專利名稱：多晶封裝單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多晶封裝單元。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)表面黏著裝置發(fā)光二極管構(gòu)造，如圖l、圖2所示，得知它是一種具高散熱性 的表面黏著裝置發(fā)光二極管7，包含一具高散熱性之基板8及設(shè)于該基板8上，封裝用 的膠體73，其特征在于該基板8包含 一金屬板材80,該基板8用以承載該膠體73之 支持物，并具有復(fù)數(shù)個貫穿孔82; —絕緣層81，在該金屬板材80表面及該貫穿孔82內(nèi) 壁包覆一層絕緣物質(zhì)，該絕緣層81之厚度小于該金屬板材80之厚度；及一電路層74， 設(shè)于該絕緣層81之表面及該貫穿孔82內(nèi)。
上述的構(gòu)造，是為改良傳統(tǒng)表面黏著裝置發(fā)光二極管(SMDLED)封裝，其玻璃纖維印 刷電路板的構(gòu)造，利用金屬板材擁有的高散熱率特性，以提高表面黏著裝置發(fā)光二極管 晶粒70的發(fā)光效率、亮度以及壽命。
前述表面黏著裝置發(fā)光二極管存在著下列問題點
1. 金屬板材80，需要鉆孔，且孔內(nèi)壁還要包覆一層絕緣物質(zhì)與電路層74，在生產(chǎn)過 程中，所需要的工序較為繁多，使制造成本增加，對整體經(jīng)濟效益不大。
有鑒于此，如何使工序簡化，降低制造成本，提升經(jīng)濟效益，便成為本實用新型的 目的之一。
2. 該基板8只能供一個晶粒70設(shè)置，亮度有限，當(dāng)需要高量度時，要安裝多個單元， 需要的空間亦很大，電路布置復(fù)雜，更有散熱不佳的問題會發(fā)生。
有鑒于此，如何使晶粒的設(shè)置增加、空間需求降低、提高散熱效果，便成為本實用 新型的目的之二。
3. 因為要做為照明光源使用，但產(chǎn)生的熱量依然很高，所以它須藉由要安裝散熱裝 置，如散熱鰭片、水冷裝置等系統(tǒng)，才能安心使用，因此在燈具制造及材料方面耗費的 成本較多，成本也較高。
有鑒于此，如何使燈具制造及材料的成本降低，便成為本實用新型的目的之三。
4. 雖然是安裝于金屬板材80上，但因只有單獨一個晶粒70，發(fā)光效率依然無多大 改善，而亮度及壽命，因長期處于高溫環(huán)境的影響下，會有變差與縮短的問題。有鑒于此，如何使發(fā)光效率、亮度以及壽命有顯著性的提高，便成為本實用新型的 目的之四。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的主要目的在于提供一種制程簡化、散熱良好、亮度高的多晶封裝單元。 本實用新型是采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)的
為解決前述問題及達到本實用新型的目的，其技術(shù)手段是這樣實現(xiàn)的，為一種多晶 封裝單元，其特征在于包括
一具高散熱性且由金屬制成并呈薄平板狀的基板1，該基板1具有一設(shè)于基板1表 面的絕緣層IO、 一設(shè)于絕緣層10頂側(cè)能供電源線連接的電路層2、及一設(shè)于電路層2頂 側(cè)能供遮蓋電路用且具絕緣性的保護層3;
至少一設(shè)于該保護層3表面且小于基板1并呈中空狀的固定框4;
復(fù)數(shù)個設(shè)于該固定框4內(nèi)并與電路層2電性連接的LED晶粒6;以及
一設(shè)于該固定框4內(nèi)且將LED晶粒6覆蓋并能透光的封裝膠體5。
前述的電路層2是由一 N型導(dǎo)電電路20、及P型導(dǎo)電電路21所組成。
