发光二极管封装结构以及相关制造方法
【专利摘要】发光二极管封装结构包括一金属基板、一凹槽结构、一发光二极管、及一反射层。其中，金属基板的表面上涂布一绝缘层与一线路层，该绝缘层介于线路层与金属基板间。凹槽结构设置于金属基板上，且凹槽结构围绕着发光二极管，且线路层电性连接该发光二极管。该反射层至少设置于该凹槽结构的一第一表面上，该第一表面围绕并面向着该发光二极管，且发光二极管所发出的部分光线被该反射层所反射。本发明的有益效果是能够有效提升发光二极管晶粒的光萃取效率，提供给使用者更大的便利性。
【专利说明】发光二极管封装结构以及相关制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种发光二极体封装结构及其制造方法，且特别是有关于一种具凹槽结构的发光二极体封装结构与制造具凹槽结构的发光二极体封装结构的方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管一般需要搭载封装结构，以应用于不同的电子产品上。针对不同的发光二极管，封装结构亦须要有对应的设计以发挥发光二极管的效能。举例来说，若封装结构仅提供平坦的平面来承载发光二极管，则发光二极管侧边发出的光线便无法被利用而造成浪费。更明确地说，相对于封装结构提供的平面，发光二极管所发出的光线大致可分为垂直于该平面的光线以及平行于该平面的光线。而为了能利用平行于封装结构平面的光线，在先前技术中，一般是在封装结构上设置凹槽，并在凹槽中涂上反射层，然后将发光二极管置入该凹槽。如此发光二极管射出平行于封装结构平面的光线便能通过涂布在凹槽内壁上的反射层反射，并由封装结构平面射出，而能够提升光萃取效率。
[0003]然而，在先前技术中的封装结构所使用的基板一般是以塑料材质制成来降低成本，但是如此材质的散热性能较差。在当搭载的发光二极管是属于高功率的发光二极管时，此类的封装结构将无法有效地将发光二极管产生的热能散出，造成整体温度上升，最后导致热崩溃的情况。因此，先前技术改以陶瓷基板或硅基板来取代塑料基板来解决散热问题。然而陶瓷基板虽然能有效散热，但是其成本太高。硅基板则由于制程因素，无法有效降低其凹槽的尺寸来对应发光二极管的尺寸。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种发光二极管封装结构。该发光二极管结构包括一金属基板；一绝缘层，位于该基板上方；一线路层，位于该绝缘层上方；一凹槽结构，该凹槽结构设置于该金属基板上；一反射层，设置于该凹槽结构的一第一表面上；以及一发光二极管，设置于该凹槽结构中。
[0005]本发明另提供一种发光二极管封装结构的制造方法。该制造方法包括(a)提供一金属基板；(b)形成一绝缘层于该基板上；(c)形成一线路层于该绝缘层上；(d)于该金属基板上形成一凹槽结构；(e)形成一反射层，于该凹槽结构的一第一表面上 '及(f)设置一发光二极管于该凹槽结构内。
[0006]为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图示，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1所示说明本发明的第一实施例的发光二极管封装结构的示意图。
[0008]图2所示说明本发明的第一实施例的发光二极管封装结构的制造方法的流程图。
[0009]图3A至图3G所示说明本发明的第一实施例的发光二极管封装结构的制造方法的流程图。
[0010]图4所示说明本发明的第二实施例的发光二极管封装结构的示意图。
[0011]图5所示说明本发明的第二实施例的发光二极管封装结构的制造方法的流程图。
[0012]图6A至6H所示说明本发明的第二实施例的发光二极管封装结构的制造方法的流程图。
[0013]图7说明本发明的第三实施例的发光二极管封装结构的示意图。
【具体实施方式】
[0014]请参照图1，图1说明本发明的第一实施例的发光二极管封装结构100的示意图。发光二极管封装结构100包括:基板101、绝缘层102、线路层103、凹槽结构104、反射层105、发光二极管106、透光封装胶体107、以及导线108。在本实施例中，透光封装胶体107为半圆球形，但也可将其设计成其他形状，不限于半圆球形。在本实施例中，基板101的材质为铜，但也可使用铝或其他金属材质及其合金，以提升散热效率。基板101的表面涂布绝缘层102与线路层103。在本实施例中，凹槽结构104设置于基板101的平面IOlS上并围绕发光二极管106，但凹槽结构104并不限于设置在101平面上，亦可制作于绝缘层102上。反射层105设置在凹槽结构104的第一表面104S上，用来反射发光二极管106所发出的光线(如图1中虚线所示)。反射层105为具高反射性之金属如铝或银或是介电材料等。发光二极管106通过导线108连接线路层103以接收电源来发光。透光封装胶体107用来覆盖发光二极管106并导引发光二极管106所射出的光线。
