專利名稱：子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的封裝，特別是指一種子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及方法。
目前白光LED主要的制作方式是以藍(lán)光LED晶粒(450-470nm)上添加YAG黃色螢光粉，使藍(lán)光激發(fā)黃色螢光粉產(chǎn)生黃色光，再以黃、藍(lán)互補(bǔ)色的方式就可產(chǎn)生白色光。在LED晶粒上添加螢光粉產(chǎn)生白光的方式，在制作過程中有許多缺點(diǎn)，白光LED制作上最大的困擾就是有色偏現(xiàn)象，色偏現(xiàn)象是在點(diǎn)膠的過程中膠體與螢光粉混合后，螢光粉會(huì)有沉淀的現(xiàn)象，另外點(diǎn)膠量控制不精準(zhǔn)亦會(huì)造成色偏(微量點(diǎn)膠不易控制得很精準(zhǔn))，因此在同一批產(chǎn)品中有部分螢光粉多一點(diǎn)的產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生偏黃現(xiàn)象，螢光粉少一點(diǎn)的則產(chǎn)生偏藍(lán)現(xiàn)象，所以白光LED的制作良率因此大受影響。
本發(fā)明人從事白光LED的研發(fā)已有多年的經(jīng)驗(yàn)，并已取得多項(xiàng)白光LED專利，如美國發(fā)明專利US5952681、US5962971、臺(tái)灣專利新型157331號(hào)、發(fā)明138847號(hào)、發(fā)明129191號(hào)等，今本發(fā)明人針對以上制作方式的缺點(diǎn)作了更進(jìn)一步的研究，提出一種可大量生產(chǎn)且良率高的白光LED制作結(jié)構(gòu)，即本發(fā)明“子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及方法”。
本發(fā)明“子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及方法”，其中，“子”為小尺寸有添加螢光體的SMD LED元件，“母”為具有凹槽的較大外殼封裝結(jié)構(gòu)體，將較小有添加螢光粉的SMD LED元件置于較大外殼封裝體內(nèi)，共同封裝成一子母體結(jié)構(gòu)，稱之為子母型發(fā)光二極管。
本發(fā)明“子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及方法”的封裝技術(shù)，首先將LED晶粒在SMD基板上固晶打線，再用含有螢光體的封裝樹脂先封裝成較小的表面黏著型發(fā)光二極管型態(tài)(SMD LED如0603型為1.6*0.8mm或0402型為1.0*0.5mm)，此SMD LED即可做成白光LED，將此白光SMD LED置于具有凹槽的較大的封裝結(jié)構(gòu)體內(nèi)，利用SMD LED的端電極與較大的LED封裝結(jié)構(gòu)體內(nèi)的內(nèi)電極接合，再于凹槽中加上透明樹脂即可完成子母型白光LED。
本發(fā)明使用SMD的理由為SMD采用模鑄(Molding)制程，不但生產(chǎn)時(shí)的速度較快，而且由于模鑄方式的原料是以螢光粉混合模鑄膠所制作的固體膠餅，此螢光粉混合的固體膠餅于模鑄時(shí)均勻地附蓋于LED晶粒之上，其均勻度佳，所發(fā)出光的色度座標(biāo)也較為集中，但若使用SMD模鑄的制作方式將可改善許多制程缺點(diǎn)。
本發(fā)明另一優(yōu)點(diǎn)為可制作高功率多晶封裝結(jié)構(gòu)，一般制作高功率白光LED的方式大概有下列幾種，第一種是使用多顆Lamp LED封裝在一起，使得整體亮度較高的方式；另外現(xiàn)在有一種新的方式是利用多晶封裝產(chǎn)生高亮度LED的做法，其中第一種是同時(shí)在支架凹槽上置入多顆LED晶粒經(jīng)固晶打線，再于LED晶粒上以點(diǎn)膠的方式點(diǎn)上螢光粉，再封裝成各種結(jié)構(gòu)的白光LED。第二種方式是利用覆晶(Filp Chip)的技術(shù)，將原本需打線的電極面朝下覆蓋于凹槽內(nèi)的正負(fù)電極上，利用此種方式不用打線且體積可以縮小。
