製作多層式陣列型發光二極體的方法
2023-12-07 19:37:36 2
專利名稱：製作多層式陣列型發光二極體的方法
技術領域：
本發明涉及一種製作多層式陣列型發光二極體的方法，尤其涉及一種可簡化製造過程，進而降低製造成本及時間的一種發光二極體的封裝方法。
背景技術：
LED的發光原理是利用半導體固有特性，它不同於以往的白熾燈管的放電、發熱發光原理，而是將電流順向流入半導體的PN接面時便會發出光線，所以LED被稱為冷光源 (cold light)。由於LED具有高耐久性、壽命長、輕巧、耗電量低且不含水銀等有害物質等的優點，故可廣泛應用於照明設備產業中，且其通常以LED陣列封裝方式應用在電子廣告牌、 交通標誌等領域。現有的LED封裝陣列包括多個LED，且每一個LED結構具有一晶片安裝於一導線架上，並藉由一封裝膠體包覆晶片及部份導線架，使導線架的金屬引腳露出封膠體之外而作為對外接點；在組裝成LED陣列時，其將多個LED的金屬引腳安裝至一印刷電路板的金屬聯機上，以藉此使所述LED相互電性連接。但此種LED封裝陣列受限於該LED結構本身的封裝尺寸，導致體積無法限縮；且因每一 LED的散熱途徑僅能透過金屬引腳和絕緣電路板而已， 散熱效果有限。另有一種LED封裝陣列將多個LED晶片直接配置於印刷電路板上進行封裝。詳言之，在印刷電路板上設有與各個LED晶片相互對應的金屬聯機層，將所述LED晶片直接安裝於印刷電路板上，並與該金屬聯機層形成電性連接；最後再利用一封裝膠體包覆印刷電路板上的各組件，即可完成一 LED封裝陣列。然而現有技術的缺點為把印刷電路板當作LED的基板使用就成本而言並不適合， 眾所周知，印刷電路板的製作須藉線路圖案成型、壓合、鑽孔及通孔鍍銅等多道程序才能製成，但是實際上LED只要經由連接一電性迴路並受一電壓驅動即可發光，再搭配散熱裝置即能確保其發光效能及使用壽命，因此業界極需要一種LED封裝方法，透過此封裝方法，以大幅降低製造成本及製造時間，並增強LED發光效能。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種製作多層式陣列型發光二極體的方法。所述製作多層式陣列型發光二極體的方法，步驟包含利用一製作方法形成一基板，其中該基板至少具有一出光區及兩導線架容置槽，該出光區為該基板的中間區塊，該兩導線架容置槽相連於該出光區的前後側區塊，相鄰於該出光區的左、右側邊區塊設置有至少一第一固定孔及至少一穿孔，又該兩容置槽下方板體的外側底緣處形成有呈間隔設置的兩凹槽；將兩導線架定位於該基板的兩導線架容置槽的容置空間中，其中該兩導線架不接觸於該基板，該導線架最靠近該出光區一側的部份為一內連接區，該導線架最遠離於該出光區一側的部份為一外連接區，該外連接區至少須超出該基板的周緣，該內連接區及該外連接區之間設有至少一第二固定孔及至少一第二卡合縫；以射出成型方式在基板的該出光區以及該基板設有該穿孔的以外部份形成有一封裝模塊，該封裝模塊的包埋區域由下往上包含有該兩凹槽、該導線架容置槽中未被該導線架所填滿空間以及該導線架的上方但不包埋該內連接區上方及該外連接區周圍，又該封裝模塊包埋於該出光區的周邊部分並填滿該第一固定孔，該封裝模塊在出光區表面以上的部分定義成一上封裝模塊，該上封裝模塊的內壁面形成有一透鏡嵌合槽；將發光二極體晶粒貼附在該基板的該出光區表面上；利用多個連接導線使所述發光二極體晶粒與該導線架形成電性連接；令一保護層將所述發光二極體晶粒包覆住；該保護層周圍形成有一螢光層；以及直接射出成型一透鏡罩於該封裝模塊上，該透鏡罩的底部會將該透鏡嵌合槽內部整個填滿。
圖1為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的流程圖。圖2為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的基板立體示意圖。圖3為沿圖2的III-III割線的平面剖視圖。圖4為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的導線架示意圖。圖5為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的封裝模塊示意圖。圖6為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的發光二極體晶粒示意圖。圖7為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的連接導線示意圖。圖8為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的保護層示意圖。圖9為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的螢光層示意圖。圖10為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的透鏡罩示意圖。圖11為顯示本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的金屬反光鏡杯的示意圖。圖12為顯示本發明的封裝模塊的透鏡嵌合槽的一實施例示意圖。圖13為顯示對應於圖12的透鏡嵌合槽而形成的透鏡罩的示意圖。
