TWI466342B - 發光二極體封裝結構及其封裝方法 - Google Patents

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以及相應的發光二極體的封裝方法。

發光二極體(Light Emitting Diode，LED)是一種可將電流轉換成特定波長範圍的光的半導體元件。發光二極體以其亮度高、工作電壓低、功耗小、易與積體電路匹配、驅動簡單、壽命長等優點，從而可作為光源而廣泛應用於照明領域。

在先前的發光二極體封裝結構中，一般需要一連接線使發光二極體晶粒與導線架形成電學連接，此過程通常稱之為打線。在打線的過程中，通常是利用打線機將連接線的一端加熱熔融後固定在發光二極體晶粒的電極位置，然後將連接線的另一端拉至導線架的另一端固定。在連接線拉扯的過程中，在連接線與發光二極體晶粒的電極的接觸部位通常會有應力的產生。若產生的應力較大，則有可能而使到連接線斷裂，從而降低封裝產品的良率。

有鑒於此，有必要提供一種可降低打線過程中連接線應力的發光二極體封裝結構及相應的封裝方法。

一種發光二極體封裝結構，其包括基板、設置於基板上的第一電 連接部與第二電連接部，以及設置於第一電連接部上的發光二極體晶粒。所述第一電連接部與第二電連接部電性絕緣。所述發光二極體晶粒包括第一電極與第二電極，所述第一電極與第一電連接部電性連接，所述第二電極藉由連接線與第二電連接部形成電性連接。所述連接線包括靠近第二電極的第一彎曲部分與遠離第二電極的第二彎曲部分。所述第一彎曲部分所在曲率圓的圓心與所述第二彎曲部分所在曲率圓的圓心分別位於連接線的相對兩側，該連接線與第二電極形成第一電接觸點，該連接線與第二電連接部形成第二電接觸點，第一彎曲部分靠近第一電接觸點位置的切線與第二電極所在平面之間的夾角範圍為0度到45度之間，該連接線位於第一電接觸點和第二電接觸點之間具有一最高點，該最高點與基板表面之間的垂直距離大於連接線的其他部分與基板表面之間的垂直距離，該第一彎曲部分與該第二彎曲部分形成於第一電接觸點與最高點之間。

一種發光二極體的封裝方法，其包括以下步驟：提供一基板；在基板上製作第一電連接部與第二電連接部，其中第一電連接部與第二電連接部電性絕緣；在第一電連接部的表面設置發光二極體晶粒，所述發光二極體晶粒具有第一電極與第二電極，所述第一電極與第一電連接部電性連接；提供一連接線，該連接線的一端與第二電極相連，該連接線的另一端與第二電連接部相連，從而使第二電極與第二電連接部形成 電性連接，所述電連接線包括靠近第二電極的第一彎曲部分與遠離第二電極的第二彎曲部分，所述第一彎曲部分所在曲率圓的圓心與所述第二彎曲部分所在曲率圓的圓心分別位於連接線的相對兩側，該連接線與第二電極形成第一電接觸點，該連接線與第二電連接部形成第二電接觸點，第一彎曲部分靠近第一電接觸點位置的切線與第二電極所在平面之間的夾角範圍為0度到45度之間，該連接線位於第一電接觸點和第二電接觸點之間具有一最高點，該最高點與基板表面之間的垂直距離大於連接線的其他部分與基板表面之間的垂直距離，該第一彎曲部分與該第二彎曲部分形成於第一電接觸點與最高點之間。

藉由在連接線上設置第一彎曲部分與第二彎曲部分，由於該第一彎曲部分所在曲率圓的圓心與第二彎曲部分所在曲率圓的圓心分別位於連接線的相對兩側，從而使連接線形成近似S形狀。此連接線的形狀可有效緩衝連接線的拉扯過程中所產生的應力，使連接線的一端不容易從第二電極上脫落，從而避免了發生連接線被扯斷而使到發光二極體無法正常工作情況。

