發光二極體的封裝結構的製作方法
2023-10-22 14:05:57 1
專利名稱：發光二極體的封裝結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體封裝結構，特別是涉及一種發光二極體的封裝結構及其制 造方法。
背景技術：
參閱圖1與圖2，以往的一種發光二極體的封裝結構1包含一個具有兩個表面電極 111、112的基座11、一顆分別電連接於所述電極111、112的發光二極體晶片(LED Die) 12, 及一層由摻雜螢光粉(phosphor)的封膠製成且包覆該發光二極體晶片12的膠層13，該膠 層13是採注射成型(injection molding)或傳遞成型(transfer molding)製成，其中，該 膠層13自頂面至該基座11的表面的厚度I為220微米，但該發光二極體晶片12厚度就有 100微米，加上該膠層13的寬度約為該發光二極體晶片12的4 8倍，依該發光二極體晶 片12的長、短軸方向而有不同，故該發光二極體晶片12四周的膠層13較厚，而上方膠層13 厚度較薄，如此，封膠在注射成型、傳遞成型該膠層13的過程中，會因該發光二極體晶片12 上方空間對比於四周空間太小，而產生封膠在該發光二極體晶片12上方的流動性與四周 流動性不同，會讓封膠中摻雜的螢光粉因流動性不同產生不同的沉澱分布狀況，通常會造 成螢光粉在該發光二極體晶片12上方的分布狀況較差。此外，由於該膠層13在該發光二極體晶片12的上方厚度與四周厚度不同，故該發 光二極體晶片12各方向的發出的光線在膠體13中的行進路徑長度不同，例如向四周發 出的光線其行進路徑較長，螢光粉的相對分布量也較多，故較有機會與螢光粉作用，而產生 較多的黃色光，相對於向上方發出的光線因為行進路徑相對短很多，螢光粉相對分布量較 少，所以較沒有機會與螢光粉作用，產生較少的黃色光；參閱圖2，為單一顆該發光二極體 以垂直發光面的方向為0度，沿一長軸方向將各個角度的出光色坐標值(CIE)繪製成的一 圖表，由圖可知色坐標值分布區域較廣，表示在不同角度的出光色坐標差異較大，也就是各 角度白光的顏色不均勻，再參閱圖3，為統計多顆該發光二極體的出光色坐標值繪製成的一 圖表，如此，因螢光粉在每一顆該發光二極體中的分布不均勻，造成多顆該發光二極體的出 光色坐標值上的分布區域也較廣的現象，表示個別發光二極體出光的白光色坐標值差異較 大。
發明內容
本發明的目的是在提供一種可以改善出光色坐標分布的發光二極體的封裝結構。本發明的另一目的，也就是在提供一種可以改善出光色坐標分布的發光二極體封 裝結構的製造方法。本發明發光二極體的封裝結構，包含一個基座、一顆發光二極體、一層第一膠層 及一層第二膠層，該基座具有表面，該發光二極體晶片設置於該基座表面上，該第一膠層摻 雜有螢光粉，並以類似於該發光二極體晶片的外形包覆於該發光二極體晶片上，且由該發 光二極體晶片至該第一膠層頂面的距離，與由該發光二極體晶片至該第一膠層任一側面的距離實質上相等，該第二膠層包覆於該第一膠層外。本發明發光二極體的封裝結構的製造方法包含以下步驟首先，將至少一顆發光 二極體晶片設置於一個基座的表面上，接著，將一層摻雜有螢光粉的第一膠層以類似於該 發光二極體晶片的外形包覆於該發光二極體晶片上，並使由該發光二極體晶片至該第一膠 層頂面的距離，與由該發光二極體晶片至該第一膠層任一側面的距離實質上相等，最後，將 一層第二膠層包覆於該第一膠層外。本發明的有益效果在於利用由該發光二極體晶片至該第一膠層頂面及該發光二 極管晶片至該第一膠層任一側面的距離實質上相等，讓摻雜有螢光粉的該第一膠層在包覆 該發光二極體晶片的各方向厚度差異減少，使得該發光二極體晶片各方向發出的光線行進 路徑長度能相似，出光顏色相似，更因調整第一膠體厚度下，進而達到使多顆發光二極體的 出光在色坐標上的分布更加集中。
