專利名稱：發(fā)光二極管的封裝成型方法及成品結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明與光電半導體有關，具體地說關于一種LED(Light-EmittingDiode；發(fā)光二極管)的封裝成型方法及成品結構。
雖然與其他發(fā)光裝置(例如螢光燈、白熾燈)相較之下，LED所產生的熱度極低，但由于LED是由電流通過半導體以發(fā)出亮光，而其操作電流一般由數(shù)十到數(shù)百毫安不等，因此晶粒在發(fā)光的同時會伴隨產生一定程度的熱能，且該熱能常是造成LED使用損壞的最大原因，因此，如何降低熱能產生或提升散熱效率，是當今LED的研發(fā)改進重點之一。以上述常用LED而言，由于晶粒被封裹于導熱效果差的封裝體(環(huán)氧樹脂)內，且晶粒與金屬端子間的接觸面積極小，加上該端子凸伸出封裝體外的部份又呈細棒狀，因此散熱效果極差，有待進一步改良。
為達成前述目的，本發(fā)明提供的LED的封裝成型方法包含有下列步驟步驟a先以導電金屬制作一板狀框架，該框架上具有若干成型區(qū)，各該成型區(qū)內具有一主片及一分隔臂，該分隔臂與該主片之間具有空隙而不相連結；步驟b在該板狀框架的各該主片頂面分別黏著一LED晶粒，使該晶粒底面的一電極與該主片形成電性連接；并且，由模塑成型技術在各該主片上分別成型一反射環(huán)，該反射環(huán)為不透光的白色塑膠，且內周面形成朝上的斜面；該晶粒位在該反射環(huán)中央；步驟c然后以打線機在該晶粒頂面的另一電極與該分隔臂頂面之間牽連一導線；步驟d接著再由模塑成型技術，以環(huán)氧樹脂在該板狀框架的各該成型區(qū)上成型一封裝體，該封裝體封裹該晶粒、該反射環(huán)及該導線，且封裝體底部覆蓋該主片及該分隔臂，并嵌填其間空隙而維持主片與分隔臂的相對關系，另外，封裝體頂部形成圓頂形；步驟e最后，大致依該板狀框架的成型區(qū)尺寸進行裁切，而得到若干前述LED。
其中在步驟b中，先黏著該晶粒，再成型該反射環(huán)。
其中在步驟a中，該板狀框架上的該等成型區(qū)呈矩陣狀整齊排列，各該成型區(qū)呈鏤空矩窗，各該成型區(qū)的中央部位具有一矩形主片，該主片的其中相對二側邊中間位置各連結一橋接至成型區(qū)緣邊的連結臂，該主片的另一側邊中間位置連結一橋接至成型區(qū)緣邊的凸伸臂，前述分隔臂位在與該凸伸臂相對的另一側邊；在步驟b中，同一直列的相鄰二該反射環(huán)之間均連結有一連結條，該等連結條鋪黏于該板狀框架的連結臂上。
其中在步驟b中，各該晶粒為白光LED晶粒。
其中在步驟b中，各該反射環(huán)的內周面為45°朝上。
本發(fā)明提供的LED的成品結構，包含有一第一端子，概呈板片狀，材質為導電全屬；
一第二端子，材質為同于該第一端子的導電金屬，位在該第一端子側邊并與第一端子相隔適當間距；一LED晶粒，以其底面平貼黏著于該第一端子頂面，使晶粒底面的一電極與該第一端子形成電性連接；一反射環(huán)，以模塑技術成型于該第一端子頂面，材質為不透光的白色塑膠，環(huán)繞于該晶粒外圍，且內周面呈朝上的斜面；一導線，連接于該晶粒頂面的另一電極與該第二端子頂面之間；以及一封裝體，材質為透光率極高且絕緣的環(huán)氧樹脂，封裹該晶粒、該反射環(huán)及該導線，且該封裝體底部覆蓋該第一端子及該第二端子，并嵌填其間空隙而維持該二端子的相對關系，另外，該封裝體頂部形成圓頂形。
其中該第一端子具有一主片，該晶粒及該反射環(huán)設于該主片頂面，該主片相對該第二端子的另一側邊連結一凸伸臂。
其中該晶粒為白光LED晶粒。
其中該反射環(huán)的內周面為45°朝上。


圖12為本發(fā)明一較佳實施例所制成的單一IED成品。
步驟二請參閱圖4及圖5，在該板狀框架(10)的各主片(16)頂面分別由銀膠黏著一白光LED晶粒(20)(注LED晶粒為公知技術，其磊晶結構及發(fā)光原理并非本發(fā)明重點，容不詳述；此外，“黏晶(dic bon)”技術亦為公知技術)，各晶粒(20)以底面平貼于主片(16)頂面，晶粒(20)底面的一電極與金屬主片(16)(透過導電的銀膠)直接貼觸形成電性連接。