100、500‧‧‧發光二極體封裝結構

10、510‧‧‧基板

110、511‧‧‧第一電連接部

120、512‧‧‧第二電連接部

20、520‧‧‧發光二極體晶粒

210、521‧‧‧半導體發光結構

220、522‧‧‧第一電極

230、523‧‧‧第二電極

30、530‧‧‧連接線

310、531‧‧‧第一彎曲部分

320、532‧‧‧第二彎曲部分

330‧‧‧第一電接觸點

340‧‧‧第二電接觸點

350‧‧‧最高點

40、550‧‧‧封裝體

540‧‧‧第二連接線

541‧‧‧第三彎曲部分

542‧‧‧第四彎曲部分

圖1係本發明第一實施例中的發光二極體封裝結構的截面示意圖。

圖2係本發明第二實施例中的發光二極體封裝結構的截面示意圖。

圖3係本發明第三實施例中的發光二極體封裝結構的截面示意圖。

如圖1所示，本發明第一實施例的發光二極體封裝結構100包括基板10，設置於基板10上的發光二極體晶粒20以及連接線30。

所述基板10可為鋁基電路板或者表面設置有導電線路的陶瓷基板，如氧化鋁基板、氧化鋅基板或矽基板等。所述基板10的表面設置有第一電連接部110與第二電連接部120。所述第一電連接部110與第二電連接部120之間相互絕緣。在本實施例中，所述第一電連接部110與所述第二電連接部120從基板10的上表面延伸到下表面，從而形成一種可表面貼裝的結構。

所述發光二極體晶粒20設置於第一電連接部110的表面。所述發光二極體晶粒20包括半導體發光結構210以及設置於半導體發光結構210兩端的第一電極220與第二電極230。在本實施例中，所述第一電極220設置於發光二極體晶粒20的底部。藉由焊接或者共晶結合的方法使第一電極220與第一電連接部110相接觸而形成電性連接，同時亦使到發光二極體晶粒20固定在第一電連接部110的表面。所述第二電極230設置於發光二極體晶粒20的遠離基板10的表面上。

連接線30設置於第二電極230與第二電連接部120之間使第二電極230與第二電連接部120形成電性連接。所述連接線30具有第一彎曲部分310與第二彎曲部分320。所述第一彎曲部分310所在曲率圓的圓心與所述第二彎曲部分320所在曲率圓的圓心分別位於連接線30的相對兩側。所述第一彎曲部分310靠近第二電極230設置，第二彎曲部分320位於第一彎曲部分310的遠離第二電極230的一端。由於第一彎曲部分310所在曲率圓的圓心與所述第二彎曲部分320所在曲率圓的圓心分別設置於連接線30的相對兩側，從 而使連接線30的形狀形成近似S形。將連接線30設置成近似S形狀的目的在於緩衝在打線過程中所產生的應力，避免因應力的作用而使到在連接線30從第二電極230上脫落而造成發光二極體晶粒20無法正常工作。在本實施例中，第二彎曲部分320的曲率半徑大於第一彎曲部分310的曲率半徑。具體地，第二彎曲部分320的曲率半徑為第一彎曲部分310的曲率半徑的兩倍以實現良好的緩衝應力的作用。所述連接線30與第二電極230形成第一電接觸點330，所述連接線30與第二電連接部120形成第二電接觸點340。在靠近第一電接觸點330的位置上，所述第一彎曲部分310的切線與第二電極230所處的平面之間的夾角θ為0度到90度之間。優選地，為進一步降低在打線過程中的應力對連接線30與第二電極230之間電學接觸性能的影響，可將第一彎曲部分310的靠近第一電接觸點330的位置上的切線與第二電極230所處的平面之間的夾角θ設置成0度到45度之間。同時，在本實施例中，所述連接線30具有一最高點350，該最高點350與基板10表面的垂直距離大於連接線30的其他部分與基板10表面的垂直距離。所述第一彎曲部分310與所述第二彎曲部分320形成於第一電接觸點330與最高點350之間。

上述的發光二極體封裝結構100可藉由以下方法製作：提供一基板10，該基板10可以是鋁基電路板或者是表面設置有導電線路的陶瓷基板；在基板10上製作第一電連接部110與第二電連接部120，其中第一電連接部110與第二電連接部120電性絕緣以作為該發光二極體封裝結構100進行對外連接的兩個電極。

在第一電連接部110的表面設置發光二極體晶粒20。所述發光二極體晶粒20具有第一電極220與第二電極230。所述第一電極220藉由焊接或者共晶結合的方法設置於第一電連接部110上，使所述第一電極220與第一電連接部110電性連接。

