專利名稱：發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，特別涉及一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光二極管，憑借其發(fā)光效率高、體積小、重量輕、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛地應(yīng)用到當(dāng)前的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，例如用作指示燈、照明燈、顯示屏等。發(fā)光二極管在應(yīng)用到上述各領(lǐng)域中之前，需要將發(fā)光二極管芯片進(jìn)行封裝，以保護(hù)發(fā)光二極管芯片，從而獲得較高的發(fā)光效率及較長的使用壽命。常見的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)包括基板及設(shè)置在基板上的發(fā)光二極管芯片，發(fā)光二極管芯片通過金線與基板上的電路結(jié)構(gòu)形成電連接，一封裝層形成在基板上并包覆發(fā)光二極管芯片及金線，用以保護(hù)發(fā)光二極管芯片。通常，業(yè)界采用壓模的技術(shù)形成該封裝層，然而壓模過程中容易使發(fā)光二極管芯片及金線受到破壞，不但削弱發(fā)光二極管芯片與外部電連接的可靠性，還影響發(fā)光二極管芯片的發(fā)光性能，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致發(fā)光二極管不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)中的發(fā)光二極管芯片與金線不會受到破壞。一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板，具有第一表面以及相對于第一表面的第二表面，以及貫穿第一表面與第二表面的至少兩個(gè)通孔，第一表面上具有電路結(jié)構(gòu)；發(fā)光二極管芯片，設(shè)置于基板的第一表面上，發(fā)光二極管芯片上具有焊點(diǎn)；遮罩層，設(shè)置于基板的第一表面上并罩設(shè)在發(fā)光二極管芯片上，遮罩層對應(yīng)發(fā)光二極管芯片上的焊點(diǎn)開設(shè)有開口 ；金線，穿過遮罩層的開口并電連接發(fā)光二極管芯片的焊點(diǎn)及基板的電路結(jié)構(gòu)；熒光層，填充在遮罩層與基板的第一表面之間，包覆發(fā)光二極管芯片并與金線隔離，且密封基板的通孔；及保護(hù)層，設(shè)置于基板的第一表面上并罩設(shè)遮罩層與金線。一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，步驟包括提供基板，該基板具有第一表面以及相對于第一表面的第二表面，以及貫穿第一表面與第二表面的至少兩個(gè)通孔，第一表面上具有電路結(jié)構(gòu)；固定發(fā)光二極管芯片于該基板的第一表面上，該發(fā)光二極管芯片上具有焊點(diǎn)；將遮罩層設(shè)置于基板的第一表面上并罩設(shè)在發(fā)光二極管芯片上，遮罩層對應(yīng)發(fā)光二極管芯片上的焊點(diǎn)設(shè)有開口；將金線穿過遮罩層的開口并使金線電連接發(fā)光二極管芯片的焊點(diǎn)及基板的電路結(jié)構(gòu)；
通過基板的通孔將熒光材料填充在遮罩層與基板的第一表面之間，熒光材料包覆發(fā)光二極管芯片后形成熒光層，該熒光層與金線隔離；及設(shè)置保護(hù)層于基板的第一表面上并將遮罩層與金線罩設(shè)于該保護(hù)層內(nèi)。本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)提供一個(gè)罩設(shè)發(fā)光二極管芯片的遮罩層，通過控制遮罩層的規(guī)格，可使熒光層僅包覆發(fā)光二極管芯片，同時(shí)拋棄傳統(tǒng)壓模的方法，使熒光層不會對發(fā)光二極管芯片及金線造成任何破壞，從而提高發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的良率。下面參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1至圖10為本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法中各步驟所得的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。圖11至圖13為本發(fā)明不同實(shí)施例中的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。主要元件符號說明基板10第一表面101第二表面102通孔12電路結(jié)構(gòu)14電極141延伸層142孔洞143導(dǎo)熱物質(zhì)15發(fā)光二極管芯片20焊點(diǎn)201遮罩層30開口301金線40熒光層50空間501液態(tài)熒光材料51保護(hù)層60封膠層70焊料80另一封膠層90
