的封装材料及机构尽速引导至周遭并且有效地散热至空气中，以免温度过高影响二极管的发光效率，乃至于缩减使用寿命甚至烧毁。所以，就高功率LED封装结构设计而言，如何获得最佳散热效果实为重要课题。
传统高功率LED的封装体结构，就基板部份而言，不外以下二种1.在金属基板上开单口凹穴，而于该单口凹穴内封装一至多颗LED晶粒，其缺点是可容纳LED晶粒的总颗数有限，无法构装成高功率的模块，或是即使能容纳多颗LED晶粒，其热能过度集中将使温度过高而影响LED使用寿命。
2.在金属基板上开多口凹穴，而于该多口凹穴内各封装一颗LED晶粒，其结构与本实用新型复数个LED晶粒在印刷电路、复数个导线焊接点、复数个凹穴等多种可能组合下，可随意选择串联、并联、混合串并联、或单独供电等多重电路组合，亦有明显不同。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种可解决高功率瓦级LED封装体散热问题及提高承载瓦特数，延长使用寿命，不仅能迅速有效地散热，使功率达最大化以获得最大照明光通量流明数，并以不同的电路组合使能源管理更为方便有效的二极管封装结构。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种二极管封装结构，其包括一基板及复数个晶粒，还包括保护层及散热体，所述基板的一表面具有复数个凹穴，各凹穴连接有印刷电路，凹穴与印刷电路间具有复数的导线焊接点，并于基板上具有与印刷电路连接的电极板；所述复数个晶粒设置于所述复数个凹穴中，且各晶粒可与基板上的印刷电路及导线焊接点连接搭配；所述保护层封盖于所述凹穴中，并形成一晶粒透光部；所述散热体结合于所述基板的另一面上。
与现有技术相比，本实用新型的优点是可藉此解决高功率瓦级LED封装体散热问题及提高承载瓦特数，延长使用寿命，不仅能迅速有效地散热，使功率达最大化以获得最大照明光通量流明数；还可使各晶粒以串联、并联、混合串并联、或单独供电的组合与基板上的印刷电路及导线焊接点搭配，以达到不同的电路组合，使能源管理更为方便有效。
图1是本实用新型的俯视示意图。
图2是本实用新型的剖面示意图。
图3是本实用新型的另一实施状态的剖面图。
图4是本实用新型的使用例一的俯视图。
图5是本实用新型的使用例一的电路图。
图6是本实用新型的使用例二的俯视图。
图7是本实用新型的使用例二的电路图。
图8是本实用新型的使用例三的俯视图。
图9是本实用新型的使用例三的电路图。
图10是本实用新型的使用例四的俯视图。
图11是本实用新型的使用例四的电路图。
图12是本实用新型的使用例五的俯视图。
图13是本实用新型的使用例六的俯视图。
图14是本实用新型的使用例七的俯视图。
图15是本实用新型的使用例八的俯视图。
图16是本实用新型的使用例九的俯视图。
图17是本实用新型的使用例十的俯视图。
图号说明基板1凹穴101、102、103、104绝缘层111印刷电路12导线焊接点13电极板14、15、16、17、18塑料透镜支脚孔19晶粒2金属导线21保护层3散热体具体实施方式
请参阅图1-图3所示，二极管封装结构，其由一基板1、复数个晶粒2、一保护层3及一散热体4，可解决高功率瓦级LED封装体散热问题及提高承载瓦特数，延长使用寿命，不仅能迅速有效地散热，使功率达最大化以获得最大照明光通量流明数，并以不同的电路组合使能源管理更为方便有效。
上述所提基板1的一表面具有复数个凹穴(101、102、103、104)，各凹穴(101、102、103、104)表面经平滑处理，以强化对LED光波的反射效果，且各凹穴(101、102、103、104)呈一上宽下窄的圆锥状，其上、下圆径介于1.5-8.0mm之间，以3.0-6.0mm为最佳，而各凹穴(101、102、103、104)的深度介于0.4-3.0mm之间，以0.6-1.5mm为最佳，又各凹穴(101、102、103、104)的倾斜角大小介于0-60度之间，以5-45度为最佳，而各凹穴(101、102、103、104)连接有印刷电路12，且凹穴(101、102、103、104)与印刷电路12间具有复数的导线焊接点13，并于基板1上具有与印刷电路12连接的电极板(14、15、16、17、18)，该电极板(14、15、16、17、18)则为提供外部驱动IC及DC电源供应器电线正负端焊接使用，而该基板1可为具有高传热性及散热性的铝、铝合金、铜、铜合金等金属基材，该基材表面藉由传热性良好的绝缘胶与铜箔胶合，该铜箔再经由蚀刻技术形成印刷电路12、复数个导线焊接点13及电极板(14、15、16、17、18)，其金属基材与印刷电路12之间具有一绝缘层111，如图2所示；又，该基板1由具有高传热性及散热性的氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硼、碳复合材料、或陶瓷基材等材质所制成，并藉由一般物理蒸镀法、网印法、或共烧法形成印刷电路12、复数个导线焊接点13及电极板(14、15、16、17、18)，如图3所示；另于该基板1上具有复数个用以支撑塑料透镜的塑料透镜支脚孔19，藉以使该晶粒2光视角规格化，例如，30度、60度、120度、或其它角度。