前述的LED晶粒6設(shè)有一能供LED晶粒6定位用的銀膠60;及一能供LED晶粒6與
電路層2電性連接的金屬導(dǎo)線61。
前述的封裝膠體5是由一膠體50;及一能吸收短波長光，放出長波長光的熒光粉51以特定比例混合而成；而所述膠體50為AB膠、熒光粉51的材質(zhì)為下列之一YAG熒光
粉、RGB熒光粉、RG熒光粉。
前述的固定框4的形狀為下列之一圓形、方形、多角形。 前述的基板1的材質(zhì)為下列之一鋁、銅、鎂合金。 前述的電路層2的材質(zhì)為下列之一銅、金、銀。
前述的絕緣層IO的材質(zhì)為下列之一金屬化合物、金屬氧化物、金屬氮化物、陶瓷 材料、高分子材料。
前述的固定框4的材質(zhì)為下列之一金屬材料、陶瓷材料、高分子材料。
前述的封裝膠體5的厚度為下列之一等于該固定框4的厚度、大于該固定框4的 厚度、小于該固定框4的厚度。 本實用新型具有以下優(yōu)點
1.使用多個LED晶粒6與基板1結(jié)合，并非傳統(tǒng)一基板、一LED晶粒的結(jié)合方式， 并且透過加設(shè)一固定框4與一封裝膠體5，使兩者進一步穩(wěn)固結(jié)合，直接制作成高亮度 的多晶封裝單元，以此方式，與一般LED制程相比，能減少生產(chǎn)過程中的工序，簡化制程，大幅降低生產(chǎn)成本，提高整體經(jīng)濟效益。
2. 本實用新型的亮度高低，能依廠商的需要，增加或減少LED晶粒6數(shù)量，且因散 熱性良好，燈具不需要加設(shè)額外的散熱裝置，并因多個LED晶粒6只使用一個基板1， 所以整體的金屬材料使用能大幅減少，成本能降低。
3. 因本實用新型將多個LED晶粒6，結(jié)合在一基板l上，發(fā)光效率好，如果是100 個，當(dāng)其中有一個故障時，其它99個依然會亮，對整體的影響不大，而當(dāng)需要更換本實 用新型時，十分方便，與一般的SMD LED大不相同。
4. 本實用新型的亮度及壽命，因散熱好，不會有變差與縮短的問題，有顯著性的提 高，且整體的厚度在2mm左右，在與一般同亮度的照明用LED相比較之下，厚度超薄， 所占空間小，而且無迭影的問題，在薄型化的現(xiàn)代，除能降低成本外，還能符合時代潮 流。


圖1為舊式表面黏著裝置發(fā)光二極管的立體示意圖2為圖1的A-A剖面示意圖3為本實用新型的立體示意圖4為圖3的B-B剖面示意圖5 圖7為本實用新型的制造流程示意圖8為本實用新型的制造流程方塊圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例加以說明
如圖3所示為本實用新型的立體示意圖，如圖4所示為圖3的B-B剖面示意圖。 圖中揭示出， 一種多晶封裝單元，其特征在于包括
一具高散熱性，由金屬制成，呈薄平板狀的基板l，該基板l設(shè)有一設(shè)于基板l表面的
絕緣層IO， 一設(shè)于絕緣層10頂側(cè)，能供電源線連接的電路層2;及一設(shè)于電路層2頂側(cè)，
能供遮蓋電路用，具絕緣性的保護層3;
至少一設(shè)于該保護層3表面，小于基板l，呈中空狀的固定框4;
數(shù)個設(shè)于該固定框4內(nèi)，與電路層2電性連接的LED晶粒6;以及 一設(shè)于該固定框4內(nèi)，且將LED晶粒6覆蓋，能透光的封裝膠體5。 其中，將多個LED晶粒6與基板1結(jié)合，并透過加設(shè)一中央鏤空的固定框4與一封裝膠 體5，使兩者進一步穩(wěn)固結(jié)合，形成一高亮度的多晶封裝單元，以此方式， 一次性的達到需要的亮度，使用為高熱傳導(dǎo)材的基板l，取代低熱膨脹系數(shù)陶瓷芯片基板，讓封裝內(nèi)部 的溫差變小，使熱流不會呈局部性集中，以讓LED芯片整體產(chǎn)生的熱流，呈放射狀流至封 裝內(nèi)部各角落，所以利用以高熱傳導(dǎo)材料的基板l，可提高內(nèi)部的熱擴散性。
