具高效率侧向发光效果的发光二极管芯片封装方法及结构

摘要

一种具有高效率侧向发光效果的发光二极管芯片封装结构，其包括：一基板单元、一发光单元(light－emitting unit)、一封装胶体单元(package colloid unit)、及一框架单元。其中，该发光单元具有数个电性地设置于该基板单元上的发光二极管芯片。该封装胶体单元具有一覆盖于该等发光二极管芯片上的条状封装胶体，其中该条状封装胶体的上表面及前表面分别具有一胶体弧面及一胶体出光面(colloid light－exiting surface)。该框架单元为一层覆盖于该基板单元上并包覆该条状封装胶体而只露出该胶体出光面(colloid light－exiting surface)的框架层(frame layer)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管芯片的封装方法及其封装结构，尤其涉及一种具有高效率侧向发光效果(high-efficiency lateral light-emitting effect)的发光二极管芯片的封装方法及其封装结构。

背景技术

请参阅图1所示，其为现有发光二极管的封装方法的流程图。由流程图中可知，现有发光二极管的封装方法，其步骤包括：首先，提供数个封装完成的发光二极管(packaged LED)(S800)；接着，提供一条状基板本体(strippedsubstrate body)，其上具有一正极导电轨迹(positive electrode trace)与一负极导电轨迹(negative electrode trace)(S802)；最后，依序将每一个封装完成的发光二极管(packaged LED)设置在该条状基板本体上，并将每一个封装完成的发光二极管(packaged LED)的正、负极端分别电性连接于该条状基板本体的正、负极导电轨迹(S804)。

然而，关于上述现有发光二极管的封装方法，由于每一颗封装完成的发光二极管(packaged LED)必须先从一整块发光二极管封装切割下来，然后再以表面黏着技术(SMT)制程，将每一颗封装完成的发光二极管(packaged LED)设置于该条状基板本体上，因此无法有效缩短其制程时间，再者，发光时，该等封装完成的发光二极管(packaged LED)的间会有暗带(dark band)现象存在，对于使用者视线仍然产生不佳效果。

请参阅图2所示，其为现有发光二极管应用于侧向发光的示意图。由图中可知，当现有的发光二极管芯片D应用于侧向发光时(例如：使用于笔记型计算机屏幕的导光板M的侧向光源)，由于笔记型计算机屏幕的导光板M非常薄的关系，该发光二极管芯片D的基座S1的长度l1则必须相对的缩短。换言之，由于该基座S1的长度l1太短的关系，现有的发光二极管芯片D将无法得到有效的散热效果，进而产生发光二极管芯片D因过热而烧坏的情形。

是以，由上可知，目前现有的发光二极管的封装方法及封装结构，显然具有不便与缺失存在，而待加以改善者。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种具有高效率侧向发光效果(high-efficiency lateral light-emitting effect)的发光二极管芯片的封装方法及其封装结构。本发明的发光二极管结构于发光时，形成一连续的发光区域，而无暗带(dark band)及光衰减(decay)的情况发生，并且本发明通过芯片直接封装(Chip On Board，COB)制程并利用压模(die mold)的方式，以使得本发明可有效地缩短其制程时间，而能进行大量生产。再者，本发明的结构设计更适用于各种光源，诸如背光模块、装饰灯条、照明用灯、或是扫描仪光源等应用，皆为本发明所应用的范围与产品。

另外，本发明的封装胶体通过特殊模具的压模过程，以使得本发明的发光二极管芯片封装结构于直立的情况下，即可产生侧向发光的效果，因此本发明不会有散热不足的情况发生。换言之，本发明不仅可产生侧向投光的功能，更能顾到应用于薄型壳体内的散热效果。

为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种具有高效率侧向发光效果(high-efficiency lateral light-emitting effect)的发光二极管芯片的封装方法，其包括下列步骤：首先，提供一基板单元；接着，通过矩阵(matrix)的方式，分别电性连接地设置数个发光二极管芯片于该基板单元上，以形成数排横向发光二极管芯片排；然后，通过一第一模具单元，将一封装胶体纵向地覆盖在所有横向发光二极管芯片排上，其中该封装胶体的上表面具有数个相对应该等横向发光二极管芯片排的胶体弧面。

