專利名稱：發(fā)光二極管晶片的封裝及其印刷電路板基底的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管晶片的封裝，且特別是涉及一種將發(fā)光二極管晶片配置于具有平底凹杯的印刷電路板基底上的封裝方式。
由于發(fā)光二極管具有很長(zhǎng)的使用壽命以及較低的耗電力，因此發(fā)光二極管的應(yīng)用正趨向普遍化，例如大型顯示的電子看板、紅綠燈及汽車方向燈等。目前的發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)朝著高亮度、低光損的目標(biāo)邁進(jìn)，以使發(fā)光二極管足以取代傳統(tǒng)的照明措施。然而，目前要提高發(fā)光二極管的亮度、降低其光損失，除了從發(fā)光二極管本身結(jié)構(gòu)改進(jìn)以外，發(fā)光二極管的封裝方式更是影響其發(fā)光亮度、壽命的關(guān)鍵。而目前世界各先進(jìn)國(guó)家均已積極開(kāi)發(fā)光電材料工業(yè)，尤其上游高層次晶片的制造技術(shù)更是日新月異，但是發(fā)光二極管晶片與印刷電路板基底之間的接合技術(shù)，尚有待改進(jìn)。
請(qǐng)參照

圖1，其繪示為現(xiàn)有發(fā)光二極管晶片的封裝示意圖?，F(xiàn)有的封裝將發(fā)光二極管晶片102配置于平面的印刷電路板基底100上。其中，印刷電路板基底100上具有一電極104a與一金屬層104b，發(fā)光二極管晶片102上具有一輸出端106。將發(fā)光二極管晶片102配置于金屬層104b上直接進(jìn)行點(diǎn)膠耦合，再將電極104a與輸出端106之間以焊線108耦合。最后，再以膠體110將發(fā)光二極管晶片102、電極104a以及金屬層104b固著于印刷電路板基底100上，即完成發(fā)光二極管晶片102的封裝。
圖1中的發(fā)光二極管晶片封裝，將發(fā)光二極管晶片配置于平面的印刷電路板基底上。由于平面的印刷電路板基底沒(méi)有聚光的作用，由發(fā)光二極管晶片放射出的光線會(huì)直接穿出膠體向四面八方分散射出，光損失較多，因此光源強(qiáng)度較弱。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，其繪示為現(xiàn)有將發(fā)光二極管晶片配置于具有杯狀底座的印刷電路板基底的封裝示意圖。將發(fā)光二極管晶片202配置于具有杯狀底座212的印刷電路板基底200上。印刷電路板基底200上具有一電極204，而杯狀底座212具有一金屬層203，而發(fā)光二極管晶片202上具有二輸出端206a與206b。其中，電極204與輸出端206b之間以焊線208耦合，而金屬層203與輸出端206a直接點(diǎn)膠耦合。最后再以膠體210將發(fā)光二極管晶片202、金屬層203以及電極204固著于印刷電路板基底200上，即完成發(fā)光二極管晶片202的封裝。
圖2中的發(fā)光二極管晶片封裝，將發(fā)光二極管晶片202配置于具有杯狀底座212的印刷電路板基底200上。雖然杯狀底座212的輪廓及其上的金屬層203具有聚光、增加亮度的作用，但是杯狀底座212的底部為一弧形輪廓，使得發(fā)光二極管晶片202底部的輸出端206a與金屬層203之間以點(diǎn)膠直接耦合時(shí)，發(fā)光二極管晶片202無(wú)法穩(wěn)定的放置于杯狀底座212的底部，而在后續(xù)進(jìn)行焊線的過(guò)程中，應(yīng)力集中于發(fā)光二極管晶片202的角落，導(dǎo)致發(fā)光二極管晶片202斷裂(crack)。此外，在發(fā)光二極管晶片202發(fā)光一段時(shí)間之后，由于電阻效應(yīng)，發(fā)光二極管晶片202會(huì)逐漸產(chǎn)生熱能，而在發(fā)光二極管晶片202底部的輸出端206a與金屬層203直接耦合處，會(huì)因?yàn)檎麄€(gè)發(fā)光二極管晶片202的散熱途徑不佳而出現(xiàn)剝離(peeling)的現(xiàn)象。
現(xiàn)有將發(fā)光二極管晶片配置于平面印刷電路板基底進(jìn)行封裝，由于平面印刷電路板基底不具有聚光的功能，所以會(huì)出現(xiàn)發(fā)光二極管亮度不夠的缺點(diǎn)。
現(xiàn)有將發(fā)光二極管晶片配置于具有杯狀底座的印刷電路板基底進(jìn)行封裝，在杯狀底座底部的金屬層會(huì)因散熱不佳而使元件壽命簡(jiǎn)短，約為3000小時(shí)以內(nèi)。
現(xiàn)有將發(fā)光二極管晶片配置于具有杯狀底座的印刷電路板基底進(jìn)行封裝，由于散熱不佳，因此在杯狀底座的弧形底部點(diǎn)膠的部分常會(huì)因熱膨脹而剝離。