并且能減少生產(chǎn)過程中加裝散熱器的工序，簡化制程，降低生產(chǎn)成本，以提高整體 經(jīng)濟效益，更因本實用新型是將多個LED晶粒6，依積少成多的原理，結(jié)合在一基板l上， 故能獲得與HighPower LED比美的亮度，且發(fā)光效率、光源角度，比一般LED好且大，亮 度更平均，也無一般多LED燈有迭影的問題。
其次，如果是設(shè)置固定框4內(nèi)，設(shè)置100個LED晶粒6，當(dāng)其中有一個故障時，其它99 個LED晶粒6依然會亮，對整體光源的影響，小到可以忽略，與一般多LED燈不同，而當(dāng)需 要更換本實用新型時，十分方便，與一般的SMD LED更換麻煩的狀況，更是大不相同。
再者，本實用新型的亮度高低，能依廠商的需要，增加或減少LED晶粒6數(shù)量，且因 一體化的設(shè)置，使散熱性良好，如使用于崁頂燈上，燈具不需要加設(shè)額外的散熱裝置， 只要使用燈罩即可散熱，并因多個LED晶粒6只使用一個基板1，所占空間又小，所以整體 的金屬材料使用能大幅減少，成本能降低。
又再者，其由金屬制成，呈薄平板狀的基板l，能在四周增設(shè)定位孔ll，以方便螺設(shè) 安裝與其它裝置上，使基板l能直接將熱量導(dǎo)出，相較一般的SMD LED，本實用新型的散 熱及安裝維護性更佳。
另外，本實用新型的亮度及壽命，在與一般同亮度的照明用LED相比較之下，因基板 l面積較大，散熱更好，故不會有LED晶粒6亮度變差，與壽命縮短的問題，有顯著性的提 高，且整體的厚度在2mm左右，厚度超薄，所占空間小，在薄型化的現(xiàn)代，除能降低成本 外，還能符合時代潮流。
上述電路層2是由一N型導(dǎo)電電路20、及P型導(dǎo)電電路21所組成。簡潔的設(shè)置，使LED 晶粒6在安裝時，能正確的安裝，以避免極性安裝錯誤，使裝置無法運作，增加廢品，浪 費資源。
上述LED晶粒6設(shè)有一能供LED晶粒6定位用的銀膠60;及一能供LED晶粒6與電路層2 電性連接的金屬導(dǎo)線61。其為一般所知悉的傳統(tǒng)技術(shù)，因此于后即不予詳述。
上述封裝膠體5是由一膠體50;及一能吸收短波長光，放出長波長光的熒光粉51以特 定比例混合而成；而所述膠體50為AB膠、熒光粉51的材質(zhì)為下列之一YAG熒光粉、RGB 熒光粉、RG熒光粉。當(dāng)使用不同的LED晶粒6時，應(yīng)對其變化，就要進行變更膠體50與熒 光粉51，以完整的保護LED晶粒6，且發(fā)出正確的光，讓其能發(fā)揮出最大且正確的功效。
上述固定框4的形狀為下列之一圓形、方形、多角形。其相較于一般的LED，燈光 能更為多變，適用范圍更多、更廣。上述基板l的材質(zhì)為下列之一鋁、銅、鎂合金。選用散熱快、價格低、加工方便的 金屬做為基板l用，能減少成本，以大量生產(chǎn)。
上述電路層2的材質(zhì)為下列之一銅、金、銀。選用導(dǎo)電性佳，價格低，又不影響導(dǎo) 熱的材質(zhì)，做為電路用，以提高整體的運作效率，并減少故障率。
上述絕緣層10的材質(zhì)為下列之一金屬化合物、金屬氧化物、金屬氮化物、高分子 材料。選用無導(dǎo)電性，價格低，又不影響導(dǎo)熱的材質(zhì)，進行實施，以提高散熱效率，并 減少漏電的可能性。