接下来，沿着每两个纵向发光二极管芯片之间，横向地切割该封装胶体，以形成数个彼此分开地覆盖于每一排横向发光二极管芯片排上的条状封装胶体，其中每一个条状封装胶体的上表面为该胶体弧面，并且每一个条状封装胶体具有一形成于该胶体弧面前端的胶体出光面(colloid light-exiting surface)；然后，通过一第二模具单元，将一框架单元覆盖于该基板单元及该等条状封装胶体上并且填充于每二个条状封装胶体之间；最后，沿着每两个纵向发光二极管芯片之间，横向地切割该框架单元及该基板单元，以形成数条光棒，并且使得该框架单元被切割成数个分别只让每一条光棒上的条状封装胶体的胶体出光面(colloid light-exiting surface)露出的框架层。

为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种具有高效率侧向发光效果(high-efficiency lateral light-emitting effect)的发光二极管芯片的封装方法，其包括下列步骤：首先，提供一基板单元；接着，通过矩阵(matrix)的方式，分别电性连接地设置数个发光二极管芯片于该基板单元上，以形成数排横向发光二极管芯片排；然后，通过一第一模具单元，将数个条状封装胶体横向地分别覆盖该等横向发光二极管芯片排上，其中每一个条状封装胶体的上表面具有一胶体弧面，并且每一个条状封装胶体的侧表面具有一形成于该胶体弧面前端的胶体出光面(colloid light-exiting surface)。

紧接着，通过一第二模具单元，将一框架单元覆盖于该基板单元及该等条状封装胶体上并且填充于每二个条状封装胶体之间；最后，沿着每两个纵向发光二极管芯片之间，横向地切割该框架单元及该基板单元，以形成数条光棒，并且使得该框架单元被切割成数个分别只让每一条光棒上的条状封装胶体的胶体出光面(colloid light-exiting surface)露出的框架层。

为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种具有高效率侧向发光效果(high-efficiency lateral light-emitting effect)的发光二极管芯片封装结构，其包括：一基板单元、一发光单元(light-emitting unit)、一封装胶体单元(package colloid unit)、及一框架单元。

其中，该发光单元具有数个电性地设置于该基板单元上的发光二极管芯片。该封装胶体单元具有一覆盖于该等发光二极管芯片上的条状封装胶体，其中该条状封装胶体的上表面及前表面分别具有一胶体弧面及一胶体出光面(colloid light-exiting surface)。该框架单元为一层覆盖于该基板单元上并包覆该条状封装胶体而只露出该胶体出光面(colloid light-exiting surface)的框架层(frame layer)。

因此，本发明的发光二极管结构于发光时，形成一连续的发光区域，而无暗带(dark band)及光衰减(decay)的情况发生。并且，本发明通过芯片直接封装(Chip On Board，COB)制程并利用压模(die mold)的方式，以使得本发明可有效地缩短其制程时间，而能进行大量生产。再者，由于本发明的发光二极管芯片封装结构于直立的情况下，即可产生侧向发光的效果。因此，本发明不仅可产生侧向投光的功能，更能顾到应用于薄型壳体内的散热效果。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有发光二极管的封装方法的流程图；