各晶粒2经固晶、焊线、树脂封胶等制程成型于上述复数个凹穴(101、102、103、104)中，使每一个凹穴(101、102、103、104)中，含有0个、1个、或复数个晶粒2，合计至少有一凹穴含有晶粒，而焊线时，利用微细金属导线21将晶粒2的n-极及p-极分别与凹穴(101、102、103、104)外围的复数个导线焊接点13焊接，而各晶粒2则可以串联、并联、混合串并联、或单独供电的组合与基板1上的印刷电路12及导线焊接点13搭配，且该晶粒2可为高功率瓦级LED晶粒。
该保护层3封盖于上述凹穴(101、102、103、104)中，并形成一晶粒2的透光部，而该保护层3为高透光性耐热性树脂，或混合荧光材料的树脂所制成，该树脂为具有耐热性、对波长范围为450-650nm的可见光有高透光性的树脂，包括环氧树脂、硅酮树脂等。
该散热体4结合于上述基板1的另一面上，该散热体4为一鳍片形金属，而该散热体4藉由螺丝锁紧或导热胶胶合于基板1的另一面上。如是，藉由上述结构构成一全新的二极管封装结构。
请参阅图4及图5所示，如图所示当本实用新型运用于单颗高功率LED的电路时，将长宽约1mm×1mm的高功率LED晶粒2一颗，于基板1上的凹穴101中经固晶、焊线、树脂封装等制作程序后，其p-极及n-极分别与凹穴101外围的导线焊接点13焊接而形成p-极与电极板16连接，并使n-极与电极板15连接的电路，见图5，其中(+)与(-)分别表示连接LED外部驱动IC及DC电源供应器电线的正端与负端。当然以单颗高功率LED的电路应用除本使用例外，尚有其它类似的搭配，因原理相同不另说明。
请参阅图6-图7及图8-图9所示，如图所示当运用二颗高功率LED的串联电路应用时，先以图6为说明例，将二颗长宽约1mm×1mm的高功率LED晶粒2，分别于基板1上的二凹穴(101、102)中各置放一颗，在固晶、焊线、树脂封装等制作程序中，使凹穴101的晶粒2其p-极接电极板16，n-极接凹穴102中晶粒2的p-极，凹穴102的晶粒2n-极则接电极板14，于是形成图7的串联电路。同理，如图8所示，二颗高功率LED晶粒2分别置放于基板1上的凹穴(102、103)中各一颗，形成图9的串联电路。二颗高功率LED的晶粒2串联电路应用，除上述二种实例外，尚有其它种类似的组合，因原理相同不另说明。
请参阅图10及图11所示，如图所示当运用三颗高功率LED的晶粒2于串联电路应用时，如图10所示，将长宽约1mm×1mm的高功率LED晶粒2三颗，分别置放于基板1上的凹穴(102、103、104)中各一颗，在固晶、焊线、树脂封装等制作程序中，使凹穴102的晶粒2其p-极接电极板15，n-极接凹穴103的晶粒2p-极，凹穴103的晶粒2n-极接凹穴104晶粒2p-极，凹穴104的晶粒2n-极接电极板18，于是形成如图11的串联电路。三颗高功率LED的串联电路应用，除上述实例外，尚有其它种类似的组合，因原理相同不另说明。
请参阅图12-图17所示，如图所示当然除可为上述各使用例之外，亦可作为其它电路的应用，包括四颗高功率LED晶粒2的串联，如图12所示；或二颗并联，如图13及图14所示；或四颗二串二并联，如图15所示；或R/Y/G/B四颗LED四独力电源，如图16所示；或八颗串联，如图17所示，等等，多样化的应用电路。
由上述各实施例中可将本实用新型的特色可归纳如下1.除基板1基材传热性及散热性良好外，其复数个凹穴内(101、102、103、104)可同时配置0个、1个、或复数个LED晶粒，合计至少有一凹穴含有晶粒，使整体模块功率达最大化。举例言之，在本实用新型，其中有一种基板1的设计含有个四个凹穴(01、102、103、104)，假设每一个凹穴(101、102、103、104)内封装二颗同色的LED晶粒2，每颗晶粒光通量约为30流明，则该八颗LED不论串联、并联、或混合串并联，总光通量都可高达240流明左右。同理，该同一基板1其凹穴(101、102、103、104)数目维持不变，但是晶粒2颗数变成每凹穴(101、102、103、104)三颗，则总共十二颗LED其总光通量更可高达360流明左右。因此，本封装体将可普遍应用于室内外照明。
2.该复数个晶粒2可以是同色光或是不同色光，在不同色光的情况下，更可外加适当的LED驱动器产生白光或混合色光。