提供一連接線30，將連接線30的一端焊接在第二電極230上使其與第二電極230電學連接。然後將連接線30的另一端拉到第二電連接部120的位置，藉由焊接時連接線30與第二電連接部120電性連接。在打線的過程中，可控制打線機在連接線30與第二電極230的焊接完成之後夾持住連接線30作一個回拉的動作，然後再將連接線30拉至第二電連接部120進行固定。此過程可以使到連接線30上形成靠近第二電極230的第一彎曲部分310與遠離第二電極230的第二彎曲部分320。所述第一彎曲部分310所在曲率圓的圓心與所述第二彎曲部分320所在曲率圓的圓心分別位於連接線30的相對兩側。控制打線機回拉的長度以及方向，可以對第二彎曲部分與第一彎曲部分的曲率半徑進行控制。優選地，第二彎曲部分的曲率半徑大於第一彎曲部分的曲率半徑。

根據需要，該發光二極體封裝結構100還可以進一步包括一封裝體40。如圖2所示，該封裝體40完全覆蓋發光二極體晶粒20以及連接線30。用於防止發光二極體晶粒20受外界的環境如潮濕或者灰塵等雜質的影響。具體地，該封裝體40可以是環氧樹脂或者是矽樹脂又或者是玻璃材料。此外，該封裝體40內還可以摻入螢光粉粒子以實現波長的轉換來合成白光。在具有封裝體40的情況下，由於封裝體40與基板10及發光二極體晶粒20的熱膨脹係數不一致，若外界環境的條件發生變化，如溫度升高或者濕度增大等， 封裝體40很容易因熱漲冷縮的效應而對連接線30產生拉力。此時，由於本發明的連接線30在靠近第二電極230的部分具有近似S的形狀，其可以有效緩衝該拉力對連接線30與第二電極230之間電接觸性能的影響，避免拉力連接線30在第二電極230上脫落而是發光二極體晶粒20不能正常發光。

另外，發光二極體晶粒的兩電極並不限於上述實施例所述分佈於晶粒的相反兩側，其亦可以位於晶粒的同一側。請參見圖3，本發明第三實施例的發光二極體封裝結構500包括基板510、設置於基板510上的發光二極體晶粒520、連接線530、第二連接線540以及封裝體550。

所述基板510的表面設置有第一電連接部511與第二電連接部512。所述第一電連接部511與第二電連接部512之間相互絕緣。

所述發光二極體晶粒520設置於第一電連接部511的表面。所述發光二極體晶粒520包括半導體發光結構521以及設置於半導體發光結構521同一側的第一電極522與第二電極523。第二電極523藉由連接線530與第二電連接部512電學連接。所述連接線530包括第一彎曲部分531與第二彎曲部分532。所述第一彎曲部分531所在曲率圓的圓心與所述第二彎曲部分532所在曲率圓的圓心分別位於連接線530的相對兩側，用以緩衝在打線過程中的應力，避免應力對連接線530與第二電極523之間電學接觸性能的影響。優選地，第二彎曲部分532的曲率半徑大於第一彎曲部分531的曲率半徑。在本實施例中，第二彎曲部分532的曲率半徑為第一彎曲部分531的曲率半徑的兩倍。與第一實施例不同的是，在本實施例中，所述發光二極體晶粒520藉由固晶膠固定在第一電連接部511 的表面。所述發光二極體封裝結構500進一步包括一第二連接線540。該第二連接線540設置於第一電極522與第一電連接部511之間使第一電極522與第一電連接部511形成電性連接。具體地，該第二連接線540亦包括第三彎曲部分541與第四彎曲部分542。所述第三彎曲部分541靠近第一電極522設置，所述第四彎曲部分542設置於第三彎曲部分541的遠離第一電極522的一端。同樣地，第三彎曲部分541所在曲率圓的圓心與第四彎曲部分542所在曲率圓的圓心分別位於第二連接線540的相對兩側，用以緩衝在打線過程中所產生的應力，從而避免在打線過程中第二連接線540從第一電極522上斷裂而使發光二極體晶粒520不能正常發光。根據需要，可將第四彎曲部分542的曲率半徑設置成大於第三彎曲部分541的曲率半徑以加強緩衝應力的效果。

