專利名稱：發(fā)光二極管的封裝結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的封裝結構，特別涉及一種以卡合方式使用 鏡片固定座將光學鏡片固定在基座上且可以快速更換光學鏡片的封裝結構。
背景技術：
發(fā)光二極管(LED)利用電能直接轉化為光能的原理，在半導體內正負 極兩個端子施加電壓，當電流通過時，使電子與空穴相結合而釋放能量，所 述能量以光的形式釋放，這就是發(fā)光二極管的發(fā)光原理。發(fā)光二極管按照使 用的材料不同，所述材料的能階的高低使光子能量產生不同波長的光。發(fā)光 二極管具有體積輕巧、反應速度快及無污染等優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使發(fā)光二極管 的應用領域逐漸涉及到各種產業(yè)，且逐漸開發(fā)出高功率的發(fā)光二極管，以解 決亮度不足的問題，使發(fā)光二極管也可以應用于照明光源領域，并有逐漸取 代傳統(tǒng)鶴絲燈的趨勢，發(fā)光二極管是未來替代傳統(tǒng)照明的潛力產品。
發(fā)光二極管主要由基座、發(fā)光二極管芯片、光學鏡片和鏡片固定座構成， 基座為發(fā)光二極管芯片提供承載和電極連接，在結構上，光學鏡片通常通過 鏡片固定座固定在基座上，或使用粘膠將光學鏡片粘固在基座上。發(fā)光二極 管的結構如美國專利US2004/0126913,將LED組裝在引線框架(lead frame ) 上，光學鏡片則嵌合在基座或反光罩上；或者如日本專利JP3191580,使用導 電夾(electric contacts)固定發(fā)光二極管芯片與光學鏡片；或者如俄羅斯專利 WO2006109113,將光學鏡片穿過載板(substrate)以導桿(melted plastic indexing means )固定；或者如臺灣專利TW238542,使用螺紋或插槽(Socket) 固定；或者如日本專利JP2007080879,將光學鏡片卡勾在基座上；其他各種 組裝結構如日本專利JP2000150968,美國專利US54頓68、 US5068771、 US200702301、 US2004190304、 US2007139931等。由于使用粘膠填充在發(fā)光 二極管芯片與光學鏡片之間，以固定光學鏡片與基座，因此可能因粘膠受熱 老化或粘膠黃化而影響亮度；而使用鏡片固定座將光學鏡片固定的方法是一 種實用的結構，如曰本專利JP60198412等。如圖l所示，圖l是示出使用鏡片固定座的發(fā)光二極管的封裝結構的側視圖。在圖1中，封裝結構1包括基
座(base )10、發(fā)光二極管芯片(LED die )11、光學鏡片12和鏡片固定座(lens holder) 13。發(fā)光二極管芯片11設置在基座10上，透鏡12覆蓋該發(fā)光二極 管芯片，并置于鏡片固定座13和基座IO之間且穿過鏡片固定座13的開孔。 基座10的表面具有至少一個通孔101,而鏡片固定座13的支撐柱131穿過 通孔IOI,接著將支撐柱131的露出通孔101的支撐柱露出通孔部分19熱熔 而產生形變，使支撐柱131無法脫離通孔，從而達到鏡片固定座13將光學鏡 片12固定在基座上的目的。使用這種結構除了可以固定光學鏡片外，也可適 當防止由于熱膨脹造成光學鏡片與基座的分離，尤其適用于具有特殊光型 (light pattern )的LED;特殊光型的LED在結構上更需要光學鏡片與基座能 穩(wěn)固結合。然而，這種結構卻難以達到光學鏡片與基座定位的效果，且需要 使用熱熔使支撐柱131產生形變，在組裝上難以達到快速的目的。
隨著發(fā)光二極管的日益普及，應用的領域也越來越廣，對于能產生特殊 光型的發(fā)光二極管的需求也越來越多，如第2圖所示的發(fā)光二極管發(fā)出五角 形的光型。然而，這種能產生特殊光型的發(fā)光二極管對于封裝結構中的光學 鏡片的定位要求十分嚴格，因為只要光學鏡片的位置有微小的改變，或是光 學鏡片有微小的轉動，都會影響這種發(fā)光二極管的光型質量。而上述公知技 術的封裝結構1僅以鏡片固定座13的支撐柱131被限定在通孔101中的方式 來將鏡片固定座13和光學鏡片12固定在基座IO上，但是經過長時間的使用， 封裝結構難免會受到外力晃動或震動，致使支撐柱露出通孔部分19無法有效 地將支撐柱131限定在通孔101中，使得鏡片固定座13可能會松動而導致光 學鏡片12的移動或轉動，進而影響發(fā)光二極管的發(fā)光光型。
尤其，如果使用粘膠或支撐柱131熱熔而產生形變所制造的發(fā)光二極管， 若將其安裝在燈具或其它發(fā)光體上，則其光型因為光學鏡片固定于發(fā)光二極 管而無法改變；當存在更換光型的需求時，必須替換整組發(fā)光二極管，這造 成不便及費用的提高。
為解決上述提出的問題，本申請的發(fā)明人基于多年從事研究與諸多實務 經驗，經多方研究設計與專題探討，在本發(fā)明中提出一種發(fā)光二極管的封裝 結構，以作為前述期望的一種實現方式與依據
