專利名稱：側(cè)面發(fā)光二極管封裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率發(fā)光二極管(LED)封裝件，具體地， 在該封裝件中，側(cè)壁高度被縮短，以改進(jìn)發(fā)射光的光束孔徑角特性、 增加光通量、并防止側(cè)壁的才莫塑在夾陷。
背景4支術(shù)
液晶顯示器(LCD)不具備自身的光源，因此需要通常凈皮稱為 背光單元的外部照明。背光單元乂人后方照亮LCD,并使用冷陰才及熒 光燈(CCFL )或LED作為光源。
圖1和圖2示出了 LCD常用的背光單元1。參照圖1和圖2， 背光單元l包括多個LED封裝件10、光導(dǎo)向板20、反射片24、散 射片26、和一對棱鏡片28。對于這樣的布置，從LED封裝件10入 射到光導(dǎo)向板20的光射向上方的LCD面板30，為LCD提供背光。
對其進(jìn)行更詳細(xì)的描迷，LED封裝件10包4舌LED芯片12; 陰極和陽極引線14,用于為置于其上的LED芯片12供電；封裝件本體16,其保持引線14;以及透明樹脂的密封劑18，其#皮填充到 封裝件本體16的腔室C中，以去于裝LED芯片12,如圖3和圖4所示。
由LED芯片12產(chǎn)生的光束L1至L3被引導(dǎo)到光導(dǎo)向板20內(nèi)， 并在光點(diǎn)圖形22處分散之前在光導(dǎo)向板20內(nèi)傳播。當(dāng)光束Ll在 光點(diǎn)圖形22處向上分散時，其退出光導(dǎo)向4反20,從而穿過散射板 26禾口才菱4竟片28而到達(dá)LED面才反30。
參照圖3和圖4更詳細(xì)地描述LED封裝件10，其中LED封裝 件10的填充有密封劑18的腔室C的深度d通常為600 jam至650 (im。深度d主要取決于LED芯片12的安裝高度t、導(dǎo)線W的環(huán)路 高度hl、以及乂人導(dǎo)線W直到密去于劑18的頂表面的高度h2。
當(dāng)深度d具有更大的值時，從LED芯片12頂表面到密封劑18 頂表面的高度hl+112也增力口。 4旦是，這將帶來以下問題。
當(dāng)光束孔徑角a更小時，背光單元l將使用更多的LED封裝件10。
第二，如從圖5所看到的，當(dāng)由LED芯片12產(chǎn)生的光束L1 沿箭頭A方向發(fā)射時，部分光束L1撞到LED封裝件10的側(cè)壁17。 當(dāng)撞到側(cè)壁17時，光束L1由于例如吸收/分散而損失。這減少了從 LED封裝件IO發(fā)射出來的總體光通量。當(dāng)側(cè)壁17越高，即圖4中 的腔室深度d越大時，光通量減少的越多。
第三，更高的側(cè)壁17可能更容易導(dǎo)致_渚如側(cè)壁17的上部或下 部中空虛(void)等的^^莫塑缺陷。所述的才莫塑缺陷尤其可能發(fā)生在 圖3中以附圖標(biāo)記I表示的部分中。由于模塑缺陷，LED封裝件IO 的性能會降低，并且有時將被棄用。
發(fā)明內(nèi)容
明的一方面在于提供一種側(cè)面發(fā)光LED封裝件，其中側(cè)壁的高度 被縮短，以改進(jìn)發(fā)射光的光束孔徑角特性、增加光通量、并防止側(cè) 壁的模塑缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，用于背光單元的側(cè)面發(fā)光LED去于裝件 包括封裝件本體，其具有腔室，該腔室具有在底部與頂部之間傾 斜的內(nèi)側(cè)壁；第一和第二引線框架，其布置于封裝件本體中，封裝 件本體的腔室使得置于腔室底部的第一和第二引線框架中的至少 一個的一部分暴露于外部；發(fā)光二極管芯片，其安裝在腔室的底部， 以電連4妻至第一和第二引線框架；以及透明密去于劑，其布置于圍繞 發(fā)光二極管芯片的腔室中。腔室具有的深度大于發(fā)光二極管芯片的 安裝高度，并且不超過該安裝高度的六倍。