封裝體50覆蓋發光二極體晶粒520以及連接線530與第二連接線540。該封裝體50用於防止發光二極體晶粒520以及相應的電學接觸點受到外界環境的影響。相應地，將第二連接線540設置成第三彎曲部分541與第四彎曲部分542。由於第三彎曲部分541所在曲率圓的圓心與第四彎曲部分542所在曲率圓的圓心分別位於第二連接線540的相對兩側，從而使第三彎曲部分541與第四彎曲部分542形成近似S的形狀。將第二連接線540設置成此形狀的目的在於緩衝因外界條件變化而使封裝體50對第二連接線540產生的拉力作用，從而避免因封裝體50的膨脹或者收縮而使第二連接線540從第一電極522上斷裂而影響其電學性能。

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 制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

110‧‧‧第一電連接部

120‧‧‧第二電連接部

20‧‧‧發光二極體晶粒

210‧‧‧半導體發光結構

220‧‧‧第一電極

230‧‧‧第二電極

30‧‧‧連接線

310‧‧‧第一彎曲部分

320‧‧‧第二彎曲部分

330‧‧‧第一電接觸點

340‧‧‧第二電接觸點

350‧‧‧最高點

Claims (8)

1. 一種發光二極體封裝結構，其包括基板、設置於基板上的第一電連接部與第二電連接部，以及設置於第一電連接部上的發光二極體晶粒，該第一電連接部與第二電連接部電性絕緣，該發光二極體晶粒包括第一電極與第二電極，該第一電極與第一電連接部電性連接，該第二電極藉由連接線與第二電連接部形成電性連接，其改良在於，該連接線包括靠近第二電極的第一彎曲部分與遠離第二電極的第二彎曲部分，該第一彎曲部分所在曲率圓的圓心與該第二彎曲部分所在曲率圓的圓心分別位於連接線的相對兩側，該連接線與第二電極形成第一電接觸點，該連接線與第二電連接部形成第二電接觸點，第一彎曲部分靠近第一電接觸點位置的切線與第二電極所在平面之間的夾角範圍為0度到45度之間，該連接線位於第一電接觸點和第二電接觸點之間具有一最高點，該最高點與基板表面之間的垂直距離大於連接線的其他部分與基板表面之間的垂直距離，該第一彎曲部分與該第二彎曲部分形成於第一電接觸點與最高點之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中，該第二彎曲部分的曲率半徑大於第一彎曲部分的曲率半徑。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體封裝結構，其中，該第二彎曲部分的曲率半徑是第一彎曲部分的曲率半徑的兩倍。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中，該第一電極藉由第二連接線與第一電連接部形成電性連接，該第二連接線包括靠近第一電極的第三彎曲部分與遠離第一電極的第四彎曲部分，該第三彎曲部分所在曲率圓的圓心與該第四彎曲部分所在曲率圓的圓心分別位於第二連接線的相對兩側。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結構，其中，該第四彎曲部分的曲率半徑是第三彎曲部分的曲率半徑的兩倍。
6. 如申請專利範圍第1項至第5項所述之任意一項所述之發光二極體封裝結構，其中，該發光二極體封裝結構進一步包括一封裝體，該封裝體完全覆蓋發光二極體晶粒以及連接線。
7. 一種發光二極體的封裝方法，其包括以下步驟：提供一基板；在基板上製作第一電連接部與第二電連接部，其中第一電連接部與第二電連接部電性絕緣；在第一電連接部的表面設置發光二極體晶粒，該發光二極體晶粒具有第一電極與第二電極，該第一電極與第一電連接部電性連接；提供一連接線，該連接線的一端與第二電極相連，該連接線的另一端與第二電連接部相連，從而使第二電極與第二電連接部形成電性連接，該電連接線包括靠近第二電極的第一彎曲部分與遠離第二電極的第二彎曲部分，該第一彎曲部分所在曲率圓的圓心與該第二彎曲部分所在曲率圓的圓心分別位於連接線的相對兩側，該連接線與第二電極形成第一電接觸點，該連接線與第二電連接部形成第二電接觸點，第一彎曲部分靠近第一電接觸點位置的切線與第二電極所在平面之間的夾角範圍為0度到45度之間，該連接線位於第一電接觸點和第二電接觸點之間具有一最高點，該最高點與基板表面之間的垂直距離大於連接線的其他部分與基板表面之間的垂直距離，該第一彎曲部分與該第二彎曲部分形成於第一電接觸點與最高點之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體封裝方法，其中，該第二彎曲部分的曲率半徑大於第一彎曲部分的曲率半徑。