步驟三請參閱圖6及圖7，由模塑成型(射出成型)技術，以塑膠原料在該板狀框架(10)的各主片(16)頂面成型出一黏在主片上的反射環(huán)(30)，各反射環(huán)(30)環(huán)繞于晶粒(20)外圍，其軸向高度約等于晶粒(20)的高度，且其內周面(31)呈朝上的45°斜面(圖7)，用以使中間晶粒(20)所發(fā)出的亮光能往上方折射，為此，反射環(huán)(30)本身為不透光的白色材質；另外，為便利生產實務上的模塑作業(yè)，本實施例中的該等反射環(huán)(30)具有縱向連結關系，即，同一縱列的相鄰二反射環(huán)(30)之間均連結有一連結條(32)，該等連結條(32)鋪黏于板狀框架(10)的連結臂(17)上。必須提出說明的是，實際上，“成型反射環(huán)”與前述“黏晶”兩項作業(yè)可不拘順序，換言之，本發(fā)明亦可先在板狀框架(10)上模塑成型出反射環(huán)(30)，再于各反射環(huán)(30)內分別黏著一晶粒(20)。
步驟四請參閱圖8及圖9，然后以打線機在各晶粒(20)頂面與所在成型區(qū)(11)內的分隔臂(19)頂面之間牽連一金質(99％Au)導線(40)(注“打線(wire bond)”技術亦為公知技術)，使晶粒(20)頂面的另一電極與分隔臂(19)形成電性連接。
步驟五請參閱圖10及圖11，接著再由模塑成型技術，以環(huán)氧樹脂(Epoxy)在該板狀框架(10)的各成型區(qū)(11)上成型出一封裝體(50)，各封裝體(50)具有一對應成型區(qū)(11)的矩形基部(51)，該基部(51)不僅填滿成型區(qū)(11)內部原先空缺的空間，且頂側以預定厚度覆蓋于板狀框架(10)頂面(注目前所有封裝體(50)的基部(51)為連結在一起，因此除了覆蓋成型區(qū)(11)內的主片(16)、連結臂(17)、凸伸臂(18)、分隔臂(19)，亦覆蓋于板狀框架(10)的隔條(14)(15)上)，在本實施例中，基部(51)超出板狀框架(10)頂面的高度，大約即是該反射環(huán)(30)的高度；各封裝體(50)于矩形基部(51)上方又一體連結一呈半球形的凸起部(52)，除了確實裹覆成型區(qū)(11)上的晶粒(20)、反射環(huán)(30)及導線(40)，以保持晶粒(20)等機械結構、防止水份入侵，且封裝體(50)本身為透光率極佳的透明材質，使晶粒(20)所發(fā)出的光線可經(jīng)由折射圈(30)內周面(31)折射至凸起部(52)頂端的球面；此外，封裝體(50)具有絕緣效果。
步驟六最后依該板狀框架(10)的成型區(qū)(11)尺寸(或略小)進行裁切(意謂框架(10)的邊條(12)(13)及隔條(14)(15)均被栽除)，而得到若干如圖12所示的LED(60)。
如圖11、12所示，依上述制法得到的IED(60)，結構上各別包含有一第一端子(70)，由前述的主片(16)、連結于主片(16)右側邊的凸伸臂(18)、分別連結于主片(16)上、下二側邊的二連結臂(17)所構成，材質為導電金屬；一第二端子(80)，即前述的分隔臂(19)，位在第一端子(70)左側并與第一端子相隔適當間距，且材質為同于第一端子(70)的導電金屬；一LED晶粒(20)，以其底面平貼黏著于第一瑞子(70)的主片(16)頂面，使晶粒(20)底面的一電極與第一端子(70)形成電性連接；一反射環(huán)(30)，以模塑技術成型于第一端子(70)的主片(16)頂面，材質為不透光的白色塑膠，環(huán)繞于晶粒(20)外圍，且內周面呈朝上的斜面；一導線(40)，連接于晶粒(20)頂面的另一電極與該第二端子(80)頂面之間；一封裝體(50)，材質為透光率極高且絕緣的環(huán)氧樹脂，封裹該晶粒(20)、該反射環(huán)(30)及該導線(40)，且封裝體(50)底部(即該基部(51))覆蓋第一端子(70)及第二端子(80)頂面，并嵌填其間空隙而維持該二端子(70)(80)的相對關系，另外，封裝體(50)頂部形成圓頂形(即該凸起部(52))。使用時，以該二端子(70)(80)耦接電源的正、負極(注極性區(qū)分是依晶粒(20)型式而有所不同，一般而言，該第一端子(70)作為陽極，而該第二端子(80)作為陰極)，使電流通過該LED晶粒(20)而令晶粒發(fā)出白光，并經(jīng)由該折射圈(30)內周面(31)折射至封裝體(50)頂端的球面。