發(fā)光二極管芯片的安裝高度可以是50 pm到200 )im。這里， 月空室的5果度4尤選;也是200 |im到480 ^im。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種降低導(dǎo)線高度的方法，因 為導(dǎo)線是限制腔室深度的降低的一個因素。才艮據(jù)本發(fā)明的這個方面 的側(cè)面發(fā)光LED封裝件包括封裝件本體，其具有腔室，該腔室 具有在底部與頂部之間傾斜的內(nèi)側(cè)壁；第一和第二引線框架，其布 置于封裝件本體中，封裝件本體的腔室使得置于腔室底部的第一和 第二引線框架中的至少一個的一部分暴露于外部；發(fā)光二才及管芯 片，其安裝在腔室的底部，以電連接至第一和第二引線框架；透明 密封劑，其布置于圍繞發(fā)光二極管芯片的腔室中；以及導(dǎo)線，用于 將發(fā)光二極管芯片電連接至第一和第二引線框架中的至少一個，該 導(dǎo)線的一端連接至發(fā)光二才及管芯片的隆起悍^求(bump ball),而另 一端自動點(diǎn)焊至引線框架。這里，腔室的深度是200^im至480iam。在這種情況下，導(dǎo)線的/人LED芯片頂部到導(dǎo)線頂部的高度可 以優(yōu)選地降低至100 i^m或更少，并且更優(yōu)選地降低到大約70 pm。 因此，上述的結(jié)合對于將腔室深度設(shè)置成較'J 、值是有利的。
才艮據(jù)本發(fā)明的再一方面，4是供了一種適于i殳計(jì)腔室的方法，該 方法考慮到了相對于封裝件本體的相對較低的深度和塑?？沙尚?性而言，在透明的密封液態(tài)樹脂的填充過程中的方便性。at匕方面的 側(cè)面發(fā)光LED封裝件包括封裝件本體，其具有腔室，該腔室具 有在底部與頂部之間傾斜的內(nèi)側(cè)壁；第一和第二引線框架，其布置 于封裝件本體中，封裝件本體的腔室使得置于腔室底部的第一和第 二引線框架中的至少一個的一部分暴露于外部；發(fā)光二才及管芯片， 其安裝在腔室的底部，以電連4妄至第一和第二引線框架；以及透明 密封劑，其布置于圍繞發(fā)光二極管芯片的腔室中。這里，腔室的深 度可以是200 (am至480 [im,腔室可以具有沿4豆軸方向的第一寬度 和沿垂直于短軸方向的長軸方向的第二寬度，并且腔室的第二寬度 在腔室的底部處可以是1.5 mm至1.7 mm?？紤]到側(cè)壁的傾殺牛角度， 腔室的第二寬度在腔室的頂端處優(yōu)選地是2.0 mm至2.5 mm。
通過以下結(jié)合附圖對實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它 目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更易于理解，附圖中
圖1是示出了結(jié)合側(cè)面發(fā)光LED封裝件的普通背光單元的透 視圖2是圖1所示的背光單元的透^L平面圖； 圖3是傳統(tǒng)側(cè)面發(fā)光LED佳t裝件的正^L圖； 圖4是沿圖3中的線4-4截取的4黃截面^L圖；圖5是示出了由圖4所示LED封裝件中的側(cè)壁吸收光的^黃截 面一見圖6是示出了本發(fā)明的LED封裝件的橫截面視圖7是示出了本發(fā)明的LED封裝件內(nèi)的典型引線接合的橫截 面視圖8是示出了本發(fā)明的LED封裝件內(nèi)的另 一典型引線4妄合的
