专利名称：以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种发光二极管芯片封装结构，尤指一种以陶瓷 为基板的发光二极管芯片封装结构。
背景技术：
请参阅图1所示，为习知直立式发光二极管芯片封装结构的剖面示 意图。由图中可知，习知的直立式发光二极管芯片封装结构包括 一绝缘基底la、 一导电架2a、 一发光二极管芯片3a及一荧光胶体4a。其中，该导电架2a具有二个分别延该绝缘基底la的两相反侧边弯 折二次的导电接脚20a、 21a，以使得该等导电接脚20a、 21a的下端面可 与一电路板5a产生电性接触，并且该导电接脚20a、 21a分别具有一正电 极区域200a及一负电极区域210a。再者，该发光二极管芯片3a具有一正电极端300a及一负电极端 310a，并且该发光二极管芯片3a直接设置在该导电接脚20a上，以使得 该正电极端300a直接与该导电接脚20a的正电极区域200a产生电性接 触，而该发光二极管芯片3a的负电极端310a透过一导线6a与该导电接 脚21a的负电极区域210a产生电性连接。最后，该荧光胶体4a覆盖在该发光二极管芯片3a上，以保护该发 光二极管芯片3a。藉此，习知的直立式发光二极管芯片封装结构可产生 向上投光(如箭头所示)的发光效果。请参阅图2及图3所示，其分别为习知侧式发光二极管芯片封装结构的立体示意图及图2的3-3剖面图。由图中可知，习知的侧式发光二极 管芯片封装结构包括 一绝缘基底lb、 一导电架2b、 一发光二极管芯片 3b及一荧光胶体4b。其中，该导电架2b具有二个分别延该绝缘基底lb的一侧边弯折二 次的导电接脚20b、 21b，以使得该等导电接脚20b、 21b的侧端面可与一 电路板5b产生电性接触，并且该导电接脚20b、 21b分别具有一正电极 区域200b及一负电极区域210b。再者，该发光二极管芯片3b具有一正电极端300b及一负电极端 310b，并且该发光二极管芯片3b直接设置在该导电接脚20b上，以使得 该正电极端300b直接与该导电接脚20b的正电极区域200b产生电性接 触，而该发光二极管芯片3b的负电极端310b透过一导线6b与该导电接 脚21b的负电极区域210b产生电性连接。最后，该荧光胶体4b覆盖在该发光二极管芯片3b上，以保护该发 光二极管芯片3b。藉此，习知的侧式发光二极管芯片封装结构可产生侧 向投光(如图3的箭头所示)的发光效果。然而，上述直立式及侧式发光二极管芯片封装结构的该等导电接脚 (20a、 21a、 20b、 21b)必须经过弯折才能与电路板(5a、 5b)产生接触， 因此增加制程的复杂度。实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题，在于提供一种以陶瓷为基板的发 光二极管芯片封装结构，其可藉由任何成形的方式，将导电层成形于陶 瓷基板上，再透过陶瓷共烧技术(Low-Temperature Cofired Ceramics,LTCC)将中空陶瓷壳体固定于该陶瓷基板上，因此本实用新型不像习知 一样需要使用导电架并且还要经过弯折才能与电路板产生电性连接。为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种以陶瓷为基板的发光 二极管芯片封装结构，其包括 一陶瓷基板、 一导电单元、 一中空陶瓷 壳体、复数个发光二极管芯片、及一封装胶体。其中，该陶瓷基板具有 一本体、及复数个彼此分开且分别从该本体延伸出的突块；该导电单元具有复数个分别成形于该等突块表面的导电层；该中空陶瓷壳体固定于该陶瓷基板的本体的顶面上以形成一容置空间，并且该容置空间曝露出该等导电层的顶面；该等发光二极管芯片分别设置于该容置空间内，并 且每一个发光二极管芯片的正、负电极端分别电性连接于不同的导电层； 以及，该封装胶体填充于该容置空间内，以覆盖该等发光二极管芯片。 其中，上述的突块是分别从该本体的其中三面延伸而出。' 再者，根据本实用新型的其中一种方案，上述的导电单元可为一第 一导电单元、 一硬度强化单元及一第二导电单元的组合。其中，该第一 导电单元具有复数个分别成形于该等突块表面的第一导电层；该硬度强 化单元具有复数个分别成形于该等第一导电层上的硬度强化层；以及， 该第二导电单元具有复数个分别成形于该等硬度强化层上的第二导电 层；藉此，该等第一导电层、该等硬度强化层及该等第二导电层依序组 合成该导电层。另外，上述该导电单元也可为一第一导电单元及一第二导电单元的 组合。其中，该第一导电单元具有复数个分别成形于该等突块表面的第 一导电层；该第二导电单元具有复数个分别成形于该等第一导电层上的 第二导电层，其中每一个第二导电层为一硬度强化导电层(consolidated layer);藉此，该等第一导电层及该等第二导电层组合成该导电层。本实用新型的优点在于可藉由任何成形的方式，将导电层成形于陶瓷基板上，再透过陶瓷共烧技术(Low-Temperature Cofired Ceramics, LTCC)将中空陶瓷壳体固定于该陶瓷基板上，因此本实用新型不像习知 一样需要使用导电架并且还要经过弯折才能与电路板产生电性连接。为了能更进一步了解本实用新型为达成预定目的所采取的技术、手 段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用 新型的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附 图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