上述固定框4的材質(zhì)為下列之一金屬材料、陶瓷材料、高分子材料。選用價格低、 強度適合、耐久性佳的材質(zhì)，進行實施，以提高保護芯片的效果。
由上述得知，本實用新型依據(jù)廠商的需要，為求擁有最符合規(guī)格的性能，能透過改 變其上述各部分的材質(zhì)，以迎合消費者的需求。
上述中，所述封裝膠體5的厚度為下列之一等于該固定框4的厚度、大于該固定框4 的厚度、小于該固定框4的厚度。透過簡單的改變封裝膠體5的厚度，讓本實用新型的照 明特征有所改變，能進一步增加適用的范圍。
本實用新型在制法方面，如圖5 7所示為本實用新型的制造流程示意圖，圖8所示為
本實用新型的制造流程方塊圖。
圖中揭示出，本實用新型多晶封裝單元的制造方法，其包括下列步驟
第一步驟將絕緣層IO、電路層2、保護層3依序設(shè)置于基板1上，是為基板前置處理 A (如圖5 6)。其目的是將一設(shè)計的回路設(shè)置于基板l上，以設(shè)置LED晶粒6。
第二步驟將數(shù)個LED晶粒6，用表面黏著的方式，以銀膠60設(shè)置于基板1上，是為固 晶B (如圖6)。其目的是將一顆顆分離的LED晶粒6，放置在基板1上的電路層2線路焊點上， 并用銀膠60 (EPOXY)黏著固定，而數(shù)個LED晶粒6，可排列成各種排列的方式。
首先，要在黏著LED晶粒6的位置上，點上銀膠60，此時稱為點膠，然后移至下一位 置，將LED晶粒6放置于其上；而由經(jīng)過切割的晶圓，所形成的LED晶粒6，則由取放臂一 顆一顆放置在已點膠的晶粒座上。
第三步驟進行加溫，使LED晶粒6穩(wěn)固，是為短烤C;其目的在于使LED晶粒6與基板 l上，所黏著的銀膠60，硬化，以確保晶粒穩(wěn)固，及進行后續(xù)步驟時LED晶粒6不會滑動。
第四步驟以金屬導(dǎo)線61與電路層2連接，使LED晶粒6能將電子訊號外傳，是為焊線 D(如圖6)。其是將LED晶粒6上的接點，以極細(18 50um)、金所制成的金屬導(dǎo)線61，連 接到基板1上電路層2所劃分出的N型導(dǎo)電電路20與P型導(dǎo)電電路21，由而將LED晶粒6的電 路訊號直接傳輸?shù)交錶，再至外界。當(dāng)導(dǎo)線架從彈匣內(nèi)傳送至定位后，應(yīng)用電子影像處 理技術(shù)，來確定LED晶粒6上各個接點，以及每一接點所相對應(yīng)接點的位置，然后做焊線的動作。
焊線時，以LED晶粒6上的接點為第一焊點，板上的接點則稱為第二焊點。 首先，將金屬導(dǎo)線61之一端，燒結(jié)成小球，而后將小球壓焊在第一點上(此稱為第一 焊/FIRST BOND)。
接著依設(shè)計好的路徑拉金屬導(dǎo)線61,最后將金屬導(dǎo)線61壓焊在第二焊點上(此稱為第 二焊/SEC0ND BOND)，同時并拉斷第二焊點與鋼嘴間的金屬導(dǎo)線61，而完成一條金屬導(dǎo)線 61的焊線動作，接著便又結(jié)成小球，開始下一條金屬導(dǎo)線61之焊線動作。
第五步驟將一能包圍所有LED晶粒6的固定框4設(shè)置于基板1上，是為安裝固定框E (如圖7)。其目的有以下幾點-防止封膠時，封裝膠體5外流；使范圍內(nèi)的封裝膠體5平整不變形。
安裝固定框E的過程比較簡單，首先將能夠涵蓋所有LED晶粒6、金屬導(dǎo)線61及線路范 圍在內(nèi)的固定框4，上一層透明且黏性極佳的膠，并將固定框4之中心點，對正于所有范 圍的中心位置而固定。
第六步驟以封裝膠體5，填入固定框4內(nèi)，將LED晶粒6與線路覆蓋，是為封膠F(如 圖7)。其目的有以下幾點防止?jié)駳獾扔赏獠壳秩?；以機械方式支持導(dǎo)線；有效的將內(nèi)部產(chǎn)生的熱排出于外部；提供能夠手持的形體。
