專利名稱：發(fā)光二極管封裝件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(LED)封裝件，更具體地說，涉及一種這樣改進了的 LED封裝件，即，使注入的用于保護LED芯片的透射性透明樹脂的量減小，并降低樹脂的高 度，從而提高光的亮度。
背景技術：
通常，發(fā)光二極管(LED)是產(chǎn)生利用半導體中的p-n結注入的少數(shù)載流子(電子 或空穴)并通過少數(shù)載流子的復合來將電能轉化為光能，從而發(fā)光的電子組件。即，當正 向電壓被施加到具有特定元素的半導體時，電子和空穴移動穿過陽極和陰極的結并彼此復 合。在電子和空穴彼此復合時產(chǎn)生的能量的水平比電子和空穴彼此分開時產(chǎn)生的能量的水 平低。能量水平的差異使得LED發(fā)光。由于LED能夠以低電壓高效地發(fā)光，所以LED已經(jīng)被用于家用電器、遙控器、指示 牌、顯示器和各種自動裝置。圖1是示出普通LED封裝件的縱向剖視圖。如圖1所示，根據(jù)現(xiàn)有技術的LED封 裝件1具有位于其中心區(qū)域的發(fā)光芯片15。當供電時，作為光源的發(fā)光芯片15產(chǎn)生光。發(fā)光芯片15利用金屬引線16和17分別電連接到彼此分開的一對引線框架13和 14。當陽極引線框架13和陰極引線框架14 一體地固定到通過注射成型主要由樹脂形 成的封裝體11時，引線框架13和14的端部均暴露到外部，使得端部能夠連接到外部電源。封裝體11包括上部敞開的空腔C。發(fā)光芯片15安裝在空腔C中。引線框架13和 14分別利用引線接合連接到金屬引線16和17，并通過空腔C暴露到外部。利用透光性透明樹脂18填充空腔C來保護發(fā)光芯片15和金屬引線13和14不受 環(huán)境影響。根據(jù)LED發(fā)射何種顏色的光，透光性透明樹脂18可選擇性地包括各種熒光體。可在空腔C的內(nèi)部傾斜表面上設置涂覆有反射材料的反射構件12，從而增大對由 發(fā)光芯片15產(chǎn)生的光的反射。確定LED封裝件的特性的規(guī)格包括顏色、亮度和發(fā)光強度范圍。LED封裝件的特性 主要受發(fā)光芯片15的特性的影響。其次，安裝有發(fā)光芯片15的封裝體11的結構以及填充 空腔C的透光性透明樹脂18的量影響LED封裝件的特性。圖2是示出普通LED封裝件的根據(jù)透光性透明樹脂的點量(dotting amount)的 亮度變化的圖示。在圖2的(a)中示出了 0.6T LED封裝件，在圖2的(b)中示出了 0.8T LED封裝件。如圖2中的(a)和(b)所示，填充封裝體11的空腔C的透光性透明樹脂18的點
量越小，亮度越高。然而，雖然通過減小透光性透明樹脂18的點量提高了亮度，但是透明樹脂18的高 度的降低導致金屬引線16和17暴露到外部。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明的一方面提供一種發(fā)光二極管(LED)封裝件，該LED封裝件能夠通過減少 填充空腔的透光性透明樹脂的量的同時降低該樹脂的高度來提高光的亮度，并能夠通過減 小封裝件的尺寸來實現(xiàn)小型化。技術方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種發(fā)光二極管(LED)封裝件，該LED封裝件包括一 對引線框架，通過金屬引線與至少一個LED芯片連接；封裝體，與引線框架一體地固定并具 有空腔，所述空腔具有敞開的頂部；引線框架，向下彎曲到封裝體的外部安裝表面的下部； 透光透明樹脂，覆蓋LED芯片并填充所述空腔；凹陷，形成在空腔的底表面中，LED芯片安裝 在凹陷中；透明樹脂，包含熒光材料，形成在凹陷和空腔中。凹陷的深度范圍可以是50μπι至400μπι。熒光材料可以是YAG類材料、TAG類材料、硅酸鹽類材料、硫化物類材料和氮化物 類材料中的至少一種。凹陷可以以具有預定深度的槽的形式設置在引線框架的各自的面對的端部之間。引線框架的與LED芯片的外表面面對的端部可具有下傾斜表面，在下傾斜表面上 設置有反射來自LED芯片的光的反射構件。空腔可具有上傾斜表面，在上傾斜表面上設置有反射來自LED芯片的光的反射構 件。有益效果根據(jù)本發(fā)明，在引線框架中或在面對的引線框架之間設置凹陷來安裝LED芯片， 使得封裝體的高度降低，因此填充空腔的透射性透明樹脂的量減少，從而節(jié)約制造成本，提 高光的亮度并有助于制造小的產(chǎn)品。