圖1是剖視示意圖，說明一種傳統發光二極體的封裝結構；圖2是圖表，說明單一顆傳統發光二極體的各角度出光色坐標的分布圖；圖3是圖表，說明多顆傳統發光二極體的色坐標分布圖；圖4是剖視示意圖，說明本發明發光二極體的封裝結構的一個優選實施例；圖5是圖表，說明本優選實施例單一顆發光二極體的各角度出光色坐標的分布 圖；圖6是圖表，說明本優選實施例統計多顆發光二極體的出光色坐標分布圖；圖7是剖視示意圖，說明本優選實施例還包含一個外基座；圖8是剖視示意圖，說明本優選實施例的一顆發光二極體晶片設置於該基座表面 的狀況；圖9是剖視示意圖，說明本優選實施例的一第一膠層4封裝該發光二極體晶片3 的狀況；圖10是流程圖，說明本優選實施例的製造流程；圖11是等角示意圖，說明本優選實施例的製造流程用於製作多顆發光二極體的 形式；圖12是類似圖11的等角示意圖，說明本優選實施例的製造流程用於製作多顆發 光二極體的形式。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明參閱圖4，本發明發光二極體的封裝結構的一優選實施例包含一個基座2、一顆發
光二極體晶片3、一層第一膠層4及一層第二膠層5。該基座2的表面具有一個絕緣部21，及兩個被該絕緣部21隔開的電極部221、 222。該發光二極體晶片3包括一面發光頂面及四個側面，該發光二極體晶片3是設 置於該基座2電極部221上，在本優選實施例中，該發光二極體晶片3以打線型式(wirebonding)電連接於所述電極部221、222。該第一膠層4摻雜有螢光粉，以類似於該發光二極體晶片3的外形，傳遞成型地包 覆於該發光二極體晶片3上，也就是說，以類似共形成方式(conformal molding)包覆於該 發光二極體晶片3外，所以，該第一膠層4的外形同樣包括一面頂面及四面側面，進一步說 明的是，該第一膠層4的外形與該發光二極體晶片3類似，且第一膠層4覆蓋於該LED的長 寬高厚度應相近。在本發明中，自該第一膠層4頂面至該基座2表面的厚度為該發光二極 管晶片3厚度的至少四倍，在本優選實施例中，該發光二極體晶片3厚度為100微米，該第 一膠層4頂面至該基座2的厚度為400微米。該第二膠層5包覆於該第一膠層4外與該基座2上，該第二膠層5的折射率介於 該第一膠層4的折射率與空氣的折射率間，如此，可以減少由該第一膠層4向該第二膠層5 行進的光線在該第二膠層5的外表面造成全反射的狀況，以提高出光強度，另外，該第二膠 層5的外表面為曲面，且該第二膠層5概呈半球形或半橢圓形，如此，該第二膠層5可作為 透鏡用，達到增加取光效率及改變光型的功效。參閱圖5，為單顆本發明發光二極體，以垂直發光面的方向為0度，將沿一個長軸 方向的各角度出光的色坐標值繪製成的圖表，由圖5可知各角度的色坐標值分布區域，相 較於現有的發光二極體更為集中，表示在不同角度的色坐標差異較小，也就是在各角度的 白光顏色均勻，參閱圖6，為統計多顆本發明發光二極體的出光色坐標值繪製成的圖表，因 為本發明的該第一膠層4滿足由該發光二極體晶片3至該第一膠層4的頂面的距離，與由 該發光二極體晶片3至該第一膠層4的任意一例面的距離實質上相等的條件，可使該第一 膠層4各方向厚度均一，進而讓本發明發光二極體的色坐標分布較集中，表示個別發光二 極管封裝結構所出光的白光顏色差異較小。在本優選實施例中，該基座2為PCB (printed circuit board)、陶瓷基板、金屬板 封裝型式，無反射裝置。