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TWI509849B - 發光二極體封裝結構 - Google Patents

發光二極體封裝結構 Download PDF

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TWI509849B
TWI509849B TW102115995A TW102115995A TWI509849B TW I509849 B TWI509849 B TW I509849B TW 102115995 A TW102115995 A TW 102115995A TW 102115995 A TW102115995 A TW 102115995A TW I509849 B TWI509849 B TW I509849B
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林厚德
陳濱全
陳隆欣
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榮創能源科技股份有限公司
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Description

發光二極體封裝結構
本發明涉及一種半導體，尤其涉及一種發光二極體封裝結構。
發光二極體憑藉其高光效、低能耗、無污染等優點，已被應用於越來越多的場合之中，大有取代傳統光源的趨勢。
在應用到具體領域中之前，發光二極體晶粒還需要進行封裝，以保護發光二極體晶粒不受擠壓或者氧化，從而使發光二極體封裝結構獲得較高的發光效率及較長的使用壽命。
矽樹脂模塑化合物(Silicon Molding Compound，SMC)以及環氧模塑膠(Epoxy Molding Compound,EMC)常作為封裝材料應用於發光二極體封裝結構中。特別地，該矽樹脂模塑化合物較環氧模塑膠更耐高溫，故在發光二極體封裝結構中得到廣泛應用。但由於該矽樹脂模塑化合物或環氧模塑膠與金屬電極的密合度差，二者接合處會有空氣或水氣的滲入，容易導致內部電極氧化而使得發光二極體封裝元件的電性接觸不良。
有鑒於此，有必要提供一種電極不易發生氧化的發光二極體封裝結構。
一種發光二極體封裝結構，包括封裝基板以及設置於封裝基板上 的發光二極體晶粒，所述封裝基板上形成有電性隔絕的第一導電部和第二導電部，所述發光二極體晶粒具有與第一導電部和第二導電部分別電連接的正電極和負電極，所述發光二極體晶粒上還形成有與正、負電極的至少其中之一電連接的凸塊，所述第一導電部和第二導電部均包括相對設置的上表面和下表面，所述第一導電部和第二導電部至少其中之一的上表面對應發光二極體晶粒上的凸塊形成有防氧化金屬層，所述防氧化金屬層與封裝基板間隔設置，所述發光二極體晶粒上的凸塊與第一導電部和/或第二導電部藉由該防氧化金屬層電連接。
本發明中防氧化金屬層位於第一導電部和/或第二導電部的上表面並與封裝基板間隔設置，這能有效增加水汽或空氣由封裝基板與第一導電部和/或第二導電部的接合處進入到發光二極體封裝結構內部的路徑，防止第一導電部、第二導電部與凸塊接觸的位置被氧化，從而提升發光二極體封裝結構的導電性能。
10、10a‧‧‧封裝基板
20、20a‧‧‧第一導電部
21、21a‧‧‧第二導電部
30、30a‧‧‧反射杯
40、40a‧‧‧防氧化金屬層
50、50a‧‧‧封裝層
60、60a‧‧‧發光二極體晶粒
70‧‧‧導線
100、100a‧‧‧發光二極體封裝結構
101‧‧‧頂面
102‧‧‧底面
201、211‧‧‧上表面
202、212‧‧‧下表面
301、301a‧‧‧容置槽
601、601a‧‧‧第一凸塊
602‧‧‧第二凸塊
2011、2011a‧‧‧第一凹槽
2111‧‧‧第二凹槽
圖1係本發明第一實施例的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
圖2係圖1中所示發光二極體封裝結構的俯視示意圖(其中發光二極體封裝結構的發光二極體晶粒與封裝層被隱藏)。
圖3係本發明第二實施例的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
請同時參考圖1和圖2所示，本發明第一實施例的發光二極體封裝結構100包括封裝基板10、設置於封裝基板10上的發光二極體晶粒60、位於封裝基板10上並圍繞發光二極體晶粒60設置的反射杯30以及設置於封裝基板10上並包覆發光二極體晶粒60的封裝層50 。
該封裝基板10可由矽樹脂模塑化合物或環氧模塑膠中任意一種與玻璃纖維壓合製成。而反射杯30以及封裝層50的材質均採用矽樹脂模塑化合物或環氧模塑膠。在本實施例中，該反射杯30與該封裝基板10藉由注塑的方式一體形成。
該封裝基板10上設置有電性隔絕的第一導電部20和第二導電部21。該第一導電部20和第二導電部21均係縱長的塊體。該第一導電部20和第二導電部21的剖面大致上呈倒置的“凸”字形。該封裝基板10包括相對設置的頂面101和底面102。該第一導電部20包括相對設置的上表面201和下表面202，該第二導電部21包括相對設置的上表面211和下表面212。該第一導電部20和第二導電部21均貫穿該封裝基板10的頂面101和底面102。該第一導電部20的下表面202和第二導電部21的下表面212均外露於封裝基板10的底面102。該第一導電部20和第二導電部21由具有良好導熱以及導電性能的材質構成，比如銅、鋁。