沖黃截面—見圖9是示出了從本發(fā)明的LED封裝件發(fā)射光的橫截面視圖IO是示出了根據(jù)本發(fā)明LED封裝件的幾個變型的亮度水平 的示圖11是示出了本發(fā)明LED封裝件的光束孔徑角特性的示圖12是示出了傳統(tǒng)LED封裝件的光束孔徑角特性的示圖13至圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明LED封裝件的幾個變型的 光束孔徑角特性的示圖16是示出了依照LED封裝件中的凹部寬度而注射模塑封裝 件本體時的缺陷百分率的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，附圖中示出了本 發(fā)明的〗尤選實(shí)施例。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED封裝件100的4黃截面視圖。
參照圖6,本發(fā)明的側(cè)面發(fā)光LED封裝件100適用于圖1所示 的背光單元l。 LED封裝件100包括LED芯片102;第一和第二 引線框架104,用于為置于其上的LED芯片102供電；封裝ff本體 106,其被注射塑模以保持第一和第二引線框架104;以及透明樹脂 的密封劑108，其填充在封裝件本體106的腔室C中，以封裝LED 芯片102。
根據(jù)本發(fā)明此實(shí)施例的LED封裝件100在腔室C方面具有改 進(jìn)，以便改進(jìn)光通量和光束孔徑角。LED封裝件100的側(cè)壁的高度， 即腔室C的深度，被設(shè)置為大于LED芯片102的高度t，但不會超 過高度t的六倍?？紤]到普通LED芯片的安裝高度(例如，在50 )im 到200 范圍內(nèi))，月空室C的;罙度d初Ci殳定為200 (am至480 |im。 這明顯地小于前述的傳統(tǒng)LED封裝件10的腔室深度(600 fim至 650 ,)(見圖4)。
因此，從LED封裝件100發(fā)射出的光的光束孔徑角可以被改 進(jìn)成有利地適用于背光單元。對其進(jìn)行更詳細(xì)的描述，在用于背光 單元的情況下，具有較大光束孔徑角的LED封裝件相對于具有較 小光束孔徑角的LED封裝件來i兌在數(shù)量上可以減少。
這種結(jié)構(gòu)還降低了從LED芯片102產(chǎn)生的光撞到側(cè)壁107的 可能性，從而可以降低通過側(cè)壁107的光吸收/分散，以^是高LED 封裝件100發(fā)射出的光通量。
圖9示出了由本實(shí)施例的LED封裝件100發(fā)射的光。如圖9 所示，當(dāng)光束L從LED芯片102的焦點(diǎn)F發(fā)射時，大多數(shù)的光束L沿箭頭A的方向前進(jìn)，而不會撞到側(cè)壁107。這可以大大;也減少光 損失，乂人而大大地4是高了光強(qiáng)度。
而且，隨著腔室C深度d的降低，側(cè)壁107的高度也降〗氐。這 可以有利地防止由圖3中的附圖標(biāo)記I表示的模塑缺陷，否則的話， 該模塑缺陷在封裝件本體的注射塑模時很容易發(fā)生。
由于本實(shí)施例的LED封裝件100在腔室C的深度d方面^C調(diào) 節(jié)，可以改進(jìn)作為光源的LED封裝件100的性能，并且減少注射 塑才莫中的4壬何缺陷。
通常，如圖6所示，側(cè)面發(fā)光LED封裝件100具有LED芯片 102與第一和第二LED框架104的電連接，該電連4妄可以通過導(dǎo)線
W實(shí)現(xiàn)。
在這種情況下，需要腔室深度大于導(dǎo)線高度hll+t,從而作為 電連接件而設(shè)置的導(dǎo)線W可以布置在透明密封劑內(nèi)部。這樣，導(dǎo) 線W變成限制腔室C的深度d降低的一個因素。為了克服這個問 題，本發(fā)明的一方面提供了一種降低導(dǎo)線高度的方法。
現(xiàn)在，將參照圖7和圖8描述LED封裝件內(nèi)部的引線接合。
圖7和圖8中的每個均示出了借助于粘合層103安裝在引線框 架104上的LED芯片102。
參照圖7,導(dǎo)線W的一端利用隆起焊^求連^妄至LED芯片102。 在另一端，導(dǎo)線W端接于連接至引線框架104的接縫(stitch) S。
