專(zhuān)利名稱(chēng)：氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多層式陣列型發(fā)光二極管，尤其是一種完全阻絕水氣進(jìn)入、堅(jiān)固耐用及長(zhǎng)期維持光學(xué)組件效能的一種高強(qiáng)度氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
LED的發(fā)光原理是利用半導(dǎo)體固有特性，它不同于以往的白熾燈管的放電、發(fā)熱發(fā)光原理，而是將電流順向流入半導(dǎo)體的PN接面時(shí)便會(huì)發(fā)出光線，所以LED被稱(chēng)為冷光源 (cold light)。由于LED具有高耐久性、壽命長(zhǎng)、輕巧、耗電量低且不含水銀等有害物質(zhì)等的優(yōu)點(diǎn)，故可廣泛應(yīng)用于照明設(shè)備產(chǎn)業(yè)中，且其通常以LED陣列封裝方式應(yīng)用在電子廣告牌、 交通標(biāo)識(shí)等商業(yè)領(lǐng)域。請(qǐng)參閱中國(guó)臺(tái)灣新型專(zhuān)利公告號(hào)M387375，其為關(guān)于一種多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，主要包含有一金屬基板、一封裝模塊、一導(dǎo)線架及一罩體，該金屬基板設(shè)于該封裝結(jié)構(gòu)的最下層，該封裝模塊用以分別將該金屬基板與該導(dǎo)線架封固而組成一體，該金屬基板上裝設(shè)有為陣列排列的發(fā)光二極管晶粒且金屬基板為金屬材質(zhì)，發(fā)光二極管與該導(dǎo)線架并形成電性連接，該罩體則罩蓋于該封裝模塊之中。然而現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于無(wú)法長(zhǎng)期使用于水、濕氣含量高的環(huán)境，以及如深海、太空或軍事等險(xiǎn)惡的環(huán)境，其因?yàn)榉庋b結(jié)構(gòu)中各層結(jié)構(gòu)并非被確實(shí)地密封接合，如此則導(dǎo)致氣密性逐漸劣化，內(nèi)部濕氣量加重，致使封裝結(jié)構(gòu)的各組件可能相互分離甚至燒毀，因此無(wú)法使用于潮濕環(huán)境，況且也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度亦越來(lái)越差，可預(yù)見(jiàn)剛剛設(shè)置好的LED在短期間就必須重新更換，然而于如此惡劣的環(huán)境中如果時(shí)不時(shí)就得進(jìn)行維修安裝作業(yè)，不僅耗時(shí)耗力，更給人身安全造成莫大威脅，因此必須對(duì)此加以改進(jìn)，提供一種完全阻絕水氣進(jìn)入、并堅(jiān)固耐用及長(zhǎng)期維持光學(xué)組件效能的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其結(jié)合強(qiáng)度高及氣密性?xún)?yōu)異，可使用于如海中等濕氣重的環(huán)境，并且本發(fā)明的金屬基板以一體成型，讓整體強(qiáng)度遠(yuǎn)足以應(yīng)付各種極端環(huán)境條件中，有助于延長(zhǎng)光學(xué)組件的使用壽命，并使光學(xué)組件的效能不易退化。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)手段包含一金屬基板及兩個(gè)導(dǎo)線架，該金屬基板上形成有具有一容置空間的一氣密金屬框體，該容置空間灌注有一氮?dú)猓摎饷芸蝮w頂面上形成有一氣密封合框槽，且該氣密金屬框體頂面的外緣往上垂直延設(shè)有一封合框架， 另該氣密金屬框體貫設(shè)有兩組封合孔對(duì)，而每一個(gè)導(dǎo)線架由一連接板及一導(dǎo)桿對(duì)組成，每一組的封合孔對(duì)供每一個(gè)導(dǎo)桿對(duì)穿設(shè)，該導(dǎo)桿對(duì)的內(nèi)側(cè)端與該連接板相連結(jié)，該導(dǎo)桿對(duì)的外側(cè)端則連接到電源，每一個(gè)封合孔的空隙利用一封合材料予以封閉，又該容置空間的底面上貼附有多個(gè)LED晶粒，所述LED晶粒之間相打線接合并藉由多個(gè)導(dǎo)線與該連接板構(gòu)成電性連接，所述LED晶粒之上形成有一晶粒保護(hù)層，該晶粒保護(hù)層之上再形成有一熒光層，該熒光層之上形成一硅膠層，該硅膠層覆蓋保護(hù)該熒光層，其中該兩組封合孔對(duì)的空隙皆以一封合材料封填起來(lái)，該氣密金屬框體頂面上放置有一硅玻璃罩，該硅玻璃罩并與該封合框架相接合密封，該硅玻璃罩與該熒光層之間的空間充滿該氮?dú)狻?br>

