CN1145225C - 晶片式发光二极管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶片式发光二极管及其制造方法，它是于一金属基板表面镀银，经蚀刻后形成数个线架，该线架于一端粘晶，并通过打线连接至相对另一端，进行封胶后并进行切割即构成一晶片式发光二极管，其裸露于底部的线架即构成电气接点。本发明无需使用印刷电路板作为基材，可大幅度缩小体积，又金属基板因具备导热、磁吸特性，故可提高打线效率及因可平坦地被吸附于机台上而方便作业。
Description
本发明涉及一种晶片式发光二极管及其制造方法。
如一般所知，发光二极管(LED)具有寿命长、耗电量低及发热量小等优点，它广泛运用于各种指示用途，而针对不同的使用对象，各种不同形式的发光二极管相继地开发问世，例如用于手机显示器侧光源的发光二极管在形式上即与传统发光二极管有所不同。如图10所示，图中示出一传统的晶片式发光二极管封装完成而未经分割前的外观图，该晶片式发光二极管的结构是在一印刷电路板80表面形成有数个平行的铜线路90，每一铜线路90的相邻内侧边分别延伸形成有数个晶片焊垫91与铜接点92，如图11所示，其中晶片焊垫91上由银胶固设有晶片93，该晶片93是利用打线机以金线打至相对另端的铜接点92。
所述印刷电路板80底面形成有数个铜接点，各个铜接点分别对应于所述的晶片焊垫91与铜接点92，其间通过穿孔电镀方式以构成电连接；而印刷电路板80底面的铜线路供日后焊接用。
所述印刷电路板80于完成粘晶打线等步骤后，即进行封胶，如图10所示，是于印刷电路板80表面形成多道长条状封胶层94，适当地将所有铜接点92、晶片焊垫91及其上的晶片93完全封合。随后以垂直于封胶层94的横切方式进行分割，由于相邻的晶片焊垫91与铜接点92是通过铜线路90相互连接，故相邻的发光二极管间具有串联的效果，故可视实际需要分割成具有适量的发光晶片的发光二极管模块组件。
以所述晶片式发光二极管虽可适用于手机显示器的侧光源，但制作工艺上过于繁复，且产品合格率低而成品体积大。
首先，在制作工艺方面，以往是先在印刷电路板80上制作线路，即形成所述的铜线路90、晶片焊垫91及铜接点92等，其中铜接点92表面依序镀上氧化镍及金层，打线时是利用超声波加工方式将金线分别打在晶片93及所述铜接点92上，由于铜接点92表面有氧化镍及金层，故必须有较高熔点才能使金线稳固的打在铜接点92上，但因打线速度快，在无其他加热措施的辅助下，无法提高打线的稳固性。而在封胶并分割成为成品后，在工作状态下，因晶片93发亮时会产生热量，将可能使构成封胶层94的环氧树脂因膨胀而对晶片93与铜接点92间的金线形成拉扯。而在原先设计中，对于此种热胀冷缩现象已有预估，故于打线时将赋予金线至少10g的抗拉强度，但如前所述，打线步骤中因缺乏加热措施的辅助，故难以较高的熔点加强金线的接合强度，在此状况下，将大幅度增加金线因封胶层94热胀冷缩而遭扯断的机会，致使成品合格率降低，因而使成本提高。
另外在体积方面，如图12所示，由于所述发光二极管系以印刷电路板80作为基材，其封装完成并予以分割后，印刷电路板80也作为发光二极管的一部分，由于印刷电路板80具有相当的厚度，故将增加发光二极管的体积，这势必不利于产品的小型化。
因此，本发明目的在提供一种体积小、成本低、制作效率高、成品合格率高的晶片式发光二极管及其制造方法。
为实现上述目的，根据本发明的一方面，本发明的晶片式发光二极管的制造方法包括下列步骤：利用一金属基板作为基材，并于金属基板表面及底面镀银层，以提高其电连接性；针对所述金属基板进行影像转移、线路蚀刻而在金属基板上形成数个平行的线架，于各线架相对侧边上分别延伸形成晶片焊垫与接线部；于所述线架的晶片焊垫上安装晶片，并进行打线，使晶片与相对的接线部连接；于所述金属基板上进行封胶；以及分割所述金属基板以构成晶片式发光二极管。