使用上述第一種方式，會(huì)有體積較大的問題，而使用第二種方式，因?yàn)榫Я５暮脡?、波長、Vf等尚未區(qū)分過，晶粒容易于制程中發(fā)生問題，而且以點(diǎn)膠的方式會(huì)使得螢光膠體內(nèi)的螢光粉均勻性較難控制，所以直接使用多晶再點(diǎn)螢光膠的方式有其缺點(diǎn)存在，第二種用覆晶方式的優(yōu)點(diǎn)很多，可能成為未來LED封裝的主流之一，但想要同時(shí)以覆晶方式制作多晶的封裝結(jié)構(gòu)有一定的困難度。
本發(fā)明與一般多晶高功率LED封裝方式不同的地方在于本發(fā)明是先封裝成數(shù)個(gè)SMD LED后，在一起封入較大的封裝體中，其好處是生產(chǎn)良率高，并可于SMD LED封入前依波長、LED的Vf、亮度等分類，此種方法可提升了LED制程的方便性與選擇性。另外因?yàn)镾MD使用模鑄制程，具有快速性及高存活率，加上本身的體積很小，若以子母型的封裝方式會(huì)使得光色更加均勻。
亦可利用本發(fā)明子母型發(fā)光二極管的封裝，來制作單顆混色光LED(如紫紅光LED等)，不但可采用單顆或多顆；SMD LED封裝成在同一支架凹槽上，且由于SMD型的封裝結(jié)構(gòu)體積較小，而且解決了螢光粉不均勻的問題，同時(shí)在SMD封入較大的封裝體之前可以作晶粒的好壞、波長、Vf、X、Y色度座標(biāo)的分類，大大地提升了生產(chǎn)良率。
圖8為本發(fā)明子母型發(fā)光二極管的封裝實(shí)施例四示意圖。
圖9為本發(fā)明子母型發(fā)光二極管的封裝實(shí)施例五示意圖。
具體實(shí)施例方式
敬請參閱圖4，是為本發(fā)明子母型發(fā)光二極管的封裝實(shí)施例一示意圖，主要由LED晶粒1、SMD封裝支架3、螢光粉11、封裝膠體4、正面發(fā)光型封裝支架5、內(nèi)部電極6、正面發(fā)光型外部電極9所組成，其中LED晶粒1，其是為一藍(lán)光LED晶粒1(430-470nm)，主要用來提供一發(fā)光源及用來激發(fā)螢光粉11以產(chǎn)生其它波長光之用。
螢光粉11，為一黃色螢光粉11，其作用為可吸收LED晶粒1所發(fā)出的藍(lán)光，轉(zhuǎn)換為另一波長的黃光，由黃、藍(lán)互補(bǔ)色而產(chǎn)生白色光。
首先選取一藍(lán)光LED晶粒1，將此LED晶粒1經(jīng)由固晶打線程序置于SMD封裝支架3上，并以模鑄方式封裝成SMD LED7，其中在模鑄膠餅部分，已預(yù)先放入所需的螢光粉11，并隨著模鑄時(shí)均勻地分布在LED晶粒1的周圍，故以此流程可制作成白光SMD LED7，接著將此SMD LED7裝置于一較大尺寸的正面發(fā)光型封裝支架5之上，并加溫使得SMD的端電極與正面發(fā)光型封裝支架5的內(nèi)部電極6結(jié)合在一起，最后于正面發(fā)光型封裝支架5的凹槽內(nèi)加入封裝膠體4即完成單顆的白光正面發(fā)光型子母型發(fā)光二極管。
側(cè)面發(fā)光型封裝支架13，內(nèi)含的封裝體結(jié)構(gòu)為一矩形封裝體18或橢圓形封裝體19，其作用為封裝結(jié)構(gòu)的母體。
白光SMD LED7的制作方式同實(shí)施例一，將此白光SMDLED7制于側(cè)面發(fā)光型封裝結(jié)構(gòu)13的封裝體內(nèi)，并加溫使得SMD的端電極與側(cè)面發(fā)光型封裝支架13的內(nèi)部電極6接合，即為一側(cè)面發(fā)光白色光子母型發(fā)光二極管，圖5為一內(nèi)部為矩形封裝體的側(cè)面發(fā)光結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為一內(nèi)部為橢圓形封裝體的側(cè)面發(fā)光結(jié)構(gòu)示意圖。
PCB12，其為一印刷電路板，作用為承載SMD LED7和連接燈型(Lamp)封裝支架10之用。
白光SMD LED7的制作方式同實(shí)施例一，將此白光SMD LED7元件先置于PCB12上，再將其置于燈型(lamp)封裝支架10的封裝體內(nèi)，并將此白光SMD LED7經(jīng)打線程序使得與燈型(Lamp)封裝支架10導(dǎo)通，最后由模具封裝成單顆的白光子母型燈型(Lamp)發(fā)光二極管。
透鏡8，功能為使復(fù)數(shù)顆白光SMD LED所發(fā)出的光源作聚焦之用。