圖1是示出普通LED封裝件的縱向剖視圖。圖2是示出普通LED封裝件的根據(jù)透光性透明樹脂的點量的亮度變化的圖示，其 中，在圖2的(a)中示出了 0.6T LED封裝件，在圖2的(b)中示出了 0.8T LED封裝件。圖3是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的LED封裝件的剖視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的LED封裝件的剖視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的LED層中形成的V形變形結構，其中，圖5中的(a)是示出平 坦生長面和傾斜生長面的剖視圖，圖5中的(b)是用虛線表示了傾斜生長面的剖面照片，圖 5中的(c)是示出表面的不平坦性的俯視照片。圖6中的(a)至(c)是示出在根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件中形成外部引線框架的工 藝的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。 圖3是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的發(fā)光二極管(LED)封裝件的剖視圖。
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根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的封裝件100包括LED芯片111、引線框架112和 113、封裝體115、透光性透明樹脂116和凹陷118，LED芯片111安裝在凹陷118中。LED芯片111被構造為在施加電力時產(chǎn)生光的發(fā)光器件，LED芯片111具有在其頂 表面水平設置的陽極和陰極。LED芯片111與一對金屬引線114a和114b的一組端部接合，引線框架112和113 與所述一對金屬引線114a和114b的另一組端部接合。封裝體115是由樹脂通過注射成型來形成的成型結構，以形成具有封閉的底部和 敞開的頂部的空腔?？涨?17具有以預定角度傾斜的上傾斜表面。可在上傾斜表面上設置具有高反射 率的金屬材料(例如Al、Ag或Ni)的反射構件117a，以反射由LED芯片111產(chǎn)生的光。封裝體115與一對引線框架112和113 —體地成型，以固定引線框架112和113。 引線框架112和113中的每個引線框架的端部的頂表面的一部分通過空腔117的底部暴露 到外部。引線框架112和113中的每個引線框架的另一端暴露到封裝體115的外表面以形 成與外部電源的連接。凹陷118可形成在一對引線框架112和113中的引線框架112中，LED芯片111安 裝在凹陷118上。圖4是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的LED封裝件的剖視圖。參照圖4，與第一示例性實施例的包括凹陷118的LED封裝件不同，根據(jù)第二示例 性實施例的LED封裝件包括在引線框架112和113的各自的面對的端部之間的槽118a。當 成型封裝體115時，槽118a被形成為距空腔117的底部預定深度。透光性透明樹脂116是諸如環(huán)氧樹脂、硅樹脂的透明樹脂材料，并且是填充空腔 117以覆蓋LED芯片111和金屬引線114a和114b，以保護它們不受外部環(huán)境影響的樹脂。透明樹脂116可包括熒光材料以轉換波長。熒光材料可以是能夠將由LED芯片產(chǎn) 生的光轉換為白光的YAG類熒光材料、TAG類熒光材料、硅酸鹽類熒光材料、硫化物類熒光 材料和氮化物類熒光材料中的一種。YAG 類熒光材料和 TAG 類熒光材料可從由(Y，Tb，Lu，Sc，La，Gd，Sm)3(Al，Ga，In， Si，F(xiàn)e)5(0, S) 12:Ce組成的組中選擇；硅酸鹽類熒光材料可從由(Sr，Ba, Ca, Mg)2Si04: (Eu， F，Cl)組成的組中選擇。