CN101562174A - 用于背光模块的发光二极管芯片封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于背光模块的发光二极管芯片封装结构及其制作方法，上述发光二极管芯片封装结构包括：基板单元、发光单元、胶体单元、及不透光单元。其中，该发光单元具有多个电性地设置于该基板单元上的发光二极管芯片。该胶体单元具有多个分别覆盖于上述多个发光二极管芯片上的胶体。该不透光单元具有多个分别形成于该基板单元上的不透光框体，并且每两个不透光框体分别形成于每一个胶体的两侧。本发明能够形成连续的发光区域，避免亮度不均的情况，并可有效缩短加工时间从而提高产量，且更适用于各种光源。

Description

用于背光模块的发光二极管芯片封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管芯片的封装结构及其制作方法，尤其涉及一种用于背光模块的发光二极管芯片封装结构及其制作方法。

背景技术

请参阅图1所示，其为传统发光二极管的第一种制作方法的流程图。由流程图中可知，传统发光二极管的第一种制作方法，其步骤包括：首先在步骤S800，提供多个封装完成的发光二极管(packaged LED)；接着在步骤S802，提供条状基板本体(stripped substrate body)，其上具有正极导电轨迹(positive electrode trace)与负极导电轨迹(negative electrode trace)；最后在步骤S804，依序将每一个封装完成的发光二极管设置在该条状基板本体上，并将每一个封装完成的发光二极管的正、负极端分别电性连接于该条状基板本体的正、负极导电轨迹。

然而，关于上述传统发光二极管的第一种制作方法，由于每一个封装完成的发光二极管必须先从一整块发光二极管封装切割下来，然后再以表面贴装技术(SMT)工艺，将每一个封装完成的发光二极管设置于该条状基板本体上，因此无法有效缩短其加工时间，另外，发光时，上述多个封装完成的发光二极管之间会有暗带(dark band)现象存在，对于使用者视线仍然产生不佳的效果。

所以，由上可知，目前传统的发光二极管的制作方法及其封装结构，显然存在有不便与缺陷，而需要加以改善。

发明内容

因此，本发明人认为上述缺陷可改善，且依据多年来从事此方面的相关经验，悉心观察且研究，并配合运用科技原理，而提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种用于背光模块的发光二极管芯片封装结构及其制作方法。本发明的发光二极管结构于发光时，形成连续的发光区域，而无亮度不均的情况发生，并且本发明通过芯片直接封装(ChipOn Board，COB)工艺并利用压模(die mold)的方式，以使得本发明可有效地缩短其加工时间，而能进行大量生产。另外，本发明的结构设计更适用于各种光源，诸如背光模块、装饰灯条、照明用灯、或是扫描器光源等应用，均为本发明所应用的范围与产品。

为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其包括：基板单元(substrate unit)、发光单元(light-emitting unit)、胶体单元(colloid unit)、及不透光单元(opaqueunit)。其中，该发光单元具有多个电性地设置于该基板单元上的发光二极管芯片(LED chip)。该胶体单元具有多个分别覆盖于上述多个发光二极管芯片上的胶体(colloid)。该不透光单元具有多个分别形成于该基板单元上的不透光框体(opaque frame body)，并且每两个不透光框体分别形成于每一个胶体的两侧。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构中，该基板单元可为印刷电路板、软基板、铝基板、陶瓷基板或铜基板。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构中，该基板单元可具有基板本体、及分别形成于该基板本体上的正极导电轨迹与负极导电轨迹，并且该基板本体包括金属层及形成在该金属层上的电木层。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构中，每一个发光二极管芯片可具有分别电性连接于该基板单元的正、负极导电轨迹的正极端与负极端，并且该正、负极导电轨迹为铝线路或银线路。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构中，每一个胶体可为由硅胶与荧光粉混合而成或由环氧树脂与荧光粉混合而成的荧光胶体。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构中，每一个不透光框体可形成并填充于每两个胶体之间。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构中，每一个胶体及每一个不透光框体的纵向宽度可介于0.01～0.3毫米之间。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构可更进一步包括：两个反射板，其分别纵向地设置于该基板单元的两侧，并且通过该两个反射板及所述多个不透光框体的配合，使得所述多个发光二极管所产生的投射光朝预定方向导引。