[0015]本发明的第一实施例的特征之一在于将发光二极管106设置在凹槽结构104中，并在凹槽结构104的表面104S上设置反射层105。换句话说，凹槽结构104围绕发光二极管106，而设置在凹槽结构104的表面104S上的反射层105也会围绕发光二极管106。如此一来，发光二极管106的侧面所发射出的光线将可通过反射层105反射，而能够与发光二极管106的正面所发射出的光线同方向，如此便不会浪费发光二极管106的侧面所发射出的光线，而能够提高发光二极管106的光萃取效能。因此，凹槽结构104的表面104S与基板101的表面IOlS之间的角度需要适切地设计，以让发光二极管106的侧面的光线能够在经过反射层105反射后，其行进方向能与从发光二极管106的正面发出的光线的行进方向相同或接近，才能有效地提高发光效能。
[0016]此外，凹槽结构104可以是在基板101上形成一光阻层，并经过曝光显影制程后形成。也就是说，凹槽结构104是在基板101上形成由光阻构成的围墙，以作为反射层105的依附，而能够让发光二极管106的侧面的光线能够通过反射层105反射。
[0017]本发明的第一实施例的特征之二在于本发明所使用的基板101的材质为铜，由于铜的导热系数较高，因此当发光二极管106是属于高功率的发光二极管时，其热能仍然能够通过以铜做为材质的基板101散热，而不会导致热崩溃的情况发生。
[0018]请参照图2与图3A?图3G所示，图2与图3A?图3G说明本发明的第一实施例的发光二极管封装结构的制造方法200的流程图。步骤说明如下:
[0019]步骤S21:提供基板；
[0020]步骤S22:在基板上形成绝缘层；
[0021]步骤S23:在基板上形成凹槽结构；[0022]步骤S24:形成线路层与反射层；
[0023]步骤S25:在基板上设置发光二极管；
[0024]步骤S26:设置导线以连接发光二极管以及线路层；
[0025]步骤S27:设置透光封装胶体以覆盖发光二极管。
[0026]首先，请参照图3A，进行制造方法200中的步骤S21，提供一基板101。再来，请参照图3B，进行制造方法200中的步骤S22，在基板101上形成绝缘层102。之后，请参照图3C，进行制造方法200中的步骤S23，在基板101上形成凹槽结构104，此凹槽结构104可由在基板101上设置一光阻层然后经过曝光显影制程形成其中在凹槽结构104的内缘有一第一表面104S。然后，请参照图3D，进行制造方法200中的步骤S24，在绝缘层102上形成线路层103并同时在凹槽结构104的第一表面104S形成反射层105。接着，请参照图3E，进行制造方法200中的步骤S25，在基板101上且在凹槽结构104内设置发光二极管106。之后，请参照图3F，进行制造方法200中的步骤S26，设置导线108，以将发光二极管106电性连接至线路层103。需注意的事，发光二极管106除了通过导线108电性连接至位于凹槽结构104外的线路层103外，也可以通过将线路层103与反射层105相连接而使发光二极管106与线路层103电性连接。再来，请参照图3G，进行制造方法200中的步骤S27，设置透光封装胶体107以覆盖发光二极管106。
[0027]请参照图4。图4说明本发明的第二实施例的发光二极管封装结构400的示意图。发光二极管封装结构包括基板401、绝缘层402、线路层403、凹槽结构404、反射层405、发光二极管406、透光封装胶体407、导线408、以及凹槽409。在本实施例中，基板401的材质为铜，但也可使用铝或其他金属材质与其合金，以提升散热效率。基板401的表面涂布绝缘层402与线路层403。发光二极管封装结构400与发光二极管封装结构100的差异在于:在发光二极管封装结构400中的基板401上另外还设置有一凹槽409，其设置位置与凹槽结构404对应。更明确地说，凹槽结构404设置于基板401的平面401S以及凹槽409上，并围绕发光二极管406。反射层405设置在凹槽结构404的第一表面404S上以及凹槽409的表面409S上，用来反射发光二极管406所发出的光线(如图4中虚线所示)。发光二极管406通过导线408连接线路层403以接收电源来发光，透光封装胶体407用来覆盖发光二极管406并导引发光二极管406所射出的光线。
