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TWI566436B - 發光二極體封裝結構及光源裝置 - Google Patents

發光二極體封裝結構及光源裝置 Download PDF

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TWI566436B
TWI566436B TW100108346A TW100108346A TWI566436B TW I566436 B TWI566436 B TW I566436B TW 100108346 A TW100108346 A TW 100108346A TW 100108346 A TW100108346 A TW 100108346A TW I566436 B TWI566436 B TW I566436B
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柯志勳
張超雄
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Description

發光二極體封裝結構及光源裝置
本發明涉及一種發光二極體封裝結構，尤其涉及一種表面貼裝型發光二極體封裝結構及具有該種封裝結構的光源裝置。
相比於傳統的發光源，發光二極體(Light Emitting Diode，LED)具有重量輕、體積小、污染低、壽命長等優點，其作為一種新型的發光源，已經被越來越廣泛地應用。
常見的LED封裝結構主要包括磊晶基板、生長在磊晶基板上的半導體發光結構層、以及形成於發光結構層上方的電極。採用該種LED製作光源時，通常將多個LED封裝結構集中設置於電路板上，形成線性光源或面光源。然而該種LED封裝結構的發光結構層產生的熱量需要經由磊晶基板傳導至電路板繼而藉由電路板將熱量散發至外部環境，其熱傳導路徑長，散熱效果有限。
有鑒於此，有必要提供一種散熱效果良好的發光二極體封裝結構。
以下將以實施例說明一種散熱效果良好的發光二極體封裝結構。
一種發光二極體封裝結構，包括封裝膠體、發光二極體晶片以及 正、負貼裝電極，該封裝膠體由透光材料製成且包括相對設置的出光面以及底面，該發光二極體晶片包括用於出射光線的晶片正面以及與該晶片正面相對設置的晶片背面，該發光二極體晶片從封裝膠體的底面一側嵌入封裝膠體，該發光二極體晶片的晶片正面被封裝膠體覆蓋且朝向封裝膠體的出光面一側，該發光二極體晶片的晶片背面暴露於封裝膠體外部，該正、負貼裝電極分別與發光二極體晶片的正、負電極連接。該正、負貼裝電極設置於封裝膠體的底面上，且該正、負貼裝電極均從該底面一側嵌入封裝膠體。該正、負貼裝電極的一側面與該底面共面。
相較於先前技術，所述發光二極體封裝結構的發光二極體晶片底面暴露在封裝膠體外部，從而在貼裝至電路板上時，該發光二極體晶片產生的熱量可直接借助設置於電路板上的熱沉傳至外部環境，而無需借助熱傳導效率較差的電路板，從而可以有效地改善散熱效果。
10，20‧‧‧發光二極體封裝結構
11，21‧‧‧封裝膠體
12，22‧‧‧發光二極體晶片
13，23‧‧‧正貼裝電極
14，24‧‧‧負貼裝電極
15，25‧‧‧金屬線
16，28‧‧‧電路板
26‧‧‧反射杯
27‧‧‧凹槽
29‧‧‧熱傳導薄膜
30‧‧‧導電薄膜
110，210‧‧‧出光面
112，212‧‧‧底面
120，220‧‧‧晶片正面
122，222‧‧‧晶片背面
130，140‧‧‧貼合面
132，142，232，242‧‧‧貼裝面
160，280‧‧‧基材
162，282‧‧‧電路結構
164，284‧‧‧熱沉
286‧‧‧隔板
260‧‧‧收容通孔
262‧‧‧底部
圖1係本發明第一實施例提供的一種發光二極體封裝結構示意圖。
圖2係與圖1所示發光二極體封裝結構配合使用的電路板結構示意圖。