封膠F的過程比較單純，首先將完成上述各步驟的基板l，放置于框架上，并先行預(yù) 熱，再將框架置于壓模機(MOLD PRESS)上的封裝模。
先以高透光之透明的膠體50 (SILC0N)預(yù)熱，并覆蓋至晶體頂端待干涸后應(yīng)用電子影 像處理技術(shù)，來確定LED晶粒6、金屬導(dǎo)線61是否固定于正確位置，且接觸正常。
而后將高透明膠體50與熒光粉51，作一比例之調(diào)配(依色溫需求作比例分配)，并將 此一混合的封裝膠體5化合物預(yù)熱，亦準(zhǔn)備好投入封裝模上的樹脂進料口。
啟動機器后，壓模機壓下，封閉上下模，再將半溶化后之封裝膠體5擠入模中，待封 裝膠體5填充至固定框4頂端之水平面后，開模取出成品。
第七步驟進行加溫，使封裝膠體5，完全干涸、包覆，以穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，是為長烤G。 其可以確保封裝膠體5內(nèi)部完全干涸、包覆，以免結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，造成金屬導(dǎo)線61松脫，增加 不良率的發(fā)生。
其中，金屬制的基板l，經(jīng)過前置處理之后，配合其上的多個LED晶粒6，依然保有良好的散熱性，能快速的將熱量帶出，與一般的SDMLED不同，能提供使用者一種照明范圍 大、高亮度、高散熱的多晶封裝單元。
其次，將所需要的LED晶粒6，先行組合于基板l上，如此便不需要進行多次的分割 (singluration)、測試(testing)、及分類(sorting)等流程，能加速生產(chǎn)過程，而在整 體工序方面，相對來講比傳統(tǒng)SMD LED加工的工序為少。
再者，上述步驟中，所提及的部分技術(shù)，為一般所知悉的傳統(tǒng)技術(shù)，因此于后即不 予詳述。
而上述中的電路層2則是由下列之一方法所形成化學(xué)鍍膜法、物理鍍膜法、貼附法。 依絕緣層10的不同、使用者的需要，使用相應(yīng)對的方法，以符合需要及降低成本。
另外，絕緣層10則能由下列之一方法所產(chǎn)生熱氧化法、氣相沈積、陽極處理。依 基板1的不同、絕緣層10的材質(zhì)、使用者的需要，使用相應(yīng)對的方法，以符合需要及降低 成本。
還有，其固定框4是由黏貼的方式設(shè)置于基板1上。是為最方便的方式，能將固定框4 定位，避免在填充封裝膠體5時，固定框4位移，造成不良率上升。
其組裝及結(jié)合方式如圖5 7所示，先將基板l，拿去做前置處理，依序?qū)⒔^緣層IO、 電路層2、保護層3設(shè)置于基板1上，再將數(shù)個LED晶粒6，用表面黏著的方式，以銀膠60 設(shè)置于基板l上，進行加溫，使各LED晶粒6定位，并固定框4設(shè)置于基板1上，隨后拉金屬 導(dǎo)線61，使LED晶粒6與電路層2電性連接，緊接著，將LED晶粒6包圍在內(nèi)，之后在固定框 4內(nèi)，加入以特定比例混合而成的膠體50與熒光粉51，最后，以一定的溫度及時間，進行 加溫，使封裝膠體5硬化，再經(jīng)過后續(xù)的包裝，便完成本實用新型。經(jīng)過上述的步驟，能 得知本實用新型較一般傳統(tǒng)LED，不浪費材料，節(jié)省成本，能提高經(jīng)濟效益。