硫化物類熒光材料可從由(Ca，Sr)S:Eu和(Sr，Ca, Ba) (Al， Ga)2S4:Eu組成的組中選擇。氮化物類熒光材料可從由(Sr，Ca, Si，Al，0)N:Eu(例如， CaAlSiN4IEu β -SiAlON:Eu)和 Ca-α SiAlON:Eu 類熒光材料(例如(Cax，My) (Si，Al) 12 (0， N)16)組成的組中選擇，其中，M表示銪(Eu)、鋱(Tb)和鉺(Er)中的至少一種，χ和y滿足 以下條件0. 05 < (x+y) < 0. 3、0. 02 < χ < 0. 27 以及 0. 03 < y < 0. 3?？稍谒{色(B) LED芯片中利用黃色(Y)熒光材料或者綠色(G)熒光材料和紅色(R) 熒光材料或者利用Y、G和R熒光材料來獲得白光。Y、G和R熒光材料被藍色LED芯片激發(fā) 從而分別發(fā)射黃光、綠光和紅光。黃光、綠光和紅光與由藍色LED芯片發(fā)射的藍光的一部分 混合，從而輸出白光。藍色LED芯片可使用常用的III族氮化物半導體。氮化物類半導體的基底可從由 藍寶石基底、光晶石(MgAl2O4)基底、SiC基底、Si基底、ZnO基底、GaAs基底和GaN基底組成的組中選擇。還可在基底上設置緩沖層。緩沖層可由從由氮化物半導體類材料和碳化物類材料 組成的組中選擇的一種來形成。η型氮化物半導體層形成在緩沖層上，η型氮化物半導體層可包括η型GaN類半導 體層和η型超晶格層。η型氮化物半導體層可包括非摻雜GaN層；η型GaN接觸層；η型 GaN層，在η型GaN接觸層上；η型超晶格層，在η型GaN層上。η型超晶格層可具有GaN/ InGaN類材料、AlGaN/GaN類材料或AlGaN/GaN/InGaN類材料的交替層的多層結構。還可在 η型GaN類半導體層上設置η型電極。η型GaN類半導體層的截面可具有V形變形結構。V 形變形結構包括平坦生長面和傾斜生長面兩者。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的LED層中形成的V形變形結構，其中，圖5中的(a)是示 出平坦生長面和傾斜生長面的剖視圖，圖5中的(b)是用虛線表示了傾斜生長面的剖面照 片，圖5中的(c)是示出表面的不平坦性的俯視照片。LED芯片111是η型氮化物半導體層，V形變形結構125包括平坦生長面127和傾 斜生長面129。在圖5的(b)中，用虛線指示傾斜生長面。有源層形成在η型氮化物半導體層上，有源層具有至少一個量子阱層。量子阱層 可由InGaN或GaN形成。有源層還可包括至少一個量子勢壘層。量子勢壘層可由InGaN、 GaN或AlGaN形成。量子勢壘層的帶隙比量子阱層的帶隙大。ρ型氮化物半導體層形成在有源層上。ρ型氮化物半導體層包括P型超晶格層和 ρ型GaN類半導體層。P型超晶格層可具有GaN/InGaN類材料、AlGaN/GaN類材料或AlGaN/ GaN/InGaN類材料的交替層的多層結構。ρ型氮化物半導體層可包括ρ型超晶格層、在ρ型 超晶格層上的P型GaN層和在ρ型GaN層上的ρ型GaN接觸層。還可在ρ型氮化物半導體層上設置透明電極和接合電極。透明電極可以是具有透 光性質的氧化物導電層。V形變形結構可在η型半導體層、有源層和P型半導體層中的至少一個層中連續(xù) 形成。V形變形結構可在穿透位錯(threading dislocation)周圍形成，增大該區(qū)域中的 電阻。因此，防止由穿透位錯導致的電流泄露，并能夠提高防止靜電放電(ESD)的效果。此 外，V形變形結構可通過在半導體表面形成不平坦結構來實現(xiàn)亮度的提高。S卩，藍寶石基底和形成在藍寶石基底上的GaN半導體之間的晶格失配導致穿透位 錯。當靜電施加到穿透位錯時，穿透位錯聚集電流并因此導致電流泄露。為此，已經(jīng)進行了 各種研究來減少導致電流泄露的穿透位錯并因此降低由ESD導致的損壞。根據(jù)本發(fā)明，V形 變形結構圍繞穿透位錯任意地形成，以增大穿透位錯的區(qū)域中的電阻。因此，防止在該區(qū)域 中聚集電流并可提高對ESD的抵抗性。可以以600°C至900°C的低生長溫度或通過化學蝕 刻和再生長來形成具有V形變形結構的層?？赏ㄟ^拋光、蝕刻等控制基底的厚度來將以上 述方式完成的藍色LED芯片控制為具有范圍在50 μ m至400 μ m的厚度。用于輸出白光的紅色熒光材料可包括包含N的氮化物類熒光材料(例如， CaAlSiN3IEu)。與硫化物類熒光材料相比，氮化物類紅色熒光材料確保在具有熱、濕氣等的 外部環(huán)境中的更高的可靠性，并且氮化物類紅色熒光材料變色的可能性更小。具體地說，在 藍色LED芯片的限定在430nm至465nm的特定范圍內(nèi)的主波長中實現(xiàn)了熒光材料的高的 激發(fā)效率，以獲得高的色再現(xiàn)性?？墒褂弥T如Ca2Si5N8 = Eu的其它氮化物類熒光材料或硫化