現(xiàn)有將發(fā)光二極管晶片配置于具有杯狀底座的印刷電路板基底進(jìn)行封裝，發(fā)光二極管晶片放置于杯狀底座的底部，而在后續(xù)進(jìn)行焊線的過(guò)程中，應(yīng)力集中于發(fā)光二極管晶片的角落，導(dǎo)致發(fā)光二極管晶片斷裂。
因此，本發(fā)明的目的在提出一種發(fā)光二極管晶片的封裝，以具有平底凹杯的印刷電路板基底取代現(xiàn)有具有杯狀底座的印刷電路板基底，由于平底凹杯具有平面底部，因此可以避免發(fā)光二極管晶片在后續(xù)進(jìn)行焊線的過(guò)程中斷裂。
本發(fā)明的另一目的為提出一種發(fā)光二極管晶片的封裝，于平底凹杯底部下方形成一導(dǎo)體插塞，將熱導(dǎo)至印刷電路板基底背面的導(dǎo)熱層后散出，以改善現(xiàn)有發(fā)光二極管晶片與杯狀底座之間點(diǎn)膠部分剝離的缺點(diǎn)。
為達(dá)本發(fā)明的上述目的，提出一種發(fā)光二極管晶片的封裝，將一發(fā)光二極管晶片配置于一印刷電路板基底，再以一膠體將發(fā)光二極管晶片固著印刷電路板基底上。其中，印刷電路板基底的一面具有一平底凹杯，此平底凹杯的底部為一平面，且平底凹杯上具有一導(dǎo)體層，平底凹杯的底部下方還具有一導(dǎo)體插塞貫穿印刷電路板基底，印刷電路板基底的另一面則具有一導(dǎo)熱層與導(dǎo)體插塞連接。將發(fā)光二極管晶片配置于平底凹杯的平面底部上，以膠體將發(fā)光二極管晶片固著于平底凹杯上，使發(fā)光二極管晶片藉由平底凹杯表面的導(dǎo)體層與底部導(dǎo)體插塞將熱導(dǎo)至印刷電路板基底背面的導(dǎo)熱層，進(jìn)而將發(fā)光二極管晶片發(fā)光時(shí)所產(chǎn)生的熱能導(dǎo)掉。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖作詳細(xì)說(shuō)明。附圖中圖1繪示為現(xiàn)有將發(fā)光二極管晶片配置于平面印刷電路板基底的封裝示意圖；圖2繪示為現(xiàn)有將發(fā)光二極管晶片配置于具有杯狀底座的印刷電路板基底的封裝示意圖；圖3繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中具有平底凹杯的印刷電路板基底的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖4繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例將發(fā)光二極管晶片配置于具有平底凹杯的印刷電路板基底的封裝示意圖。
附圖的標(biāo)示說(shuō)明100印刷電路板基底102發(fā)光二極管晶片104a電極104b金屬層106輸出端108焊線110膠體200印刷電路板基底202發(fā)光二極管晶片203金屬層
204電極206a、206b輸出端208焊線210膠體300印刷電路板基底302發(fā)光二極管晶片304平底凹杯305平面底部306導(dǎo)體層308導(dǎo)體插塞310導(dǎo)熱層312輸出端314電極316焊線308膠體優(yōu)選實(shí)施例首先請(qǐng)參照?qǐng)D3，其繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中具有平底凹杯的印刷電路板基底的結(jié)構(gòu)示意圖。印刷電路板基底300正面具有一平底凹杯304與至少一電極314。其中，印刷電路板基底300正面的平底凹杯304表面具有一導(dǎo)體層306，而印刷電路板基底300的背面具有一導(dǎo)熱層310。此外，平底凹杯304底部下方具有一貫穿印刷電路板基底300的導(dǎo)體插塞308，用以連接于導(dǎo)體層306于導(dǎo)熱層310之間。
同樣請(qǐng)參照?qǐng)D3，印刷電路板基底300上的平底凹杯304的表面具有導(dǎo)體層306，例如為銅金屬層，藉由平底凹杯304側(cè)邊的圓弧輪廓與其上的導(dǎo)體層306，能夠使發(fā)光二極管晶片302所放射出的光線在平底凹杯304中經(jīng)多次反射而射出平底凹杯304外，使射出平底凹杯304的光線具有同一方向性，因此平底凹杯304側(cè)邊的弧形輪廓具有聚光的功能。此外，有鑒于現(xiàn)有發(fā)光二極管放置于杯狀底座的弧形底部上，會(huì)在后續(xù)焊線過(guò)程中導(dǎo)致發(fā)光二極管晶片斷裂的缺點(diǎn)，本發(fā)明將平底凹杯304的底部設(shè)計(jì)為一平面，如此發(fā)光二極管晶片304在后續(xù)焊線過(guò)程中，便不會(huì)有斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，使元件具有良好的信賴性(reliability)。而本發(fā)明中印刷電路板基底300上的平底凹杯304結(jié)構(gòu)例如可由機(jī)械式加工制造或是以激光鉆孔的方式制造。而透過(guò)機(jī)械式加工制造或是激光鉆孔的方式可制作出不同深度、大小的平底凹杯304，且制作出來(lái)的平底凹杯304在尺寸上很一致。本發(fā)明可藉由機(jī)械式加工制造或是激光鉆孔的方式，控制所形成平底凹杯304的深度與大小，以調(diào)整平底凹杯304的焦距及光通量強(qiáng)度。