發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管的封裝結構，以縮短 封裝過程所需的時間，且同時加強鏡片固定座在基座上的固定以及光學鏡片 與基座之間的定位，進一步可達到快速替換光學鏡片以改變光型的目的。
根據本發(fā)明的目的，提出一種發(fā)光二極管的封裝結構，該發(fā)光二極管的
封裝結構包括基座(base )、發(fā)光二極管芯片(LED die )、光學鏡片(optical lens ) 和鏡片固定座(lens holder )?；谋砻婢哂兄辽僖粋€固定座定位孔(holder cavity),且基座的側邊具有至少一個容納槽(chase )。發(fā)光二極管芯片設置在 基座上，用于發(fā)出光線。光學鏡片覆蓋發(fā)光二極管芯片，用于聚集發(fā)光二極 管芯片發(fā)出的光線并產生需要的光型。鏡片固定座具有開孔(opening),至 少一個固定座定位柱(holder stem)和卡勾結構(wedge),光學鏡片設置在 鏡片固定座和基座之間且穿過開孔，鏡片固定座通過卡勾結構卡住容納槽而 固定在基座上，且通過固定座定位柱嵌入固定座定位孔而定位在基座上。
此外，該光學鏡片根據需要還可具有至少一個鏡片定位柱(lens stem), 且基座的表面上對應地具有至少一個鏡片定位孔(lens cavity),光學鏡片通 過鏡片定位柱嵌入鏡片定位孔而定位在基座上。
此外，該光學鏡片根據需要還可具有至少一個鏡片對準部(lens alignment),且鏡片固定座的開孔的內壁上具有相對應的至少一個固定座對準 部(holder alignment),當鏡片固定座固定在基座上時，鏡片固定座通過固定 座對準部結合鏡片對準部來定位該光學鏡片。
此外，該鏡片固定座的開孔內壁表面根據需要還可具有反光層(reflection layer )。
綜上所述，根據本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構具有以下優(yōu)點 (1 )本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構可縮短封裝過程所需的時間。 (2 )本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構可使鏡片固定座較好地固定和定位 在基座上。
(3 )本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構可使光學鏡片較好地固定和定位在 基座上。
(4 )本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構可簡易拆解以更換光學鏡片，可達 到快速更換光型的目的。


5圖1是示出公知技術的發(fā)光二極管的封裝結構的側視圖2是示出發(fā)出五角形光型的發(fā)光二極管的示意圖3是示出本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構的第一實施例的外觀分解示
意圖4是示出本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構的第 一實施例的側視圖； 圖5是示出本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構的第二實施例的外觀分解示
意圖6是示出本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構的第三實施例的外觀分解示
意圖7是示出本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構的第四實施例的外觀分解示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明更加明確詳實，這里列舉優(yōu)選實施例并配合下列圖示，如下 所述對本發(fā)明的結構及其技術特征進行詳細描述。本發(fā)明以下所公開的實施 例是針對本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝結構的主要構成組件作出的說明，因此本 發(fā)明以下所公開的實施例雖然應用于一種發(fā)光二極管，但就一般具有發(fā)光二 極管的封裝結構而言，除了本發(fā)明所公開的封裝結構之外，其它結構屬于常 用技術手段，因此本領域技術人員應該理解的是，本發(fā)明所公開的發(fā)光二極
該發(fā)光二極管的各構成組件是可以進行許多改變、修改甚至等效變更的，例 如，該發(fā)光二極管的封裝結構中光學鏡片的形狀設計、光型設計并沒有受到 限制；或基座的外型、厚度、材質并沒有受到限制；或鏡片固定座的外型、 厚度、材料也沒有受到限制；或定位柱與定位孔的配合方式或形狀也沒有受
到限制。