6物類熒光材料作為紅色熒光材料。對于綠色熒光材料，可使用諸如β-SiA10N:Eu的氮化 物類熒光材料或諸如(Bax，Sry, Mgz) SiO4:Eu2+，F(xiàn)，Cl (0 < x，y 彡 2，0 彡 ζ 彡 2，Oppm ( F， Cl ^ 5000000ppm)的硅酸鹽類熒光材料。氮化物類熒光材料和硅酸鹽類熒光材料在430nm 至465nm范圍的主波長內(nèi)具有高激發(fā)效率。優(yōu)選地，藍色LED芯片的半峰全寬(FWHM)的范圍是IOnm至50nm，綠色熒光材料 的FWHM的范圍是30nm至150nm，紅色熒光材料的FWHM的范圍是大約50nm至200nm。當每 個光源具有上述FWHM范圍時，獲得具有較高的色均勻性和顏色質量的白光。具體地說，通 過將藍色LED芯片的主波長和FWHM分別限定為430nm至465nm和IOnm至50nm，可顯著提 高CaAlSiN3 = Eu類紅色熒光材料的效率以及β _SiA10N:Eu類或(Bax，Sry, Mgz) SiO4:Eu2+， F，Cl (0 < x，y彡2，0彡ζ彡2，Oppm彡F，Cl彡5000000ppm)類綠色熒光材料的效率?？?利用具有380nm至430nm范圍的主波長的UV LED芯片來替代藍色LED芯片。在這種情況 下，為了輸出白光，透光性透明樹脂116可至少包括藍色熒光材料、綠色熒光材料和紅色熒 光材料。藍色熒光材料可從由(Ba, Sr，Ca)5(PO4)3C1 (Eu2+，Mn2+)和 Y2O3: (Bi3+，Eu2+)組成 的組中選擇，綠色熒光材料和紅色熒光材料可從由YAG類熒光材料、TAG類熒光材料、硅酸 鹽類熒光材料、硫化物類熒光材料和氮化物類熒光材料組成的組中選擇?？刹皇褂脽晒獠牧蟻慝@得發(fā)射白光的白色LED。例如，還可在發(fā)射藍光的氮化物類 InGaN和/或GaN的第一量子阱層上和/或下設置發(fā)射波長與藍光波長不同的光(例如黃 光)的第二量子阱層，以獲得通過與藍光組合來發(fā)射白光的LED芯片。量子阱層可具有多 量子阱結構，可通過控制形成第一和第二量子阱層的InGaN中的In的量來形成第一和第二 量子阱層。如果第一量子阱層發(fā)射波長范圍為380nm至430nm的UV光，則可控制有源層中 的In的量使得第二量子阱層發(fā)射藍光并且第三量子阱層發(fā)射黃光。凹陷118是引線框架112和113的在空腔117的底部暴露并且凹陷至預定深度的 頂表面。凹陷118被設置成引線框架112的一個端部中的向下彎曲的部分，至少一個LED 芯片111安裝在凹陷118中。彎曲部分包括其上安裝LED芯片111的安裝表面以及一對下 傾斜表面112a和112a，一對下傾斜表面112a和112a從安裝表面的兩側向上延伸，分別以 預定角度傾斜并面對LED芯片111的外表面?？稍谙聝A斜表面112a和112a上設置反射構件，以反射在LED芯片111發(fā)光時產(chǎn) 生的光?？紤]到安裝在凹陷118或槽118a中的LED芯片111的高度h，凹陷118或槽118a 的適宜的深度H在50 μ m至400 μ m的范圍內(nèi)。因此，封裝體的空腔的高度H可被降低至 150 μ m和500 μ m之間，并且填充空腔的透光性透明樹脂的量減少，從而節(jié)約制造成本，提
高亮度并有助于產(chǎn)品的小型化。引線框架112和113的與安裝在槽118a中的LED芯片111的外表面面對的各個 端部可包括下傾斜表面112b和113b，在下傾斜表面112b和113b上分別設置反射構件以反 射在LED芯片111發(fā)光時產(chǎn)生的光。在具有上述構造的LED封裝件100和IOOa中，由于LED芯片111安裝在引線框架 112的向下彎曲的部分的安裝表面上或在引線框架112和113的面對的端部之間的槽118a 中的安裝表面上，所以位于空腔117的正中心的LED芯片111的頂表面可以與引線框架112
