TWI513041B - 發光二極體封裝結構及發光二極體模組 - Google Patents

Description

發光二極體封裝結構及發光二極體模組

本發明涉及一種半導體發光元件，特別涉及一種發光二極體封裝結構及具有該發光二極體封裝結構的發光二極體模組。

作為一種新興的光源，發光二極體憑藉其發光效率高、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，大有取代傳統光源的趨勢。

目前業界通常採用表面黏貼技術(SMT)將封裝後的發光二極體設置在電路板等板材上，再應用到各個領域當中。表面黏貼加工時，會將錫膏設置在發光二極體與板材之間，利用錫膏將發光二極體焊固在板材上。然而，由於錫膏的設置，發光二極體在板材上容易產生浮高、歪斜或者爬錫等現象，不但影響表面黏貼加工的操作，還影響成品的外觀與性能。同時，在加熱錫膏時，錫膏內的助焊劑還會因受熱而在錫膏內產生孔洞或者空隙，使得錫膏的熱阻增大，影響發光二極體的散熱。

有鑒於此，有必要提供一種發光二極體封裝結構及發光二極體模組，該發光二極體封裝結構可更方便地被固定，並且具有較佳的熱傳導性。

一種發光二極體封裝結構，包括一基板，設於基板的第一表面上的一發光二極體晶片，與發光二極體晶片電連接的二電極，及密封發光二極體晶片的封裝體，所述基板的一第二表面上設有至少一溝槽，所述溝槽用於在該發光二極體封裝結構被固定時以容納錫膏。

一種發光二極體模組，包括板材及設置在板材上的至少一發光二極體封裝結構，所述至少一發光二極體封裝結構包括一基板，設於基板的第一表面上的一發光二極體晶片，與發光二極體晶片電連接的二電極，及密封發光二極體晶片的封裝體，所述基板的一第二表面上設有至少一溝槽，且所述基板的第二表面貼設在所述板材上，所述發光二極體封裝結構藉由錫膏固定在該板體上，且所述基板的溝槽內容納有錫膏。

與習知技術相比，本發明發光二極體封裝結構在其基板上開設溝槽，可增加基板表面積，以容納更多的錫膏，使發光二極體可緊密黏貼在板材上，避免發光二極體浮高、歪斜或爬錫等現象產生。溝槽還可使錫膏內的助焊劑受熱產生的氣體得以排出，避免氣體殘留於錫膏中產生空隙或孔洞，從而可降低熱阻，使發光二極體得到更好的散熱。

10、11、12、13、14、15‧‧‧發光二極體封裝結構

20‧‧‧基板

201‧‧‧非導電物質

21‧‧‧反射杯

22‧‧‧溝槽

24‧‧‧導電孔

241‧‧‧導電物質

25‧‧‧導熱孔

251‧‧‧導熱物質

30‧‧‧發光二極體晶片

32‧‧‧螢光粉層

40‧‧‧電極

42‧‧‧金線

43‧‧‧金屬層

50‧‧‧封裝體

60‧‧‧基座

70‧‧‧板體

71‧‧‧錫膏

圖1為本發明第一實施方式的發光二極體封裝結構的側視示意圖。

圖2為本發明第二實施方式的發光二極體封裝結構的剖視示意圖。

圖3為本發明第三實施方式的發光二極體封裝結構的剖視示意圖。

圖4為本發明第四實施方式的發光二極體封裝結構的剖視示意圖。

圖5為本發明第五實施方式的發光二極體封裝結構的俯視示意圖。

圖6為沿圖5中的VI-VI線的剖視示意圖。

圖7為本發明第六實施方式的發光二極體封裝結構的俯視示意圖。

圖8為沿圖7中的VIII-VIII線的剖視示意圖。

圖9為本發明第七實施方式的發光二極體封裝結構的剖視示意圖。

圖10和圖11為本發明發光二極體封裝結構中的基板於不同實施方式中的仰視示意圖。

圖12為本發明一實施方式的發光二極體模組的剖示示意圖。

圖1為本發明第一實施方式的發光二極體封裝結構10的側視示意圖。該發光二極體封裝結構10包括一基板20，設於基板20的一表面上的一發光二極體晶片30，與發光二極體晶片30電連接的二電極40，及密封發光二極體晶片30的封裝體50，基板20的另一表面上設有至少一溝槽22。