圖3係將圖1所示發光二極體封裝結構貼裝至圖2所示電路板上的結構示意圖。
圖4係本發明第一實施例提供的另一種發光二極體封裝結構示意圖。
圖5係本發明第一實施例提供的又一種發光二極體封裝結構示意圖。
圖6係本發明第一實施例提供的再一種發光二極體封裝結構示意圖。
圖7係本發明第二實施例提供的發光二極體封裝結構示意圖。
圖8係本發明第二實施例提供的另一種發光二極體封裝結構示意圖。
圖9係與圖8所示發光二極體封裝結構配合使用的電路板結構示意圖。
圖10係將圖8所示發光二極體封裝結構貼裝至圖9所示電路板上的示意圖。
圖11係本發明第二實施例提供的具有V形槽的發光二極體封裝結構示意圖。
圖12係本發明第二實施例提供的具有熱傳導薄膜的發光二極體封裝結構示意圖。
圖13係本發明第二實施例提供的具有導電薄膜的發光二極體封裝結構示意圖。
請參閱圖1，本發明第一實施例的發光二極體封裝結構10包括封裝膠體11、發光二極體晶片12、正貼裝電極13以及負貼裝電極14。
該封裝膠體11由透光材料製成，如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯 等。該封裝膠體11包括出光面110以及與該出光面110相對設置的底面112。
該發光二極體晶片12包括晶片正面120以及與晶片正面120相對設置的晶片背面122。該晶片正面120用於出射光線，該晶片背面122用於散發熱量。該發光二極體晶片12從封裝膠體11的底面112一側嵌入封裝膠體11的實體內，該發光二極體晶片12的晶片正面120被封裝膠體11覆蓋且朝向封裝膠體11的出光面110一側，該發光二極體晶片12的晶片背面122暴露在封裝膠體11的外部。
本實施例中，該發光二極體晶片12的晶片背面122與該封裝膠體11的底面112均為平坦表面，該發光二極體晶片12的晶片背面122與封裝膠體11的底面112位於同一平面上。
該正、負貼裝電極13、14分別藉由金屬線15與發光二極體晶片12的正、負電極(圖未示)連接，從而該發光二極體晶片12藉由正、負貼裝電極13、14從外界獲取電能。
為方便製作，該正、負貼裝電極13、14可為平板狀，其中，正貼裝電極13包括朝向封裝膠體11的出光面110一側的貼合面130以及與該貼合面130相對設置的貼裝面132，負貼裝電極14包括朝向封裝膠體11的出光面110一側的貼合面140以及與該貼合面140相對設置的貼裝面142。
本實施例中，該正、負貼裝電極13、14設置於封裝膠體11的底面112上，且該正、負貼裝電極13、14分別從封裝膠體11的底面112一側嵌入封裝膠體11，該正、負貼裝電極13、14的貼裝面132、142與封裝膠體11的底面112共面。
圖2所示為可與發光二極體封裝結構10配合使用的電路板16，該電路板16包括基材160，設置於基材160上的電路結構162以及熱沉164。該基材160由絕緣材料製成。該電路結構162用於與發光二極體封裝結構10的正、負貼裝電極13、14電連接以提供電能。 該熱沉164由熱傳導效率高的材料製成，如金屬。該熱沉164貫穿電路板16的兩側，以用於接收來自發光二極體晶片12的熱量並將熱量傳導至電路板16的相對遠離發光二極體晶片12的一側。
參見圖3，由於發光二極體晶片12的底面122暴露於封裝膠體11的外部，當發光二極體封裝結構10被貼裝至電路板16上時，該發光二極體晶片12產生的熱量可直接借助電路板16上的熱沉164傳至外部環境。
由於該種發光二極體封裝結構10的熱傳導路徑無需藉由熱傳導效率較差的電路板基材160，從而散熱效果可以有效提升。當然，為進一步提高散熱效率，還可在熱沉164的相對遠離發光二極體晶片12的一側設置散熱片、熱管等散熱裝置來加以輔助。
需要說明的是，上述發光二極體晶片12的晶片背面122與封裝膠體11的底面112也可以位於不同平面上。
如圖4所示，發光二極體晶片12的晶片背面122在封裝膠體11的厚度方向上高於封裝膠體11的底面112，從而，該發光二極體晶片12完全嵌入封裝膠體11內，且發光二極體晶片12的晶片背面122暴露出來而不被封裝膠體11覆蓋。
