TWI520381B - 發光二極體封裝結構 - Google Patents

Description

發光二極體封裝結構

本發明是有關於一種光電元件結構，且特別是有關於一種發光二極體封裝結構。

發光二極體晶片(light emitting diode chip，LED chip)藉由在P-N接面中重組電子與電洞來發光。相較於傳統光源，發光二極體晶片具有低消耗功率(power consumption)、長壽命、體積小等優點，因此已被廣泛地運用在各領域中。

以醫療領域為例，醫師常需要使用各種器具來觀察病患者之患部或對病患者之患部採取適當的醫療措施。為清楚觀看到病患者之患部，醫師需使用輔助的照明光源，而發光二極體封裝結構輔助的照明光源的選項之一。然而，習知的發光二極體封裝結構，其尺寸過大而無法符合實際的使用需求。並且，習知的發光二極體封裝結構的發光均勻性不佳，造成醫師使用上的不便。有鑑於此，如何開發出一微型化且發光均勻性佳之發光二極體結構，實為研發者所欲達成的目標之一。

本發明提供一種發光二極體封裝結構，其具有發光均勻性以及可微型化之優點。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種發光二極體封裝結構，其包括支撐架、線路層以及複數個發光二極體晶片。支撐架包括一多面體(polyhedron)。線路層配置於支撐架上。發光二極體晶片配置於支撐架上且與線路層電性連接。

在本發明之一實施例中，上述之線路層直接與支撐架連接。

在本發明之一實施例中，上述之多面體包括多個彼此相連接之外表面，而複數個發光二極體晶片均勻地配置於至少部份之外表面上。

在本發明之一實施例中，上述之支撐架包括一稜柱(prism)。

在本發明之一實施例中，上述之稜柱包括多個側面、連接側面之頂面以及相對於頂面且連接側面之底面。

在本發明之一實施例中，上述之複數個發光二極體晶片均勻地配置於稜柱之側面上。

在本發明之一實施例中，上述之複數個發光二極體晶片均勻地配置於稜柱之側面以及頂面上。

在本發明之一實施例中，上述之支撐架具有參考軸心，參考軸心通過稜柱之頂面以及底面，沿著垂直於參考軸心之方向切開稜柱所得之截面所圍之面積小於或等於500平方釐米。

在本發明之一實施例中，上述之稜柱為一體成型或是由複數個拚塊所組合而成。

在本發明之一實施例中，上述之稜柱為一n角柱，其中n為大於或等於3之正整數。

在本發明之一實施例中，上述之支撐架架的之材質可選自於：陶瓷或塑膠。

在本發明之一實施例中，上述之發光二極體封裝可進一步包括封裝膠體。封裝膠體為一體成型且包覆複數個發光二極體晶片以及支撐架。

在本發明之一實施例中，上述之發光二極體晶片包括覆晶(flip chip)式發光二極體晶片。

在本發明之一實施例中，上述之發光二極體封裝結構可進一步包括一連接部，上述之連接部可使發光二極體封裝結構與外部機構連接之用。

在本發明之一實施例中，上述之連接部的外表面具有螺紋。

在本發明之一實施例中，上述之發光二極體封裝結構可進一步包括散熱元件，上述之散熱元件與支撐架接觸並將發光二極體晶片所產生的熱傳出發光二極體封裝結構之外。

基於上述，本發明一實施例之發光二極體封裝結構藉由一多面體之支撐架，藉此使發光二極體封裝可均勻地向各方向發光，再者，利用線路層直接與支撐架連接以及立體封裝技術，可實現微型化之光源。因此，本發明提供一 微型化又可均勻地向各方向發光之發光二極體封裝，達成良好的照明效果。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例之發光二極體封裝結構的立體示意圖。圖2為沿圖1之線段AA’所繪之剖面圖。請同時參照圖1及圖2，本實施例之發光二極體封裝結構100包括支撐架110、配置於支撐架110上的線路層120以及配置於支撐架110上且與線路層120電性連接之複數個發光二極體晶片(light emitting diode chip，LED chip)130。在本實施例之支撐架110的材質包括陶瓷或塑膠，但本發明不以此為限。又，在本實施例中，發光二極體晶片130可為最大邊長介於24密耳(mil)至30密耳(mil)、操作電流介於20毫安培至350毫安培之紅光發光二極體晶片。但本發明不以此為限，在其他實施例中，發光二極體晶片130亦可為其他尺寸及色光之發光二極體晶片。