上述发光二极管芯片封装结构可更进一步包括：导光板，其设置于所述多个发光二极管的上方，以用于接收通过该两个反射板及所述多个不透光框体的配合所导引出的投射光。

为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其包括下列步骤：首先，提供基板单元；接着，通过矩阵(matrix)的方式，分别电性地设置多个发光二极管芯片于该基板单元上，以形成多排纵向发光二极管芯片排(longitudinalLED chip row)；然后，将多条条状胶体(stripped colloid)纵向地(longitudinally)分别覆盖在每一排纵向发光二极管芯片排上。

紧接着，将多条条状不透光框体(stripped opaque frame body)分别形成于该基板单元上，并且每两条条状不透光框体分别形成于每一条条状胶体的两侧；最后，沿着每两个纵向发光二极管芯片之间，横向地(transversely)切割上述多个条状胶体、上述多个条状不透光框体、及该基板单元，以形成多条光棒(light bar)，其中每一条光棒具有多个彼此分开地分别覆盖于每一个发光二极管芯片上的胶体及多个彼此分开地分别形成于每一个胶体的两侧的不透光框体。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法中，该基板单元可为印刷电路板、软基板、铝基板、陶瓷基板、或铜基板。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法中，该基板单元可具有基板本体、及分别形成于该基板本体上的正极导电轨迹与负极导电轨迹，并且该基板本体包括金属层及形成在该金属层上的电木层。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法中，每一个发光二极管芯片可具有分别电性连接于该基板单元的正、负极导电轨迹的正极端与负极端，并且该正、负极导电轨迹为铝线路或银线路。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法中，所述多个条状胶体可通过第一模具单元形成，该第一模具单元可由第一上模具及用于承载该基板单元的第一下模具组成，并且该第一上模具具有多条相对应所述多个纵向发光二极管芯片排的第一通道，此外每一个第一通道的高度及宽度与每一条相对应条状胶体的高度及宽度相同。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法中，所述多个条状不透光框体可通过第二模具单元形成，该第二模具单元可由第二上模具及用于承载该基板单元的第二下模具组成，并且该第二上模具具有多条相对应所述多个条状不透光框体的第二通道，此外每一个第二通道的高度与每一条相对应条状胶体的高度相同。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法中，每一个胶体可为由硅胶与荧光粉混合而成或由环氧树脂与荧光粉混合而成的荧光胶体。

上述用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法中，该胶体及该不透光框体的纵向宽度可介于0.01～0.3毫米之间。

上述发光二极管芯片封装结构的制作方法可更进一步包括：纵向地设置两个反射板于该基板单元的两侧，并且通过该两个反射板及所述多个不透光框体的配合，以使得所述多个发光二极管所产生的投射光朝预定方向导引。

上述发光二极管芯片封装结构的制作方法可更进一步包括：将导光板设置于所述多个发光二极管的上方，以用于接收通过该两个反射板及所述多个不透光框体的配合所导引出的投射光。

因此，本发明的发光二极管结构在发光时，形成连续的发光区域，而无亮度不均的情况发生。并且，本发明通过芯片直接封装工艺并利用压模的方式，使得本发明可有效地缩短其加工时间，而能进行大量生产。

为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及效果，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为传统发光二极管的第一种制作方法的流程图；

图2为本发明制作方法的第一实施例的流程图；

图2a至图2e分别为本发明封装结构的第一实施例的封装流程立体示意图；

图2A至图2E分别为本发明封装结构的第一实施例的封装流程剖面示意图；

图3为本发明发光二极管芯片通过倒装芯片(flip-chip)的方式达成电性连接的示意图；

图4A为本发明第一实施例的封装结构应用于背光模块的侧视示意图；

图4B为图4A的B-B剖面示意图；

图5为本发明制作方法的第二实施例的流程图；

图5a至图5b分别为本发明封装结构的第二实施例的部分封装流程立体示意图；以及

图5A至图5B分别为本发明封装结构的第二实施例的部分封装流程剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

1    基板单元基板                10  本体

10A  金属层

10B  电木层

11   正极导电轨迹

12   负极导电轨迹

1′  基板单元                    11′正极导电轨迹

12′ 负极导电轨迹

2    纵向发光二极管芯片排        20  发光二极管芯片

201  正极端

202  负极端

20′ 发光二极管芯片

201′正极端

202′负极端

3    条状荧光胶体                30  荧光胶体

4    条状不透光框体              40  不透光框体

4′  条状不透光框体              40′不透光框体

5    反射板

6     导光板

S     投射光

W     导线

B     锡球

M1    第一模具单元            M11  第一上模具

M110  第一通道

M12   第一下模具

M2    第二模具单元            M21  第二上模具

M210  第二通道

M22   第二下模具

M2′  第二模具单元            M21′第二上模具

M210′第二通道

M22′ 第二下模具

L1    光棒

L2    光棒

具体实施方式

请参阅图2、图2a至图2e、及图2A至图2E所示。图2为本发明制作方法的第一实施例的流程图，图2a至图2d分别为本发明封装结构的第一实施例的封装流程示意图，图2A至图2D分别为本发明封装结构的第一实施例的封装流程剖面示意图。由图2的流程图可知，本发明的第一实施例提供一种用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其包括下列步骤：