圖1為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的立體分解圖。圖2為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的剖面示意圖。圖3為本發(fā)明的第一實(shí)施例的剖面示意圖。圖4為本發(fā)明的第二實(shí)施例的分解示意圖。圖5為本發(fā)明的第二實(shí)施例的剖面示意圖。圖6為本發(fā)明的第三實(shí)施例的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式以下配合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做更詳細(xì)的說(shuō)明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員在研讀本說(shuō)明書(shū)后能據(jù)以實(shí)施。現(xiàn)今LED的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)大到各個(gè)領(lǐng)域，包含了深海用途、太空用途、惡劣工業(yè)用途、或甚至于軍事用途的環(huán)境中，LED如欲使用于上述的高壓、沖擊力大、濕氣量大或溫度變化急遽等惡劣條件的環(huán)境中，必須提升封裝結(jié)構(gòu)的密合度，以求于上述環(huán)境中穩(wěn)定且長(zhǎng)久的運(yùn)作，本發(fā)明所提供的多層式陣列型發(fā)光二極管即為一種氣密型封裝結(jié)構(gòu)的多層式陣列型發(fā)光二極管。參閱圖1，為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的立體分解圖，參閱圖2， 為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的剖面示意圖。本發(fā)明有關(guān)一種氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其包含有一金屬基板1、兩個(gè)導(dǎo)線架3、多個(gè)LED (發(fā)光二極管)晶粒5， 該金屬基板1上形成有具有一容置空間111的一氣密金屬框體11，該金屬基板1與該氣密金屬框體11為一體成型，且該氣密金屬框體11的容置空間111中具有氮?dú)?0，該氣密金屬框體11內(nèi)部可封裝有多個(gè)光學(xué)單元、光學(xué)構(gòu)件或封裝用材料等，其中該金屬基板1可藉由金屬鑄造(Casting)或機(jī)械模具(Tooling)等加工技術(shù)制作而成，該金屬基板1的材質(zhì)可以是如鋁、銅、銅合金或其它熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料，藉以快速有效地讓熱能排散出去。該氣密金屬框體11的內(nèi)壁面上可再鍍上一反光保護(hù)層(圖面未顯示)，藉以提升其對(duì)光線的反射性及對(duì)環(huán)境的抗壓性，該反光保護(hù)層的材質(zhì)可以是銀(Ag)、鎳(Ni)或具有良好反光性的金屬材質(zhì)。該氣密金屬框體11貫設(shè)有兩組封合孔對(duì)13，該氣密金屬框體11底部可以形成有一出光槽15，該出光槽15的側(cè)壁面皆呈一反光斜面，該反光斜面與該出光槽15的底面具有一交角，但要注意的是，雖然該兩組封合孔對(duì)13在本實(shí)施例中分別設(shè)置于該氣密金屬框體 11的兩相對(duì)側(cè)壁中，但封合孔對(duì)11的配置位置視實(shí)際需要而定，在此僅是說(shuō)明用的實(shí)例而已，并非用以限制本發(fā)明的范圍。該氣密金屬框體11頂面上形成有一氣密封合框槽17，并且在該氣密金屬框體11 頂面的外緣往上垂直延設(shè)有一封合框架19，其中該出光槽15的側(cè)壁面上可進(jìn)一步設(shè)置貼設(shè)有一第一反光罩100，該第一反光罩100用以將其所接收光線再反射出去，該氣密金屬框
4體11內(nèi)并可進(jìn)一步設(shè)置有一具有反光窗板201的第二反光罩200，該第二反光罩200的外部靠貼于該氣密金屬框體11的內(nèi)壁面，該第二反光罩200的反光窗板201用以使其所接收到光線再反射出去。每一導(dǎo)線架3由一連接板31及一導(dǎo)桿對(duì)33組成，每一組的封合孔對(duì)13供每一個(gè)導(dǎo)桿對(duì)33穿設(shè)，該導(dǎo)桿對(duì)33的內(nèi)側(cè)端與該連接板31相連結(jié)，該導(dǎo)桿對(duì)33的外側(cè)端則連接到電源，其中該兩組封合孔對(duì)13的空隙皆以一封合材料4完全封填起來(lái)，以阻絕水份經(jīng)該兩組封合孔對(duì)13而滲入于內(nèi)，其中該封合材料4可以是一玻璃、一陶瓷、一玻璃陶瓷或其它適當(dāng)材質(zhì)，該封合材料4于高溫環(huán)境下填封該封合孔對(duì)13，當(dāng)冷卻固化后即可完全封合而不留下任何讓水氣得以進(jìn)入的管道。