为实现上述目的，根据本发明的另一方面，本发明的晶片式发光二极管，它包括一晶片焊垫、一位于晶片焊垫相对方向上的接线部、一固定于晶片焊垫上的晶片、一连接晶片与接线部的金线及一位于所述晶片焊垫、接线部表面的封胶层；该所述晶片焊垫、接线部是由金属基板构成，在金属基板的表面及底面形成有银层，其底面直接用于接点。
所述线架上的晶片焊垫表面形成有盲孔，盲孔内系以银胶将晶片固定其间。
采用本发明的上述方法制成晶片式发光二极管的优点如下：
一.大幅度提高成品合格率：本发明是利用薄片状的金属基板作为基材，并在其上直接形成同时兼具有接点功能的晶片焊垫及接线部，供装晶打线之用；由于金属基板在作业中可利用导热特性在机台上进行加热，以增进金线熔融度与电连接能力，在此状况下，可充分满足10g抗拉强度的要求，金线也不会因封胶层热胀冷缩而扯断，故可获得极高的成品合格率，进而可大幅度降低成本。
二.体积大幅度缩小：由于本发明直接在金属基板上形成晶片焊垫及接线部，并使其兼具有接点功能，故无需如印刷电路板那样分别于表面、底面分别形成铜线路接点，以至元件具有相当厚度，因此，利用本发明制作的发光二极管的体积大幅度地减小，有利于电子产品的小型化。
三.制作工艺简单：本发明传统晶片式发光二极管利用印刷电路板作为基材的制造方法相比较，在制作工艺上已显著简化，并可提高效率与成品合格率。
四.散热效果理想：利用本发明制作的发光二极管其晶片焊垫及接线部同时作为接点用，当晶片通电而产生热量时，可直接经由晶片焊垫及接线部散发，故具有理想的散热效果。
五.成本低：传统的制作工艺是于印刷电路板的铜线路表面依序镀上氧化镍及金层，其中金为贵金属，其制造成本自然偏高。而本发明是于金属基板表面镀银，其成本远低于金层，故成本显著降低。
为能进一步了解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明的金属基板蚀刻前的外观图；
图2是本发明的金属基板形成线路后的外观图；
图3是本发明的金属基板的局部平面图；
图4是本发明的金属基板的剖视图；
图5是本发明的金属基板装晶打线后的外观图；
图6是本发明的金属基板封胶后的外观图；
图7是本发明的金属基板封胶后的剖视图；
图8是本发明的金属基板分割后的剖视图；
图9是本发明的发光二极管模块组件的等效电路图。
图10是采用已有技术的制造工艺制成的印刷电路板的外观图；
图11是采用已有技术的制造工艺制成的印刷电路板的局部外观图；
图12是采用已有技术的制造工艺制成的印刷电路板的剖视图。
本发明制作晶片式发光二极管的方法包括以下步骤：
“基板制作”：选择一薄片状的金属基板10作为基材，如图1所示，为提高金属基板10表面的电连接效果，在其上面镀上理想导体的金属层，于本实施例中，是于该金属基板10表面及底面分别镀上适当厚度的银层，以提高其电连接性；
“形成线路”：于所述金属基板10上进行影像转移、线路蚀刻等步骤，而在该金属基板10上形成有数个平行的线架11，如图2和3所示，相邻线架11间呈透空状，于各线架11相对侧边上分别延伸形成有数个晶片焊垫12与接线部13，于本实施例中，各线架11侧边上形成的数个晶片焊垫12及接线部13是呈等距排列，且每一晶片焊垫12对应一接线部13；
所述各晶片焊垫12上分别形成有一盲孔120，图4所示，用于容置晶片；该接线部13上也形成有一微小的细孔130，用于加强打线电连接能力。
“装晶打线”：于所述线架11的各个晶片焊垫12上安装晶片14如第五图所示，具体而言，系于晶片焊垫12上的盲孔120内由银胶固定该晶片14；待完成装晶后，随即进行打线，通过金线15使晶片14与相对的接线部13连接；
由于金属基板10是由金属薄片构成，其本身具有理想的导热与磁吸特性，因此作业时，可对承载金属基板10的机台进行加热，在加热状态下进行打线，可提供金线15的熔融度及与晶片14、接线部13的电连接强度。另外，如于机台上设置电磁铁，可对其上的金属基板10产生磁吸作用，而使金属基板10平坦地固定于机台上以利于作业。
“封胶”：于所述金属基板10上进行封胶，于本实施例中，是利用模具于相邻线架11间形成长条状的封胶层16，图6和7所示，以便将相邻线架11上的晶片焊垫12、接线部13及其间的晶片14、金线15等封闭；