首先，在步骤S100，请配合图2a及图2A所示，提供基板单元1，其具有基板本体(substrate body)10、及分别形成于该基板本体10上的多个正极导电轨迹11与多个负极导电轨迹12。

其中，该基板本体10包括金属层(metal layer)10A及形成在该金属层10A上的电木层(bakelite layer)10B(如图2a及图2A所示)。依不同的设计需求，该基板单元10可为印刷电路板(PCB)、软基板(flexible substrate)、铝基板(aluminum substrate)、陶瓷基板(ceramic substrate)、或铜基板(coppersubstrate)。此外，该正、负极导电轨迹11、12可采用铝线路(aluminum circuit)或银线路(silver circuit)，并且该正、负极导电轨迹11、12的布局(layout)可随着不同的需要而有所改变。

接着，在步骤S102，请配合图2b及图2B所示，通过矩阵的方式，分别设置多个发光二极管芯片20于该基板本体10上，以形成多排纵向发光二极管芯片排2，其中每一个发光二极管芯片20具有分别电性连接于该基板单元的正、负极导电轨迹11、12的正极端(positive electrode side)201与负极端(negative electrode side)202。

此外，以本发明的第一实施例而言，每一个发光二极管芯片20的正、负极端201、202通过两个相对应的导线W并以打线(wire-bounding)的方式，与该基板单元1的正、负极导电轨迹11、12产生电性连接。另外，每一排纵向发光二极管芯片排2以直线的排列方式设置于该基板单元1的基板本体10上，并且每一个发光二极管芯片20可为蓝色发光二极管芯片(blue LED)或可产生白光的发光二极管芯片组(LED chip set)，例如由红色、绿色、蓝色三种发光二极管芯片所组成的发光二极管芯片组。

当然，上述多个发光二极管芯片20的电性连接方式非用以限定本发明，例如：请参阅图3所示(本发明发光二极管芯片通过倒装芯片的方式达成电性连接的示意图)，每一个发光二极管芯片20′的正、负极端201′、202′通过多个相对应的锡球B并以倒装芯片的方式，与该基板单元1′的正、负极导电轨迹11′、12′产生电性连接。另外，依据不同的设计需求，上述多个发光二极管芯片(图中未示)的正、负极端可以串联(parallel)、并联(serial)、或串联加并联(parallel/serial)的方式，与该基板单元(图中未示)的正、负极导电轨迹产生电性连接。

然后，在步骤S104，请配合图2c及图2C所示，通过第一模具单元(firstmold unit)M1，将多条条状荧光胶体(stripped fluorescent colloid)3分别纵向地覆盖在每一排纵向发光二极管芯片排2上。当然，本发明也可使用条状透明胶体(stripped transparent collide)来取代条状荧光胶体。本发明若使用条状荧光胶体，则上述多个发光二极管为蓝色发光二极管芯片；若本发明使用条状透明胶体，则上述多个发光二极管为可产生白光的发光二极管芯片组，例如由红色、绿色、蓝色三种发光二极管芯片所组成的发光二极管芯片组。

其中，该第一模具单元M1由第一上模具(first upper mold)M11及用于承载该基板本体10的第一下模具(first lower mold)M12所组成，并且该第一上模具M11具有多条相对应上述多个纵向发光二极管芯片排2的第一通道(first channel)M110。

此外，上述多个第一通道M110的高度及宽度与上述多个条状荧光胶体3的高度及宽度相同。另外，每一条条状荧光胶体3可依据不同的使用需求，而选择为：由硅胶(silicon)与荧光粉(fluorescent powder)所混合形成的荧光胶体(fluorescent resin)、或由环氧树脂(epoxy)与荧光粉所混合形成的荧光胶体。

然后，在步骤S106，请配合图2d及图2D所示，通过第二模具单元(secondmold unit)M2，将多条条状不透光框体4分别形成于该基板本体10上，并且每两条条状不透光框体4分别形成于每一条条状荧光胶体3的两侧。其中，该第二模具单元M2由第二上模具(second upper mold)M21及用于承载该基板本体10的第二下模具(second lower mold)M22所组成，并且该第二上模具M2具有多条相对应上述多个条状不透光框体4的第二通道(secondchannel)M210，此外每一个第二通道M210的高度与每一条相对应条状荧光胶体3的高度相同。

