專利名稱：二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種二極管封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
由于發(fā)光二極管(LED)具有省電、反應(yīng)速度快、耐震、耐天候因素、壽命長(zhǎng)、環(huán)保兼容、色彩多變化等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括顯示器背光源、廣告牌、警示燈、交通標(biāo)志、汽車燈、及一般照明燈等多方面。以照明應(yīng)用為例，比起傳統(tǒng)白熾燈，LED省電效率已達(dá)一倍以上，且壽命延長(zhǎng)許多，尤其在全球環(huán)保意識(shí)抬頭及能源危機(jī)的陰影下，LED應(yīng)用在室內(nèi)外照明市場(chǎng)上以取代傳統(tǒng)白熾燈及熒光燈已是未來照明光源的主流。唯LED應(yīng)用于一般室內(nèi)外照明時(shí)，必須達(dá)到高功率高光效等基本要求，才有實(shí)用效益。
應(yīng)用于一般室內(nèi)外照明的LED其性能欲達(dá)到高功率高光效等基本要求，除晶粒本身應(yīng)具有大功率及高發(fā)光量子效率外，而其下游整體封裝技術(shù)，特別是高效率散熱設(shè)計(jì)，亦同樣不可忽視。LED雖然號(hào)稱冷光，但是，點(diǎn)燃時(shí)，因其消耗的功率大至瓦級(jí)以上的緣故，在晶粒發(fā)光層仍有大量熱能產(chǎn)生，該熱能必須藉傳熱性良好的封裝材料及機(jī)構(gòu)盡速引導(dǎo)至周遭并且有效地散熱至空氣中，以免溫度過高影響二極管的發(fā)光效率，乃至于縮減使用壽命甚至燒毀。所以，就高功率LED封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，如何獲得最佳散熱效果實(shí)為重要課題。
傳統(tǒng)高功率LED的封裝體結(jié)構(gòu)，就基板部份而言，不外以下二種1.在金屬基板上開單口凹穴，而于該單口凹穴內(nèi)封裝一至多顆LED晶粒，其缺點(diǎn)是可容納LED晶粒的總顆數(shù)有限，無法構(gòu)裝成高功率的模塊，或是即使能容納多顆LED晶粒，其熱能過度集中將使溫度過高而影響LED使用壽命。
2.在金屬基板上開多口凹穴，而于該多口凹穴內(nèi)各封裝一顆LED晶粒，其結(jié)構(gòu)與本實(shí)用新型復(fù)數(shù)個(gè)LED晶粒在印刷電路、復(fù)數(shù)個(gè)導(dǎo)線焊接點(diǎn)、復(fù)數(shù)個(gè)凹穴等多種可能組合下，可隨意選擇串聯(lián)、并聯(lián)、混合串并聯(lián)、或單獨(dú)供電等多重電路組合，亦有明顯不同。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可解決高功率瓦級(jí)LED封裝體散熱問題及提高承載瓦特?cái)?shù)，延長(zhǎng)使用壽命，不僅能迅速有效地散熱，使功率達(dá)最大化以獲得最大照明光通量流明數(shù)，并以不同的電路組合使能源管理更為方便有效的二極管封裝結(jié)構(gòu)。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種二極管封裝結(jié)構(gòu)，其包括一基板及復(fù)數(shù)個(gè)晶粒，還包括保護(hù)層及散熱體，所述基板的一表面具有復(fù)數(shù)個(gè)凹穴，各凹穴連接有印刷電路，凹穴與印刷電路間具有復(fù)數(shù)的導(dǎo)線焊接點(diǎn)，并于基板上具有與印刷電路連接的電極板；所述復(fù)數(shù)個(gè)晶粒設(shè)置于所述復(fù)數(shù)個(gè)凹穴中，且各晶?？膳c基板上的印刷電路及導(dǎo)線焊接點(diǎn)連接搭配；所述保護(hù)層封蓋于所述凹穴中，并形成一晶粒透光部；所述散熱體結(jié)合于所述基板的另一面上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可藉此解決高功率瓦級(jí)LED封裝體散熱問題及提高承載瓦特?cái)?shù)，延長(zhǎng)使用壽命，不僅能迅速有效地散熱，使功率達(dá)最大化以獲得最大照明光通量流明數(shù)；還可使各晶粒以串聯(lián)、并聯(lián)、混合串并聯(lián)、或單獨(dú)供電的組合與基板上的印刷電路及導(dǎo)線焊接點(diǎn)搭配，以達(dá)到不同的電路組合，使能源管理更為方便有效。


圖1是本實(shí)用新型的俯視示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的剖面示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的另一實(shí)施狀態(tài)的剖面圖。
圖4是本實(shí)用新型的使用例一的俯視圖。