白光SMD LED7元件的制作方式同實(shí)施例一，將此白光SMD LED7以復(fù)數(shù)顆置于較大的正面發(fā)光型封裝支架5的內(nèi)部電極6上使其導(dǎo)通，并以封裝膠體4封裝成單顆正面發(fā)光型LED結(jié)構(gòu)，為了使光源集中可于正面發(fā)光型LED出光面以點(diǎn)膠等方式加工制作透鏡8，如圖7所示為一高功率多顆子母型白光發(fā)光二極管。
敬請參閱圖9，是為本發(fā)明子母型發(fā)光二極管的封裝實(shí)施例五示意圖，主要由藍(lán)色SMD LED15、紅色SMD LED16、綠色SMD LED17、封裝膠體4、正面發(fā)光型封裝支架5、內(nèi)部電極6、正面發(fā)光型外部電極9所組成。
首先各選取一顆紅色、綠色、藍(lán)色LED晶粒1，將這三顆LED晶粒1經(jīng)由固晶打線等程序，制于SMD封裝支架3上，并以模鑄方式分別封裝成藍(lán)色SMD LED15、紅色SMD LED16、綠色SMD LED17，接著將此三顆SMD LED置于較大的正面發(fā)光型封裝支架5的封裝體內(nèi)并由接合點(diǎn)14固定使SMD LED的電極與正面發(fā)光型內(nèi)部電極6導(dǎo)通，最后封入封裝膠體4即完成由R、G、B LED所組成的三波長白光子母型發(fā)光二極管。
本發(fā)明“子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及方法”所使用的白光SMDLED，除了可以使用藍(lán)光LED晶粒加黃色螢光粉產(chǎn)生黃、藍(lán)互補(bǔ)的兩波長白色光外，亦可使用紫外光LED晶粒(波長350-390nm)加紅、藍(lán)、綠混合螢光粉、或使用紫光LED晶粒(390-410nm)加紅、藍(lán)、綠混合螢光粉、或使用藍(lán)光晶粒(波長430-480nm)加紅、綠螢光粉的方式產(chǎn)生白色光，上述另外三種方式不同的地方在于所發(fā)出的白光為三波長，為一色澤更好的白色光源。
本發(fā)明“子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及方法”，其最主要的應(yīng)用是在改良以螢光粉激發(fā)方式的混色光LED，如白光LED、紫紅光LED等，因?yàn)槲灩鈱尤粢渣c(diǎn)膠的方式封裝一方面因?yàn)槲灩夥鄢恋硭俣瓤?，易造成不均勻，而且不易控制X、Y色度座標(biāo)的穩(wěn)定性，造成良率不佳的情形，此外螢光膠使用點(diǎn)膠的方式技術(shù)較繁瑣，生產(chǎn)速度也相對較慢；今本發(fā)明子母型LED封裝結(jié)構(gòu)，先采用模鑄的方式制作尺寸較小的SMD LED元件，再將其以單數(shù)或復(fù)數(shù)個(gè)封入較大的封裝結(jié)構(gòu)上，采用SMD的優(yōu)點(diǎn)在于因?yàn)槿羰褂媚ｈT的技術(shù)，可將螢光粉與膠餅充分混合，在模鑄時(shí)螢光粉的分布較均勻且容易控制、良率較高可降低生產(chǎn)成本。
綜合以上所述，本發(fā)明“子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及方法”其優(yōu)點(diǎn)為1、良率較高、色偏差較小使產(chǎn)品具競爭力。
2、可在SMD LED型態(tài)中先行分類(如Vf、色度、亮度等)后，再封入母體中，如此可得到較均一的色度、亮度與Vf(Vf不同對LED的亮度會(huì)有偏差)。
3、可多顆SMD LED共同封裝在同一結(jié)構(gòu)體中，形成高亮度的發(fā)光二極管，不須采用大晶粒即可完成大功率的功效。
本發(fā)明諸實(shí)施例均可實(shí)際制作成商品化產(chǎn)品，突破以往使用單顆SMD LED及螢光粉制程上的缺點(diǎn)，具有創(chuàng)新與進(jìn)步性，極具產(chǎn)業(yè)上運(yùn)用價(jià)值，使用LED更有符合環(huán)保、安全、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，可運(yùn)用于各種照明、指示、背光等用途。
權(quán)利要求