值得注意的是，本實施例之支撐架110是包括一多面體(polyhedron)，其中多面體是指三維空間中由多個平面和直邊組成的幾何形體。本實施例之支撐架110包括多個彼此相連接的外表面，而發光二極體晶片130可均勻地配置於至少部份的外表面上，進而使本實施例之發光二極體封裝結構100形成可朝各個面向均勻發光之光源。進一步地 說，本實施例之支撐架110可為稜柱(prism)。稜柱是指兩個平行的平面被三個或以上之平面垂直截得的封閉幾何體，例如n角柱，其中n為大於或等於3之正整數，較佳者，n為大於或等於6。

本實施例之稜柱(支撐架110)為一體成形或是由複數個拚塊所組合而成。舉例來說，若支撐架為六角柱時，可利用模鑄的方式來獲得一體成形的六角柱，也可先製備6個底角60度的正三角形拚塊，以頂角相對的方式組合而成，或是先製備2個底角為60度的等腰梯形拚塊，以底邊對底邊的方式組合而成。

本實施例之稜柱(支撐架110)包括多個側面112、連接側面112之頂面114以及相對於頂面114且連接側面112之底面116。複數個發光二極體晶片130可均勻地配置於側面112上，而使本實施例之發光二極體封裝結構100可形成多面均勻發光的光源。然而，本發明不限於此，如圖1所示，本實施例之發光二極體晶片130更可選擇性地配置於支撐架110之頂面114上，而使本實施例之發光二極體封裝結構100在各方向的發光強度更為均勻。本實施例之發光二極體晶片130例如為覆晶(flip chip)式發光二極體晶片，但本發明不限於此。

另外，值得一提的是，本實施例之支撐架110除了用來做為固定發光二極體晶片130的支架外，支撐架110更可提供發光二極體晶片130散熱之功能。本實施例之支撐架110具有孔洞H(繪於圖2)，孔洞H貫穿支撐架110之 底面116，孔洞H可使支撐架110的散熱效果更佳，為了增加散熱特性，本實施例之支撐架110的材質包括具高熱傳係數的陶瓷或塑膠，例如氮化鋁、碳化矽、氧化鋁等，但本發明不以此為限。此外，與線路層120電性連接之導線(未繪示)更可透過孔洞H由支撐架110內穿出至支撐架110外，進而與外部驅動電源(未繪示)連接。透過此隱藏於孔洞H內之導線，外部驅動電源可驅動發光二極體晶片130，進而使本實施例之發光二極體封裝結構100可提供良好的照明效果。

請參照圖2，本實施例之線路層120是直接與支撐架110連接。換言之，本實施例之線路層120與支撐架110之間未設任何基板。本實施例之發光二極體晶片130是以立體封裝技術直接封裝於支撐架110上的線路層120，而非先封裝於具有線路層之基板上再藉由基板與支撐架110連接。由於省去了基板所佔之體積，本實施例之發光二極體封裝結構100的體積得以進一步地縮小。因此，本實施例之發光二極體封裝結構100具有較小之體積，而適於運用在於特殊用途，例如醫療用途上。微型化之發光二極體封裝結構100可深入患者之體內，例如口腔或胃部內，進而提供適當之照明。具體而言，本實施例之支撐架110具有參考軸心X，參考軸心X通過頂面114以及底面116，沿著垂直於參考軸心X之方向切開支撐架110所得之截面K所圍之面積可小於或等於500平方釐米。

請同時參照圖1及圖2，本實施例之發光二極體封裝 100可進一步包括封裝膠體140。在本實施例中，封裝膠體140可為一體成型且包覆發光二極體晶片130以及支撐架110。在本實施例之發光二極體封裝100製程中，本實施例之發光二極體晶片130與支撐架110上之線路層120接合後，發光二極體晶片130、支撐架110與線路層120可一起被置入裝滿封裝膠體140的容器中，進而形成覆蓋發光二極體晶片130、支撐架110與線路層120且一體成型之封裝膠體140。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，在發光二極體晶片130與支撐架110上之線路層120接合後，製造者亦可將封裝膠體140逐一地點在各個發光二極體130晶片上。

本實施例之封裝膠體140的形狀可依實施的設計需求做調整。舉例而言，設計者可藉由調整封裝膠體140之形狀而使封裝膠體140具有透鏡之功效，進而使本實施例之發光二極體封裝結構之照明效果更佳。本實施例之封裝膠體140的材質例如為矽有機樹脂(silicone)或是環氧(epoxy)樹脂。此外，封裝膠體140中可混入螢光粉(phosphors)，而使發光二極體晶片130所發出之光束可轉換成使用者所需之色光。

圖3為圖1之發光二極體封裝的下側視圖。請同時參照圖1及圖3，本實施例之發光二極體封裝100可進一步包括與支撐架110連接之連接部150。在本實施例中，連接部150可為與貫穿支撐架110底面116之孔洞H連接之空心圓柱體。連接部150之外壁150a上可具有螺紋152。 透過連接部150外壁150a上之螺紋152，本實施例之發光二極體封裝100可與外部機構連接，進而讓使用者可更便利地操作本實施例之發光二極體封裝100。