圖5是本實(shí)用新型的使用例一的電路圖。
圖6是本實(shí)用新型的使用例二的俯視圖。
圖7是本實(shí)用新型的使用例二的電路圖。
圖8是本實(shí)用新型的使用例三的俯視圖。
圖9是本實(shí)用新型的使用例三的電路圖。
圖10是本實(shí)用新型的使用例四的俯視圖。
圖11是本實(shí)用新型的使用例四的電路圖。
圖12是本實(shí)用新型的使用例五的俯視圖。
圖13是本實(shí)用新型的使用例六的俯視圖。
圖14是本實(shí)用新型的使用例七的俯視圖。
圖15是本實(shí)用新型的使用例八的俯視圖。
圖16是本實(shí)用新型的使用例九的俯視圖。
圖17是本實(shí)用新型的使用例十的俯視圖。
圖號(hào)說明基板1凹穴101、102、103、104絕緣層111印刷電路12導(dǎo)線焊接點(diǎn)13電極板14、15、16、17、18塑料透鏡支腳孔19晶粒2金屬導(dǎo)線21保護(hù)層3散熱體具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1-圖3所示，二極管封裝結(jié)構(gòu)，其由一基板1、復(fù)數(shù)個(gè)晶粒2、一保護(hù)層3及一散熱體4，可解決高功率瓦級(jí)LED封裝體散熱問題及提高承載瓦特?cái)?shù)，延長(zhǎng)使用壽命，不僅能迅速有效地散熱，使功率達(dá)最大化以獲得最大照明光通量流明數(shù)，并以不同的電路組合使能源管理更為方便有效。
上述所提基板1的一表面具有復(fù)數(shù)個(gè)凹穴(101、102、103、104)，各凹穴(101、102、103、104)表面經(jīng)平滑處理，以強(qiáng)化對(duì)LED光波的反射效果，且各凹穴(101、102、103、104)呈一上寬下窄的圓錐狀，其上、下圓徑介于1.5-8.0mm之間，以3.0-6.0mm為最佳，而各凹穴(101、102、103、104)的深度介于0.4-3.0mm之間，以0.6-1.5mm為最佳，又各凹穴(101、102、103、104)的傾斜角大小介于0-60度之間，以5-45度為最佳，而各凹穴(101、102、103、104)連接有印刷電路12，且凹穴(101、102、103、104)與印刷電路12間具有復(fù)數(shù)的導(dǎo)線焊接點(diǎn)13，并于基板1上具有與印刷電路12連接的電極板(14、15、16、17、18)，該電極板(14、15、16、17、18)則為提供外部驅(qū)動(dòng)IC及DC電源供應(yīng)器電線正負(fù)端焊接使用，而該基板1可為具有高傳熱性及散熱性的鋁、鋁合金、銅、銅合金等金屬基材，該基材表面藉由傳熱性良好的絕緣膠與銅箔膠合，該銅箔再經(jīng)由蝕刻技術(shù)形成印刷電路12、復(fù)數(shù)個(gè)導(dǎo)線焊接點(diǎn)13及電極板(14、15、16、17、18)，其金屬基材與印刷電路12之間具有一絕緣層111，如圖2所示；又，該基板1由具有高傳熱性及散熱性的氮化鋁、氧化鋁、碳化硅、氮化硼、碳復(fù)合材料、或陶瓷基材等材質(zhì)所制成，并藉由一般物理蒸鍍法、網(wǎng)印法、或共燒法形成印刷電路12、復(fù)數(shù)個(gè)導(dǎo)線焊接點(diǎn)13及電極板(14、15、16、17、18)，如圖3所示；另于該基板1上具有復(fù)數(shù)個(gè)用以支撐塑料透鏡的塑料透鏡支腳孔19，藉以使該晶粒2光視角規(guī)格化，例如，30度、60度、120度、或其它角度。
各晶粒2經(jīng)固晶、焊線、樹脂封膠等制程成型于上述復(fù)數(shù)個(gè)凹穴(101、102、103、104)中，使每一個(gè)凹穴(101、102、103、104)中，含有0個(gè)、1個(gè)、或復(fù)數(shù)個(gè)晶粒2，合計(jì)至少有一凹穴含有晶粒，而焊線時(shí)，利用微細(xì)金屬導(dǎo)線21將晶粒2的n-極及p-極分別與凹穴(101、102、103、104)外圍的復(fù)數(shù)個(gè)導(dǎo)線焊接點(diǎn)13焊接，而各晶粒2則可以串聯(lián)、并聯(lián)、混合串并聯(lián)、或單獨(dú)供電的組合與基板1上的印刷電路12及導(dǎo)線焊接點(diǎn)13搭配，且該晶粒2可為高功率瓦級(jí)LED晶粒。
該保護(hù)層3封蓋于上述凹穴(101、102、103、104)中，并形成一晶粒2的透光部，而該保護(hù)層3為高透光性耐熱性樹脂，或混合熒光材料的樹脂所制成，該樹脂為具有耐熱性、對(duì)波長(zhǎng)范圍為450-650nm的可見光有高透光性的樹脂，包括環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂等。
