CN101783380A - 制造发光二极管封装的方法以及其封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造发光二极管封装结构的方法以及其发光二极管封装结构。使用同一锯切制程来切穿引线框架的沟槽，藉此来使封装单元单体化，且同时将每个封装单元中的不同引线部分相互分开。如此一来，不必使用额外的包边制程就能避免封装剂溢出问题。

Description

制造发光二极管封装的方法以及其封装结构
技术领域
本发明涉及发光二极管封装结构的一种制造方法，特别是涉及一种制造发光二极管封装结构的方法以及其发光二极管封装结构。
背景技术
按照欧美亚洲的发达国家所弘扬的能量保存与环境保护概念，发光二极管(light emitting diodes，LEDs)成为最有潜力的产品之一，因为它们可取代传统的白光灯泡，成为二十一世纪的绿色亮度源(luminance source)。目前，发光二极管已广泛用作各种电子产品、显示面板(display panels)以及通讯产品中的发光元件，这是因为发光二极管尺寸小，耐用性好，驱动电压低，耗电量低，反应速度快，且单色视觉性(monochromatism)良好。
鉴於对发光二极管封装(packaging)的成本的考虑，非常希望提供既无故障又容易达到要求而且不会使最终发光二极管封装产品的质量受损的方法。
发明内容
本发明提供一种制造可靠性表现较好的发光二极管封装结构的方法以及其发光二极管封装结构。
本发明所提供的封装方法可实现封装单元的单体化(singulation)，且同时将不同的引线部分分开。本发明也提供一种可靠性性能较好的发光二极管封装结构。
本发明提供一种制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于所述方法包括：提供具有多个第一沟槽与多个第二沟槽的引线框架，其中所述引线框架包括多个引线框架单元，这些引线框架单元是用所述第一沟槽来界定，且每个引线框架单元具有第一引线部分与第二引线部分，所述第一引线部分与第二引线部分是用所述第二沟槽来界定；提供至少一个发光二极管芯片给每个引线框架单元，其中所述发光二极管芯片以电性方式连接到所述引线框架单元；在多个所述引线框架单元中的所述发光二极管芯片上形成磷层；在所述引线框架上形成封装剂，其中所述封装剂覆盖着所述发光二极管芯片与所述磷层，且填满所述第一沟槽与所述第二沟槽；以及执行锯切制程，以切穿所述第一沟槽，且切穿所述第一沟槽内所填充的所述封装剂，使得多个封装单元单体化，以及同时切穿所述第二沟槽，但在所述第二沟槽内所填充的所述封装剂处停止，使得在每个封装单元内所述第一引线部分与所述第二引线部分分开。
如同本说明书中所体现并广泛描述的那样，本发明涉及一种制造发光二极管封装结构的方法。提供了具有预切割的沟槽(trench)的引线框架(leadframe)且配置至少一个发光二极管芯片(chips)给此引线框架的每个引线框架单元之后，在引线框架上形成封装剂(encapsulant)，覆盖着发光二极管芯片，且填满沟槽。随后，执行锯切(sawing)制程以切穿这些沟槽，使得封装单元单体化，且同时将每个封装单元中的不同引线部分相互分开。
因为执行锯切制程之前引线部分未分开，所以可避免封装剂溢出(overflow)问题，且不需要额外的包边(taping)制程。
本发明提供一种发光二极管封装结构，其特征在于所述发光二极管封装结构包括：引线框架，具有第一引线部分与第二引线部分，所述第一引线部分与第二引线部分用一狭缝来相互分开；至少一个发光二极管芯片，配置在所述引线框架的所述第二引线部分上，其中所述发光二极管芯片以电性方式连接到所述引线框架；磷层，覆盖着所述发光二极管芯片；以及封装剂，覆盖着所述发光二极管芯片、所述磷层以及所述引线框架，所述透明封装剂包括透镜部分、边缘部分以及凸缘，其中所述封装剂的所述凸缘紧密对合所述引线框架的侧面凹口，且所述封装剂的一部分从所述狭缝中暴露出来。
正如本说明书中所体现并广泛描述的那样，本发明涉及一种发光二极管封装结构。本发明的发光二极管封装结构包括：至少一个发光二极管芯片，配置在引线框架上且以电性方式连接到此引线框架；磷层，覆盖着发光二极管芯片与引线框架；以及透明封装剂，覆盖着发光二极管芯片、磷层以及引线框架。封装剂的凸缘(flange)紧密对合引线框架周边的凹口(recess)，且封装剂的一部分从引线框架的狭缝(slit)中暴露出来。
因为封装剂与引线框架相对合，所以封装剂与引线框架之间的粘合力(adhesion)增大，且水分渗透路径延长，故而本发明的封装结构具有更好的可靠性表现。
应当理解的是，上文的概述与下文的详述都是示范性的描述，且意图按照权利要求来进一步解释本发明。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1A-1E绘示为依照本发明之一实施例的一种表面安装式发光二极管封装的封装制程。
图2A是依照本发明之一较佳实施例，发光二极管封装结构单体化后的横截面显示图。
图2B是图2A所示之发光二极管封装结构的顶视图的示范。
具体实施方式