具體實施例方式以下配合說明書附圖對本發明的實施方式做更詳細的說明，以使本領域技術人員在研讀本說明書後能據以實施。參閱圖1至圖3。如圖1的步驟SlO所示，首先製備一基板1，該基板1藉一衝壓成型法、一化學蝕刻法或一高電壓線割法或其它適當方法製備而成，該基板1為一金屬材質，該金屬材質可以是一銅、鋁、銅合金、鋁合金或其它適當金屬材質，該基板1的上表面可進一步包含被鍍上的一反光層(圖面未顯示)，該反光層的材質可以是一鈀(Palladium)、 一鎳、一銀、一白金合金或其它適當材質，該反光層具有優良的熱傳導性與優良的光線反射性。其中製備完成後的該基板1至少具有一出光區11及兩導線架容置槽13，圖3中斜紋部分為基板剖切後的實體部份，其中該出光區11位於該基板1的中間區塊，與該兩導線架容置槽13位於該基板1的前後側區塊，以及相對應於該兩導線架容置槽的每一導線架容置槽的至少兩凹槽，該出光區11的周緣環設有一第一卡合槽19，該第一卡合槽19具有一V型、凹型、U型或其它適當形狀織緞面，該第一卡合槽19預留於後面封裝時使用，該基板1 底面的邊緣配置有兩相互分隔的兩凹槽131，該兩凹槽131概呈長條型，其中該基板1進一步包含有在該基板1的一左側與一右側的每一側的至少一第一固定孔15及至少一穿孔17， 該第一固定孔15的內壁面形成有一凸緣151，或者亦可如本實施方式所示，在左、右側邊的區塊各設置有一個第一固定孔15及兩個穿孔17，兩穿孔17可設置於第一固定孔15的兩側或該基板1的端角處。參閱圖4，為本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的導線架示意圖。接著進入步驟S20，分別定位兩導線架3於該兩導線架容置槽13所定義的容置空間中，其中該兩導線架3不接觸於該基板1的上表面，該導線架3的上表面至少不低於與該出光區11 的表面，其中每一導線架3包含有位在相鄰於該出光區11的一內連接區，以及一位在相對遠離於該出光區11的一外連接區，該外連接區至少須超出該基板1的周緣，該外連接區並設有多個焊孔33，每一導線架3的該內連接區及該外連接區之間具有至少一第二固定孔31 及至少一第二卡合縫31a，或可依照圖面所示，設置有三個第二固定孔31及兩焊孔33，其中該第二卡合槽31a的斷面可以是V型、一凹型、一 U型或其它適當形狀。參閱圖5，為本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的封裝模塊示意圖。接著進入步驟S30，以射出成型方式在基板1上形成有一封裝模塊5，其中該封裝模塊5包圍該出光區11，以及該封裝模塊5位於該出光區11及該穿孔17之間，該封裝模塊5由一環氧樹脂(Epoxy)或其它適當材質製成，其中該封裝模塊5相繼地覆蓋該凹槽131、填滿該導線架容置槽13並包埋該導線架3，該封裝模塊5不包埋該內連接區的上表面與該外連接區的周圍，也就是該導線架3的該第二固定孔31及該第二卡合縫31a的內部空間會被填滿，又該封裝模塊5包埋於該出光區11的周邊部分並填滿該第一固定孔15及該第一卡合槽19 的內部空間，如此該封裝模塊5會與該基板1及該導線架3緊密地封裝成一體。該封裝模塊5在出光區11表面以上的部分在此定義成一上封裝模塊51，該上封裝模塊5包含上配置有一反光面96與一螢光牆98的一內側壁51，該上封裝模塊5進一步在該上封裝模塊5的該反光面96上的一頂部配置有一透鏡嵌合槽511，該透鏡嵌合槽511具有一 V型、一凹型或一 U型或其它適當形狀的斷面，該螢光牆98位於該上封裝模塊5的內側壁之下，該螢光牆98相對於該出光區11的上表面以一 30度至60度範圍之間的一傾斜角度而配置於該出光區11周圍以限制一磷化合物於其中。較佳地，該反光面96相對於該出光區11的上表面以30度至60度範圍之間的一傾斜角度而配置。該反光面96較佳地為該上封裝模塊51的該內側壁上的一光線反射面，該光線反射面藉濺鍍以沉積鎳或鉻到該上封裝模塊51的該內側壁之上而配置。參閱圖6，為本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的發光二極體晶粒示意圖，參閱圖7，為本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的連接導線示意圖。