图1为习知直立式发光二极管芯片封装结构的剖面示意图； 图2为习知侧式发光二极管芯片封装结构的立体示意图； 图3为图2的3-3剖面图；图4为本实用新型以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构的制作 方法的第一实施例的流程图；图5A至图5C为本实用新型以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结 构的制作方法的第一实施例的制作流程示意图；图6为本实用新型以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构的第一 实施例的剖面示意图；图7为本实用新型第一实施例的发光二极管芯片的第一种设置方式 的侧视示意图；图8为本实用新型第一实施例的发光二极管芯片的第二种设置方式 的侧视示意图；图9为本实用新型第一实施例的发光二极管芯片的第三种设置方式 的侧视示意图；图10为本实用新型发光二极管芯片的第四种设置方式的侧视示意图；图11为本实用新型以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构的制作 方法的第二实施例的流程图；图12为本实用新型以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构的第二 实施例的侧视剖面图；以及图13为本实用新型第一实施例的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封 装结构于侧式状态的立体示意图。主要组件符号说明 一、习知 绝缘基底 导电架发光二极管芯片荧光胶体电路板导线绝缘基底 导电架la2a 导电接脚 20a、 21a 正电极区域200a 负电极区域210a3a 正电极端 300a负电极端 310a4a 5a 6a lb2b 导电接脚 20b、 21b发光二极管芯片荧光胶体电路板导线二、本实用新型 陶瓷基板第一导电层 硬度强化层 第二导电层 第二导电层第二导电层第二导电层中空陶瓷壳体 发光二极管芯片发光二极管芯片正电极区域 200b 负电极区域210b 3b 正电极端 300b负电极端 310b4b 5b 6b1 本体 10突块 11 半穿孔 1223 3'4 正极导电部40负极导电部41 4' 正极导电部40'负极导电部41' 4〃正极导电部40"负极导电部41"5 容置空间 506 正电极端 60负电极端 61 6' 正电极端 60负电极端 61'发光二极管芯片6〃导线 锡球封装胶体7、 7' 8发光二极管芯片97'正电极端 负电极端60〃61'正电极端 90 负电极端 91 突块 92 93正极导电部94 负极导电部9具体实施方式
请参阅图4至图6所示，其分别为本实用新型以陶瓷为基板的发光 二极管芯片封装结构的制作方法的第一实施例的流程图、制作流程示意 图、及剖面示意图。由图4的流程图中可知，本实用新型提供一种以陶 瓷为基板的发光二极管芯片的封装结构，其制作方法包括首先，配合 图5A及图6所示，提供一陶瓷基板l，其具有一本体IO、及复数个彼此 分开且分别从该本体10的其中三面延伸出的突块11 (SIOO)，其中该陶 瓷基板1的本体10的侧面具有复数个分别形成于每两个突块11之间的 半穿孔(half through hole) 12。然后，分别成形复数个第一导电层2于该等突块11的表面(S102)， 其中该第一导电层2为银膏层(silver paste layer);接着，分别成形复数 个硬度强化层3于该等第一导电层2上(S104)，其中该硬度强化层为镍层(nickel layer);紧接着，分别成形复数个第二导电层4于该等硬度强 化层3上(S106)，其中该第二导电层4为金层(golden layer)或银层(silver layer )。接着，配合图5B及图6所示，固定一中空陶瓷壳体5于该陶瓷基板 1的本体10的顶面上以形成一容置空间50，并且该容置空间50曝露出 该等第二导电层4的顶面(S10S)，其中该陶瓷基板1的本体10与该中 空陶瓷壳体5为两个相互配合的长方体，并且该中空陶瓷壳体5是利用 陶瓷共烧技术(Low-Temperature Cofired Ceramics， LTCC)，以固定于该 陶瓷基板1的本体10的顶面上。接下来，配合图5C及图6所示，分别设置复数个发光二极管芯片6 于该容置空间50内，并且每一个发光二极管芯片6的正、负电极端分别 电性连接于不同的第二导电层4'(S110)，其中每一个发光二极管芯片6 的正、负电极端可透过两个导线7，以分别电性连接于不同的第二导电层 4;最后，填充一封装胶体8于该容置空间50内，以覆盖该等发光二极 管芯片6 (S112)。