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型而非限制本實用新型所描述的 技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本實用新型已進行了詳細的說 明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本實用新型進行修改或等同替 換；而一切不脫離實用新型的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本實用新 型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1. 一種多晶封裝單元，具有高散熱性且由金屬制成并呈薄平板狀的基板(1)；其特征在于包括該基板(1)具有一設(shè)于基板(1)表面的絕緣層(10)、一設(shè)于絕緣層(10)頂側(cè)能供電源線連接的電路層(2)、及一設(shè)于電路層(2)頂側(cè)能供遮蓋電路用且具絕緣性的保護層(3)；至少一設(shè)于該保護層(3)表面且小于基板(1)并呈中空狀的固定框(4)；復(fù)數(shù)個設(shè)于該固定框(4)內(nèi)并與電路層(2)電性連接的LED晶粒(6)；以及一設(shè)于該固定框(4)內(nèi)且將LED晶粒(6)覆蓋并能透光的封裝膠體(5)。
2. 如權(quán)利要求1所述的二氧化碳固定裝置，其特征在于所述電路層(2)是由一N型 導(dǎo)電電路(20)、及P型導(dǎo)電電路(21)所組成。
3. 如權(quán)利要求l所述的多晶封裝單元，其特征在于所述LED晶粒(6)設(shè)有一能供 LED晶粒(6)定位用的銀膠(60);及一能供LED晶粒(6)與電路層(2)電性連接的金屬導(dǎo)線 (61)。
4. 如權(quán)利要求1所述的多晶封裝單元，其特征在于所述固定框(4)的形狀為下列其 一圓形、方形、多角形。
5. 如權(quán)利要求1所述的多晶封裝單元，其特征在于所述基板(l)的材質(zhì)為下列其一鋁、銅、鎂合金。
6. 如權(quán)利要求1所述的多晶封裝單元，其特征在于所述電路層(2)的材質(zhì)為下列其 一銅、金、銀。
7. 如權(quán)利要求l所述的多晶封裝單元，其特征在于所述絕緣層(10)的材質(zhì)為下列 其一金屬化合物、金屬氧化物、金屬氮化物、高分子材料。
8. 如權(quán)利要求l所述的多晶封裝單元，其特征在于所述固定框(4)的材質(zhì)為下列其 一金屬材料、陶瓷材料、高分子材料。
9. 如權(quán)利要求l所述的多晶封裝單元，其特征在于所述封裝膠體(5)的厚度為下列 其一等于固定框(4)的厚度、大于固定框(4)的厚度、小于固定框(4)的厚度。
專利摘要本實用新型公開了一種多晶封裝單元，具有高散熱性且由金屬制成并呈薄平板狀的基板(1)；該基板(1)具有一設(shè)于基板(1)表面的絕緣層(10)、一設(shè)于絕緣層(10)頂側(cè)能供電源線連接的電路層(2)、及一設(shè)于電路層(2)頂側(cè)能供遮蓋電路用且具絕緣性的保護層(3)；至少一設(shè)于該保護層(3)表面且小于基板(1)并呈中空狀的固定框(4)；復(fù)數(shù)個設(shè)于該固定框(4)內(nèi)并與電路層(2)電性連接的LED晶粒(6)；以及一設(shè)于該固定框(4)內(nèi)且將LED晶粒(6)覆蓋并能透光的封裝膠體(5)。該多晶封裝單元制造簡化、散熱良好、亮度高。
文檔編號H01L25/075GK201252100SQ20082010799
公開日2009年6月3日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者沈昌鈞, 黃一峰 申請人:黃一峰;沈昌鈞