最后，在步骤S108，请再参阅图2d，并配合图2e及图2E所示，沿着每两个纵向发光二极管芯片20之间，横向地切割上述多个条状荧光胶体3、上述多个条状不透光框体4、及该基板本体10，以形成多条光棒L1，其中每一条光棒L1具有多个彼此分开地分别覆盖于每一个发光二极管芯片20上的荧光胶体(fluorescent colloid)30及多个彼此分开地分别形成于每一个荧光胶体30的两侧的不透光框体40，其中该荧光胶体30及该不透光框体40的纵向宽度介于0.3毫米(mm)以下(例如：0.01～0.3毫米之间)。

请参阅图4A及图4B所示，其分别为本发明第一实施例的封装结构应用于背光模块的侧视示意图及图4A的B-B剖面示意图。由图中可知，本发明第一实施例的制作方法更进一步包括：在步骤S110，纵向地设置两个反射板(reflective board)5于该基板本体10的两侧，并且将导光板6设置于上述多个发光二极管20的上方。因此，通过该两个反射板5及上述多个不透光框体40的配合，以使得上述多个发光二极管20所产生的投射光S朝预定方向导引，并且通过该两个反射板5及上述多个不透光框体40的配合所导引出的投射光S投射至该导光板6而被该导光板6所接收。

请参阅图5、图5a至图5b、及图5A至图5B所示。图5为本发明制作方法的第二实施例的流程图，图5a至图5b分别为本发明封装结构的第二实施例的部分封装流程示意图，图5A至图5B分别为本发明封装结构的第二实施例的部分封装流程剖面示意图。由图5的流程图可知，第二实施例的步骤S200至S204分别与第一实施例的步骤S100至S104相同。亦即，步骤S200等同于第一实施例的图2a及图2A的示意图说明；步骤S202等同于第一实施例的图2b及图2B的示意图说明；步骤S204等同于第一实施例的图2c及图2C的示意图说明。

另外，在步骤S204之后，本发明的第二实施例更进一步包括：首先，在步骤S206，请参阅图5、图5a及图5A所示，通过第二模具单元M2′，将多条条状不透光框体4′分别形成于该基板本体10上，并且每一条条状不透光框体4′分别形成于每两条条状荧光胶体3之间，另外其中两条条状不透光框体4′形成于最外侧的条状荧光胶体3的外侧端。其中，该第二模具单元M2′由第二上模具M21′及用于承载该基板本体10的第二下模具M22′所组成，并且该第二上模具M2′具有多条相对应上述多个条状不透光框体4′的第二通道M210′。

此外，在步骤S208，请参阅图5、图5b及图5B所示，沿着每两个纵向发光二极管芯片20之间，横向地切割上述多个条状荧光胶体3、上述多个条状不透光框体4′、及该基板本体10，以形成多条光棒L2，其中每一条光棒L2具有多个彼此分开地分别覆盖于每一个发光二极管芯片20上的荧光胶体30及多个彼此分开地分别形成于每两个荧光胶体30之间的不透光框体40′。

综上所述，本发明的发光二极管结构在发光时，形成连续的发光区域，而无亮度不均的情况发生，并且本发明通过芯片直接封装工艺并利用压模的方式，使得本发明可有效地缩短其加工时间，而能进行大量生产，另外，本发明的结构设计更适用于各种光源，诸如背光模块、装饰灯条、照明用灯或扫描器光源等应用，均为本发明所应用的范围与产品。

然而以上所述，仅为本发明优选的具体实施例的详细说明与附图，只是本发明的特征并不局限于此，上述具体实施例的详细说明与附图并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求为准，凡合于本发明权利要求范围的精神与其类似变化的实施例，均应包含于本发明的范畴中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易想到的变化或修改均可涵盖在本发明的专利范围。

Claims (21)

1、一种用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其特征在于，包括：

基板单元；

发光单元，其具有多个电性地设置于该基板单元上的发光二极管芯片；

胶体单元，其具有多个分别覆盖于所述多个发光二极管芯片上的胶体；以及

不透光单元，其具有多个分别形成于该基板单元上的不透光框体，并且每两个不透光框体分别形成于每一个胶体的两侧。

2、如权利要求1所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其特征在于：该基板单元为印刷电路板、软基板、铝基板、陶瓷基板或铜基板。

