TW201401564A - 發光二極體封裝結構及其封裝方法 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體封裝結構，包括基板、設置在基板上的發光二極體晶片及覆蓋所述發光二極體晶片的至少一個封裝體，還包括設置在所述基板上的至少一個阻擋結構，所述阻擋結構被該封裝體覆蓋並抵接封裝體的外表面。本發明還涉及一種該發光二極體封裝結構的封裝方法。

Description

發光二極體封裝結構及其封裝方法

本發明涉及一種發光二極體封裝結構及其封裝方法，尤其涉及一種具有封裝體的發光二極體封裝結構及其封裝方法。

發光二極體(Light Emitting Diode，LED)係一種可將電流轉換成特定波長範圍的光的半導體元件，憑藉其發光效率高、體積小、重量輕、環保等優點，已被廣泛地應用到當前的各個領域當中。為了更好地利用發光二極體，在發光二極體的周圍可包覆一層透鏡對光進行二次光學校正。

業界通常採用模具注塑或者點膠的方式製作透鏡以包覆在發光二極體的外圍。前者一般先藉由模具注塑形成透鏡，進而在基板上附著膠體以黏貼固定所述透鏡；後者在基板上直接點膠形成透鏡。前者模具注塑的方法雖然精度較高，但成本昂貴，後者點膠的方法使得垂直於基板的法線與透鏡兩側的表面形成的夾角較大，導致發光二極體出射光線到達透鏡出光面時的入射角較大，容易發生全發射，導致發光二極體的出光效率較低。故，需進一步改進。

本發明旨在提供一種成本低、出光效率高的發光二極體封裝結構及其封裝方法。

一種發光二極體封裝結構，包括基板、設置在基板上的發光二極體晶片及覆蓋所述發光二極體晶片的至少一個封裝體，還包括設置在所述基板上的至少一個阻擋結構，所述阻擋結構被該封裝體覆蓋並抵接封裝體的外表面。

一種發光二極體封裝結構的封裝方法，其包括步驟：

提供一基板；

在所述基板上設一發光二極體晶片；

在該基板上設置至少一阻擋結構，使所述至少一阻擋結構位於該發光二極體晶片的外圍；

藉由點膠的方式在該基板上設置至少一個封裝體，使所述至少一阻擋結構被所述至少一封裝體覆蓋並抵接其外表面。

與先前技術相比，本發明中設置在基板上的阻擋結構被封裝體覆蓋並抵接所述封裝體的外表面，點膠時，尚未固化而呈現液態的膠體封裝體位於抵接處的表面張力被削弱，從而影響封裝體與基板之間的接觸角，使得相切於該阻擋結構外側壁且垂直與基板的法線與位於抵接處且與外表面相切的切線之間形成的夾角較小，進而封裝體的外表面更趨近於球面，該種結構能夠有效減小發光二極體晶片的出射光線射向封裝體時的入射角，減低發生全反射幾率，從而增強該發光二極體封裝結構的出光效率。

下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。

以下將結合附圖對本發明的發光二極體封裝結構100作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，本發明一較優實施例的發光二極體封裝結構100包括一基板10、設置於該基板10上的發光二極體晶片20、位於該發光二極體晶片20外圍的阻擋結構30及罩設該發光二極體晶片20和阻擋結構30的封裝體40。

具體的，所述基板10呈長方體狀，其上表面為具有傳導線路的平整表面。該基板10可為印刷電路板、金屬基板、矽基板、或陶瓷基板等。本實施例中，所述基板10為印刷電路板。

該發光二極體晶片20設置在該基板10的上表面上，本實施例中，所述發光二極體晶片20為一發光二極體晶粒，其藉由兩引腳21與該基板10上的電極結構（圖未示）形成電性連接並固定至基板10上。可以理解的，所述發光二極體晶片20可以係多種不同波長的晶片組合。

所述阻擋結構30設置在該封裝基板10上並設置在該發光二極體晶片20的外圍。本實施例中，該阻擋結構30呈環形且縱向剖面呈方形，其包括一抵接面31，所述抵接面31為該阻擋結構30的環形外側壁。該阻擋結構30由氧化鋁(Al₂O₃)、氮化鋁(AlN)或陶瓷材料製成，可以理解的，該阻擋結構30的表面可覆蓋金屬作為反射層輔助該發光二極體晶片20進行出光。其他實施例中，該阻擋結構30不限於環形，其可佈置為任意幾何形狀的環狀區域，如該阻擋結構30可包括多個塊狀部，所述多個塊狀部排列形成不連續的環形並環繞所述發光二極體晶片20設置，至少三個方形塊狀的阻擋結構30圍設成一環形區域圍設該發光二極體晶片20。