所述LED晶粒5貼附于該容置空間111的底面上，或如本實(shí)施例所示所述LED晶粒5也可貼附于該出光槽15的底面上，因此當(dāng)所述LED晶粒5發(fā)光時(shí)，發(fā)出的光線可藉由第一反光罩100與第二反光罩200再反射出去，有效增加發(fā)光效率，所述LED晶粒5較佳地配置型態(tài)為陣列型的排列方式，其中所述LED晶粒5之間相打線接合并藉由多個(gè)導(dǎo)線6與連接板31構(gòu)成電性連接以形成一電路，而導(dǎo)桿對(duì)33的外側(cè)端則連接到電源。所述LED晶粒5之上則形成有一晶粒保護(hù)層7，該晶粒保護(hù)層7包覆保護(hù)所述LED 晶粒5與所述導(dǎo)線6，該晶粒保護(hù)層7上形成有一熒光層8，該熒光層8的材料為一磷光劑或其它適當(dāng)材質(zhì)，該熒光層8之上并形成有一硅膠層9，該硅膠層9用以保護(hù)該熒光層8，該硅膠層9以射出成型方式而覆蓋于該熒光層8之上，或者直接射出成型在該晶粒保護(hù)層7 之上。氣密金屬框體11頂面上設(shè)置有一硅玻璃罩10，該硅玻璃罩10并與該封合框架19 相接合，其中可透過(guò)一激光束接合方式、一熱封接合方式、一焊接接合方式、一熔接接合方式或其它適當(dāng)方式使該硅玻璃罩10與該封合框架19相互接合，其中該硅玻璃罩10可以呈一平面狀、一凹面狀及一凸面狀的形式的至少其中之一。由于該氣密金屬框體11內(nèi)的容置空間灌注有氮?dú)?0，因此該硅玻璃罩10與硅膠層9之間的空間最后只留存有氮?dú)?0，如此LED晶粒5、該晶粒保護(hù)層7與熒光層8皆密封于干燥氮?dú)?0中。在外面環(huán)境的水氣無(wú)法滲入到已密合的硅玻璃罩10與氣密金屬框體之中，且內(nèi)部具有干燥的氮?dú)饪杀苊鉁囟润E變而生成水氣，因此可有效防止該熒光層8、晶粒保護(hù)層7 及LED晶粒5因水氣影響而劣化，因此適用于如深海中、或濕度重的工業(yè)環(huán)境下，且該氣密金屬框體11與該金屬基板1為一體成型，使本封裝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更為強(qiáng)化，還可滿足各種如太空中或軍事上等高沖擊力極高壓力的環(huán)境中。參閱圖3，為本發(fā)明的第一實(shí)施例的剖面示意圖。其主要包含有一金屬基板500、 一封裝模塊600及一導(dǎo)線架700，該封裝模塊600用以將該金屬基板500與該導(dǎo)線架700封裝成一體，該金屬基板500上裝設(shè)有為陣列排列的LED晶粒5，LED晶粒5與該導(dǎo)線架700 并形成電性連接，所述LED晶粒5之上依序形成有晶粒保護(hù)層7及熒光層8，熒光層8上方形成有可保護(hù)熒光層8免受水氣影響而變質(zhì)的硅膠層9，其中該封裝模塊600內(nèi)壁面上設(shè)置有氣密封合框槽6001，封裝模塊600內(nèi)壁面上放置有硅玻璃罩10，該硅玻璃罩10并與該封裝模塊600相接合，硅膠層9與硅玻璃罩10并灌注有氮?dú)?0，透過(guò)第一實(shí)施例可印證，本發(fā)明可應(yīng)用于其它封裝結(jié)構(gòu)上，幫助原本無(wú)法防止水氣滲入的封裝結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成可使用在水濕氣重的環(huán)境下，免受水氣影響而導(dǎo)致材料變質(zhì)或組件劣化短路的問(wèn)題，進(jìn)而確使各光學(xué)單元有效率地運(yùn)作。參閱圖4至圖6，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，該兩組封合孔對(duì)13分別貫設(shè)該容置空間111下方的底座的兩側(cè)，該兩個(gè)導(dǎo)線架3分別藉各自的導(dǎo)桿對(duì)33以垂直方向穿設(shè)于該兩組封合孔對(duì)13之中，該兩組封合孔對(duì)13中的空隙并以一封合材料4予以封死，如圖6所示，其中該熒光層8亦可直接預(yù)設(shè)于該硅玻璃罩10內(nèi)。本發(fā)明封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)充填有氮?dú)?0，以使內(nèi)部保持完全干燥及防止氣泡或濕氣的產(chǎn)生，且在本封裝結(jié)構(gòu)中，其分別在內(nèi)、外層皆形成全密閉式的密封空間，形成一種完全氣密且具有高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)，如此水氣無(wú)法侵入，經(jīng)久耐用且使光學(xué)組件可發(fā)揮其最佳效能，非常適用于嚴(yán)酷的環(huán)境條件下。以上所述僅為用以解釋本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非企圖據(jù)以對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的創(chuàng)作精神下所作有關(guān)本發(fā)明的任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本發(fā)明意圖保護(hù)的范疇。