在本實施例中，該發光二極體晶粒60的正電極(N型電極)上形成有第一凸塊601，負電極(P型電極)上形成有第二凸塊602。該第一導電部20的上表面201對應第一凸塊601形成有防氧化金屬層40，該第二導電部21的上表面211對應該第二凸塊602形成有防氧化金屬層40。所述防氧化金屬層40均與封裝基板10間隔設置。該發光二極體晶粒60上的第一凸塊601與第一導電部20藉由防氧化金屬層40電連接。該發光二極體晶粒60上的第二凸塊602與第二導電部21藉由防氧化金屬層40電連接。
進一步地，在本實施例中該第一導電部20的上表面201上對應第 一凸塊601設置一第一凹槽2011，該第一凹槽2011自第一導電部20的上表面201朝向第一導電部20的內部一體凹陷形成。該第二導電部21的上表面211上對應第二凸塊602設置一第二凹槽2111，該第二凹槽2111自第二導電部21的上表面211朝向第二導電部21的內部一體凹陷形成。
所述第一導電部20上的防氧化金屬層40位於第一凹槽2011內，所述第二導電部21上的防氧化金屬層40位於第二凹槽2111內。該防氧化金屬層40分別填滿第一凹槽2011和第二凹槽2111。該防氧化金屬層40的頂面(未標示)與封裝基板10的頂面101平齊。該第一凸塊601位於第一凹槽2011的上方並與防氧化金屬層40的頂面接觸以形成電性連接。該第二凸塊602位於第二凹槽2111的上方並與防氧化金屬層40的頂面接觸以形成電性連接。該防氧化金屬層40的材料可係金、鎳或防氧化的合金中任意一種。
在本實施例中該第一凹槽2011呈環形分佈於第一導電部20的上表面201上，該第二凹槽2111呈環形分佈於第二導電部21的上表面211上。可以理解地，在其他實施例中該第一凹槽2011和第二凹槽2111的形狀可以根據電流分佈的需要作調整以在第一導電部20與防氧化金屬層40以及第二導電部21與防氧化金屬層40之間形成良好的電性接觸，比如呈放射狀或網狀結構。
該第一凸塊601和第二凸塊602的材料係金或焊錫。該第一凸塊601和第二凸塊602藉由共晶焊接方式結合於對應的防氧化金屬層40上。
可以理解地，在其他實施例中，該防氧化金屬層40可直接藉由電鍍或蒸鍍方式分別形成於第一凹槽2011和第二凹槽2111內。
該反射杯30具有一容納發光二極體晶粒60的容置槽301。發光二極體晶粒60位於該容置槽301內並藉由覆晶(Flip chip)的方式安裝於封裝基板10上。
該封裝層50內包含螢光粉(圖未示)用於轉換發光二極體晶粒60發射的光線。該螢光粉可以係石榴石基螢光粉、矽酸鹽基螢光粉、原矽酸鹽基螢光粉、硫化物基螢光粉、硫代鎵酸鹽基螢光粉或氮化物基螢光粉中至少一種。
請參考圖3所示，本發明第二實施例的發光二極體封裝結構100a與第一實施例所述的發光二極體封裝結構100不同之處在於：本發明第一實施例所述的發光二極體封裝結構100中發光二極體晶粒60的正電極(N型電極)和負電極(P型電極)位於發光二極體晶粒60的同一側，而在第二實施例的發光二極體封裝結構100a中，該發光二極體晶粒60a正電極(N型電極)和負電極(P型電極)分別位於發光二極體晶粒60a相對兩側。該發光二極體晶粒60a的正電極和負電極其中之一上形成第一凸塊601a，該第一導電部20a上對應第一凸塊601a形成一第一凹槽2011a，所述防氧化金屬層40a填滿該第一凹槽2011a，該第一凸塊601a位於第一凹槽2011上方並藉由共晶結合技術與防氧化金屬層40a緊密結合在一起。該發光二極體晶粒60a的正電極和負電極的其中之另一藉由導線70與第二導電部21a電連接。
本發明的防氧化金屬層40、40a與封裝基板10、10a間隔設置，即該防氧化金屬層40、10a並未與封裝基板10接觸，這樣能夠有效增加水汽或空氣從封裝基板10、10a與第一導電部20、20a或第二導電部21、21a的接觸面進入到發光二極體封裝結構100、100a內 部的路徑，從而有效防止第一導電部20、20a與第一凸塊601、601a以及第二導電部21、21a與第二凸塊602接觸的位置被氧化，進而提升發光二極體封裝結構100、100a的導電性能。
其次，本發明中第一導電部20、20a的上表面201、201a上設置第一凹槽2011、2011a，第二導電部21、21a的上表面211、211a上設置第二凹槽2111、2111a，並於第一凹槽2011、2011a和第二凹槽2111、2111a內設置防氧化金屬層40、40a，這能增加防氧化金屬層40、40a與第一導電部20、20a以及第二導電部21、21a的接觸面積，從而提升發光二極體封裝結構100、100a的導電性能。
另，本發明的第一導電部20、20a貫穿該封裝基板10、10a的頂面101和底面102，第二導電部21、21a貫穿該封裝基板10、10a的頂面101和底面102，發光二極體封裝結構100、100a工作時產生的熱量能藉由第一導電部20、20a和第二導電部21、21a有效導出，從而提升發光二極體封裝結構100、100a的導熱性能。
10‧‧‧封裝基板
20‧‧‧第一導電部
21‧‧‧第二導電部
30‧‧‧反射杯
40‧‧‧防氧化金屬層
50‧‧‧封裝層
60‧‧‧發光二極體晶粒
100‧‧‧發光二極體封裝結構
101‧‧‧頂面
102‧‧‧底面
201、211‧‧‧上表面
202、212‧‧‧下表面
301‧‧‧容置槽
601‧‧‧第一凸塊
602‧‧‧第二凸塊
2011‧‧‧第一凹槽
2111‧‧‧第二凹槽