所述封裝體40位於該基板10上並罩設所述發光二極體晶片20及該阻擋結構30。該封裝體40包括一入光面41和一出光面42，所述入光面41貼設於該發光二極體晶片20及阻擋結構30的表面，工作時，自該發光二極體晶片20出射的光線，經該入光面41直接進入該封裝體40，並由該出光面42散發出去。該封裝體40為透明狀膠體，其可根據發光需求填充粉體，可以理解的，粉體可為單色的螢光粉材料，也可為多種色彩的螢光粉材料混合而成，故可根據需求調配螢光粉的色彩來獲得不同的出光顏色，改變光線的波長，並可調整發光二極體封裝結構100的色溫。散熱粉體可根據實際需要由SiO₂，Al₂O₃或Silicate等粉體材料和螢光粉材料層狀堆疊形成。

該發光二極體封裝結構100的封裝體40藉由點膠製程形成，該阻擋結構30被該封裝體40覆蓋並抵接其出光面42。具體的，在此定義一相切於阻擋結構30外側壁且與基板10垂直的法線A，在阻擋結構30與出光面42交接處、與出光面42相切的切線B，及該法線A與該切線B形成的夾角θ。點膠時，封裝體40與基板10在水準方向上的直接接觸變為所述封裝體40與阻擋結構30的抵接面31在豎直方向上的直接接觸，尚未固化而呈現液態的膠體封裝體40位於該交接處的向內的表面張力被削弱，從而影響封裝體40與基板10間的接觸角，膠體材料固化後形成類半球狀的封裝體40。由於阻擋結構30的支撐作用，該法線A與該切線B的夾角θ可控製在小於60度。較優的，本實施例中，該封裝體40縱向剖面接近半圓形，即該夾角θ小於15度。

與先前技術相比，本發明中設置在基板10上的阻擋結構30被封裝體40覆蓋並抵接所述封裝體40的出光面42，由於該阻擋結構30位於所述封裝體40與基板10的交接處，點膠時，封裝體40與基板10在水準方向上的直接接觸變為所述封裝體40與阻擋結構30的抵接面31在豎直方向上的直接接觸，尚未固化而呈現液態的膠體封裝體40位於該交接處的表面張力被削弱，從而影響封裝體40與基板10之間的接觸角，使得相切於該阻擋結構30外側壁且垂直於基板10的法線與位於抵接面31處且與出光面42相切的切線之間形成的夾角較小，進而封裝體40的出光面42更趨近於球面，該種結構能夠有效減小發光二極體晶片20的出射光線射向封裝體40時的入射角，減低發生全反射幾率，從而增強該發光二極體封裝結構100的出光效率。同時，該種結構的封裝體40採用點膠製程而不需採用模造封裝體40，進而使用黏膠實現封裝體40與基板10的連接方式，不僅製造成本低，而且在封裝體40外還不會有膠體附著於基板10上，有利於提高該發光二極體封裝結構100的整體性能。

此外，所述阻擋結構30收容於該封裝體40內部，而封裝體40外部無需附著額外的結構來調整封裝體40出光面形狀，從而得該種發光二極體封裝結構100整體外形較為美觀。

可以理解的，請參閱圖2，本發明的阻擋結構30和封裝體40不限於一組，其他實施例中，該發光二極體封裝結構100可由多組阻擋結構30和封裝體40組合疊加而成形成同心圓區域。在點膠的過程中，使該阻擋結構30支撐抵接所述封裝體40，使得法線A和切線B之間的夾角θ控製在較小的範圍內，進而固化形成出光效率較高的封裝體40。對應的，所述多層封裝體40根據實際發光需要可選擇性填充一層或多層、單色或複色粉體材料。

下面以本發明實施例的發光二極體封裝結構100為例，結合圖1說明該發光二極體封裝結構100的製造過程。

第一步驟：請參閱圖3，提供一基板，所述基板呈長方體狀，其上表面為具有傳導線路的平整表面，該基板10可為印刷電路板、金屬基板、矽基板、或陶瓷基板。本實施例中，所述基板10為印刷電路板。

第二步驟：請參閱圖4，將一發光二極體晶片20設置在該基板10的上表面上，本實施例中，該發光二極體晶片20為一發光二極體晶粒，其藉由兩引腳21與基板10上的電極結構（圖未示）形成電性連接並固定至基板10上。可以理解的，所述發光二極體晶片20可以係多種不同波長的晶片組合。

第三步驟：請參閱圖5，在該基板10上設置阻擋結構30，使該阻擋結構30圍設所述發光二極體晶片20。本實施例中，該阻擋結構30呈環形且縱向剖面結構呈方形，其包括一抵接面31，所述抵接面31為該阻擋結構30的環形側壁的外表面，該阻擋結構30由Al₂O₃或AlN等陶瓷材料製成，可以理解的，該阻擋結構30的表面可覆蓋金屬作為反射層輔助該發光二極體晶片20進行出光。