3、如权利要求1所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其特征在于：该基板单元具有基板本体、及分别形成于该基板本体上的正极导电轨迹与负极导电轨迹，并且该基板本体包括金属层及形成在该金属层上的电木层。

4、如权利要求3所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其特征在于：每一个发光二极管芯片具有分别电性连接于该基板单元的正、负极导电轨迹的正极端与负极端，并且该正、负极导电轨迹为铝线路或银线路。

5、如权利要求1所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其特征在于：每一个胶体为由硅胶与荧光粉混合而成或由环氧树脂与荧光粉混合而成的荧光胶体。

6、如权利要求1所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其特征在于：每一个不透光框体形成并填充于每两个胶体之间。

7、如权利要求1所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其特征在于：每一个胶体及每一个不透光框体的纵向宽度介于0.01～0.3毫米之间。

8、如权利要求1所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其特征在于，更进一步包括：两个反射板，其分别纵向地设置于该基板单元的两侧，并且通过该两个反射板及所述多个不透光框体的配合，使得所述多个发光二极管所产生的投射光朝预定方向导引。

9、如权利要求1所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构，其特征在于，更进一步包括：导光板，其设置于所述多个发光二极管的上方，以用于接收通过该两个反射板及所述多个不透光框体的配合所导引出的投射光。

10、一种用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于，包括下列步骤：

提供基板单元；

通过矩阵的方式，分别电性地设置多个发光二极管芯片于该基板单元上，以形成多排纵向发光二极管芯片排；

将多条条状胶体纵向地分别覆盖在每一排纵向发光二极管芯片排上；以及

将多条条状不透光框体分别形成于该基板单元上，并且每两条条状不透光框体分别形成于每一条条状胶体的两侧。

11、如权利要求10所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于：该基板单元为印刷电路板、软基板、铝基板、陶瓷基板、或铜基板。

12、如权利要求10所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于：该基板单元具有基板本体、及分别形成于该基板本体上的正极导电轨迹与负极导电轨迹，并且该基板本体包括金属层及形成在该金属层上的电木层。

13、如权利要求12所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于：每一个发光二极管芯片具有分别电性连接于该基板单元的正、负极导电轨迹的正极端与负极端，并且该正、负极导电轨迹为铝线路或银线路。

14、如权利要求10所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于：所述多个条状胶体通过第一模具单元所形成，该第一模具单元由第一上模具及用于承载该基板单元的第一下模具所组成，并且该第一上模具具有多条相对应所述多个纵向发光二极管芯片排的第一通道，此外每一个第一通道的高度及宽度与每一条相对应条状胶体的高度及宽度相同。

15、如权利要求10所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于：所述多个条状不透光框体通过第二模具单元所形成，该第二模具单元由第二上模具及用于承载该基板单元的第二下模具所组成，并且该第二上模具具有多条相对应所述多个条状不透光框体的第二通道，此外每一个第二通道的高度与每一条相对应条状胶体的高度相同。

16、如权利要求10所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于：每一个胶体为由硅胶与荧光粉混合而成或由环氧树脂与荧光粉混合而成的荧光胶体。

17、如权利要求10所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于，更进一步包括：沿着每两个纵向发光二极管芯片之间，横向地切割所述多个条状胶体、所述多个条状不透光框体、及该基板单元，以形成多条光棒，其中每一条光棒具有多个彼此分开地分别覆盖于每一个发光二极管芯片上的胶体及多个彼此分开地分别形成于每一个胶体的两侧的不透光框体。

18、如权利要求10所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于，更进一步包括：沿着每两个纵向发光二极管芯片之间，横向地切割所述多个条状胶体、所述多个条状不透光框体、及该基板单元，以形成多条光棒，其中每一条光棒具有多个彼此分开地分别覆盖于每一个发光二极管芯片上的胶体及多个彼此分开地分别形成于每两个胶体之间的不透光框体。

19、如权利要求10所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于：该胶体及该不透光框体的纵向宽度介于0.01～0.3毫米之间。

20、如权利要求10所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于，更进一步包括：纵向地设置两个反射板于该基板单元的两侧，并且通过该两个反射板及所述多个不透光框体的配合，以使得所述多个发光二极管所产生的投射光朝预定方向导引。

21、如权利要求11所述的用于背光模块的发光二极管芯片封装结构的制作方法，其特征在于，更进一步包括：将导光板设置于所述多个发光二极管的上方，以用于接收通过该两个反射板及所述多个不透光框体的配合所导引出的投射光。

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