藉此，透过该容置空间50朝上的方式，让该等第二导 电层4的底面接触于一电路板(图未示)，以使得本实用新型的发光二极 管芯片封装结构能以直立的方式向上投光(如图6的箭头所示)。请参阅图7所示，为本实用新型第一实施例的发光二极管芯片的第 一种设置方式的侧视示意图。由图中可知，该等第二导电层4分成复数 个正极导电部40及负极导电部41，并且该发光二极管芯片6的正、负电 极端60、 61分别设置于每一个发光二极管芯片6的上表面；藉此，透过 打线(wire-bounding)的方式，以使得每一个发光二极管芯片6的正、 负电极端60、 61分别透过两导线7而电性连接于相邻的正极导电部40 及负极导电部41。请参阅图8所示，为本实用新型第一实施例的发光二极管芯片的第 二种设置方式的侧视示意图。由图中可知，该等第二导电层4'分成复数个正极导电部40'及负极导电部41'，并且该发光二极管芯片6'的正、负 电极端60'、 61'分别设置于每一个发光二极管芯片6'的下表面与上表面； 藉此，透过打线(wire-bounding)的方式，以使得每一个发光二极管芯 片6'的正电极端60'直接电性连接于相对应的正极导电部40'，并且每一 个发光二极管芯片6'的负电极端61'则透过一导线7'而电性连接于相对应 的负极导电部41'。请参阅图9所示，为本实用新型第一实施例的发光二极管芯片的第 三种设置方式的侧视示意图。由图中可知，该等第二导电层4〃分成复数 个正极导电部40〃及负极导电部41〃 ，并且该发光二极管芯片6〃的正、 负电极端60〃 、 61〃分别设置于每一个发光二极管芯片6〃的下表面； 藉此，透过覆晶(flip-chip)的方式，以使得每一个发光二极管芯片6〃 的正、负电极端60〃 、 61〃分别透过复数个相对应的锡球7"而电性连 接于相邻的正极导电部40〃及负极导电部41〃 。请参阅图IO所示，为本实用新型发光二极管芯片的第四种设置方式 的侧视示意图。由图中可知，该发光二极管芯片9的正、负电极端90、 91分别设置于每一个发光二极管芯片9的上表面，并且每一个发光二极 管芯片9分别设置于每两个突块92之间；藉此，透过打线(wire-bounding) 的方式，以使得每一个发光二极管芯片9的正、负电极端90、 91分别透 过两导线93而电性连接于相邻的正极导电部94及负极导电部95。请参阅图11及图12所示，其分别为本实用新型以陶瓷为基板的发 光二极管芯片封装结构的制作方法的第二实施例的流程图及侧视剖面 图。由图中可知，第二实施例的S200与S202及S206至S210分别与第一实施例的S100至S102与S108至S112相同。而第二实施例与第一实 施例最大的不同在于在该步骤S202之后，分别成形复数个第二导电层 3'于该等第一导电层2上，其中每一个第二导电层3'为一硬度强化导电层(consolidated layer ) (S204 )。请参阅图13所示，为本实用新型第一实施例的以陶瓷为基板的发光 二极管芯片封装结构于侧式状态的立体示意图。由图中可知，透过该容 置空间50朝向侧面的方式，让该等第二导电层4的侧面接触于一电路板(图未示)，以使得本实用新型的发光二极管芯片封装结构能以侧立的方 式向侧面投光。综上所述，本实用新型的优点在于可藉由任何成形的方式，将导 电层成形于陶瓷基板上，再透过陶瓷共烧技术(Low-Temperature Cofired Ceramics, LTCC)将中空陶瓷壳体固定于该陶瓷基板上，因此本实用新 型不像习知一样需要使用导电架并且还要经过弯折才能与电路板产生电 性连接。但，以上所述，仅为本实用新型最佳的具体实施例的详细说明与图 式，而本实用新型的特征并不局限于此，并非用以限制本实用新型，本 实用新型的所有范围应以申请专利范围为准，凡合于本实用新型申请专 利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本实用新型的范畴中， 任何熟悉该项技艺者在本实用新型的领域内，可轻易思及的变化或修饰 皆可涵盖在本实用新型的专利范围。
权利要求1、一种以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构，其特征在于，包括一陶瓷基板，其具有一本体、及复数个彼此分开且分别从该本体延伸而出的突块；一导电单元，其具有复数个分别成形于该等突块表面的导电层；一中空陶瓷壳体，其固定于该陶瓷基板的本体的顶面上以形成一容置空间，并且该容置空间曝露出该等导电层的顶面；复数个发光二极管芯片，其分别设置于该容置空间内，并且每一个发光二极管芯片的正、负电极端分别电性连接于不同的导电层；以及一封装胶体，其填充于该容置空间内，以覆盖该等发光二极管芯片。
2、 ^如权利要求1所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该陶瓷基板的本体的侧面具有复数个分别形成于每两个突 块之间的半穿孔。
3、 如权利要求1所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该本体与该中空陶瓷壳体为两个相互配合的长方体。