1.一種子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，是包含一LED晶粒；一支架或基板，具有正負(fù)電極為固定LED晶粒之用；一含螢光粉體的封裝膠體，該螢光粉體可被此LED晶粒發(fā)光光譜激發(fā)；一SMD LED封裝子體元件，該封裝子體為LED晶粒、支架或基板及含螢光粉體的封裝膠體共同模鑄成型；一較大的封裝外殼母體，其內(nèi)部電極與SMD LED封裝子體元件的外部電極接合導(dǎo)通；一透明封裝膠體，填充于封裝外殼母體內(nèi)，并覆蓋整個(gè)SMD LED封裝子體元件。
2.如權(quán)利要求1所述的子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中LED晶?？梢杂霉叹Т蚓€或覆晶的方式封裝成SMD LED子體元件。
3.如權(quán)利要求1所述的子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中子體元件SMD LED的數(shù)量可為單顆或復(fù)數(shù)顆。
4.如權(quán)利要求1所述的子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中較大的封裝外殼母體材料，可為金屬、陶瓷、PCB、半導(dǎo)體或塑料等材料。
5.如權(quán)利要求1所述的子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中較大的封裝外殼母體，可為正面發(fā)光型、側(cè)面發(fā)光型、燈型型及表面黏著型等封裝結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中另一較大的封裝外殼母體為側(cè)面發(fā)光型時(shí)，其發(fā)光面可為圓形、矩形、橢圓形等幾何結(jié)構(gòu)。
7.一種子母型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，是包括一含有螢光粉較小的SMD LED子體元件及另一較大的封裝外殼母體，利用較小尺寸的子體SMD LED元件，封入較大的封裝外殼母體中，使子體SMD LED元件的外電極與較大的封裝外殼母體的內(nèi)電極接合導(dǎo)通，并在母體封裝外殼內(nèi)加入封裝膠體形成子母型發(fā)光二極管。
8.如權(quán)利要求7所述的子母型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，其中子體SMD LED的數(shù)量可為單顆或復(fù)數(shù)顆。
9.如權(quán)利要求7所述的子母型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，其中可選擇子體SMD LED元件可為紅色、綠色、藍(lán)色的SMD LED，三色同時(shí)封入同一較大的母體封裝外殼中，使形成單顆三波長的白光LED。
10.如權(quán)利要求7所述的子母型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，其中封入單顆SMD子體其顏色可為白光SMD LED、或其他以螢光粉激發(fā)的混光SMD LED。
全文摘要
本發(fā)明“子母型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及方法”，是將LED晶粒先封裝成表面黏著型(SMD)的LED封裝子體元件，再以單顆或復(fù)數(shù)顆SMD LED封入另一較大具凹槽的封裝外殼母體中，形成子母型的封裝結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于制作白光LED等使用螢光粉的發(fā)光二極管時(shí)，先封裝成SMD型的良率及光均勻度皆很高，且可依亮度、LED的Vf或光色x、y值的需求先挑選出合適的SMD LED封在同一結(jié)構(gòu)內(nèi)，亦可由此結(jié)構(gòu)制作出由多顆SMD型LED集合而成單一較大顆高功率的LED，所以先封裝成SMD的結(jié)構(gòu)再封入較大具凹槽封裝外殼中的方式具有許多制程上的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1466228SQ0214028
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者陳興, 陳 興 申請人:詮興開發(fā)科技股份有限公司