圖4為本發明之另一實施例之發光二極體封裝結構100A的立體示意圖。請參照圖4，本實施例之發光二極體封裝結構100A與圖1之發光二極體封裝結構100類似，因此相同元件以相同之標號表示。惟二者主要差異之處在於，本實施例更進一步包括一散熱元件160A，散熱元件160A配置於支撐架110A之孔洞H內且與支撐架110A接觸，例如可利用黏膠將散熱元件160A固定於支撐架110A之孔洞H內，或是利用散熱元件160A與孔洞H間的匹配設計，將散熱元件160A卡住固定於支撐架110A之孔洞H內。透過散熱元件160A，發光二極體晶片130所產生之廢熱可傳出發光二極體封裝結構100A之外，進而提升發光二極體的壽命。舉例而言，此散熱元件160A可為高熱傳導率之金屬圓柱體。

本實施例之發光二極體封裝結構100A與第一實施例之發光二極體封裝結構100具有類似之功效及優點，於此便不再重述。

綜上所述，本發明一實施例之發光二極體封裝結構藉由線路層直接與支撐架連接，可實現微型化之光源。此微型化之發光二極體封裝結構進一步利用多面體的支撐架，藉此可均勻地向各方向發光，進而提供良好的照明效果。

100‧‧‧發光二極體封裝結構

100A‧‧‧發光二極體封裝結構

110、110A‧‧‧支撐架

112‧‧‧側面

114‧‧‧頂面

116‧‧‧底面

120‧‧‧線路層

130‧‧‧發光二極體晶片

140‧‧‧封裝膠體

150‧‧‧連接部

150a‧‧‧外壁

152‧‧‧螺紋

160A‧‧‧散熱元件

H‧‧‧孔洞

X‧‧‧參考軸心

圖1為本發明一實施例之發光二極體封裝結構的立體示意圖。

圖2為沿圖1之剖線AA’所繪之剖面圖。

圖3為圖1之發光二極體封裝的下側視圖。

圖4為本發明一實施例之發光二極體封裝結構的立體示意圖。

100‧‧‧發光二極體封裝結構

110‧‧‧支撐架

112‧‧‧側面

114‧‧‧頂面

116‧‧‧底面

120：‧‧‧線路層

130‧‧‧發光二極體晶片

140‧‧‧封裝膠體

150‧‧‧連接部

150a‧‧‧外壁

152‧‧‧螺紋

X‧‧‧參考軸心

Claims (14)

1. 一種發光二極體封裝結構，包括：一支撐架，該支撐架為一體成型的一多面體；一線路層，配置於該支撐架上；複數個發光二極體晶片，配置於該支撐架上且與該線路層電性連接；以及一封裝膠體，該封裝膠體為一體成型且包覆該些複數個發光二極體晶片以及該支撐架。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該線路層直接與該支撐架連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該多面體包括多個彼此相連接之外表面，而該些複數個發光二極體晶片均勻地配置於至少部份之該些外表面上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該支撐架包括一稜柱(prism)。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結構，其中該稜柱為一n角柱，其中n為大於或等於3之正整數。
6. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結構，其中該稜柱包括多個側面、連接該些側面之一頂面以及相對於該頂面且連接該些側面之一底面。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體封裝結構，其中該些複數個發光二極體晶片均勻地配置於該些側 面上。
8. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體封裝結構，其中該些複數個發光二極體晶片均勻地配置於該些側面以及該頂面上。
9. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體封裝結構，其中該稜柱具有一參考軸心，該參考軸心通過該頂面以及該底面，沿著垂直於該參考軸心之方向切開該稜柱所得之截面所圍之面積小於或等於500平方釐米。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該支撐架之材質選自於：陶瓷或塑膠。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該些複數個發光二極體晶片包括覆晶(flip chip)式發光二極體晶片。
12. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，更包括一連接部，該連接部與支撐架接觸，且該連接部之外表面具有一螺紋。
13. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，更包括一散熱元件，該散熱元件與支撐架接觸並將該等發光二極體晶片所產生的熱傳出該發光二極體封裝結構之外。
14. 一種發光二極體封裝結構，包括：一支撐架，該支撐架為一體成型的一多面體，該多面體具有一孔洞，且該孔洞貫穿該多面體；一線路層，配置於該支撐架上； 複數個發光二極體晶片，配置於該支撐架上且與該線路層電性連接；以及一導線，該導線透過該孔洞由該支撐架內穿出至該支撐架外而與一外部驅動電源連接。