同樣請(qǐng)參照?qǐng)D3，在平底凹杯304的平面底部305下方具有一貫穿印刷電路板基底300的導(dǎo)體插塞308，此導(dǎo)體插塞308具有將熱導(dǎo)出的功能，導(dǎo)體插塞308形成的方式例如在機(jī)械式加工制造或激光鉆孔的方式形成平底凹杯304之后，于平底凹杯304底部中央或是適當(dāng)位置形成一貫穿印刷電路板基底300的貫穿孔(through hole)，再將導(dǎo)體材質(zhì)填入貫穿孔中形成導(dǎo)體插塞308，而所形成貫穿孔的直徑例如為0.05mm至0.4mm之間。由于導(dǎo)體插塞308貫穿印刷電路板基底300，所以導(dǎo)體插塞308除了具有將熱導(dǎo)出的功能，更具有與鉚釘相同的效果。導(dǎo)體插塞308如鉚釘般與平底凹杯304表面的導(dǎo)體層306相連接，使得導(dǎo)體層306不會(huì)受熱而剝離。此外，在印刷電路板基底300的背面具有一導(dǎo)熱層310，導(dǎo)熱層310的材質(zhì)為具有熱與電良好傳導(dǎo)性質(zhì)的材質(zhì)，例如為銅金屬，且導(dǎo)熱層310于印刷電路板基底300背面具有一用以散熱的較大面積，能使發(fā)光二極管晶片302所釋放出的熱能盡快的散去。
印刷電路板基底300正面具有平底凹杯304，平底凹杯304的表面具有導(dǎo)體層306，印刷電路板基底300背面具有導(dǎo)熱層310，而導(dǎo)體層306與導(dǎo)熱層310之間以貫穿印刷電路板基底300的導(dǎo)體插塞308相連。上述印刷電路板基底的結(jié)構(gòu)具有良好的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱途徑，因此可以提高發(fā)光二極管晶片封裝后的成品率。
接著請(qǐng)參照?qǐng)D4，其繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例將發(fā)光二極管晶片配置于具有平底凹杯的印刷電路板基底的封裝示意圖。本發(fā)明中的發(fā)光二極管晶片302封裝，將發(fā)光二極管晶片302放置于平底凹杯304的平面底部305上，并藉由銀膠將發(fā)光二極管晶片302與平底凹杯304的平面底部305連接。將發(fā)光二極管晶片302配置于平底凹杯304的平面底部305之后，藉由焊線316耦合發(fā)光二極管晶片304上的輸出端312與印刷電路板基底300上的電極314，耦合的方式例如以打線機(jī)，分別以輸出端312、電極314為第一焊點(diǎn)、第二焊點(diǎn)，輔以超音波震動(dòng)的方式將金線壓焊于輸出端312以及電極314上。最后再進(jìn)行封膠的步驟，以膠體318將發(fā)光二極管晶片302固著于平底凹杯304的平面底部305上。
將發(fā)光二極管晶片302放置于平底凹杯304的平面底部305上的封裝，使得發(fā)光二極管具有較高的亮度，約為現(xiàn)有的3倍以上，而使用壽命可增加至10萬(wàn)小時(shí)左右，且由于本發(fā)明中的良好散熱途徑，使得發(fā)光二極管的依賴性增進(jìn)、成本降低約可達(dá)30％。
綜上所述，本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明中的發(fā)光二極管所放射出的光線經(jīng)過(guò)平底凹杯反射之后，能夠均勻的向所需照射的方向進(jìn)行，具有高亮度、低光損的優(yōu)點(diǎn)。
2.本發(fā)明中的平底凹杯具有平面底部，可以避免發(fā)光二極管晶片在后續(xù)進(jìn)行焊線的過(guò)程中，因?yàn)閼?yīng)力集中而斷裂。
3.本發(fā)明中以點(diǎn)膠方式將發(fā)光二極管晶片與平底凹杯具有平面底部耦合，可以避免點(diǎn)膠部分受熱剝離，增進(jìn)封裝的良率與元件使用的壽命。
4.本發(fā)明中利用平底凹杯表面與之導(dǎo)體層與導(dǎo)體插塞，將熱導(dǎo)至印刷電路板基底背面的導(dǎo)熱層，提供了元件良好的散熱途徑，故導(dǎo)體層與點(diǎn)膠部分不容易有受熱剝離的缺點(diǎn)，同時(shí)亦增進(jìn)了元件的導(dǎo)電性。
5.本發(fā)明中印刷電路板基底背面的導(dǎo)熱層具有一較大的散熱面積，能使發(fā)光二極管晶片所釋放出的熱能盡快的散去。