接著進入步驟S40，將多個發光二極體晶粒6以陣列型式其它排列方式配置於該基板1的該出光區11的一上表面之上，接著進入步驟S50，利用多個連接導線W將所述發光二極體晶粒6 與該導線架3形成電性連接，藉使所述發光二極體晶粒6與該導線架3形成一電路。參閱圖8，為本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的保護層示意圖，參閱圖9，為本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的螢光層示意圖。接著進入步驟 S60，所述發光二極體晶粒6與所述連接導線W之上形成一保護層7，保護層7包覆於所述發光二極體晶粒6，該保護層7以一黏附方式包覆所述發光二極體晶粒6，該保護層7由一非導電材料製成，較佳地該保護層7可以由一矽型透光環氧化物製成，接著進入步驟S70，該保護層7之上形成有一螢光層8，其中該螢光層8藉由一螢光牆98所界定的區域之中提供一磷化合物而形成，該磷化合物塗布或灌注於該保護層7的上表面，並且限制於由該螢光牆98與該出光區11周圍定義的區域內。參閱圖10，為本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的透鏡罩示意圖，最後進入步驟S80，藉由射出成型方法於該封裝模塊5之上形成一透鏡罩9，其中該透鏡罩9 的底部會將該透鏡嵌合槽511內部整個填滿，如此該透鏡罩5可穩固地與該封裝模塊5結合，同時保護包覆內部的重要組件，其中該透鏡罩9由一矽膠或一矽型材料製成。參閱圖11，為本發明的製作多層式陣列型發光二極體的方法的金屬反光鏡杯的示意圖。依據本發明的另一實施例，圖11顯示配置於該反光面96與該反光牆98之上的一金屬反光鏡杯99，該內側壁相對於該出光區11的上表面以30度至60度範圍之間的一傾斜角度而配置，該金屬反光鏡杯99裝設於該上封裝模塊51的該反光面96與該螢光牆98之上， 該金屬反光鏡杯99相對於該出光區11的上表面以一 30度至60度範圍之間的一傾斜角度而安裝。參閱圖12與圖13，其中透鏡嵌合槽511可以是一 U型的斷面並配置於該上封裝模塊51的該反光面96上的一頂部周邊處，並且該透鏡嵌合槽511相對於該出光區11的上表面以0度至80度範圍之間的一傾斜角度而配置，接著藉由射出成型方法於該封裝模塊5 之上形成一透鏡罩9，其中該透鏡罩9的底部對應於透鏡嵌合槽511處會將該透鏡嵌合槽 511內部整個填滿，如此該透鏡罩5可穩固地與該封裝模塊5結合，以保護包覆內部的重要組件。以上所述僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的創作精神下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護的範疇。
權利要求
1.一種製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，步驟包含有製備一包含至少有一出光區及兩導線架容置槽的基板，其中該出光區位於該基板的中間區塊，以及該兩導線架容置槽位於該基板的前後側，其中該基板進一步包含有在該基板的一左側與一右側的每一個的至少一第一固定孔及至少一穿孔，以及相對應於該兩導線架容置槽的每一導線架容置槽的至少兩凹槽；分別定位兩導線架於該兩導線架容置槽所定義的容置空間中，其中每一導線架容置槽包含有位在相鄰於該出光區的一內連接區以及一位在相對遠離於該出光區的一外連接區， 其中該外連接區超出該基板的周緣以及每一導線架的該內連接區及該外連接區之間具有至少一第二固定孔及至少一第二卡合縫；以射出成型方式於基板上形成有一封裝模塊，其中該封裝模塊包圍該出光區並填滿該第一固定孔，以及該封裝模塊位於該出光區及該穿孔之間，其中該封裝模塊相繼地覆蓋該凹槽、填滿該導線架容置槽並包埋該導線架，其中該封裝模塊不包埋該內連接區的上表面與該外連接區的周圍，其中該封裝模塊在出光區表面以上的部分定義成一上封裝模塊，並且該上封裝模塊包含一內側壁，該內側壁之上配置一反光面、一配置在該上封裝模塊的一頂部且位於該反光面之上的一透鏡嵌合槽，以及一位於在該上封裝模塊的內側壁之下的熒Mz.-toteTtMm ；將多個發光二極體晶粒以陣列形式配置於該基板的一上表面之上；利用多個連接導線將所述發光二極體晶粒電性連接到該兩導線架以形成一電路；所述發光二極體晶粒與所述連接導線之上形成一保護層；該保護層之上形成一螢光層，其中該螢光層藉由一螢光牆所界定的區域之中提供一磷化合物而形成；以及藉由射出成型方法而於該封裝模塊之上形成一透鏡罩，其中該透鏡罩的底部會將該透鏡嵌合槽內部整個填滿。
2.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該反光面為該上封裝模塊的該內側壁上的一光線反射面，以及所述的方法進一步包含有在該反光面及該螢光牆上配置有鎳或鉻的一薄層的一步驟。