對于這種類型的引線接合，導(dǎo)線W的乂人LED芯片102到導(dǎo)線 環(huán)路頂部的高度h'll可以被降低至150 (^m。但是，進(jìn)一步降低導(dǎo)線W的高度h'll是有困難的。這是因?yàn)閷?dǎo)線在結(jié)合到LED芯片 102之后應(yīng)該在LED芯片102上方形成環(huán)^各。
相反，參照圖8，導(dǎo)線W在一端利用隆起焊5求B被結(jié)合到引 線框架104，而在另 一端端接于LED芯片102上的接縫S,以將LED 芯片102與引線框架104電連接。
在這種布置中，導(dǎo)線在LED芯片102之上的高度h"ll可以進(jìn) 一步從如圖7所示的高度降低。這是因?yàn)?，?dāng)導(dǎo)線W從引線框架 104 (導(dǎo)線W利用隆起焊球B結(jié)合于此)向上形成環(huán)^各至總高度 (=h"ll+t)時，LED芯片的安裝高度t被包含在導(dǎo)線環(huán)路的總高度 之內(nèi)。
即，當(dāng)利用相同設(shè)備和方法進(jìn)行圖7和圖8所示的引線4妻合過 程時，圖8所示的導(dǎo)線W的總高度h"ll+t可以與圖7所示的導(dǎo)線 在LED芯片102之上的高度h'11基本相同。因此，圖8的腔室深 度d可以^皮i殳定為顯著地小于圖7的腔室深度。
在圖8的引線接合中，導(dǎo)線W在LED芯片102之上的高度h"11 可以降〗氐至大約100 jam或更小，優(yōu)選地，降^f氐至大約70 pm。
對于上述的引線接合，可以相對于現(xiàn)有技術(shù)顯著地降低引線接 合所需的高度，從而顯著地降低腔室深度d。
因此，對于如圖8所示的引線接合結(jié)構(gòu)，可以容易地制造具有 200 )am至480 范圍內(nèi)的腔室深度的側(cè)面發(fā)光LED封裝件。
考慮到在不采用引線接合結(jié)構(gòu)的情況下，導(dǎo)線W的總高度 h"ll+t或LED芯片的最大安裝高度時，腔室深度d優(yōu)選i也可以是 200 jam或更大，以確保將封裝LED芯片和/或?qū)Ь€的透明樹脂的適 宜厚度，而不會暴露于外部環(huán)境?？紤]到隨后的透明樹脂填充過程，為了進(jìn)一步才是高由于腔室方
面的改進(jìn)而產(chǎn)生的效果，腔室深度更優(yōu)選i也是250 pm至400 并且進(jìn)一步優(yōu)選地是大約300 (im。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種適當(dāng)控制腔室寬度的方法，該 方法考慮到了用于透明密封劑的樹脂填充過程以及封裝件本體的 注射塑才莫時的缺陷百分率。
參照圖6所示的側(cè)面發(fā)光LED封裝件100,還可以期望腔室深 度d更小。但是，具有的缺點(diǎn)是，更小的腔室深度d導(dǎo)致樹脂填充 過程出現(xiàn)困難。因此需要精準(zhǔn)的程序?qū)⒅T如硅樹脂的透明樹脂填充 到月空室C內(nèi)，以形成透明密去于劑108。具體;也i兌，由于當(dāng)月空室;罙度 d減小時整個腔室C變得更小，所以需要精準(zhǔn)地將少量樹脂注射到 月空室內(nèi)。
通常，腔室具有沿最短寬度方向的第一寬度(即橫向?qū)挾?和 沿垂直于橫向的最長寬度方向的第二寬度(即縱向?qū)挾?。在這種 情況下，樹脂填充過程可以有效地執(zhí)行。
但是，當(dāng)腔室的縱向?qū)挾冗^度增加時，注射塑?？赡苋菀讓?dǎo)致 對于封裝件本體107的缺陷，如參照圖3所示和所描述的。因此， 腔室的縱向?qū)挾葍?yōu)選地^皮限制在預(yù)定范圍內(nèi)。