[0028]本发明的第二实施例的特征之一在于将发光二极管406设置在凹槽结构404与凹槽409中，并在凹槽结构404的第一表面404S上以及凹槽409的表面409S设置反射层405。换句话说，凹槽结构404围绕发光二极管406，而设置在凹槽结构404的第一表面404S上的反射层405也会围绕发光二极管406。如此一来，发光二极管406的侧面所发射出的光线将可通过反射层405反射，而能够与发光二极管406的正面所发射出的光线同方向，如此便不会浪费发光二极管406的侧面所发射出的光线，进而能够提高发光二极管封装结构100整体的光萃取效能。因此，凹槽结构404的表面404S与基板401的第一表面401S之间的角度需要适切地设计，以让发光二极管406的侧面的光线能够在经过反射层405反射后与发光二极管406的正面的光线的方向接近，才能有效地提高发光效能。
[0029]此外，凹槽409可以是通过在基板401上进行蚀刻的方式或者通过冲压的方式而形成。凹槽结构404可以是在基板401以及凹槽409上形成一光阻层，并经过曝光显影制程后形成。如此，通过凹槽409所提供的深度，可以降低凹槽结构404凸出基板401上方表面的高度。也就是说，凹槽结构404中由光阻构成的围墙的一部分是位在凹槽409内、另一部分是凸出在基板401上，而凹槽结构404中由光阻所构成的围墙便可作为反射层405的依附，而能够让发光二极管406的侧面的光线能够通过反射层405反射。
[0030]本发明的第二实施例的特征之二在于本发明所使用的基板401的材质为铜，由于铜的导热系数较高，因此当发光二极管406是属于高功率的发光二极管时，其热能仍然能够通过金属材质的基板401散热，而不会导致热崩溃的情况发生。
[0031 ] 请参照图5与图6A?图6H所示，图5与图6A?图6H所示说明本发明的第二实施例的发光二极管封装结构的制造方法500的流程图。步骤说明如下:步骤S51:提供基板；
[0032]步骤S52:在基板上形成凹槽；
[0033]步骤S53:在基板上形成绝缘层；
[0034]步骤S54:在基板上形成凹槽结构；
[0035]步骤S55:形成线路层与反射层；
[0036]步骤S56:在基板上设置发光二极管；
[0037]步骤S57:设置导线以连接发光二极管以及线路层；
[0038]步骤S58:设置透光封装胶体以覆盖发光二极管。
[0039]首先，请参照图6A，进行制造方法500中的步骤S51，提供一基板401。之后，请参照图6B，进行制造方法500中的步骤S52，在基板401上形成凹槽409，此凹槽409可由在基板401上进行蚀刻或冲压形成。再来，请参照图6C，进行制造方法500中的步骤S53，在基板401上形成绝缘层402。然后，请参照图6D，进行制造方法500中的步骤S54，在基板401上对应于凹槽409的位置形成凹槽结构404，此凹槽结构404可由在基板401上设置一光阻层然后经过曝光显影制程形成。接着，请参照图6E，进行制造方法500中的步骤S55，在凹槽结构404的第一表面404S以及凹槽409的表面409S形成线路层403与反射层405。再来，请参照图6F，进行制造方法500中的步骤S56，在基板401上且在凹槽409内设置发光二极管406。之后，请参照图6G，进行制造方法500中的步骤S57，设置导线408，以将发光二极管406连接至线路层403。最后，请参照图6H，进行制造方法500中的步骤S58，设置透光封装胶体407以覆盖发光二极管406。
[0040]请参考图7，图7说明本发明的第三实施例的发光二极管封装结构700的示意图。发光二极管封装结构700包括基板401、绝缘层402、线路层403、凹槽结构704、反射层405、发光二极管406、透光封装胶体407、导线408，以及凹槽409。发光二极管封装结构700类似于发光二极管封装结构400，其差异在于发光二极管封装结构700中的凹槽结构704与发光二极管封装结构400中的凹槽结构404不同。在本实施例中，由光阻层形成的凹槽结构704仅设置于基板401的表面401S上，而未设置于凹槽409的表面409S上。
[0041 ] 此外，在上述的实施例中，于发光二极管上皆未涂布荧光粉层，故发光二极管封装结构所发出的光色是决定于发光二极管所发出的光色，也就是说若发光二极管为蓝光LED芯片，发光二极管封装结构整体所发出来的光色即为蓝光。然而，也可在如图2中之步骤S26与步骤S27问进行以下步骤:在发光二极管上涂布一荧光粉层。上述的荧光粉层例如是由黄色荧光粉所构成，故若发光二极管为蓝光LED芯片，发光二极管所发出的蓝光便会和荧光粉层所发出的黄光相混合，而形成白光，因此发光二极管封装结构整体所发出来的光色即为白光。[0042]综上所述，本发明所提供的发光二极管封装结构，改以铜等金属材质来作为基板，如此便能有效散热，而能够在即便搭载高功率的发光二极管晶粒时，仍然不会有热崩溃的情况发生，而且通过在基板上设置凹槽结构并在凹槽结构的表面涂上反射层，能够有效提升发光二极管晶粒的光萃取效率，提供给使用者更大的便利性。
[0043]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，而本发明中图2与图5的制造方法其步骤顺序也可以公知技艺做适当之安排，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。