具體實(shí)施例方式
請參考圖10，本發(fā)明一實(shí)施例提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)包括基板10，設(shè)于基板 10上的發(fā)光二極管芯片20，罩設(shè)發(fā)光二極管芯片20的遮罩層30，電連接發(fā)光二極管芯片 20與基板10的金線40，覆蓋發(fā)光二極管芯片20的熒光層50及罩設(shè)金線40與遮罩層30的保護(hù)層60?；?0具有第一表面101以及相對于第一表面101的第二表面102?；?0上還開設(shè)有貫穿第一表面101與第二表面102的至少兩個(gè)通孔12。開設(shè)所述通孔12是為形成熒光層50，因此通孔12的數(shù)量和形狀均可依實(shí)際需求變化，例如數(shù)量可以是多個(gè)，形狀可為圓形、方形等。通孔12的分布形態(tài)也沒有具體的限定，可以呈陣列或者圓形等形式，分布在發(fā)光二極管芯片20的周圍。第一表面101上還設(shè)有電路結(jié)構(gòu)14，該電路結(jié)構(gòu)14可包括至少兩個(gè)電極141。發(fā)光二極管芯片20設(shè)置于基板10的第一表面101上。發(fā)光二極管芯片20上具有兩個(gè)極性相反的焊點(diǎn)201。焊點(diǎn)201外還可增設(shè)焊墊，以增加焊點(diǎn)的厚度，便于金線40與焊點(diǎn)201的電連接。該實(shí)施例中的發(fā)光二極管芯片20的焊點(diǎn)201均位于上方，即所謂的“同面電極”。在其他實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片20可為垂直型發(fā)光二極管，其焊點(diǎn)201分別位于發(fā)光二極管芯片20的上、下方。請同時(shí)參考圖3，遮罩層30設(shè)置于基板10的第一表面101上并罩設(shè)在發(fā)光二極管芯片20上，遮罩層30與基板10的第一表面101之間形成一用于容置熒光層50的空間 501。遮罩層30由可透光材料制成，因此發(fā)光二極管芯片20發(fā)出的光可透過該遮罩層30 射向外部。遮罩層30對應(yīng)發(fā)光二極管芯片20上的焊點(diǎn)201開設(shè)有兩個(gè)開口 301。若發(fā)光二極管芯片20為垂直型時(shí)，遮罩層30上也可僅設(shè)一個(gè)開口 301，即開口 301的數(shù)量與發(fā)光二極管芯片20上方的焊點(diǎn)201的數(shù)量一致。在形成熒光層50時(shí)，為防止液態(tài)熒光材料滲出至遮罩層30之外，可嚴(yán)格控制遮罩層的兩個(gè)開口 301的尺寸，使發(fā)光二極管芯片20的焊點(diǎn)201剛好暴露在開口 301處而其他部位均被遮罩層30罩設(shè)。金線40穿過遮罩層30的開口 301并電連接發(fā)光二極管芯片20的焊點(diǎn)201及基板10的電路結(jié)構(gòu)14。每根金線40的一端與焊點(diǎn)201連接，相反的另一端與電路結(jié)構(gòu)14的電極141連接。在不同的實(shí)施例中，可設(shè)置不同數(shù)量的金線40連接焊點(diǎn)201與電極141，例如三根或更多根，但至少應(yīng)具有兩根，分別連接發(fā)光二極管芯片20的極性相反的兩個(gè)焊點(diǎn) 201。若發(fā)光二極管芯片20為垂直型時(shí)，金線40也可僅只有一根，與位于發(fā)光二極管芯片 20的上方的焊點(diǎn)201相連，而發(fā)光二極管芯片20下方的焊點(diǎn)201可與設(shè)置在基板10上的電路結(jié)構(gòu)14直接相接。在一實(shí)施例中，還可在遮罩層30的上表面設(shè)一層封膠層70，該封膠層70可增加金線40與焊點(diǎn)201的接合強(qiáng)度。另外，該封膠層70還可密封遮罩層30的開口 301，可在形成熒光層50時(shí)，防止液態(tài)熒光材料從開口 301處滲出至遮罩層30之外。另外，還可在遮罩層 30的上表面設(shè)置互相隔離的多個(gè)封膠層70，如圖6所示，兩個(gè)封膠層70互相隔離，并僅設(shè)置在遮罩層30的開口 301處，便于控制封膠層70的用膠量及厚度等。封膠層70內(nèi)可包含熒光粉，封膠層70可使用硅樹脂、環(huán)氧樹脂或者二者的混合物等材料制成。熒光層50填充在遮罩層30與基板10的第一表面101之間的空間501內(nèi)，并包覆發(fā)光二極管芯片20，同時(shí)密封基板10的通孔12。