基板20可由塑膠、陶瓷等非導電物質製成。基板20可呈矩形、圓 形或者多邊形等形狀，本實施方式中為一矩形塊狀。發光二極體晶片30設於基板20的一第一表面上，例如，可以是頂表面。

發光二極體晶片30透過二金線42與二電極40電連接。發光二極體晶片30可以是正裝、倒裝等形式，還可以是垂直式的發光二極體晶片。本實施方式中的發光二極體晶片30為正裝。

本實施方式中的溝槽22為多個並呈直線形，且開設在基板20的一第二表面上，例如是底表面，當然不排除可以是其他的表面。溝槽22的截面可以是矩形、圓弧形、多邊形等任意的幾何形狀。由於溝槽22的設置，可增加基板20的表面積，以容納更多的錫膏，發光二極體封裝結構10被固定時，可避免浮高、歪斜或爬錫等現象產生。進一步的，溝槽22還可使錫膏內的助焊劑受熱時產生的氣體得以排出，避免氣體殘留於錫膏中產生空隙或孔洞，從而可降低熱阻，使發光二極體封裝結構10具有更佳的散熱性能。優選的，溝槽22與基板20的邊沿連通，如此可使溝槽22具有更佳的排出氣體的功效，使錫膏的熱阻降低。優選的，溝槽22的深度為基板20的厚度的1/5-1/2，如此設置溝槽22的深度，既不會使基板20的強度太差，又不會使容錫的空間太小。另外，還可於溝槽22的表面上全鍍或者部分鍍上金屬，以使錫膏易於沾黏，達到吃錫的目的。

封裝體50可以是各種樹脂或者玻璃等透明材料。封裝體50的形狀可為球形、橢球形或者方形塊狀等。

請參考圖2，本發明第二實施方式的發光二極體封裝結構11的基板20上還開設有若干導電孔24和導熱孔25，導電孔24和導熱孔25分別貫穿基板20的頂表面和底表面，且導電孔24和導熱孔25內分 別設有導電物質241和導熱物質251，例如可以是金屬。其中，導電孔24內的導電物質241分別與二電極40電連接，從而為發光二極體晶片30提供更多的導電路徑。導熱孔25內的導熱物質251比基板20的導熱性能更好，這些導熱物質251與基板20上的金屬層43熱連接，並可將發光二極體晶片30產生的熱傳導至基板20的底部進行散發，可提高散熱性能。優選的，對應發光二極體晶片30的位置開設的導熱孔25更大，從而更有利於發光二極體晶片30的散熱。導電孔24、導熱孔25可為圓孔、方孔、長條孔或方塊孔，導電孔24、導熱孔25的截面可為矩形、梯形等多種形狀。

上述實施方式中的溝槽22均是在基板20上加工而成，當然本發明中的溝槽22並不限於此種實施方式。請參考圖3，本發明第三實施方式中的基板20由呈片狀的且高度不一的導電物質241、導熱物質251(例如是金屬)和非導電物質201(例如是陶瓷、塑膠等)交替夾設而成。其中，導電物質241、導熱物質251的高度比非導電物質201的高度大，當導電物質241、導熱物質251與非導電物質201的頂端對齊時，底端就因為高低差，而在相鄰二導電物質241、導熱物質251之間形成溝槽22。

圖4所示為本發明第四實施方式的發光二極體封裝結構12。該發光二極體封裝結構12的基板20的頂表面上還設有一反射杯21，該封裝體50容置在該反射杯21內，而發光二極體晶片30則置於反射杯21的底部。反射杯21可與基板20一體成型。反射杯21的內反射面與基板20的頂表面之間的夾角在90-130度之間。

請參考圖5和圖6，本發明第五實施方式的發光二極體封裝結構13內的發光二極體晶片30為垂直型發光二極體晶片，其底部透過一 電極40與外部形成電連接，而其頂部透過金線42與另一電極40連接後再與外部形成電連接。基板20上開設有多個導電孔24和多個導熱孔25。導電孔24和導熱孔25內分別填充導電物質和導熱物質。其中，分佈在發光二極體晶片30周圍的導熱孔25更多，也即靠近發光二極體晶片30的區域內的導熱孔25的密度比遠離發光二極體晶片30的區域內的導熱孔25的密度大，此設計目的在於使集中在靠近發光二極體晶片30的區域內的熱量更加快速的散發。

請參考圖7和圖8，本發明第六實施方式的發光二極體封裝結構14內的發光二極體晶片30為倒裝形式，也即覆晶式發光二極體晶片，其透過二電極40與外部形成電連接。基板20內的一導熱孔25為方塊孔，其截面呈梯形。