如圖5所示，發光二極體晶片12的晶片背面122在封裝膠體11的厚度方向上低於封裝膠體11的底面112，從而，該發光二極體晶片 12局部嵌入封裝膠體11內，且發光二極體晶片12的晶片背面122凸伸出來而不被封裝膠體11覆蓋。
此外，上述正、負貼裝電極13、14的貼裝面132、142與封裝膠體11的底面112也可以位於不同平面上。
如圖6所示，該正、負貼裝電極13、14分別從封裝膠體11的底面112一側局部嵌入封裝膠體11，該正、負貼裝電極13、14的貼裝面132、142在封裝膠體11的厚度方向上低於封裝膠體11的底面112。
圖7所示為本發明第二實施例提供的發光二極體封裝結構20。
該發光二極體封裝結構20與第一實施例中的發光二極體封裝結構10大體相同：該發光二極體封裝結構20包括封裝膠體21、發光二極體晶片22、正貼裝電極23以及負貼裝電極24；該封裝膠體21由透光材料製成且包括出光面210以及與該出光面210相對設置的底面212，該發光二極體晶片22包括晶片正面220以及與晶片正面220相對設置的晶片背面222，該晶片正面220用於出射光線，該晶片背面222用於散發熱量，該發光二極體晶片22從封裝膠體21的底面212一側嵌入封裝膠體21，該發光二極體晶片22的晶片正面220被封裝膠體21覆蓋且朝向封裝膠體21的出光面210一側，該發光二極體晶片22的晶片背面222暴露在封裝膠體21的外部，該發光二極體晶片22的晶片背面222與該封裝膠體21的底面212均為平坦表面，該發光二極體晶片22的晶片背面222與該封裝膠體21的底面512位於同一平面； 該正、負貼裝電極23、24分別藉由金屬線25與發光二極體晶片22的正、負電極(圖未示)連接，從而該發光二極體晶片22藉由正、負貼裝電極23、24從外界獲取電能，該正、負貼裝電極23、24可為平板狀，正貼裝電極23包括位於封裝膠體21的底面212一側的貼裝面232，負貼裝電極24包括位於封裝膠體21的底面212一側的貼裝面242。
與發光二極體封裝結構10的不同之處在於：本實施例中該發光二極體封裝結構20還包括反射杯26，該反射杯26呈環狀圍成一收容通孔260，該收容通孔260將封裝膠體21收容在內，且該收容通孔260位於封裝膠體21的出光面210一側的開口口徑大於該收容通孔260位於封裝膠體21的底面212一側的開口口徑。
該反射杯26包括底部262，該底部262位於封裝膠體21的底面212一側，該正、負貼裝電極23、24設置於反射杯26的底部262上。 該正、負貼裝電極23、24的貼裝面232、242與封裝膠體21的底面212可以共面或不共面。本實施例中，正、負貼裝電極23、24的貼裝面232、242與封裝膠體21的底面212共面。
進一步地，該發光二極體封裝結構20的封裝膠體21的底面212上還可設置有位於正、負貼裝電極23、24和發光二極體晶片22之間的凹槽27，如圖8所示。
圖9示出可與圖8所示發光二極體封裝結構20配合使用的電路板28，該電路板28包括板狀基材280、電路結構282、熱沉284以及隔板286。該電路結構282設置於基材280上並用於與發光二極體封 裝結構20的正、負貼裝電極23、24電連接以提供電能。該熱沉284嵌設在基材280內部並貫穿基材280的兩側，以用於接收來自發光二極體晶片22的熱量並將熱量傳導至基材280的相對遠離發光二極體晶片22的一側。該熱沉284由熱傳導效率高的材料製成，如金屬。該隔板286同樣嵌設在基材280內部並將熱沉284分別與基材280、電路結構282隔開。
參見圖10，由於發光二極體晶片22的底面222暴露在封裝膠體21的外部，當發光二極體封裝結構20被貼裝至電路板28上時，該發光二極體晶片22產生的熱量可直接借助電路板28上的熱沉284傳至外部環境。