參閱圖7，值得一提的是，本發明發光二極體的基座2也可包括一個呈環狀並向上 延伸的反射部23，該反射部23具有一個供該第二膠層5注射成型填入的空間。在本實施例 中，該基座2是PLCC (Plastic LeadedChip Carrier)封裝型式。此外，上述封裝結構中該 發光二極體晶片3也可以為覆晶型式(flip chip，圖未示)電連接於所述電極部221、222。上述本發明發光二極體的製造方法，包含以下步驟參閱圖8至圖10，並配合圖4，步驟601，將該發光二極體晶片3設置於該基座2表 面先將至少一顆發光二極體晶片3設置於該基座2的表面上，該基座2的表面具有該絕緣 部21，及被該絕緣部21隔開的所述電極部221、222，在本優選實施例中，該發光二極體晶片 3以引線接合方式(wire bonding)電連接於所述電極部221、222。步驟602，利用該第一膠層4封裝該發光二極體晶片3 將摻雜有螢光粉的該第一 膠層4以類似於該發光二極體晶片3的外形，傳遞成型(transfer molding)地包覆於該發 光二極體晶片3上，使得由該發光二極體晶片3至該第一膠層4的頂面的距離，與由該發光 二極體晶片3至該第一膠層4的任意一側面的距離實質上相等，並使得該第一膠層4頂面 到該基座2表面的厚度是該發光二極體晶片3厚度的至少四倍。在本實施例中，該第一膠 層4為含有均勻混合螢光粉(Phosphor)的樹脂，例如，含有釔鋁石榴石(YAG，Y3Al5O12Ce)或 是矽酸鹽(silicate)的樹脂，可以吸收該發光二極體晶片3發射出的藍光後轉發出黃光，並利用傳遞成型方式包覆於該發光二極體晶片3上。另外在本實施例中，該發光二極體晶 片3厚度為100微米，該第一膠層4頂面至該基座2的厚度為400微米。步驟603，利用該第二膠層5封裝該第一膠層4 將該第二膠層5利用傳遞成型方 式包覆於該第一膠層4，且使該第二膠層5的外表面形成曲面。在本實施例中，該第二膠層 5折射率介於該第一膠層4的折射率與空氣的折射率間。另外，該第二膠層5的外表面概呈 半球形或半橢圓形，如此，該第二膠層5可作為透鏡用，達到增加取光效率及調整光型的功 效。在本優選實施例中，該基座2為PCB (printed circuit board)、陶瓷基板、金屬板 封裝型式，無反射裝置。參閱圖7，值得一提的是，在步驟601時，該基座2也可具有呈環狀並向上延伸的該 反射部23，在本實施例中，該基座2為PLCC (PlasticLeaded Chip Carrier)封裝型式的基 座。在步驟603中，將該第二膠層5以注射成型方式填入該反射部23內並包覆於該第一膠 層4。參閱圖10至圖12，值得一提的是，本發明發光二極體的製造方法也可以達到一次 封裝多個發光二極體晶片3的目的，只要在步驟601中，將該基座2準備成具有長方向的板 材，將多顆發光二極體晶片3沿該基座2的長方向排列且分隔設置；接著，在步驟602、603 中，將該第一膠層4、第二膠層5依序包覆，最後，增加切割步驟，也就是沿該長方向切割該 第一膠層4、第二膠層5及基座2，分割成多個小單元，如圖4所示，也就是達到一次封裝多 個發光二極體晶片3的目的。而且可依設計需求，每一單元具有一顆發光二極體晶片3，或 多顆發光二極體晶片3。此外，上述封裝結構的製造方法中，該發光二極體晶片3也可以為覆晶型式(flip chip，圖未示)電連接於所述電極部221、222。綜上所述，由於該發光二極體晶片3至該第一膠層4頂面及該發光二極體晶片3 至該第一膠層4任一側面的距離實質上相等，讓均勻摻雜有螢光粉的該第一膠層4，在包覆 該發光二極體晶片3的各方向厚度差異減少，使得該發光二極體晶片3各方向發出的光線 行進路徑長度能相似，出光顏色相似，進而達到使多顆發光二極體3的出光在色坐標上的 分布更加集中，能提供均勻白光，提升光學性能，故確實能達成本發明的目的。