圖9所示為本發明第七實施方式的發光二極體封裝結構15，該發光二極體封裝結構15包括一大致呈圓柱狀的基板20，設於基板20的頂表面上的一發光二極體晶片30，與發光二極體晶片30電連接的二電極40，及密封發光二極體晶片30的封裝體50，基板20的底表面上設有至少一溝槽22。基板20由高導熱性能材料製成，發光二極體晶片30產生的熱量可透過此基板20傳遞出去。在封裝體50內於發光二極體晶片30周圍還包覆一層螢光粉層32，該螢光粉層32內的螢光粉可以是例如石榴石基螢光粉、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和氮化物基螢光粉。此外，基板20周圍還圍設一基座60，電極40延伸至基座60外並與基板20的底表面平齊。

圖10、圖11所示為不同實施方式中基板20上開設的不同形態的溝槽22。其中，圖10中所示的溝槽22為曲線形，圖11中所示的溝槽 22為網狀。

請再參考圖12，本發明一發光二極體模組包括一板體70及置於板體70上的一發光二極體封裝結構，該實施方式中的發光二極體封裝結構即為上述第七實施方式中的發光二極體封裝結構15，且開設有溝槽22的一面與板體70貼設。當然可以理解地，該發光二極體封裝結構可以為上述任一實施方式中的一個，而且不同實施方式中的不同特徵還可合理地進行組合、搭配，例如，在同一實施方式中，溝槽22可由上述第一、第三實施方式中的不同形式形成。另外，還可使上述不同實施方式中的發光二極體封裝結構共同置於同一板體70上。該板體70可以是電路板等板材，當發光二極體封裝結構借由錫膏71固定在該板體70上時，由於發光二極體封裝結構的基板20上開設有溝槽22，可容納過多的錫膏71，使發光二極體封裝結構緊密黏貼在板體70上，並避免發光二極體封裝結構產生浮高、歪斜或爬錫等現象的產生。優選的，至少一溝槽22與基板20的邊沿連通，如此可使溝槽22具有更佳的排出氣體的功效，使錫膏71內的助焊劑受熱時產生的氣體得以排出，避免氣體殘留於錫膏71中產生空隙或孔洞，從而降低錫膏71的熱阻。

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。

11‧‧‧發光二極體封裝結構

20‧‧‧基板

22‧‧‧溝槽

24‧‧‧導電孔

241‧‧‧導電物質

25‧‧‧導熱孔

251‧‧‧導熱物質

30‧‧‧發光二極體晶片

40‧‧‧電極

43‧‧‧金屬層

50‧‧‧封裝體

Claims (10)

1. 一種發光二極體封裝結構，包括一基板，設於基板的第一表面上的一發光二極體晶片，與發光二極體晶片電連接的二電極，及密封發光二極體晶片的封裝體，其改良在於：所述基板的一第二表面上設有至少一溝槽，所述溝槽增加了基板的第二表面的表面積，所述溝槽未貫穿基板的第一表面和第二表面，所述溝槽用於在該發光二極體封裝結構被固定時以容納錫膏。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中所述至少一溝槽與基板的邊沿連通。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中所述至少一溝槽呈曲線形、直線形或者網狀。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中所述至少一溝槽的至少部分表面上鍍有金屬。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中所述基板上設有貫穿第一表面與第二表面的導電孔和導熱孔，導電孔和導熱孔內分別填充導電物質和導熱物質。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體封裝結構，其中所述基板上靠近發光二極體晶片的區域內的導熱孔的密度比遠離發光二極體晶片的區域內的導熱孔的密度大。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中所述至少一溝槽的深度為基板的厚度的1/5-1/2。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，還包括一基座，所述基座圍設在基板周圍，所述電極延伸至基座外並與基板的第二表面平齊 。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中所述基板包括交替設置的、高度不一的非導電物質、導電物質和導熱物質，且非導電物質、導電物質和導熱物質的高度差形成所述至少一溝槽。
10. 一種發光二極體模組，包括板材及設置在板材上的至少一發光二極體封裝結構，其改良在於：所述至少一發光二極體封裝結構為申請專利範圍第1-9項中任意一項所述的發光二極體封裝結構，且所述基板的第二表面貼設在所述板材上，所述發光二極體封裝結構藉由錫膏固定在該板體上，且所述基板的溝槽內容納有錫膏。