經(jīng)由以上說明可知，由本發(fā)明提供的方法所制出的LED(60)，因為其中的LED晶粒(20)為平貼于金屬材質的主片(16)頂面，接觸面積較大，且該主片(16)(更正確來講是該第一端子(70))本身亦為大面積的板片，其底面完全曝露于外，因此該LED(60)在使用時，晶粒(20)所產生的熱量可迅速傳導至第一端子(70)，再由端子(70)底面散發(fā)至外界，使得本發(fā)明所制出的LED(60)具有良好的散熱效串，而有較長的使用壽命。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管的封裝成型方法，包含有下列步驟步驟a先以導電金屬制作一板狀框架，該框架上具有若干成型區(qū)，各該成型區(qū)內具有一主片及一分隔臂，該分隔臂與該主片之間具有空隙而不相連結；步驟b在該板狀框架的各該主片頂面分別黏著一發(fā)光二極管晶粒，使該晶粒底面的一電極與該主片形成電性連接；并且，由模塑成型技術在各該主片上分別成型一反射環(huán)，該反射環(huán)為不透光的白色塑膠，且內周面形成朝上的斜面；該晶粒位在該反射環(huán)中央；步驟c然后以打線機在該晶粒頂面的另一電極與該分隔臂頂面之間牽連一導線；步驟d接著再由模塑成型技術，以環(huán)氧樹脂在該板狀框架的各該成型區(qū)上成型一封裝體，該封裝體封裹該晶粒、該反射環(huán)及該導線，且封裝體底部覆蓋該主片及該分隔臂，并嵌填其間空隙而維持主片與分隔臂的相對關系，另外，封裝體頂部形成圓頂形；步驟e最后，大致依該板狀框架的成型區(qū)尺寸進行裁切，而得到若干前述發(fā)光二極管。
2.依據(jù)權利要求1所述的封裝成型方法，其特征在于，其中在步驟b中，先黏著該晶粒，再成型該反射環(huán)。
3.依據(jù)權利要求1所述的封裝成型方法，其特征在于，其中在步驟a中，該板狀框架上的該等成型區(qū)呈矩陣狀整齊排列，各該成型區(qū)呈鏤空矩窗，各該成型區(qū)的中央部位具有一矩形主片，該主片的其中相對二側邊中間位置各連結一橋接至成型區(qū)緣邊的連結臂，該主片的另一側邊中間位置連結一橋接至成型區(qū)緣邊的凸伸臂，前述分隔臂位在與該凸伸臂相對的另一側邊；在步驟b中，同一直列的相鄰二該反射環(huán)之間均連結有一連結條，該等連結條鋪黏于該板狀框架的連結臂上。
4.依據(jù)權利要求1所述的封裝成型方法，其特征在于，其中在步驟b中，各該晶粒為白光LED晶粒。
5.依據(jù)權利要求1所述的封裝成型方法，其特征在于，其中在步驟b中，各該反射環(huán)的內周面為45°朝上。
6.一種發(fā)光二極管的成品結構，包含有一第一端子，概呈板片狀，材質為導電全屬；一第二端子，材質為同于該第一端子的導電金屬，位在該第一端子側邊并與第一端子相隔適當間距；一發(fā)光二極管晶粒，以其底面平貼黏著于該第一端子頂面，使晶粒底面的一電極與該第一端子形成電性連接；一反射環(huán)，以模塑技術成型于該第一端子頂面，材質為不透光的白色塑膠，環(huán)繞于該晶粒外圍，且內周面呈朝上的斜面；一導線，連接于該晶粒頂面的另一電極與該第二端子頂面之間；以及一封裝體，材質為透光率極高且絕緣的環(huán)氧樹脂，封裹該晶粒、該反射環(huán)及該導線，且該封裝體底部覆蓋該第一端子及該第二端子，并嵌填其間空隙而維持該二端子的相對關系，另外，該封裝體頂部形成圓頂形。
7.依據(jù)權利要求6所述的成品結構，其特征在于，其中該第一端子具有一主片，該晶粒及該反射環(huán)設于該主片頂面，該主片相對該第二端子的另一側邊連結一凸伸臂。
8.依據(jù)權利要求6所述的成品結構，其特征在于，其中該晶粒為白光發(fā)光二極管晶粒。
9.依據(jù)權利要求6所述的成品結構，其特征在于，其中該反射環(huán)的內周面為45°朝上。
全文摘要
一種發(fā)光二極管(LED)的封裝成型方法及成品結構，先以導電金屬制作一板狀框架，框架上具有若干成型區(qū)，各成型區(qū)內具有一主片及一分隔臂；在各該主片頂面分別黏著一LED晶粒，并分別模塑成型一反射環(huán)，其中該晶粒位在該反射環(huán)中央；然后以打線機在晶粒頂面與該分隔臂頂面之間牽連一導線；接著在各成型區(qū)上成型一圓頂形的透明封裝體，該封裝體封裹晶粒、反射環(huán)及導線，且底部覆蓋主片及分隔臂，并嵌填其間空隙而維持主片與分隔臂的相對關系；最后，大致依板狀框架的成型區(qū)尺寸進行裁切，而得到若干前述LED。
文檔編號H01L33/00GK1466230SQ0214111
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權日2002年7月4日
發(fā)明者許程翔 申請人:菱生精密工業(yè)股份有限公司, 華剛光電(集團)有限公司