图2为现有发光二极管应用于侧向发光的示意图；

图3为本发明封装方法的第一实施例的流程图；

图3a至图3f分别为本发明封装结构的第一实施例的封装流程立体示意图；

图3A至图3F分别为本发明封装结构的第一实施例的封装流程剖面示意图；

图4为本发明发光二极管芯片通过覆晶(flip-chip)的方式实现电性连接的示意图；

图5为本发明图3C未灌入封装胶体前的示意图；

图6为本发明封装方法的第二实施例的流程图；

图6a为本发明封装结构的第二实施例的部分封装流程立体示意图；

图6A为本发明封装结构的第二实施例的部分封装流程剖面示意图；以及

图7为本发明发光二极管芯片的封装结构应用于侧向发光的示意图。

其中，附图标记

D      发光二极管芯片

M      导光板

S1     基座

l1     长度

1      基板单元       10   基板本体

                      10A  金属层

                      10B  电木层

                      11   正极导电轨迹

                      12   负极导电轨迹

1′基板单元           11′ 正极导电轨迹

                         12′ 负极导电轨迹

2  横向发光二极管芯片排   20   发光二极管芯片

                         201  正极端

                         202  负极端

                         20′ 发光二极管芯片

                         201′正极端

                         202′负极端

3  封装胶体              30   条状封装胶体

                         300  胶体弧面

                         301  胶体前端面

                         302  胶体出光面

4  框架单元              40   框架层

W  导线

B  锡球

M1 第一模具单元           M11  第一上模具

                         M110 第一通道

                         M12  第一下模具

                         G    凹槽

                         G100 模具弧面

                         G101 模具前端面

M1′第一模具单元          M11′第一上模具

                         M110′第一通道

                         M12′第一下模具

                         G100′模具弧面

                         G101′模具前端面

M2  第二模具单元          M21   第二上模具

                         M210  第二通道

                         M22  第二下模具

L1  光棒

D   发光二极管芯片

M   导光板

S2  基座

l2  长度

具体实施方式

请参阅图3、图3a至图3f、及图3A至图3F所示。图3为本发明封装方法的第一实施例的流程图，图3a至图3d分别为本发明封装结构的第一实施例的封装流程示意图，图3A至图3D分别为本发明封装结构的第一实施例的封装流程剖面示意图。由图3的流程图可知，本发明的第一实施例提供一种具有高效率侧向发光效果(high-efficiency lateral light-emitting effect)的发光二极管芯片的封装方法，其包括下列步骤：

首先，请配合图3a及图3A所示，提供一基板单元1，其具有一基板本体(substrate body)10、及分别形成于该基板本体10上的数个正极导电轨迹(positive electrode trace)11与数个负极导电轨迹(negative electrode trace)12(S100)。

其中，该基板本体10包括一金属层(metal layer)10A及一成形在该金属层10A上的电木层(bakelite layer)10B(如图3a及图3A所示)。再者，依不同的设计需求，该基板单元10可为一印刷电路板(PCB)、一软基板(flexible substrate)、一铝基板(aluminum substrate)、一陶瓷基板(ceramicsubstrate)、或一铜基板(copper substrate)。此外，该正、负极导电轨迹11、12可采用铝线路(aluminum circuit)或银线路(silver circuit)，并且该正、负极导电轨迹11、12的布局(layout)可随着不同的需要而有所改变。

接着，请配合图3b及图3B所示，通过矩阵(matrix)的方式，分别电性连接地设置数个发光二极管芯片20于该基板本体10上，以形成数排横向发光二极管芯片排2，其中每一个发光二极管芯片20具有分别电性连接于该基板单元的正、负极导电轨迹11、12的一正极端(positive electrode side)201与一负极端(negative electrode side)202(S102)。

此外，以本发明的第一实施例而言，每一个发光二极管芯片20的正、负极端201、202通过两相对应的导线W并以打线(wire-bounding)的方式，以与该基板单元1的正、负极导电轨迹11、12产生电性连接。再者，每一排横向发光二极管芯片排2以一直线的排列方式设置于该基板单元1的基板本体10上，并且每一个发光二极管芯片20可为一蓝色发光二极管芯片(blue LED)。

当然，上述该等发光二极管芯片20的电性连接方式非用以限定本发明，例如：请参阅图4所示(本发明发光二极管芯片通过覆芯的方式实现电性连接的示意图)，每一个发光二极管芯片20′的正、负极端201′、202′通过数个相对应的锡球B并以覆晶(flip-chip)的方式，以与该基板单元1′的正、负极导电轨迹11′、12′产生电性连接。另外，依据不同的设计需求，该等发光二极管芯片(图未示)的正、负极端可以串联(parallel)、并联(serial)、或串联加并联(parallel/serial)的方式，以与该基板单元(图未示)的正、负极导电轨迹产生电性连接。

然后，请配合图3c、图3C及图5所示，通过一第一模具单元M1，将一封装胶体3纵向地覆盖在所有横向发光二极管芯片排2上，其中该封装胶体3的上表面具有数个相对应该等横向发光二极管芯片排2的胶体弧面300，并且该封装胶体3具有数个设置于该等相对应胶体弧面300前端的胶体前端面(colloid lateral surface)301(S104)。

其中，该第一模具单元M1由一第一上模具(first upper mold)M11及一用于承载该基板本体10的第一下模具(first lower mold)M12所组成，并且该第一上模具M11具有第一通道(first channel)M110，其中该第一通道M110具有数个凹槽(concave groove)G，而每一个凹槽G的上表面及前表面分别具有一个相对应该胶体弧面300的模具弧面(mold camberedsurface)G100及一个相对应该胶体前端面(colloid lateral surface)301的模具前端面(mold lateral surface)G101。再者，该封装胶体3可依据不同的使用需求，而选择为：由一硅胶(silicon)与一荧光粉(fluorescent powder)所混合形成的荧光胶体(fluorescent resin)、或由一环氧树脂(epoxy)与一荧光粉(fluorescent powder)所混合形成的荧光胶体(fluorescent resin)。