图1A-1E绘示为依照本发明之一实施例的一种表面安装式(surfacemount)发光二极管封装的封装制程。首先，请参照图1A，提供具有多个沟槽102的引线框架100。在此实施例中，引线框架100可以是铜引线框架或用其他导电材料制成的引线框架。例如，引线框架100内的沟槽102是透过预蚀刻(pre-etching)制程或预切割(pre-cutting)制程来形成。例如，沟槽102之深度是引线框架100之厚度的大约1/3至大约1/2，且沟槽102可以是V形或是U形剖面沟槽。沟槽102包括多个第一沟槽102a与多个第二沟槽102b。第一沟槽界定引线框架100的引线框架单元100a，而每个引线框架单元100a包括第二沟槽，此第二沟槽界定此引线框架单元100a的第一引线部分100b与第二引线部分100c。
此外，根据设计要求，沟槽102形成之后，本发明的制程允许在引线框架100的顶面选择性地电镀一层银金属层105或其他金属层，以提高光反射率。
接着，请参照图1B，提供一发光二极管芯片120。此发光二极管芯片120是配置在引线框架单元的第二引线部分100c上，且在发光二极管芯片120的表面上配置着至少一个电极(electrode)124。在本实施例中，例如，发光二极管芯片120可以是用来产生白光、蓝光、紫外线光的发光二极管芯片，也可以是用来产生其他颜色光的发光二极管芯片。在本实施例中，发光二极管芯片120包括两个电极124在顶面上，且发光二极管芯片120的电极124(例如，阴极(cathode))经由导线131以电性方式连接到第一引线部分100b，而另一电极124(例如，阳极(anode))则经由导线133以电性方式连接到第二引线部分100c。因此，发光二极管芯片120配置在引线框架100上，且经由导线131/133来以电性方式连接到引线框架100。
或者，发光二极管芯片120的两个电极可分别配置在顶面与底面上，这取决于发光二极管芯片的设计。在此情形下，发光二极管芯片的上端电极经由导线以电性方式连接到引线框架，而发光二极管芯片的下端电极则经由配置在引线框架与发光二极管芯片之间的导体来以电性方式连接到引线框架。
然后，请参照图1C，透过(例如)喷涂(spraying)、打点(dotting)、浸渍(dipping)或印刷(printing)，在引线框架100表面以及发光二极管芯片120上全面涂布(blanketly coated)一磷层140。或者，磷层140也可经涂布而仅覆盖着发光二极管芯片120(如图2A所示)。
请参照图1D，在关于封装的本实施例中，每个引线框架单元100a内，在发光二极管芯片120与引线框架100上形成封装剂150。封装发光二极管芯片120与引线框架100所使用的方法，例如是喷射模塑制程(injection molding process)、传递模塑制程(transfer moldingprocess)或重迭模塑制程(overmold molding process)。
封装剂150覆盖着磷层140、发光二极管芯片120以及导线131/133，且填满沟槽102a/102b。封装剂150更包括透镜区部分150a，其有助于聚集发光二极管芯片120所发射的光。透镜区部分150a的形状或尺寸可透过调节模塑制程中所使用的模型(mold)的形状来改变。一般而言，例如，透镜区部分150a是位于发光二极管芯片120的中间部分上方，覆盖着第一引线部分100b的一部分、第二引线部分100c的一部分以及第二沟槽102b的一部分。
在本发明的本实施例中，除了保护作用之外，封装剂150是一种有利于将发光二极管芯片120所发射的光传播到外界环境的透明封装剂。例如，封装剂150可用硬度大于Shore D 30的任何透明或半透明聚合物(polymer)制造而成，较佳的有硅氧烷树脂(silicone resins)(有机聚硅氧烷(organo polysiloxane))、环氧-硅氧烷混合树脂(epoxy-silicone hybrid resin)或环氧树脂(epoxy resin)。此外，封装剂150可更包括诸如光波长变换材料(例如，荧光粉(fluorescencepowders))之类的有机或无机填充剂(fillers)，以实现更好的光学性能或者取决于设计要求。
请参照图1E，执行锯切制程，以切穿第一沟槽102a以及第一沟槽102a内所填充的封装剂150，使得引线框架单元100a之间相互分开。锯切制程是沿着从背部到引线框架之顶面的方向(箭头所示)来执行。如此一来，就得到了单个封装单元10。同时，同一锯切制程也切穿第二沟槽102b的底面，但在第二沟槽102b内所填充的封装剂150处停止。锯切宽度应小于第一沟槽102a与第二沟槽102b之宽度。也就是说，沟槽102a(参照图1D)的宽度大于执行锯切制程以使得封装单元之间分开(即，单体化制程)所用的切割工具(例如，刀片(blade))的宽度。因此，执行完锯切之后，第一引线部分100b实体上与第二引线部分100c分开，透过切穿第二沟槽102b之底面，狭缝101形成，且封装剂150从狭缝101中暴露出来。
根据本发明，因为在模塑制程中第一引线部分与第二引线部分未分开，所以能避免发生溢出，而完全不用额外的背部包边制程。然而，由于第二沟槽内填满封装剂，所以被封装的芯片与/或导线仍被保护着，未从狭缝中暴露出来。此外，锯切制程同时使得封装单元单体化，且将引线框架的第一引线部分与第二引线部分分开。
本发明中所述之封装制程简单而易懂，不用执行额外步骤就能避免发生溢出。