權利要求
1.一種發光二極體的封裝結構，包含一個基座及一顆發光二極體晶片，所述基座具 有表面，所述發光二極體晶片設置於所述基座表面上；其特徵在於所述發光二極體的封 裝結構還包含一層第一膠層及一層第二膠層，所述第一膠層摻雜有螢光粉，並以類似於所 述發光二極體晶片的外形包覆於所述發光二極體晶片上，且由所述發光二極體晶片至所述 第一膠層頂面的距離，與由所述發光二極體晶片至所述第一膠層任一側面的距離實質上相 等，所述第二膠層包覆於所述第一膠層外。
2.根據權利要求1所述的發光二極體的封裝結構，其特徵在於所述第一膠層頂面到 所述基座表面的厚度是所述發光二極體晶片厚度的至少四倍。
3.根據權利要求2所述的發光二極體的封裝結構，其特徵在於所述第二膠層的折射 率介於所述第一膠層的折射率與空氣的折射率間。
4.根據權利要求3所述的發光二極體的封裝結構，其特徵在於所述第二膠層還包含 一面外表面，所述外表面為曲面。
5.根據權利要求4所述的發光二極體的封裝結構，其特徵在於所述基座還包括一個 呈環狀並向上延伸的反射部，所述反射部具有一個供所述第二膠層填入的空間。
6.一種發光二極體的封裝結構的製造方法，其特徵在於所述製造方法包含以下步驟一、將至少一顆發光二極體晶片設置於一個基座的表面上；二、將一層摻雜有螢光粉的第一膠層以類似於所述發光二極體晶片的外形包覆於所述 發光二極體晶片上，並使由所述發光二極體晶片至所述第一膠層頂面的距離，與由所述發 光二極體晶片至所述第一膠層任一側面的距離實質上相等；及三、將一層第二膠層包覆所述第一膠層。
7.根據權利要求6所述的發光二極體的封裝結構的製造方法，其特徵在於在所述步 驟二中，使所述第一膠層頂面到所述基座表面的厚度是所述發光二極體晶片厚度的至少四 倍。
8.根據權利要求7所述的發光二極體的封裝結構的製造方法，其特徵在於在所述步 驟三中，使所述第二膠層的外表面形成曲面。
9.根據權利要求8所述的發光二極體的封裝結構的製造方法，其特徵在於在步驟一 中，所述基座還包括一個呈環狀並向上延伸的反射部，另外，在所述步驟三中，所述第二膠 層注射成型於所述反射部內。
10.根據權利要求8所述的發光二極體的封裝結構的製造方法，其特徵在於在步驟一 中，所述基座具有長方向，將多顆發光二極體晶片沿所述基座的長方向排列且分隔設置，在 所述步驟二中，所述第一膠層是傳遞成型於所述發光二極體晶片上，在所述步驟三中，所述 第二膠層傳遞成型於所述第一膠層上，另外，還包含一個在步驟三後的步驟四，沿所述長方 向切割所述第一膠層、第二膠層及基座，使分割成多個小單元，每一單元至少具有一顆發光 二極體晶片。
全文摘要
本發明披露一種發光二極體的封裝結構，特徵在於第一層含有螢光粉的膠體以類似發光二極體晶片的外形包覆於發光二極體晶片上，前述第一層膠體覆蓋於發光二極體晶片的厚度相似，使得發光二極體晶片所發出的光線行進路徑長度、出光顏色相近，提高在色坐標上的分布更加集中。
文檔編號H01L33/50GK102130267SQ201010001169
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月14日 優先權日2010年1月14日
發明者張超雄, 陳濱全 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創能源科技股份有限公司