[0044]上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属【技术领域】的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。
【权利要求】
1.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括: 一金属基板； 一绝缘层，位于该金属基板上方； 一线路层，位于该绝缘层上方； 一凹槽结构，该凹槽结构设置于该金属基板上； 一反射层，设置于该凹槽结构的一第一表面上；以及 一发光二极管，设置于该凹槽结构中，且该发光二极管与该线路层电性连接。
2.如权利要求1所述发光二极管封装结构，其特征在于，该凹槽结构为一光阻层。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该金属基板具有一平面，该凹槽结构设置于该平面上。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，于该金属基板上形成有一凹槽，该凹槽结构的下半部分是设置于该凹槽中。
5.如权利要求3所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该凹槽是通过蚀刻该金属基板而形成。
6.如权利要求3所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该凹槽是通过冲压该金属基板而形成。
7.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该金属基板上形成有一凹槽，该凹槽结构设置 于该凹槽的周围，且该反射层是设置于该凹槽结构的该第一表面与该凹槽的表面上。
8.如权利要求6所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该凹槽结构的该第一表面与该凹槽的表面相连接。
9.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包括一透光封装胶体，覆盖该于该发光二极管上。
10.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该金属基板为铝、铜或其I=1-Wl O
11.一种发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，包括: (a)提供一金属基板； (b)形成一绝缘层于该基板上； (c)形成一线路层于该绝缘层上； (d)于该金属基板上形成一凹槽结构； (e)形成一反射层，于该凹槽结构的一第一表面上；及 (f)设置一发光二极管于该凹槽结构内。
12.如权利要求11所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于，还包括一光阻层曝光显影制程以形成该凹槽结构。
13.如权利要求11所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于，还包括于该金属基板上形成一凹槽。
14.如权利要求13所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于，还包括形成一凹槽结构于该凹槽上。
15.如权利要求13所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于，该凹槽是通过冲压该金属基板的方式形成。
16.如权利要求13所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于，该凹槽是通过蚀刻该金属基板的方式形成。
17.如权利要求11所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于，还包含形成I凹槽结构于一平面基板上。
18.如权利要求13所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于，还包含形成一凹槽结构于该凹槽的周围。
19.如权利要求13所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于，还包括形成一反射层于该凹槽与凹槽结构·之第一表面上。
【文档编号】H01L33/64GK103855272SQ201310084013
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】谢新贤, 黄田昊, 吴上义, 吴奕均 申请人:联京光电股份有限公司