專利名稱：氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的封裝方法，尤其涉及一種完全阻絕水氣進入的一種高強度氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法。
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與發(fā)熱發(fā)光原理，而是將電流順向流入半導(dǎo)體的PN接面時便會發(fā)出光線，所以LED被稱為冷光源(cold light) ο由于LED具有聞耐久性、壽命長、輕巧、耗電量低且不含水銀等有害物質(zhì)等的優(yōu)點，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、交通號志等商業(yè)領(lǐng)域?！?br> 現(xiàn)有技術(shù)的多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法為，首先制備一基板，并使兩導(dǎo)線架定位于該基板的導(dǎo)線架容置槽中，接著射出成型一封裝模塊以將該基板與兩導(dǎo)線架包埋固定，接著將所述的發(fā)光二極管晶粒配置于該基板的出光區(qū)表面上，再使所述的發(fā)光二極管晶粒與該兩導(dǎo)線架形成一電性回路，在該發(fā)光二極管上依序形成絕緣保護層及熒光層，最后直接射出透鏡罩在封裝模塊上，其中所述的發(fā)光二極管能用陣列排列的方式配置于該基板上，并以層疊式的封裝方法制成多層式陣列型發(fā)光二極管。然而現(xiàn)有技術(shù)的缺點在于無法長期使用于水、濕氣含量高的環(huán)境，以及如深海、太空或軍事等險惡的環(huán)境，其因為封裝完成后的各層結(jié)構(gòu)并非確實地密封接合，當(dāng)然無法要求其整體的氣密性，因此濕氣或水氣容易滲入于封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部，導(dǎo)致發(fā)光組件及光學(xué)單元劣化甚至損毀，因此無法使用于潮濕的環(huán)境下，連帶影響整體的結(jié)構(gòu)強度，可預(yù)見才剛設(shè)置好的LED在短期間就必須重新更換，然而在如此惡劣的環(huán)境中如果時不時就得進行維修安裝作業(yè)，不僅耗時耗力，更給人身安全造成非常大的威脅，因此必須對此加以改良，并提供一種完全阻絕水氣進入、并堅固耐用及長期維持光學(xué)組件效能的一種發(fā)光二極管的封裝方法。

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，其具有高結(jié)構(gòu)強度及優(yōu)異的氣密性，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，整體強度遠足以應(yīng)付各種極端環(huán)境條件中，有助于延長光學(xué)組件的使用壽命，并使光學(xué)組件的效能不易退化。為達上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)手段為首先制作具有一氣密金屬框架的一金屬基板，該金屬基板與該氣密金屬框架為一體成型，該氣密金屬框架之內(nèi)具有一容置空間，該容置空間的底部形成有一具有出光槽的出光平臺，該氣密金屬框架頂面上形成有一氣密封合框槽，且該氣密金屬框架頂面的外緣往上垂直延設(shè)有一封合框壁；貫穿該氣密金屬框架以形成兩組封合孔對，每一組封合孔對插設(shè)有一個導(dǎo)線架，并利用一封合材料將該兩組封合孔對的空隙充填并封閉；貼附一第一反光罩于該出光槽的側(cè)壁面上以及設(shè)置一第二反光罩于該容置空間中，該第一反光罩與該第二反光罩用以將其所接收光線反射到該出光槽的上方；貼附多個LED晶粒于該容置空間的底面上，所述的LED晶粒之間相打線接合并藉由多個導(dǎo)線與該導(dǎo)線架構(gòu)成電性連接；形成一晶粒保護層以包覆保護所述的LED晶粒；形成一突光層于該晶粒保護層之上；形成一娃膠層于該突光層之上；以及封蓋一光學(xué)玻璃于該氣密金屬框架頂面上，并經(jīng)由通過一接合方法使該光學(xué)玻璃與該氣密金屬框架的頂面及該封合框壁的內(nèi)面緊密牢固地相接合。


圖I為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的基板成形示意圖。圖2為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的封合孔示意圖。圖3為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的導(dǎo)線架示意圖。 圖4為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的第一反光罩與第二反光罩示意圖。圖5為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的LED晶粒示意圖。圖6為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的晶粒保護層示意圖。