熒光層50內(nèi)包含熒光粉，發(fā)光二極管芯片20發(fā)出的光線經(jīng)過熒光層50后，可發(fā)出不同于原來光線的波長的光線，并與原來光線混合，可形成多種顏色的光，例如白光等。保護(hù)層60設(shè)置于基板10的第一表面101上并罩設(shè)遮罩層30與金線40。保護(hù)層 60也是由可透光性材料制成，如此透過遮罩層30的光線可繼續(xù)透過保護(hù)層60到達(dá)外界。保護(hù)層60可包含無機(jī)材料物質(zhì)，例如可以是二氧化硅(SiO2)、二氧化鈦(TiO2)等。本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)通過設(shè)置遮罩層30，使熒光層50僅包覆在發(fā)光二極管芯片20周圍，不對金線40產(chǎn)生任何影響。同時(shí)通過控制遮罩層30，還可控制熒光層 50的厚度，同時(shí)可使熒光層50均勻地覆蓋在發(fā)光二極管芯片20上，使發(fā)光二極管的正向光混光能更加均勻。請?jiān)賲⒖紙D11，本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)14還可包括一延伸層142，該延伸層142連接電極141并從基板10的第一表面101延伸至第二表面 102，以擴(kuò)大發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)14的面積，方便發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的后續(xù)安裝使用。請?jiān)賲⒖紙D12，該延伸層142可對應(yīng)基板10上的通孔12開設(shè)孔洞143，待形成熒光層50后再以焊料80密封該孔洞143。請?jiān)賲⒖紙D13，本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)在基板10的第二表面102 上還可形成另一封膠層90，該另一封膠層90覆蓋基板10的通孔12，用于保護(hù)熒光層50不受破壞。請?jiān)賲⒖紙D9，本發(fā)明一實(shí)施例中的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)在形成熒光層50之后， 可在基板10的通孔12內(nèi)取代熒光材料而填充例如是導(dǎo)熱物質(zhì)15等其他功能性物質(zhì)。導(dǎo)熱物質(zhì)15可以是具有高導(dǎo)熱性能的金屬、陶瓷、高分子材料或其復(fù)合材料等。如此不但可增加基板10的導(dǎo)熱性能，還能保護(hù)熒光層50不受破壞。上述不同實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)特征可合理變換、組合。例如基板10的通孔12內(nèi)的導(dǎo)熱物質(zhì)15既可被形成在基板10的第二表面102的另一封膠層90覆蓋，也可被形成在基板 10的第二表面102的電路結(jié)構(gòu)14的延伸層142覆蓋。另一封膠層90也可部分取代延伸層 142，與延伸層142同時(shí)存在。下面再結(jié)合其他附圖介紹本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法。請參考圖1與圖2，提供基板10，基板10具有第一表面101以及相對于第一表面 101的第二表面102?；?0上開設(shè)有貫穿第一表面與第二表面的至少兩個(gè)通孔12。第一表面101上設(shè)有電路結(jié)構(gòu)14，該電路結(jié)構(gòu)14包括至少兩個(gè)電極141。再提供發(fā)光二極管芯片20，將發(fā)光二極管芯片20設(shè)置于基板10的第一表面101上。發(fā)光二極管芯片20上具有兩個(gè)極性相反的焊點(diǎn)201。當(dāng)然也可先將發(fā)光二極管芯片20固定在基板10上后，再加工基板10形成通孔12。請參考圖3，將遮罩層30設(shè)置在基板10的第一表面101上并罩設(shè)在發(fā)光二極管芯片20上?；?0的通孔12在遮罩層30罩設(shè)的范圍內(nèi)。遮罩層30與基板10的第一表面 101之間形成一用于容置熒光層50的空間501。遮罩層30由可透光材料制成，發(fā)光二極管芯片20發(fā)出的光可透過該遮罩層30射向外部。遮罩層30對應(yīng)發(fā)光二極管芯片20上的焊點(diǎn)201開設(shè)有兩個(gè)開口 301。嚴(yán)格控制遮罩層30的兩個(gè)開口 301的尺寸，使發(fā)光二極管芯片20的焊點(diǎn)201剛好暴露在開口 301處而發(fā)光二極管芯片20的其他部位均被遮罩層30 罩設(shè)，從而在形成熒光層50時(shí)，可防止液態(tài)熒光材料滲出至遮罩層30之外。接著參考圖4，將金線40穿過遮罩層30的開口 301并電連接發(fā)光二極管芯片20 的焊點(diǎn)201及基板10的電路結(jié)構(gòu)14。每根金線40的一端與焊點(diǎn)201連接，相反的另一端與電路結(jié)構(gòu)14的電極141連接。