權(quán)利要求
1.一種氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，至少包括一金屬基板及兩個(gè)導(dǎo)線架，該金屬基板上形成有具有一容置空間的一氣密金屬框體，該容置空間中具有一氮?dú)猓?該氣密框體頂面上形成有一氣密封合框槽，且該氣密金屬框體頂面的外緣往上垂直延設(shè)有一封合框架，另該氣密金屬框體貫設(shè)有兩組封合孔對(duì)，而每一個(gè)導(dǎo)線架由一連接板及一導(dǎo)桿對(duì)組成，每一組的封合孔對(duì)供每一個(gè)導(dǎo)桿對(duì)穿設(shè)，該導(dǎo)桿對(duì)的內(nèi)側(cè)端與該連接板相連結(jié)， 該導(dǎo)桿對(duì)的外側(cè)端則連接到電源，又該容置空間的底面上貼附有多個(gè)LED晶粒，所述LED晶粒之間相打線接合并藉由多個(gè)導(dǎo)線與該連接板構(gòu)成電性連接，所述LED晶粒之上形成有一晶粒保護(hù)層，該晶粒保護(hù)層之上再形成有一熒光層，該熒光層之上形成一硅膠層，該硅膠層覆蓋保護(hù)該熒光層，其中該兩組封合孔對(duì)的空隙皆以一封合材料封填起來(lái)，該氣密金屬框體頂面上放置有一硅玻璃罩，該硅玻璃罩并與該封合框架相接合密封，其中該硅玻璃罩與該熒光層之間的空間充滿該氮?dú)狻?br> 2.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，該金屬基板與該氣密金屬框體為一體成型。
3.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，該金屬基板的材質(zhì)是一鋁、一銅、一銅合金的至少其中之一。
4.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，該氣密金屬框體的內(nèi)壁面上進(jìn)一步鍍上一反光保護(hù)層，該反光保護(hù)層的材質(zhì)是一銀或一鎳的至少其中之
5.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，該封合材料是一玻璃、一陶瓷、一玻璃陶瓷的至少其中之一。
6.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，該氣密金屬框體底部形成有一出光槽，所述LED晶粒貼附于該出光槽的底面上，且該出光槽的側(cè)壁面上進(jìn)一步設(shè)置有一第一反光罩。
7.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，該氣密金屬框體內(nèi)進(jìn)一步設(shè)置有一具有反光窗板的第二反光罩，該第二反光罩的外部靠貼于該氣密金屬框體的內(nèi)壁面，該第二反光罩的反光窗板用以使其所接收到光線再反射出去。
8.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，該硅玻璃罩呈一平面狀、一凹面狀及一凸面狀的形式的至少其中之一。
9.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，可透過(guò)一激光束接合方式、一熱封接合方式、一焊接接合方式或一熔接接合方式的至少其中之一以使該硅玻璃罩與該封合框架相互接合。
10.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，該熒光層直接預(yù)設(shè)于該硅玻璃罩內(nèi)。
11.如權(quán)利要求1所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其特征在于，該熒光層的材料為一磷光劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管，其主要包括有具有氣密金屬框體的金屬基板，氣密金屬框體與金屬基板為一體成型，氣密金屬框體頂面上形成有氣密封合框槽，而氣密金屬框體貫設(shè)有兩組封合孔對(duì)，封合孔對(duì)內(nèi)可穿設(shè)有導(dǎo)線架，氣密金屬框體內(nèi)可設(shè)置封裝材料或光學(xué)單元等，其中封合孔內(nèi)以玻璃或陶瓷材料封死，熒光層上形成有硅膠層，其中熒光層亦可設(shè)置于硅玻璃罩內(nèi)，氣密金屬框體頂面上放置有硅玻璃罩，硅玻璃罩并與封合框架相接合密封，硅玻璃罩與熒光層之間的空間充滿該氮?dú)?，藉以防止水氣進(jìn)入到該氣密金屬框體與該晶粒保護(hù)層之中，藉以形成一種密閉型的LED封裝結(jié)構(gòu)，以適用于極端或險(xiǎn)惡的環(huán)境中。
文檔編號(hào)H01L25/075GK102420221SQ20101029450
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者劉奎江, 吳永富, 胡仲孚 申請(qǐng)人:盈勝科技股份有限公司