此時，電路板28的隔板286可伸入凹槽27，該隔板286不僅能夠增加電路板28與發光二極體封裝結構20之間的結合強度，還能防止焊接過程中在正、負貼裝電極23、24之間發生爬錫而導致短路。
需要說明的是，圖10中所示凹槽27為矩形槽，但該凹槽27的形狀並不局限為矩形槽。參見圖11，該凹槽27還可為V形槽，從而該V形槽的具有預定角度的斜邊可將發光二極體晶片12發出的部分光束反射特定角度，以滿足特定的設計要求。另外，該凹槽還可設計成梯形槽或弧形槽等其他形狀的凹槽。
更進一步地，參見圖12，該發光二極體晶片22的晶片背面222上還可設置有熱傳導薄膜29，當發光二極體封裝結構20被貼裝至電路板28上時，該熱傳導薄膜29位於晶片背面222與熱沉284之間，從而將發光二極體晶片以及未被發光二極體晶片覆蓋的封裝膠體部分與熱沉隔開。
當然，參見圖13，該正、負貼裝電極23、24的貼裝面232、242上也可設置有導電薄膜30，當發光二極體封裝結構20被貼裝至電路板28上時，該導電薄膜30位於正、負貼裝電極23、24與電路結構282之間，從而將正、負貼裝電極23、24以及未被正、負貼裝電極23、24覆蓋的發光二極體封裝結構部分與電路板28隔離開。
該熱傳導薄膜29和導電薄膜30的採用可以防止用於焊接的焊料滲透入發光二極體封裝結構20內部，從而避免影響發光二極體封裝結構20的發光性能和工作壽命。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10‧‧‧發光二極體封裝結構
11‧‧‧封裝膠體
12‧‧‧發光二極體晶片
13‧‧‧正貼裝電極
14‧‧‧負貼裝電極
15‧‧‧金屬線
110‧‧‧出光面
112‧‧‧底面
120‧‧‧晶片正面
122‧‧‧晶片背面
130，140‧‧‧貼合面
132，142‧‧‧貼裝面

Claims (3)

  1. 一種光源裝置，包括一種發光二極體封裝結構及一電路板，所述發光二極體封裝結構包括封裝膠體、發光二極體晶片、正貼裝電極以及負貼裝電極，該封裝膠體由透光材料製成且包括相對設置的出光面以及底面；該發光二極體晶片包括用於出射光線的晶片正面以及與該晶片正面相對設置的晶片背面，該發光二極體晶片從封裝膠體的底面一側嵌入封裝膠體，該發光二極體晶片的晶片正面被封裝膠體覆蓋且朝向封裝膠體的出光面一側，該發光二極體晶片的晶片背面暴露在封裝膠體外部；該正、負貼裝電極分別與發光二極體晶片的正、負電極連接，其改進在於：該電路板包括絕緣基材、設置於基材上的電路結構以及熱沉；該二極體封裝結構設置於電路板上，該發光二極體封裝結構的正貼裝電極、負貼裝電極分別與電路板的電路結構相接，該發光二極體封裝結構的發光二極體晶片背面與熱沉相接，該正、負貼裝電極設置於封裝膠體的底面上，且該正、負貼裝電極均從該底面一側嵌入封裝膠體，該正、負貼裝電極的一側面與該底面共面，該底面設有位於該正、負貼裝電極和該發光二極體晶片之間的凹槽，該電路板包括一與該凹槽相對應的隔板，該隔板嵌設在該絕緣基材內部並將該熱沉分別與該絕緣基材、該電路結構隔開。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中，該光源裝置還包括導電薄膜，該導電薄膜分別設置於正貼裝電極與電路結構之間、負貼裝電極與電路結構之間，該導電薄膜將正、負貼裝電極以及未被正、負貼裝電極覆蓋的發光二極體封裝結構部分與電路板隔離開。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光源裝置，其中，該光源裝置還包括熱傳導 薄膜，該熱傳導薄膜設置於發光二極體晶片背面與熱沉之間，該熱傳導薄膜將發光二極體晶片以及未被發光二極體晶片覆蓋的封裝膠體部分與熱沉隔開。
TW100108346A 2011-02-25 2011-03-11 發光二極體封裝結構及光源裝置 TWI566436B (zh)

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