圖7為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的熒光層示意圖。圖8為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的硅膠層示意圖。圖9為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的光學(xué)玻璃示意圖。圖10為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的另一封裝方法示意圖。圖11為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的另一封裝方法示意圖。圖12為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的一光學(xué)玻璃示意圖。圖13為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法的又一光學(xué)玻璃示意圖。
具體實施例方式以下配合說明書附圖及組件符號對本發(fā)明的實施方式做更詳細的說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員在研讀本說明書后能據(jù)以實施。參閱圖I至圖9，為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法示意圖。首先制作具有一氣密金屬框架11的一金屬基板1，如圖I所示，該氣密金屬框架11形成于該金屬基板I的頂面上，其中該金屬基板I與該氣密金屬框架11為一體成型，該氣密金屬框架11頂面上形成有一氣密封合框槽17，并且在該氣密金屬框架11頂面的外緣往上垂直延設(shè)有一封合框壁19。該氣密金屬框架11內(nèi)具有一容置空間111，該容置空間111可設(shè)置有多個光學(xué)單元、光學(xué)構(gòu)件或封裝用材料等，該容置空間111的底部上形成有一具有出光槽151的出光平臺15,該出光槽151的側(cè)壁面皆呈一反光斜面,該反光斜面與該出光槽151的底面具有一交角其不超過90度，其中具有該氣密金屬框架11的該金屬基板I通過鑄造(Casting)方式、模具壓制(Tooling)方式或其它機械模具加工方式制作成型，而該金屬基板I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。該氣密金屬框架11的內(nèi)壁面上可再鍍上一反光保護層(圖中未顯示)，藉以提升其對光線的反射性及對環(huán)境的抗壓性，該反光保護層的材質(zhì)可以是銀(Ag)、鎳(Ni)或具有良好反光性的金屬材質(zhì)。接著該氣密金屬框架11貫穿有兩組封合孔對21，如圖2所示，每一組封合孔對21插設(shè)有一個導(dǎo)線架3，并利用一封合材料4將該兩組封合孔對21的空隙充填起來并封閉，如圖3所示，其中每一導(dǎo)線架3由一連接板31及一導(dǎo)桿對33組成，每一組的封合孔對21供每一個導(dǎo)桿對33穿設(shè)，該導(dǎo)桿對33的內(nèi)側(cè)端與該連接板31相連結(jié)，該導(dǎo)桿對33的外側(cè)端 則連接到電源，要注意的是，雖然該兩組封合孔對21在本實施例中分別設(shè)置于該氣密金屬 框架11的兩相對側(cè)壁中，但封合孔對21的配置位置視實際需要而定，在此僅是說明用的實 例而已，并非用以限制本發(fā)明的范圍。接著，貼設(shè)一第一反光罩100于該出光槽151的側(cè)壁面上以及設(shè)置一第二反光罩200于該氣密金屬框架11內(nèi)，如圖4所不,該第二反光罩200呈底窄頂寬的型態(tài),該第二反光罩200的內(nèi)側(cè)靠設(shè)于該出光平臺15的外部，而該第二反光罩200的外側(cè)靠貼于該氣密金屬框架11的內(nèi)壁面，該第一反光罩100與該第二反光罩200用以使其所接收到光線再反射到該出光槽151的上方，藉以增加發(fā)光亮度與發(fā)光效能。接著貼附多個LED晶粒5于該容置空間111的底面上，且所述的LED晶粒5之間相打線接合并由多個導(dǎo)線6與該導(dǎo)線架3構(gòu)成電性連接以形成一電路，如圖5所示，如本實施例所示，所述的LED晶粒5也可貼附于該出光槽151的底面上，因此當(dāng)所述的LED晶粒5發(fā)光時，發(fā)出的光線可由第一反光罩100與第二反光罩200再反射出去，有效增加發(fā)光效率，所述的LED晶粒5較佳地配置型態(tài)為陣列型的排列方式。接著形成有一晶粒保護層7于所述的LED晶粒5之上，如圖6所示，其中該晶粒保護層7包覆保護所述的LED晶粒5與所述的導(dǎo)線6，該晶粒保護層7的材質(zhì)為一硅膠或其它適當(dāng)材質(zhì)，接著形成一熒光層8于該晶粒保護層7之上，如圖7所示。然后再形成一硅膠層9于該熒光層8之上，如圖8所示。最后封蓋一光學(xué)玻璃10于該氣密金屬框架11頂面上,并通過一接合方法使該光學(xué)玻璃10與該氣密金屬框架11的頂面及該封合框壁19的內(nèi)面緊密牢固地相接合如，如圖9所示，其中該接合方法可透過一激光束接合技術(shù)、一熱封接合技術(shù)、一焊接接合技術(shù)、一熔接接合技術(shù)或其它適當(dāng)方式，而該光學(xué)玻璃10可以呈一平板透鏡，也可以如圖7及圖8所示，可以使用一凹透鏡或一凸透鏡以得到各種不同發(fā)光效果。