如圖5所示，在一實(shí)施例中，在遮罩層30的上表面設(shè)一層封膠層70，該封膠層70 可增加金線40與焊點(diǎn)201的接合強(qiáng)度。另外，該封膠層70還可密封遮罩層30的開口 301， 可在形成熒光層50時(shí)，防止液態(tài)熒光材料從開口 301處滲出至遮罩層30之外。如圖6所示，封膠層70也可設(shè)置成互相隔離的兩個(gè)，并僅設(shè)置在遮罩層30的開口 301處。請參考圖7，從基板10的一個(gè)通孔12處將液態(tài)熒光材料51注入遮罩層30與基板 10的第一表面101之間的空間501內(nèi)，空間501內(nèi)的空氣可由另一個(gè)通孔12排出，如圖7 中箭頭所示。液態(tài)熒光材料51包覆在發(fā)光二極管芯片20周圍，固化后形成熒光層50。請參考圖8，注入液態(tài)熒光材料51時(shí)，可將基板10倒置，如此可更好的控制液態(tài)熒光材料51 的用量，使之剛好填充在發(fā)光二極管芯片20的周圍，而基板10的通孔12內(nèi)未填充液態(tài)熒光材料51。請參考圖9，在一實(shí)施例中，在未填充液態(tài)熒光材料51的通孔12中可填充導(dǎo)熱物質(zhì)15等其他功能性物質(zhì)。導(dǎo)熱物質(zhì)15可以是具有高導(dǎo)熱性能的金屬、陶瓷、高分子材料或其復(fù)合材料等。當(dāng)然，在圖7中所示的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)中，也可將基板10的通孔12內(nèi)的液態(tài)熒光材料51去除后，再在通孔12內(nèi)填充導(dǎo)熱物質(zhì)15。請?jiān)賲⒖紙D10，提供保護(hù)層60，將保護(hù)層60設(shè)置于基板10的第一表面101上并罩設(shè)遮罩層30與金線40。保護(hù)層60也是由可透光性材料制成，可包含無機(jī)材料物質(zhì)，例如可以是二氧化硅(SiO2)、二氧化鈦(TiO2)等。由于本發(fā)明提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法拋棄了傳統(tǒng)的壓模方式，使熒光層50僅包覆在發(fā)光二極管芯片20周圍，且與金線40隔離，使發(fā)光二極管芯片20及金線 40在制造過程中不受破壞，可保證發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)良率。請?jiān)賲⒖紙D11，在形成熒光層50后，還可延伸電路結(jié)構(gòu)14的電極141至基板10 的第二表面102形成延伸層142。電路結(jié)構(gòu)14的延伸層142覆蓋基板10的通孔12，可以同時(shí)達(dá)到擴(kuò)大電路結(jié)構(gòu)14的面積與保護(hù)熒光層50的功效。請?jiān)賲⒖紙D12，該延伸層142 可在形成電路結(jié)構(gòu)14的同時(shí)(形成熒光層50之前)就形成，并在對應(yīng)基板10的通孔12 處預(yù)留相應(yīng)的孔洞143，待形成熒光層50后再以焊料80密封該孔洞143。請?jiān)賲⒖紙D13，也可取代上述的部分延伸層142，在基板10的第二表面102上形成另一封膠層90，該另一封膠層90覆蓋基板10的通孔12，用于保護(hù)熒光層50不受破壞。 該另一封膠層90可使用硅樹脂、環(huán)氧樹脂或者二者的混合物等材料制成。另外，若發(fā)光二極管芯片20為垂直型時(shí)，遮罩層30上僅對應(yīng)發(fā)光二極管芯片20 上方的焊點(diǎn)201設(shè)一個(gè)開口 301，發(fā)光二極管芯片20上方的焊點(diǎn)201通過金線40與一電極 141相連，而發(fā)光二極管芯片20下方的焊點(diǎn)201可與基板10上的一電極141直接相接，其他步驟均與上述實(shí)施例中相似，因此不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板，具有第一表面以及相對于第一表面的第二表面，以及貫穿第一表面與第二表面的至少兩個(gè)通孔，第一表面上具有電路結(jié)構(gòu)；發(fā)光二極管芯片，設(shè)置于基板的第一表面上，發(fā)光二極管芯片上具有焊點(diǎn)； 遮罩層，設(shè)置于基板的第一表面上并罩設(shè)在發(fā)光二極管芯片上，遮罩層對應(yīng)發(fā)光二極管芯片上的焊點(diǎn)開設(shè)有開口；金線，穿過遮罩層的開口并電連接發(fā)光二極管芯片的焊點(diǎn)及基板的電路結(jié)構(gòu)； 熒光層，填充在遮罩層與基板的第一表面之間，包覆發(fā)光二極管芯片并與金線隔離，且密封基板的通孔；及保護(hù)層，設(shè)置于基板的第一表面上并罩設(shè)遮罩層與金線。