3.该LED晶粒2因分散于复数个凹穴(101、102、103、104)内，并配合散热体4，使热能不致于过度集中某定点而产生过高温现象。
综上所述，本实用新型二极管封装结构可有效改善现有的种种缺点，可解决高功率瓦级LED封装体散热问题及提高承载瓦特数，延长使用寿命，不仅能迅速有效地散热，使功率达最大化以获得最大照明光通量流明数，并以不同的电路组合使能源管理更为方便有效。
权利要求1.一种二极管封装结构，其包括一基板及复数个晶粒，其特征在于还包括保护层及散热体，所述基板的一表面具有复数个凹穴，各凹穴连接有印刷电路，凹穴与印刷电路间具有复数的导线焊接点，并于基板上具有与印刷电路连接的电极板；所述复数个晶粒设置于所述复数个凹穴中，且各晶粒可与基板上的印刷电路及导线焊接点连接搭配；所述保护层封盖于所述凹穴中，并形成一晶粒透光部；所述散热体结合于所述基板的另一面上。
2.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述基板可为具有高传热性及散热性的金属基材，该基材表面藉由传热性良好的绝缘胶与铜箔胶合，该铜箔再经由蚀刻技术形成印刷电路、复数个导线焊接点及外接用电极板，其金属基材与印刷电路之间具有一绝缘层。
3.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述基板为具有高传热性及散热性的材质所制成，并藉由一般物理蒸镀法、网印法、或共烧法形成印刷电路、复数个导线焊接点及外接用电极板。
4.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述各凹穴呈一上宽下窄的圆锥状。
5.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述各凹穴的上、下圆径介于1.5-8.0mm之间。
6.根据权利要求5所述的二极管封装结构，其特征在于所述各凹穴的上、下圆径介于3.0-6.0mm间。
7.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述各凹穴的深度介于0.4-3.0mm之间。
8.根据权利要求7所述的二极管封装结构，其特征在于所述各凹穴的深度介于0.6-1.5mm间。
9.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述各凹穴的倾斜角大小介于0-60度之间。
10.根据权利要求9所述的二极管封装结构，其特征在于所述各凹穴的倾斜角大小介于5-45度间。
11.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述基板上具有单数个或复数个以使该晶粒光视角规格化的塑料透镜。
12.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述晶粒可为高功率瓦级LED晶粒。
13.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述各晶粒是以串联、并联、混合串并联、或单独供电的组合与基板上的印刷电路及导线焊接点搭配。
14.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述至少一凹穴中可设置有晶粒。
15.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述散热体为一鳍片形金属。
16.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述散热体藉由螺丝锁紧于基板的另一面上。
17.根据权利要求1所述的二极管封装结构，其特征在于所述散热体藉导热胶胶合于基板的另一面上。
专利摘要本实用新型公开了一种二极管封装结构，其包含有一表面具有复数个凹穴的基板，各凹穴连接有印刷电路，且凹穴与印刷电路间具有复数导线焊接点，并于基板上具有与印刷电路连接的电极板；复数个设置于复数个凹穴中的晶粒，各晶粒可与基板上的印刷电路及导线焊接点搭配；一封盖于凹穴中并形成一晶粒透光部的保护层；以及一结合于基板的另一面上的散热体。藉此，可解决高功率瓦级LED封装体散热问题及提高承载瓦特数，延长使用寿命，不仅能迅速有效地散热，使功率达最大化以获得最大照明光通量流明数，并以不同的电路组合使能源管理更为方便有效。
文档编号H01L33/00GK2817077SQ20052005054
公开日2006年9月13日 申请日期2005年3月23日 优先权日2005年3月23日
发明者柯雅慧 申请人:柯雅慧