3.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該反光面為一安置於該內側壁與該螢光牆上的金屬反光鏡杯。
4.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該出光區的周緣環設有一第一卡合槽。
5.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該兩導線架與該基板的上表面保持非接觸。
6.如權利要求4所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該第一卡合槽具有一 U型或一 V型的斷面。
7.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該基板藉一衝壓成型法、一化學蝕刻法或一高電壓線割法製備而成。
8.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該基板為一金屬材質，該金屬材質至少包含有一銅、鋁、銅合金、鋁合金的至少其中之一。
9.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該基板的上表面包含一反光層，該反光層具有一優良的熱傳導性及一優良的光反射性。
10.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該外連接區設有多個焊孔。
11.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該保護層由一非導電材料製成並形成於所述發光二極體晶粒與所述連接導線之上。
12.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該保護層由一矽型透光環氧化物製成。
13.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，一磷化合物灌注於該保護層的一上表面，並且限制於由該螢光牆與該出光區周圍定義的區域內。
14.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該封裝模塊由一環氧樹脂製成。
15.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該螢光牆相對於該出光區的上表面以一 30度至60度範圍之間的一傾斜角度而配置。
16.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該反光面相對於該出光區的上表面具有30度至60度範圍之間的一傾斜角度。
17.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該透鏡嵌合槽具有一 U型或一 V型的斷面。
18.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該透鏡罩由一矽膠或一矽型材料製成。
19.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該金屬反光鏡杯相對於該出光區的上表面以一 30度至60度範圍之間的一傾斜角度而安裝。
20.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該兩凹槽配置於該基板底面的邊緣，並該兩凹槽為相互分隔。
21.如權利要求1所述的製作多層式陣列型發光二極體的方法，其特徵在於，該透鏡嵌合槽為一 U型的斷面並配置於該上封裝模塊的該反光面上的一頂部周邊處，其中該透鏡嵌合槽相對於該出光區的上表面以0度至80度範圍之間的一傾斜角度而配置，再藉由射出成型方法於該封裝模塊之上形成一透鏡罩，其中該透鏡罩的底部對應於透鏡嵌合槽處會將該透鏡嵌合槽內部整個填滿，進而與該封裝模塊結合。
全文摘要
本發明公開了一種製作多層式陣列型發光二極體的方法，首先一基板經一適當方法製成，兩導線架定位於該基板的導線架容置槽中，接著射出成型一封裝模塊以將該基板與兩導線架包埋固定，接著將所述發光二極體晶粒配置於該基板的出光區表面上，再使所述二極體發光晶粒與該兩導線架形成一電性迴路，在該發光二極體上依序形成保護層及螢光層，最後直接射出透鏡罩在封裝模塊上，其中所述發光二極體能用陣列排列的方式配置於該基板上，又本發明是以層疊式方式的封裝方法製成多層式陣列型發光二極體。
文檔編號H01L21/56GK102214587SQ201010141869
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月8日 優先權日2010年4月8日
發明者吳永富, 胡仲孚 申請人:盈勝科技股份有限公司