第四步驟：請參閱圖6，採用點膠製程向該阻擋結構30及其圍設的區域進行點膠，使膠體材料覆蓋該阻擋結構30及發光二極體晶片20，此時由於阻擋結構30位於所述封裝體40與基板10的交接處，點膠時，封裝體40與基板10在水準方向上的直接接觸變為所述封裝體40與阻擋結構30的抵接面31在豎直方向上的直接接觸，尚未固化而呈現液態的膠體封裝體40位於該交接處的表面張力被削弱，從而影響封裝體40與基板10間的接觸角，膠體材料固化後形成類半球狀的封裝體40。在此定義一相切於阻擋結構30外側壁且與基板10垂直的法線A，在阻擋結構30與出光面42交接處、與出光面42相切的切線B，及該法線A與該切線B形成的夾角θ，由於阻擋結構30的支撐作用，該法線A與該切線B的夾角θ可控製在小於60度。較優的，本實施例中，該封裝體40縱向剖面接近半圓形，即該夾角θ小於15度。

可以理解的，本發明的阻擋結構30和封裝體40不限於一組，其他實施例中，該設置多組阻擋結構30和封裝體40並將其組合疊加形成同心圓區域，形成複合型發光二極體封裝結構100。在點膠的過程中，使該阻擋結構30支撐抵接所述封裝體40，使得法線A和切線B之間的夾角θ控製在較小的範圍內，膠體材料進而固化形成出光效率較高的封裝體40。對應的，所述多層封裝體40根據實際發光需要可選擇性填充一層或多層粉體。可以理解的，粉體可為單色的螢光粉材料，也可為多種色彩的螢光粉材料混合而成，故可根據需求調配螢光粉的色彩來獲得不同的出光顏色，改變光線的波長，並可調整發光二極體封裝結構100的色溫。散熱粉體可根據實際需要由SiO₂，Al₂O₃或Silicate等粉體材料和螢光粉材料層狀堆疊形成。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限製本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100．．．發光二極體封裝結構

10．．．基板

20．．．發光二極體晶片

30．．．阻擋結構

40．．．封裝體

21．．．引腳

31．．．抵接面

41．．．入光面

42．．．出光面

A．．．法線

B．．．切線

θ．．．夾角

圖1為本發明一實施例的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。

圖2為本發明另一實施例的發光二極封裝結構的剖面示意圖。

圖3至圖6為圖1所述實施例的發光二極體封裝結構的封裝方法的各步驟示意圖。

100．．．發光二極體封裝結構

10．．．基板

20．．．發光二極體晶片

30．．．阻擋結構

40．．．封裝體

21．．．引腳

31．．．抵接面

41．．．入光面

42．．．出光面

A．．．法線

B．．．切線

θ．．．夾角

Claims (12)

1. 一種發光二極體封裝結構，包括基板、設置在基板上的發光二極體晶片及覆蓋所述發光二極體晶片的至少一個封裝體，其改良在於：還包括設置在所述基板上的至少一個阻擋結構，所述阻擋結構被該封裝體覆蓋並抵接封裝體的外表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述封裝體包括一出光面，所述阻擋結構包括與封裝體出光面抵接的一外側壁，相切於該外側壁且垂直於基板的法線，與位於所述阻擋結構和封裝體相抵接的抵接面處且與出光面相切的切線，之間形成的夾角小於60度。
3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述夾角小於15度。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述阻擋結構呈環形結構並環繞所述發光二極體晶片設置。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述阻擋結構包括多個塊狀部，所述多個塊狀部排列形成不連續的環形並環繞所述發光二極體晶片設置。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述阻擋結構的材質為氧化鋁(Al₂O₃)、氮化鋁(AlN)或陶瓷材料製成。
7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述阻擋結構和封裝體分別為多個，所述多個阻擋結構和多個封裝體一一對應，且所述多個阻擋結構呈同心圓環繞設置在發光二極體晶片外圍。
8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述阻擋結構的表面包覆金屬形成反射層。
9. 一種發光二極體封裝結構的封裝方法，其包括步驟：
   提供一基板；
   在所述基板上設一發光二極體晶片；
   在該基板上設置至少一阻擋結構，使所述至少一阻擋結構位於該發光二極體晶片的外圍；
   藉由點膠的方式在該基板上設置至少一個封裝體，使所述至少一阻擋結構被所述至少一封裝體覆蓋並抵接其外表面。
10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體封裝結構的封裝方法，其中，設置所述阻擋結構呈環形結構並環繞所述發光二極體晶片。
11. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體封裝結構的封裝方法，其中，所述封裝體包括一出光面，所述阻擋結構包括與封裝體出光面抵接的一外側壁，相切於該外側壁且垂直於基板的法線，與位於所述阻擋結構和封裝體相抵接的抵接面處且與出光面相切的切線，之間形成的夾角小於60度。
12. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體封裝結構的封裝方法，其中，所述夾角小於15度。