Claims (9)

  1. 一種發光二極體封裝結構，包括封裝基板以及設置於封裝基板上的發光二極體晶粒，所述封裝基板上形成有電性隔絕的第一導電部和第二導電部，所述發光二極體晶粒具有與第一導電部和第二導電部分別電連接的正電極和負電極，其改良在於：所述發光二極體晶粒上還形成有與正、負電極的至少其中之一電連接的凸塊，所述第一導電部和第二導電部均包括相對設置的上表面和下表面，所述第一導電部和第二導電部至少其中之一的上表面對應發光二極體晶粒上的凸塊形成有防氧化金屬層，所述防氧化金屬層與封裝基板間隔設置，所述發光二極體晶粒上的凸塊與對應的第一導電部和/或第二導電部藉由該防氧化金屬層電連接，所述第一導電部和第二導電部至少其中之一的上表面對應發光二極體晶粒的凸塊形成凹槽，所述防氧化金屬層設置於凹槽內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述發光二極體晶粒的正電極和負電極其中之一上形成凸塊，所述凸塊與第一導電部和第二導電部其中之一藉由防氧化金屬層電連接，所述發光二極體晶粒的正電極和負電極其中之另一藉由導線與第一導電部和第二導電部其中之另一電連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述發光二極體晶粒的正電極和負電極上分別形成凸塊，所述第一導電部和第二導電部的上表面對應所述凸塊分別形成防氧化金屬層，所述發光二極體晶粒正電極上的凸塊與第一導電部藉由防氧化金屬層電連接，所述發光二極體晶粒負電極上的凸塊與第二導電部藉由防氧化金屬層電連接。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述凹槽呈環形 。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述防氧化金屬層填滿整個凹槽，所述封裝基板包括相對設置的頂面和底面，所述防氧化金屬層的頂面與封裝基板的頂面平齊。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述封裝基板包括相對設置的頂面和底面，所述第一導電部和第二導電部均貫穿封裝基板的頂面和底面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述凸塊藉由共晶結合方式與防氧化金屬層相結合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述防氧化金屬層的材料係金或鎳。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中發光二極體封裝結構還包括設置於封裝基板上並覆蓋發光二極體晶粒的封裝層。
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