參閱圖10至圖11，為本發(fā)明的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的另一封裝方法示意圖，其實施步驟相同于圖I至圖6，也即圖10的實施步驟接續(xù)于圖6之后，為方便本實施例說明，在此不于贅述，詳細內(nèi)容請參考前文。其中該熒光層8可直接預(yù)設(shè)于該光學(xué)玻璃10內(nèi)，如圖10所示。該晶粒保護層7之上并形成有一硅膠層9，最后再封蓋接合已內(nèi)設(shè)有熒光層8的光學(xué)玻璃10，如圖11所示，如此整體封裝程序即告完成。參閱圖12及圖13，其中該光學(xué)玻璃10可根據(jù)實際需求而選定適當(dāng)形式的透鏡，如平板透鏡、凹透鏡或凸透鏡等，使應(yīng)用上可獲得各種發(fā)光效果，透過預(yù)制方式以簡化封裝步驟，進而提升封裝效率高，尤其可以保護熒光層8不受濕氣侵擾。綜上所述，在外面環(huán)境的水氣無法滲入到已密合的光學(xué)玻璃10與氣密金屬框架11之中，且內(nèi)部具有硅膠層9因此可有效防止該熒光層8、晶粒保護層7及LED晶粒5受水氣侵入的影響而逐漸劣化，因此在深海中、或濕度重的工業(yè)環(huán)境下更為經(jīng)久耐用，且該氣密金屬框架11與該金屬基板I為一體成型，使通過本封裝方法制作的成品其結(jié)構(gòu)強度更為堅固，還可滿足各種如太空中或軍事上等高沖擊力及高壓力的環(huán)境中。
以上所述者僅為用以解釋本發(fā)明的較佳實施例，并非企圖據(jù)以對本發(fā)明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的發(fā)明原理下所作有關(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)光二極管的封裝方法，其特征在于，包括 制作具有一氣密金屬框架的一金屬基板，該金屬基板與該氣密金屬框架為一體成型，該氣密金屬框架之內(nèi)具有一容置空間，該容置空間的底部形成有一具有出光槽的出光平臺，該氣密金屬框架頂面上形成有一氣密封合框槽，且該氣密金屬框架頂面的外緣往上垂直延設(shè)有一封合框壁； 貫穿該氣密金屬框架以形成兩組封合孔對，每一組封合孔對插設(shè)有一個導(dǎo)線架，并利用一封合材料將該兩組封合孔對的空隙充填并封閉； 貼附一第一反光罩于該出光槽的側(cè)壁面上以及設(shè)置一第二反光罩于該容置空間中，該第一反光罩與該第二反光罩用以將其所接收光線反射到該出光槽的上方； 貼附多個LED晶粒于該容置空間的底面上，所述的LED晶粒之間相打線接合并由多個導(dǎo)線與該導(dǎo)線架構(gòu)成電性連接； 形成一晶粒保護層以包覆保護所述的LED晶粒； 在該晶粒保護層之上形成有一硅膠層；以及 封蓋一光學(xué)玻璃于該氣密金屬框架頂面上，并通過一接合方法使該光學(xué)玻璃與該氣密金屬框架的頂面及該封合框壁的內(nèi)面緊密牢固地相接合，其中該光學(xué)玻璃內(nèi)預(yù)設(shè)有一熒光層。
2.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的具有該氣密金屬框架的金屬基板通過鑄造方式或模具壓制方式的至少其中之一制作而成
3.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的出光槽的側(cè)壁面呈一反光斜面，該反光斜面與該出光槽的底面具有一交角，該交角至少不超過90度。
4.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的金屬基板為一招、一銅、一銅合金的至少其中之一。
5.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的氣密金屬框架的表面上可進一步鍍上一反光保護層，該反光保護層的材質(zhì)為一銀或一鎳的至少其中之一。
6.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的出光槽的側(cè)壁面皆呈一斜面，該斜面與該出光槽的底面具有一交角。
7.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的封合材料可以是一玻璃、一陶瓷或一玻璃陶瓷的材質(zhì)的至少其中之一。
8.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的第二反光罩呈底窄頂寬的型態(tài)，該第二反光罩內(nèi)側(cè)靠設(shè)于該出光平臺的外側(cè)面，而該第二反光罩的外側(cè)靠貼于該氣密金屬框架的內(nèi)壁面。
9.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的每一個導(dǎo)線架可以由一連接板及一導(dǎo)桿對組成，每一組的封合孔對供每一個導(dǎo)桿對穿設(shè)，該導(dǎo)桿對的內(nèi)側(cè)端與該連接板相連結(jié)。
10.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的接合方法為一激光束接合技術(shù)、一熱封接合技術(shù)、一焊接接合技術(shù)、一熔接接合技術(shù)的至少其中之一。