7和113的頂表面大致齊平。這里，LED芯片111的頂表面通過金屬引線114a和114b分別 與引線框架112和113引線接合。在這種情況下，用于與LED芯片111引線接合的金屬引線114a和114b的最大高 度可因LED芯片111降低的安裝高度而降低。因此，可減少填充空腔117以保護LED芯片111金屬引線114a和114b的透射性 透明樹脂116的量，同時透明樹脂填充到的高度H可因LED芯片111降低的安裝高度而降 低。因此，與現(xiàn)有技術相比，能夠相對地提高來自LED芯片的光的亮度。隨著空腔117中的透明樹脂116的高度H降低，封裝體115的高度因透明樹脂116 降低的高度H而減小。因此，可使整個封裝件的尺寸最小化。參照圖6的(a)至(c)，陰極引線框架112和陽極引線框架113均一體地固定到封 裝體115，并且具有暴露到封裝體115的外表面以與外部電源連接的端部(見圖6的(a))。暴露在封裝體115的朝下的部分上的引線框架112和113均沿封裝件的側表面和 /或下表面彎曲，因此沿與形成空腔117的發(fā)光側相反的方向彎曲。在本發(fā)明的封裝件100中，向下暴露到封裝件外部的引線框架112和113均彎曲 到封裝件的安裝表面119 (即，底部)的側部和/或背部(后部或下部)。在形成工藝中，引線框架112的暴露到封裝件的底部的端部首先被彎曲成與封裝 件100的側表面的形狀對應(見圖6的(b))，然后朝封裝件的底部119向后彎曲，從而完成 引線框架112的整個形狀(見圖6的(c))。雖然已經(jīng)結合示例性實施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應該理 解，在不脫離本發(fā)明的如權利要求限定的精神和范圍的情況下，可以進行修改和改變。
權利要求
一種發(fā)光二極管封裝件，所述發(fā)光二極管封裝件包括一對引線框架，通過金屬引線與至少一個發(fā)光二極管芯片連接；引線框架，向下彎曲到封裝體的外部安裝表面的下部；封裝體，與引線框架一體地固定并具有空腔，所述空腔具有敞開的頂部；透光性透明樹脂，覆蓋發(fā)光二極管芯片并填充所述空腔；凹陷，形成在空腔的底表面中，發(fā)光二極管芯片安裝在凹陷中；透明樹脂，包含熒光材料，形成在凹陷和空腔中。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管封裝件，其中，凹陷的深度范圍為50μ m至400 μ m。
3.如權利要求1所述的發(fā)光二極管封裝件，其中，熒光材料是YAG類材料、TAG類材料、 硅酸鹽類材料、硫化物類材料和氮化物類材料中的至少一種。
4.如權利要求1所述的發(fā)光二極管封裝件，其中，凹陷以具有預定深度的槽的形式設 置在引線框架的各自的面對的端部之間。
5.如權利要求4所述的發(fā)光二極管封裝件，其中，引線框架的與發(fā)光二極管芯片的外 表面面對的端部具有下傾斜表面，在下傾斜表面上設置有反射來自發(fā)光二極管芯片的光的 反射構件。
6.如權利要求1所述的發(fā)光二極管封裝件，其中，空腔具有上傾斜表面，在上傾斜表面 上設置有反射來自發(fā)光二極管芯片的光的反射構件。
全文摘要
提供了一種發(fā)光二極管(LED)封裝件。所述LED封裝件包括一對引線框架，通過金屬引線與至少一個LED芯片連接；封裝體，與引線框架一體地固定并具有空腔，所述空腔具有敞開的頂部；引線框架，向下彎曲到封裝體的外部安裝表面的下部；透光性透明樹脂，覆蓋LED芯片并填充所述空腔；凹陷，形成在空腔的底表面中，LED芯片安裝在凹陷中；透明樹脂，包含熒光材料，并形成在凹陷和空腔中。因此，填充空腔的透光性透明樹脂的量減少以節(jié)約制造成本，并且樹脂的高度降低以提高光的亮度。此外，封裝體的高度降低，有助于制造小的產(chǎn)品。
文檔編號H01L33/48GK101939852SQ200880122685
公開日2011年1月5日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權日2007年12月24日
發(fā)明者片仁俊, 金弘敏 申請人:三星Led株式會社