4、 如权利要求1所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该导电单元更进一步包括一第一导电单元，其具有复数个分别成形于该等突块表面的第一导 电层；一硬度强化单元，其具有复数个分别成形于该等第一导电层上的硬 度强化层；以及一第二导电单元，其具有复数个分别成形于该等硬度强化层上的第 二导电层；藉此，该等第一导电层、该等硬度强化层及该等第二导电层依序组合成该导电层。
5、 如权利要求4所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构，其特征在于该第一导电层为银膏层。
6、 如权利要求4所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该硬度强化层为镍层。
7、 如权利要求4所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该第二导电层为金层或银层。
8、 如权利要求1所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该导电单元更进一步包括一第一导电单元，其具有复数个分别成形于该等突块表面的第一导 电层；以及一第二导电单元，其具有复数个分别成形于该等第，导电层上的第 二导电层，其中每一个第二导电层为一硬度强化导电层；藉此，该等第一导电层及该等第二导电层组合成该导电层。
9、 如权利要求8所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该第一导电层为银膏层。
10、 如权利要求8所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构，其特征在于该第二导电层为金层或银层。
11、 如权利要求1所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构，其特征在于该容置空间是以朝上的方式，以使得该等导电层的底面接 触于一电路板。
12、 如权利要求1所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构，其特征在于该容置空间是以朝向侧面的方式，以使得该等导电层的侧 面接触于一电路板。
13、 如权利要求1所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构，其特征在于该等导电层分成复数个正极导电部及负极导电部。
14、 如权利要求13所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该发光二极管芯片的正、负电极端分别设置于每一个发光 二极管芯片的上表面；藉此，透过打线的方式，以使得每一个发光二极 管芯片的正、负电极端分别透过两导线而电性连接于相邻的正极导电部 及负极导电部。
15、 如权利要求13所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构，其特征在于该发光二极管芯片的正、负电极端分别设置于每一个发光 二极管芯片的下表面与上表面；藉此，透过打线的方式，以使得每一个发光二极管芯片的正电极端直接电性连接于相对应的正极导电部，并且 每一个发光二极管芯片的负电极端则透过一导线而电性连接于相对应的 负极导电部。
16、 如权利要求13所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该发光二极管芯片的正、负电极端分别设置于每一个发光 二极管芯片的下表面；藉此，透过覆晶的方式，以使得每一个发光二极管芯片的正、负电极端分别透过复数个相对应的锡球而电性连接于相邻 的正极导电部及负极导电部。
17、 如权利要求13所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于该发光二极管芯片的正、负电极端分别设置于每一个发光二极管芯片的上表面，并且每一个发光二极管芯片分别设置于每两个突块之间；藉此，透过打线的方式，以使得每一个发光二极管芯片的正、负电极端分别透过两导线而电性连接于相邻的正极导电部及负极导电部。
18、 如权利要求1所述的以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构， 其特征在于每一个突块是从该本体的其中三面延伸而出。
专利摘要一种以陶瓷为基板的发光二极管芯片封装结构，其包括陶瓷基板、导电单元、中空陶瓷壳体、复数个发光二极管芯片及封装胶体。该陶瓷基板具有一本体及复数个从该本体的其中三面延伸出的突块；该导电单元具有复数个分别成形于该等突块表面的导电层；该中空陶瓷壳体固定于该本体的顶面上以形成一容置空间，并且该容置空间曝露出该等导电层的顶面；该等发光二极管芯片分别设置于该容置空间内，并且每一个发光二极管芯片的正、负电极端分别电性连接于不同的导电层；该封装胶体填充于该容置空间内以覆盖该等发光二极管芯片。
文档编号H01L25/00GK201087904SQ200720176769
公开日2008年7月16日 申请日期2007年10月18日 优先权日2007年10月18日
发明者庄峰辉, 汪秉龙, 洪基纹, 陈家宏 申请人:宏齐科技股份有限公司