參照圖3和圖4,圖3和圖4是分別示出本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結 構的第一實施例的外觀分解示意圖及側視圖。在圖3和圖4中，封裝結構2 包括基座20、發(fā)光二極管芯片21、光學鏡片22和鏡片固定座23。光學鏡片 22覆蓋發(fā)光二極管芯片21,用于聚集發(fā)光二極管芯片21發(fā)出的光線并產生 需要的光型，而鏡片固定座23用于將光學鏡片22固定在基座20上。
基座20的一個表面具有至少一個固定座定位孔(holder cavity ) 201,且基座20的一個側邊具有至少一個容納槽(chase) 202。發(fā)光二極管芯片21 設置在基座20上，用于發(fā)出光線。其中，優(yōu)選地，光學鏡片22是由玻璃或 塑料制成的可產生預定光型的透鏡。根據需要，基座20的表面可具有凹面以 容納發(fā)光二極管芯片21。
鏡片固定座23具有開孔231、至少一個固定座定位柱(holder stem ) 232 和卡勾結構(wedge) 233,固定座定位柱232和卡勾結構233的位置分別對 應于固定座定位孔201及容納槽202的位置。光學鏡片22設置在鏡片固定座 23及基座20之間且穿過開孔231,而鏡片固定座23通過卡勾結構233卡住 容納槽202而固定在基座20上，且通過固定座定位柱232嵌入固定座定位孔 201而定位在基座20上。通過該封裝架構，鏡片固定座23可將光學鏡片22 固定在基座上。
在封裝過程中，卡勾結構233對準容納槽202的位置，而固定座定位柱 232對準固定座定位孔201的位置，接著將鏡片固定座23下壓在基座20上， 當卡勾結構233接觸到基座20而繼續(xù)^皮下壓時，卡勾結構233會略微變形而 沿基座20的側邊向外擴張，直到卡勾結構233被下壓到容納槽202,卡勾結 構233的彈性使得卡勾結構233恢復原狀而與容納槽202相卡合，而且鏡片 固定座23下壓在基座20上也使固定座定位柱232嵌入固定座定位孔201, 由此可進一步加強鏡片固定座23在基座20上的定位。
當需要更換不同光型的鏡片時，可通過筒易工具使鏡片固定座23的卡勾 結構233略微變形而脫離容納槽202,分離鏡片固定座23、基座20和光學鏡 片22;在更換不同型的光學鏡片22之后，再依據上述組裝方法，可以通過 快速且不破壞組件的方式完成光學鏡片22的更換。
由上述說明可知，公知技術的封裝結構需要使鏡片固定座的支撐柱熱融 變形，而本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構與公知技術相比，可達到縮短封裝 過程所需時間的效果，并且可以不必破壞鏡片固定座而快速更換光學鏡片。
此外，根據需要，鏡片固定座23的開孔內壁表面234還可具有反光層 (reflection layer),例如在內壁表面234上電鍍鋁或4艮、噴涂鋁基或銀基物質， 以提高內壁表面234的反射效果。此外，根據需要，基座20的外型可改變， 并不限于圖3中示出的四方形，其它外形的基座也在本發(fā)明的保護范圍內。
參照圖5,圖5是本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構的第二實施例的外觀 分解示意圖。在圖5中，封裝結構3與封裝結構2的不同之處在于，封裝結
7構3所包括的光學鏡片32具有至少一個鏡片定位柱(lens stem) 322,而基 座30的表面上對應地具有至少一個鏡片定位孔(lens cavity ) 301。光學鏡片 32通過鏡片定位柱322嵌入鏡片定位孔301而定位在基座30上。由此，光 學鏡片32可較好地定位在基座30上，以降低因封裝結構3受到外力晃動或 震動而導致光學鏡片32移動或轉動的可能性。
參照圖6，圖6是本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構的第三實施例的外觀 分解示意圖。在圖6中，封裝結構4與上述封裝結構2的不同之處在于，封 裝結構4所包括的光學鏡片42以塑料射出成型，具有至少一個鏡片對準部 (lens alignment) 423,該鏡片對準部423可由塑料射出的模具來設置，而與 光學鏡片42同時射出成型，鏡片固定座43的開孔的內壁234上具有相對應 的至少一個固定座對準部(holder alignment) 439。當4竟片固定座43固定在 基座20上時，鏡片固定座43通過將固定座對準部439與鏡片對準部423結 合來定位光學鏡片42。由此，鏡片固定座43可較好地將光學鏡片42固定及 定位在基座20上，以降低因封裝結構4受到外力晃動或震動而導致光學鏡片 42移動或轉動的可能性。
由此，上述鏡片定位孔、鏡片定位柱、鏡片對準部和固定座對準部可根 據需要組合使用，而不局限于上述實施例的描述，也就是說，光學鏡片也可 以同時具有鏡片定位柱和鏡片對準部，且鏡片固定座和基座分別具有固定座 對準部和鏡片定位孔，由此來達到更好的定位和固定效果。