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于口處并固接金線與焊點(diǎn)的封膠層。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于應(yīng)至少兩個(gè)通孔處形成另一封膠層。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于至第二表面的延伸層，延伸層覆蓋基板的至少兩個(gè)通孔。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于少兩個(gè)通孔開設(shè)至少兩個(gè)孔洞，該至少兩個(gè)孔洞內(nèi)填充焊料。
6 如權(quán)利要求1-5項(xiàng)中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基板的至少兩個(gè)通孔內(nèi)設(shè)有導(dǎo)熱物質(zhì)。
7.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，步驟包括提供基板，該基板具有第一表面以及相對于第一表面的第二表面，以及貫穿第一表面與第二表面的至少兩個(gè)通孔，第一表面上具有電路結(jié)構(gòu)；固定發(fā)光二極管芯片于該基板的第一表面上，該發(fā)光二極管芯片上具有焊點(diǎn)； 將遮罩層設(shè)置于基板的第一表面上并罩設(shè)在發(fā)光二極管芯片上，遮罩層對應(yīng)發(fā)光二極管芯片上的焊點(diǎn)設(shè)有開口；將金線穿過遮罩層的開口并使金線電連接發(fā)光二極管芯片的焊點(diǎn)及基板的電路結(jié)構(gòu)；通過基板的通孔將熒光材料填充在遮罩層與基板的第一表面之間，熒光材料包覆發(fā)光二極管芯片后形成熒光層，該熒光層與金線隔離；及設(shè)置保護(hù)層于基板的第一表面上并將遮罩層與金線罩設(shè)于該保護(hù)層內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在金線電連接發(fā)光二極管芯片的焊點(diǎn)及基板的電路結(jié)構(gòu)之后，形成熒光層之前，還包括在遮罩層的開口處設(shè)置用于固接金線與焊點(diǎn)的封膠層的步驟。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于還包括在基板的第二表面上對應(yīng)至少兩個(gè)通孔處形成另一封膠層的步驟。
10.如權(quán)利要求7-9項(xiàng)中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于還包括在基板的至少兩個(gè)通孔內(nèi)填充導(dǎo)熱物質(zhì)的步驟。還包括設(shè)置在遮罩層的開 所述基板的第二表面上對 所述電路結(jié)構(gòu)還包括延伸 所述延伸層對應(yīng)基板的至
全文摘要
一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板，其上具有電路結(jié)構(gòu)及至少兩個(gè)通孔；發(fā)光二極管芯片，設(shè)置于基板上，發(fā)光二極管芯片上具有焊點(diǎn)；遮罩層，設(shè)置于基板上并罩設(shè)在發(fā)光二極管芯片上，遮罩層對應(yīng)焊點(diǎn)開設(shè)有開口；金線，穿過遮罩層的開口并電連接焊點(diǎn)及電路結(jié)構(gòu)；熒光層，填充在遮罩層與基板之間，并包覆發(fā)光二極管芯片；及保護(hù)層，設(shè)置于基板上并罩設(shè)遮罩層與金線。本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)提供一個(gè)罩設(shè)發(fā)光二極管芯片的遮罩層，可使熒光層僅包覆發(fā)光二極管芯片，使熒光層不會對金線造成任何破壞，從而提高發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的良率。本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法。
文檔編號H01L33/62GK102420282SQ20101028700
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者柯志勛, 詹勛偉 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司