11.如權(quán)利要求I所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的光學(xué)玻璃可以呈一平面狀、一凹面狀及一凸面狀的形式的至少其中之一。
12.—種氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，包括制作具有一氣密金屬框架的一金屬基板，該金屬基板與該氣密金屬框架為一體成型，該氣密金屬框架之內(nèi)具有一容置空間，該容置空間的底部形成有一具有出光槽的出光平臺，該氣密金屬框架頂面上形成有一氣密封合框槽，且該氣密金屬框架頂面的外緣往上垂直延設(shè)有一封合框壁； 貫穿該氣密金屬框架以形成兩組封合孔對，每一組封合孔對插設(shè)有一個導(dǎo)線架，并利用一封合材料將該兩組封合孔對的空隙充填并封閉； 貼附一第一反光罩于該出光槽的側(cè)壁面上以及設(shè)置一第二反光罩于該容置空間中，該第一反光罩與該第二反光罩用以將其所接收光線反射到該出光槽的上方； 貼附多個LED晶粒于該容置空間的底面上，所述的LED晶粒之間相打線接合并由多個導(dǎo)線與該導(dǎo)線架構(gòu)成電性連接； 形成一晶粒保護層以包覆保護所述的LED晶粒； 一熒光層形成于該晶粒保護層之上，該熒光層之上再形成一硅膠層；以及 封蓋一光學(xué)玻璃于該氣密金屬框架頂面上，并通過一接合方法使該光學(xué)玻璃與該氣密金屬框架的頂面及該封合框壁的內(nèi)面緊密牢固地相接合。
13.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的具有該氣密金屬框架的金屬基板通過鑄造方式或模具壓制方式的至少其中之一制作而成。
14.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的出光槽的側(cè)壁面呈一反光斜面，該反光斜面與該出光槽的底面具有一交角，該交角至少不超過90度。
15.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的金屬基板為一鋁、一銅、一銅合金的至少其中之一。
16.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的氣密金屬框架的表面上可進一步鍍上一反光保護層，該反光保護層的材質(zhì)為一銀或一鎳的至少其中之一。
17.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的出光槽的側(cè)壁面皆呈一斜面，該斜面與該出光槽的底面具有一交角。
18.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其中該封合材料可以是一玻璃、一陶瓷或一玻璃陶瓷的材質(zhì)的至少其中之一。
19.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的第二反光罩呈底窄頂寬的型態(tài)，該第二反光罩內(nèi)側(cè)靠設(shè)于該出光平臺的外側(cè)面，而該第二反光罩的外側(cè)靠貼于該氣密金屬框架的內(nèi)壁面。
20.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的每一個導(dǎo)線架可以由一連接板及一導(dǎo)桿對組成，每一組的封合孔對供每一個導(dǎo)桿對穿設(shè)，該導(dǎo)桿對的內(nèi)側(cè)端與該連接板相連結(jié)。
21.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的接合方法為一激光束接合技術(shù)、一熱封接合技術(shù)、一焊接接合技術(shù)、一熔接接合技術(shù)的至少其中之一。
22.如權(quán)利要求12所述的氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，所述的光學(xué)玻璃可以呈一平面狀、一凹面狀及一凸面狀的形式的至少其中之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣密型多層式陣列型發(fā)光二極管的封裝方法。首先為提供一體成型的具有氣密金屬框架的金屬基板，并于氣密金屬框架貫穿供導(dǎo)線架插設(shè)的封合孔對，接著充填封合材料于封合孔對的空隙，接著在氣密金屬框架的容置空間中設(shè)置多個發(fā)光組件及光學(xué)單元，發(fā)光組件上依序形成有保護層、熒光層及硅膠層，最后在氣密金屬框架上罩蓋并封合光學(xué)玻璃，如此水氣無法進入到容置空間中，且容置空間中的硅膠層也可排除水氣對發(fā)光組件及光學(xué)單元的威脅，使發(fā)光效率與照度維持于高效能水平，且一體成型的金屬基板可增加整體的結(jié)構(gòu)強度及增加散熱效率，尤其適用于軍事、深?；蛱盏忍厥猸h(huán)境或用途上。
文檔編號H01L33/00GK102956764SQ20111025435
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者胡仲孚, 吳永富, 劉奎江 申請人:盈勝科技股份有限公司