6.本發(fā)明中貫穿印刷電路板基底的導(dǎo)體插塞不但具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，更具有鉚釘?shù)淖饔?，可以?qiáng)化平底凹杯底部的導(dǎo)體層。
7.本發(fā)明中印刷電路板基底上的平底凹杯結(jié)構(gòu)可由機(jī)械式加工制造，可制作不同尺寸(深度、大小)的平底凹杯，且平底凹杯的尺寸很固定。
雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由后附的權(quán)利要求所界定。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管晶片的封裝，至少包括一印刷電路板基底，該印刷電路板基底具有一平底凹杯、一電極、一導(dǎo)熱層及一導(dǎo)電插塞，其中該平底凹杯與該電極位于該印刷電路板基底的一面，且平底凹杯的表面具有一導(dǎo)體層，而該導(dǎo)熱層位于該印刷電路板基底的另一面，該導(dǎo)體插塞貫穿該印刷電路板基底，且與該導(dǎo)體層、該導(dǎo)熱層連接；一發(fā)光二極管晶片配置于該平底凹杯的該平面底部，且該發(fā)光二極管晶片具有一輸出端與該電極連接；以及一膠體，該膠體將該發(fā)光二極管晶片固著于該平底凹杯上。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶片的封裝，其中該平底凹杯包括以機(jī)械式加工的方式制作。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶片的封裝，其中該平底凹杯包括以激光鉆孔的方式制作。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶片的封裝，其中該平底凹杯具有一平面底部。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶片的封裝，其中該導(dǎo)體層的材質(zhì)包括銅金屬。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶片的封裝，其中該導(dǎo)體插塞的材質(zhì)包括銅金屬。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶片的封裝，其中該導(dǎo)熱層的材質(zhì)包括銅金屬。
8.一種印刷電路板基底結(jié)構(gòu)，適于發(fā)光二極管晶片的封裝，該印刷電路板基底至少包括一平底凹杯，該平底凹杯位于該印刷電路板基底的一面，且該平底凹杯的表面具有一導(dǎo)體層；一導(dǎo)熱層，該導(dǎo)熱層位于該印刷電路板基底的另一面；以及一導(dǎo)體插塞，該導(dǎo)體插塞貫穿該印刷電路板基底，且與該導(dǎo)體層及該導(dǎo)熱層連接。
9.如權(quán)利要求8所述的印刷電路板基底結(jié)構(gòu)，其中該平底凹杯包括以機(jī)械式加工的方式制作。
10.如權(quán)利要求8所述的印刷電路板基底結(jié)構(gòu)，其中該平底凹杯包括以激光鉆孔的方式制作。
11.如權(quán)利要求8所述的印刷電路板基底結(jié)構(gòu)，其中該平底凹杯具有一平面底部。
12.如權(quán)利要求8所述的印刷電路板基底結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)體層的材質(zhì)包括銅金屬。
13.如權(quán)利要求8所述的印刷電路板基底結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)體插塞的材質(zhì)包括銅金屬。
14.如權(quán)利要求8所述的印刷電路板基底結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)熱層的材質(zhì)包括銅金屬。
全文摘要
一種發(fā)光二極管晶片的封裝,將一發(fā)光二極管晶片配置于一印刷電路板基底,再以一膠體將發(fā)光二極管晶片固著于印刷電路板基底上。印刷電路板基底的一面具有一平底凹杯,此平底凹杯的底部為一平面,平底凹杯上具有一導(dǎo)體層,平底凹杯的底部下方具有一導(dǎo)體插塞貫穿印刷電路板基底,而印刷電路板基底的另一面則具有一導(dǎo)熱層與導(dǎo)體插塞連接。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1354525SQ0013091
公開(kāi)日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2000年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月20日
發(fā)明者李志書, 汪文榮 申請(qǐng)人:李志書, 汪文榮