該散熱體4結(jié)合于上述基板1的另一面上，該散熱體4為一鰭片形金屬，而該散熱體4藉由螺絲鎖緊或?qū)崮z膠合于基板1的另一面上。如是，藉由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成一全新的二極管封裝結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參閱圖4及圖5所示，如圖所示當(dāng)本實(shí)用新型運(yùn)用于單顆高功率LED的電路時(shí)，將長(zhǎng)寬約1mm×1mm的高功率LED晶粒2一顆，于基板1上的凹穴101中經(jīng)固晶、焊線、樹脂封裝等制作程序后，其p-極及n-極分別與凹穴101外圍的導(dǎo)線焊接點(diǎn)13焊接而形成p-極與電極板16連接，并使n-極與電極板15連接的電路，見圖5，其中(+)與(-)分別表示連接LED外部驅(qū)動(dòng)IC及DC電源供應(yīng)器電線的正端與負(fù)端。當(dāng)然以單顆高功率LED的電路應(yīng)用除本使用例外，尚有其它類似的搭配，因原理相同不另說明。
請(qǐng)參閱圖6-圖7及圖8-圖9所示，如圖所示當(dāng)運(yùn)用二顆高功率LED的串聯(lián)電路應(yīng)用時(shí)，先以圖6為說明例，將二顆長(zhǎng)寬約1mm×1mm的高功率LED晶粒2，分別于基板1上的二凹穴(101、102)中各置放一顆，在固晶、焊線、樹脂封裝等制作程序中，使凹穴101的晶粒2其p-極接電極板16，n-極接凹穴102中晶粒2的p-極，凹穴102的晶粒2n-極則接電極板14，于是形成圖7的串聯(lián)電路。同理，如圖8所示，二顆高功率LED晶粒2分別置放于基板1上的凹穴(102、103)中各一顆，形成圖9的串聯(lián)電路。二顆高功率LED的晶粒2串聯(lián)電路應(yīng)用，除上述二種實(shí)例外，尚有其它種類似的組合，因原理相同不另說明。
請(qǐng)參閱圖10及圖11所示，如圖所示當(dāng)運(yùn)用三顆高功率LED的晶粒2于串聯(lián)電路應(yīng)用時(shí)，如圖10所示，將長(zhǎng)寬約1mm×1mm的高功率LED晶粒2三顆，分別置放于基板1上的凹穴(102、103、104)中各一顆，在固晶、焊線、樹脂封裝等制作程序中，使凹穴102的晶粒2其p-極接電極板15，n-極接凹穴103的晶粒2p-極，凹穴103的晶粒2n-極接凹穴104晶粒2p-極，凹穴104的晶粒2n-極接電極板18，于是形成如圖11的串聯(lián)電路。三顆高功率LED的串聯(lián)電路應(yīng)用，除上述實(shí)例外，尚有其它種類似的組合，因原理相同不另說明。
請(qǐng)參閱圖12-圖17所示，如圖所示當(dāng)然除可為上述各使用例之外，亦可作為其它電路的應(yīng)用，包括四顆高功率LED晶粒2的串聯(lián)，如圖12所示；或二顆并聯(lián)，如圖13及圖14所示；或四顆二串二并聯(lián)，如圖15所示；或R/Y/G/B四顆LED四獨(dú)力電源，如圖16所示；或八顆串聯(lián)，如圖17所示，等等，多樣化的應(yīng)用電路。
由上述各實(shí)施例中可將本實(shí)用新型的特色可歸納如下1.除基板1基材傳熱性及散熱性良好外，其復(fù)數(shù)個(gè)凹穴內(nèi)(101、102、103、104)可同時(shí)配置0個(gè)、1個(gè)、或復(fù)數(shù)個(gè)LED晶粒，合計(jì)至少有一凹穴含有晶粒，使整體模塊功率達(dá)最大化。舉例言之，在本實(shí)用新型，其中有一種基板1的設(shè)計(jì)含有個(gè)四個(gè)凹穴(01、102、103、104)，假設(shè)每一個(gè)凹穴(101、102、103、104)內(nèi)封裝二顆同色的LED晶粒2，每顆晶粒光通量約為30流明，則該八顆LED不論串聯(lián)、并聯(lián)、或混合串并聯(lián)，總光通量都可高達(dá)240流明左右。同理，該同一基板1其凹穴(101、102、103、104)數(shù)目維持不變，但是晶粒2顆數(shù)變成每凹穴(101、102、103、104)三顆，則總共十二顆LED其總光通量更可高達(dá)360流明左右。因此，本封裝體將可普遍應(yīng)用于室內(nèi)外照明。
2.該復(fù)數(shù)個(gè)晶粒2可以是同色光或是不同色光，在不同色光的情況下，更可外加適當(dāng)?shù)腖ED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生白光或混合色光。
3.該LED晶粒2因分散于復(fù)數(shù)個(gè)凹穴(101、102、103、104)內(nèi)，并配合散熱體4，使熱能不致于過度集中某定點(diǎn)而產(chǎn)生過高溫現(xiàn)象。
綜上所述，本實(shí)用新型二極管封裝結(jié)構(gòu)可有效改善現(xiàn)有的種種缺點(diǎn)，可解決高功率瓦級(jí)LED封裝體散熱問題及提高承載瓦特?cái)?shù)，延長(zhǎng)使用壽命，不僅能迅速有效地散熱，使功率達(dá)最大化以獲得最大照明光通量流明數(shù)，并以不同的電路組合使能源管理更為方便有效。