紧接着，请配合图3d及图3D所示，沿着每两个纵向发光二极管芯片20之间，横向地切割该封装胶体3，以形成数个彼此分开地覆盖于每一排横向发光二极管芯片排2上的条状封装胶体30，其中每一个条状封装胶体30的上表面为该胶体弧面300，并且每一个条状封装胶体30具有一形成于该胶体弧面300前端的胶体出光面(colloid light-exiting surface)302(S106)。

然后，请配合图3e及图3E所示，通过一第二模具单元M2，将一框架单元4覆盖于该基板本体10及该等条状封装胶体30上并且填充于每二个条状封装胶体30之间(S108)。其中，该第二模具单元M2由一第二上模具(second upper mold)M21及一用于承载该基板本体10的第二下模具(second lower mold)M22所组成，并且该第二上模具M21具有一条相对应该框架单元4的第二信道(second channel)M210，此外该第二通道M210的尺寸与该框架单元4的尺寸相同。

最后，请再参阅图3e，并配合图3f及图3F所示，沿着每两个纵向发光二极管芯片20之间，横向地切割该框架单元4及该基板本体10，以形成数条光棒L1，并且使得该框架单元4被切割成数个分别只让每一条光棒L1上的条状封装胶体30的胶体出光面(colloid light-exiting surface)302露出的框架层40(S110)。其中，该等框架层40系可为不透光框架层(opaqueframe layer)，例如：白色框架层(white frame layer)。

请参阅图6、图6a、及图6A所示。图6为本发明封装方法的第二实施例的流程图，图6a为本发明封装结构的第二实施例的部分封装流程示意图，图6A为本发明封装结构的第二实施例的部分封装流程剖面示意图。由图6的流程图可知，第二实施例的步骤(S200至S202)及(S206至S210)分别与第一实施例的步骤(S100至S102)及(S106至S110)相同。亦即，步骤S200等同于第一实施例的图3a及图3A的示意图说明；步骤S202等同于第一实施例的图3b及图3B的示意图说明。步骤S206等同于第一实施例的图3d及图3D的示意图说明。步骤S208等同于第一实施例的图3e及图3E的示意图说明步骤S210等同于第一实施例的图3f及图3F的示意图说明。

再者，于步骤S202与S206之间，本发明的第二实施例更进一步包括：首先，请参阅图6a及图6A所示，通过一第一模具单元M1′，将数个条状封装胶体30横向地分别覆盖该等横向发光二极管芯片排2上，其中每一个条状封装胶体30的上表面具有一胶体弧面300，并且每一个条状封装胶体3的侧表面具有一形成于该胶体弧面300前端的胶体出光面(colloid light-exitingsurface)302(S206)。

其中，该第一模具单元M1′由一第一上模具(first upper mold)M11′及一用于承载该基板本体10的第一下模具(first lower mold)M12′所组成，并且该第一上模具M11′具有数个第一通道(first channel)M110′，其中每一个第一通道M110′的上表面及前表面分别具有一个相对应该胶体弧面300的模具弧面(mold cambered surface)G100′及一个相对应该胶体前端面(colloid lateral surface)302的模具前端面(mold lateralsurface)G101′，并且每一个第一通道M110′的尺寸与每一个条状封装胶体30的尺寸相同。

请参阅图7所示，其为本发明发光二极管芯片的封装结构应用于侧向发光的示意图。由图中可知，当本发明的发光二极管芯片D应用于侧向发光时(例如：使用于笔记型计算机屏幕的导光板M的侧向光源)，该发光二极管芯片D的基座S2的长度l2可依散热的需要而加长(不像现有一样受导光板M厚度的限制)。换言之，由于该基座S2的长度l2可依散热的需要而加长，因此本发明的发光二极管芯片D将可得到有效的散热效果，进而可避免发光二极管芯片D因过热而烧坏的情形。

综上所述，本发明的发光二极管结构于发光时，形成一连续的发光区域，而无暗带(dark band)及光衰减(decay)的情况发生，并且本发明通过芯片直接封装(Chip On Board，COB)制程并利用压模(die mold)的方式，以使得本发明可有效地缩短其制程时间，而能进行大量生产。再者，由于本发明的发光二极管芯片封装结构于直立的情况下，即可产生侧向发光的效果。因此，本发明不仅可产生侧向投光的功能，更能顾到应用于薄型壳体内的散热效果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。