“分割”：对所述金属基板10进行分割，以构成独立的单颗发光二极管或数颗串联的模块组件式发光二极管；其分割方式是分别以平行于线架11方向及垂直于线架11的方向进行分割，由于每一发光二极管的晶片焊垫12通过线架11与相邻另一发光二极管的接线部13连接，故就横向的各个发光二极管而言即已具备串联形式，其可视实际需要分割取得所需颗数的发光二极管模块组件；如图8所示，图中示出具有两颗发光二极管的模块组件的结构，其等效电路如图9所示。由于本发明是利用金属基板10作为基材，它经线路形成步骤而分别构成晶片焊垫12及接线部13，经装晶打线、封胶及分割等步骤后，该晶片焊垫12及接线部13底部即自然构成一电连接点，供焊接至电路板上之用。
本发明的一种晶片式发光二极管，它包括一晶片焊垫12、一位于晶片焊垫12相对方向上的接线部13、一固定于晶片焊垫12上的晶片14、一连接晶片14与接线部13的金线15及一位于所述晶片焊垫12、接线部13表面的封胶层94；该所述晶片焊垫12、接线部13是由金属基板10构成，其底面直接用于接点92。该金属基板10表面、底面分别形成有银层。该晶片焊垫12表面形成有盲孔120，盲孔120内由银胶将晶片93固定其间。该接线部13上形成有微小的细孔。于一薄片状的金属基材上形成有数个平行的线架11，相邻线架11间呈透空状，晶片焊垫12及接线部13是沿各线架11的相对侧边上分别延伸形成。
Claims (13)
1.一种晶片式发光二极管的制造方法，其特征在于，它包括下列步骤：
利用一金属基板作为基材，并对该金属基板的表面及底面镀银层；
于所述金属基板上进行影像转移、线路蚀刻而在金属基板上形成数个平行的线架，于各线架相对侧边上分别延伸形成晶片焊垫与接线部；
于所述线架的晶片焊垫上安装晶片，并进行打线，使晶片与相对的接线部连接；
于所述金属基板上进行封胶；以及
分割所述金属基板以构成晶片式发光二极管。
2.如权利要求1所述晶片式发光二极管的制造方法，其特征在于，该金属基板于表底面分别镀上银层，以提高其电连接性。
3.如权利要求2所述晶片式发光二极管的制造方法，其特征在于，所述线架上的晶片焊垫表面形成有盲孔，盲孔内以银胶将晶片固定其间。
4.如权利要求3所述晶片式发光二极管的制造方法，其特征在于，所述线架的接线部上形成有微小的细孔。
5.如权利要求1所述晶片式发光二极管的制造方法，其特征在于，所述打线步骤是对金属基板进行加热的状态下通过金线使晶片与相对的接线部连接。
6.一种晶片式发光二极管，其特征在于，它包括一晶片焊垫、一位于晶片焊垫相对方向上的接线部、一固定于晶片焊垫上的晶片、一连接晶片与接线部的金线及一位于所述晶片焊垫、接线部表面的封胶层；该所述晶片焊垫、接线部是由金属基板构成，在金属基板的表面及底面形成有银层，其底面直接用于接点。
7.如权利要求6所述的晶片式发光二极管，其特征在于，该金属基板表面、底面分别形成有银层。
8.如权利要求7所述的晶片式发光二极管，其特征在于，该晶片焊垫表面形成有盲孔，盲孔内由银胶将晶片固定其间。
9.如权利要求8所述的晶片式发光二极管，其特征在于，该接线部上形成有微小的细孔。
10.一种用于制作发光二极管的金属基板，其特征在于，它于一薄片状的金属基材上形成有数个平行的线架，相邻线架间呈透空状，各线架的相对侧边上分别延伸形成有晶片焊垫及接线部，所述金属基板的表面及底面上分别形成有银层。
11.如权利要求10所述的用于制作发光二极管的金属基板，其特征在于，该金属基材表面、底面分别镀上银层。
12.如权利要求11所述的用于制作发光二极管的金属基板，其特征在于，该线架的晶片焊垫表面形成有盲孔，盲孔内由银胶将晶片固定其间。
13.如权利要求12所述用于制作发光二极管的金属基板，其特征在于，该线架的接线部上形成有微小的细孔。
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