请参照图2A，每个封装单元10包括至少一个发光二极管芯片120，此发光二极管芯片120是配置在引线框架100的一部分上，且经由至少一根导线130、磷涂布层140以及封装剂150来以电性方式连接到引线框架。如图2A中的放大部分所示，因为锯切宽度B小于沟槽102的宽度A，所以尽管锯切制程切穿了沟槽102a内所填充的封装剂150，但是沟槽102a内所填充的封装剂150并未完全被切除。如果认为覆盖着引线框架100的封装剂150具有像帽子一样的形状，那么透镜区部分150a则可视为冠状部件(crown part)，向外伸展成边缘部分150b，且在封装剂150之边缘处向下突出形成凸缘150c。如右边的放大部分所示，单体化后，在引线框架单元100a之边缘处，封装剂150与引线框架100之间形成L形接合处(junction)。也就是说，在引线框架单元100a之边缘处(沿着单体化划线)，封装剂150的凸缘150c对合锁定在引线框架100的L形凹口上。这种锁定结构能够加强模塑化合物与引线框架之间的粘合力，且加固封装结构。而且，此锁定结构使得外界水分渗透路径变长，因此具有更好的防潮作用。
如图2A中的左边放大部分所示，单体化后，引线框架单元100a包括一狭缝101在引线框架100内，且第二沟槽102b内所填充的封装剂150(以及下面的磷层)从狭缝101中暴露出来。
图2B是图2A的顶视图的示范。例如，透镜部分150a位于发光二极管芯片120的中间部分上方，覆盖着第一引线部分100b的一部分、第二引线部分100c的一部分以及第二沟槽102b的一部分。
根据产品要求，此封装结构可更包括一个或多个齐纳二极管(Zenerdiodes)、变阻器(varistors)或其他被动元件。
根据本发明，用上述封装制程制造的封装结构能够提供更好的防潮作用与加固的结构，同时产量与可靠性也提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于所述方法包括：
提供具有多个第一沟槽与多个第二沟槽的引线框架，其中所述引线框架包括多个引线框架单元，这些引线框架单元是用所述第一沟槽来界定，且每个引线框架单元具有第一引线部分与第二引线部分，所述第一引线部分与第二引线部分是用所述第二沟槽来界定；
提供至少一个发光二极管芯片给每个引线框架单元，其中所述发光二极管芯片以电性方式连接到所述引线框架单元；
一在多个所述引线框架单元中的所述发光二极管芯片上形成磷层；
在所述引线框架上形成封装剂，其中所述封装剂覆盖着所述发光二极管芯片与所述磷层，且填满所述第一沟槽与所述第二沟槽；以及
执行锯切制程，以切穿所述第一沟槽，且切穿所述第一沟槽内所填充的所述封装剂，使得多个封装单元单体化，以及同时切穿所述第二沟槽，但在所述第二沟槽内所填充的所述封装剂处停止，使得在每个封装单元内所述第一引线部分与所述第二引线部分分开。
2.根据权利要求1所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于其中提供具有多个第一沟槽与多个第二沟槽的所述引线框架的步骤包括对所述引线框架执行预蚀刻或预切割制程，以形成多个第一沟槽与多个第二沟槽。
3.根据权利要求2所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于所述方法更包括执行电镀制程，以在所述引线框架上形成金属层。
4.根据权利要求1所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于其中所述磷层是透过执行喷涂制程、打点制程、浸渍制程或印刷制程来形成。
5.根据权利要求1所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于其中形成所述封装剂的步骤包括执行模塑制程。
6.根据权利要求1所述的制造发光二极管封装结构的方法，其特征在于其中所述磷层是形成在所述发光二极管芯片以及所述引线框架上。
7.一种发光二极管封装结构，其特征在于所述发光二极管封装结构包括：
引线框架，具有第一引线部分与第二引线部分，所述第一引线部分与第二引线部分用一狭缝来相互分开；
至少一个发光二极管芯片，配置在所述引线框架的所述第二引线部分上，其中所述发光二极管芯片以电性方式连接到所述引线框架；
磷层，覆盖着所述发光二极管芯片；以及
封装剂，覆盖着所述发光二极管芯片、所述磷层以及所述引线框架，所述透明封装剂包括透镜部分、边缘部分以及凸缘，其中所述封装剂的所述凸缘紧密对合所述引线框架的侧面凹口，且所述封装剂的一部分从所述狭缝中暴露出来。
8.根据权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于所述发光二极管封装结构更包括银层，其位于所述引线框架上面以及所述磷层与所述发光二极管芯片下面。
9.根据权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于其中所述封装剂是硬度大于Shore D 30的透明或半透明聚合物。
10.根据权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于其中所述磷层覆盖着所述发光二极管芯片与所述引线框架。
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