權(quán)利要求1.一種二極管封裝結(jié)構(gòu)，其包括一基板及復(fù)數(shù)個(gè)晶粒，其特征在于還包括保護(hù)層及散熱體，所述基板的一表面具有復(fù)數(shù)個(gè)凹穴，各凹穴連接有印刷電路，凹穴與印刷電路間具有復(fù)數(shù)的導(dǎo)線焊接點(diǎn)，并于基板上具有與印刷電路連接的電極板；所述復(fù)數(shù)個(gè)晶粒設(shè)置于所述復(fù)數(shù)個(gè)凹穴中，且各晶?？膳c基板上的印刷電路及導(dǎo)線焊接點(diǎn)連接搭配；所述保護(hù)層封蓋于所述凹穴中，并形成一晶粒透光部；所述散熱體結(jié)合于所述基板的另一面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基板可為具有高傳熱性及散熱性的金屬基材，該基材表面藉由傳熱性良好的絕緣膠與銅箔膠合，該銅箔再經(jīng)由蝕刻技術(shù)形成印刷電路、復(fù)數(shù)個(gè)導(dǎo)線焊接點(diǎn)及外接用電極板，其金屬基材與印刷電路之間具有一絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基板為具有高傳熱性及散熱性的材質(zhì)所制成，并藉由一般物理蒸鍍法、網(wǎng)印法、或共燒法形成印刷電路、復(fù)數(shù)個(gè)導(dǎo)線焊接點(diǎn)及外接用電極板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各凹穴呈一上寬下窄的圓錐狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各凹穴的上、下圓徑介于1.5-8.0mm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各凹穴的上、下圓徑介于3.0-6.0mm間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各凹穴的深度介于0.4-3.0mm之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各凹穴的深度介于0.6-1.5mm間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各凹穴的傾斜角大小介于0-60度之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各凹穴的傾斜角大小介于5-45度間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基板上具有單數(shù)個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)以使該晶粒光視角規(guī)格化的塑料透鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述晶?？蔀楦吖β释呒?jí)LED晶粒。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各晶粒是以串聯(lián)、并聯(lián)、混合串并聯(lián)、或單獨(dú)供電的組合與基板上的印刷電路及導(dǎo)線焊接點(diǎn)搭配。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述至少一凹穴中可設(shè)置有晶粒。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱體為一鰭片形金屬。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱體藉由螺絲鎖緊于基板的另一面上。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱體藉導(dǎo)熱膠膠合于基板的另一面上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種二極管封裝結(jié)構(gòu)，其包含有一表面具有復(fù)數(shù)個(gè)凹穴的基板，各凹穴連接有印刷電路，且凹穴與印刷電路間具有復(fù)數(shù)導(dǎo)線焊接點(diǎn)，并于基板上具有與印刷電路連接的電極板；復(fù)數(shù)個(gè)設(shè)置于復(fù)數(shù)個(gè)凹穴中的晶粒，各晶粒可與基板上的印刷電路及導(dǎo)線焊接點(diǎn)搭配；一封蓋于凹穴中并形成一晶粒透光部的保護(hù)層；以及一結(jié)合于基板的另一面上的散熱體。藉此，可解決高功率瓦級(jí)LED封裝體散熱問題及提高承載瓦特?cái)?shù)，延長(zhǎng)使用壽命，不僅能迅速有效地散熱，使功率達(dá)最大化以獲得最大照明光通量流明數(shù)，并以不同的電路組合使能源管理更為方便有效。
文檔編號(hào)H01L33/00GK2817077SQ20052005054
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月23日
發(fā)明者柯雅慧 申請(qǐng)人:柯雅慧