參照圖7，圖7是本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構的第四實施例的外觀 分解示意圖。在圖7中，封裝結構5與上述封裝結構不同之處在于，封裝結 構5所包括的基座50和鏡片固定座53的外型為圓形，以適用于不同的應用。 在該實施例，光學鏡片42使用玻璃精密模造(glass precision molding manufacture)技術，將接近成品規(guī)格的玻璃預型體(glass preform )或玻璃材 料置入才莫造才莫具中，經由加溫鑄造(heating and casting)過程來制成。若應 用于白光LED,可4吏用焚光4分壓滲^皮璃(Phosphor powder Inserted Glass Surface,簡稱為PIGS)制造技術所制成的光學鏡片42,該技術在鏡片表層
圓形基座50的表面具有固定座定位孔201,而側邊具有容納槽202,而圓形 鏡片固定座53也具有相對應的固定座定位柱232和卡勾結構233,所以鏡片 固定座53也可通過卡勾結構233卡住容納槽202而固定在基座20上，且通過固定座定位柱232嵌入固定座定位孔201而定位在基座50上，由此，鏡片 固定座53可將光學鏡片22固定在基座50上，而不受基座和鏡片固定座的外 型的限制。由于該結構簡單，使用鏡片固定座53容易固定及定位剛性的玻璃 材質的光學鏡片42;制成的圓形的LED容易安裝在燈具或使用在汽車車燈內。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，對本發(fā)明而言僅是說明性的，而非 限制性的；本領域技術人員應該理解，在本發(fā)明權利要求所限定的精神和范 圍內可對其進行許多改變、修改甚至等效變更，但都將落入本發(fā)明的保護范 圍內。
主要組件符號說明
I、 2、 3、 4、 5:發(fā)光二極管的封裝結構； 10、 20、 30、 50:基座；
101:通孔；
II、 21:發(fā)光二極管芯片；
12、 22、 32、 42:光學鏡片；
13、 23、 43、 53: 4竟片固定座； 131:支撐柱；
19:支撐柱露出通孔部分；
201固定座定位孔;
202容納槽；
231開孔；
232固定座定位柱;
233卡勾結構；
234開孔內壁表面；
301鏡片定位孔；
322鏡片定位柱；
423鏡片對準部；
439固定座對準部。
權利要求
1、一種發(fā)光二極管的封裝結構，包括基座，所述基座的表面具有至少一個固定座定位孔，且所述基座的側邊具有至少一個容納槽；發(fā)光二極管芯片，設置在所述基座上，用于發(fā)出光線；光學鏡片，覆蓋所述發(fā)光二極管芯片，用于聚集發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光線并產生需要的光型；鏡片固定座，具有開孔、至少一個固定座定位柱和卡勾結構，所述光學鏡片設置在所述鏡片固定座和所述基座之間且穿過所述開孔，所述鏡片固定座通過所述卡勾結構卡住所述容納槽而固定在所述基座上，且通過所述固定座定位柱嵌入所述固定座定位孔而定位在所述基座上。
2、 如權利要求1所述的封裝結構，其中，所述光學鏡片還具有至少一個 鏡片定位柱，所述基座的所述表面上對應地具有至少一個鏡片定位孔，所述 光學鏡片通過所述鏡片定位柱嵌入所述鏡片定位孔而定位在所述基座上。
3、 如權利要求1所述的封裝結構，其中，所述光學鏡片還具有至少一個 鏡片對準部，所述鏡片固定座的所述開孔的內壁上具有相對應的至少一個固 定座對準部，當所述鏡片固定座固定在所述基座上時，所述鏡片固定座通過 將所述固定座對準部與所述鏡片對準部結合來定位所述光學鏡片。
4、 如權利要求1所述的封裝結構，其中，所述鏡片固定座的開孔內壁表 面具有反光層。
5、 如權利要求1所述的封裝結構，其中，所述光學鏡片為由玻璃或塑料 制成的能夠產生預定光型的透鏡。
6、 如權利要求4所述的封裝結構，其中，所述鏡片固定座的反光層通過 電鍍鋁或電鍍銀來形成。
7、 如權利要求4所述的封裝結構，其中，所述鏡片固定座的反光層通過 噴涂鋁基或銀基的反光物質來形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管的封裝結構，該封裝結構包括基座、發(fā)光二極管芯片、光學鏡片和鏡片固定座?；谋砻婢哂泄潭ㄗㄎ豢?，而側邊具有容納槽。鏡片固定座具有開孔、固定座定位柱和卡勾結構，光學鏡片設置在鏡片固定座和基座之間且穿過開孔，鏡片固定座通過卡勾結構卡住容納槽而固定在基座上，且通過固定座定位柱嵌入固定座定位孔而定位在基座上，以加強光學鏡片與基座的定位，進而使光學鏡片能產生預定的光型。此外，本發(fā)明也可縮短封裝過程所需的時間，且可通過簡易地拆除鏡片固定座來更換光學鏡片，達到快速更換光型的目的。
文檔編號H01L33/00GK101556982SQ20081009218
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權日2008年4月10日
發(fā)明者廖怡芬, 林宇峰 申請人:一品光學工業(yè)股份有限公司