在其它因素保持不變的情況下，通過將腔室縱向?qū)挾葟?.0 mm 增加至3.0 mm,本發(fā)明對所得到的封裝件進(jìn)行注射塑模時的缺陷百 分率進(jìn)行了研究。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腔室的縱向?qū)挾萈1超過2.5 mm 時，注射塑才莫時的缺陷百分率急劇上升，如圖16所示的曲線圖。
鑒于這樣的結(jié)果，腔室C的頂部處的纟從向?qū)挾萈1優(yōu)選i也i殳定 為2.0 mm至2.5 mm?？紤]到內(nèi)側(cè)壁為了反射而傾斜的角度，腔室 C的底部處的纟從向?qū)挾萈2優(yōu)選地i殳定為1.5 mm至1.7 mm。這樣，當(dāng)腔室縱向?qū)挾萈 (Pl、 P2)與腔室深度d—起^C控制 時，可以提供更好的側(cè)面發(fā)光LED封裝件。
的示圖。用于此實(shí)施例中的LED去于裝4牛具有:^下結(jié)構(gòu)大約80 (im 的LED安裝高度；以及大約170 |am至180 jam的導(dǎo)線高度(直到 包含LED安裝高度的導(dǎo)線的頂部)。
圖10中，A表示具有300 |am的腔室深度以及1.5 mm (底部) 和2.0 mm (頂部)的腔室縱向?qū)挾鹊腖ED封裝件；B表示具有300 (am的腔室深度以及1.5 mm (底部)和2.2 mm (頂部)的月空室》從向 寬度的LED封裝件；C表示具有300 |im的腔室深度以及1.7 mm(底 部)和2.2 mm (頂部)的腔室縱向?qū)挾鹊腖ED封裝件；D表示具 有400 的腔室深度以及1.5 mm (底部)和2.0 mm (頂部)的腔 室縱向?qū)挾鹊腖ED封裝件；以及E表示具有400 (im的腔室深度以 及1.7 mm (底部)和2.2 mm (頂部)的腔室《從向?qū)挾鹊腖ED封裝 件。這里，各封裝件使用具有18mW輸出功率的LED芯片。
如圖10所示，當(dāng)腔室深度越大時，亮度越大。當(dāng)然，側(cè)壁的 角度，即底部處的腔室縱向?qū)挾扰c頂部處的腔室縱向?qū)挾鹊谋戎狄?影響亮度。但是，寬度比值相對于腔室深度來說比較不重要。
圖11是示出了本發(fā)明LED封裝件的光束孔徑角特性的示圖，
和12中所使用的LED封裝件具有類似于圖10所示的芯片安裝高
度和導(dǎo)線高度。
不同之處在于，本發(fā)明的側(cè)面發(fā)光LED封裝件具有300 jam的 腔室深度，而傳統(tǒng)側(cè)面發(fā)光LED封裝件具有650 的腔室深度。觀察LED封裝件的光束孔徑角特性，本發(fā)明的LED封裝件具 有沿X軸(LED封裝件的寬度方向)的114.2。的光束孔徑角以及沿 Y軸(LED封裝件的垂直于寬度方向的厚度方向)的U5.3。的光束 孔徑角。另一方面，傳統(tǒng)LED封裝件具有沿X軸的111.5°的光束 孔徑角以及沿Y軸的91.7。的光束孔徑角。從這些數(shù)值中可以明顯 地看到，本發(fā)明中改進(jìn)了光束孔徑角特性。
圖13至圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明LED封裝件的幾個變型的 光束孔徑角特性的示圖。
制造出了本發(fā)明LED封裝件的三個變型，并觀察了根據(jù)各LED 封裝件變型的光束孔徑角。
圖13中的LED封裝件具有500 (am的腔室深度，其中透明樹 脂是可從日本的Otsuka公司獲得的NMW114WA,并且熒光材料是 G3，它們以12:1的比例混合。從圖13中只見察到的LED封裝件的 光束孔徑角A,沿較長軸線(即LED封裝件的寬度方向)是119.6°, 而沿較短軸線是105.8°。
圖14中的LED封裝件具有400 |im的腔室深度，其中熒光材 料透明樹脂是可從日本Otsuka公司獲得的NMW114WA，并且熒光 材料是G3，它們以12:1的比例混合。圖14中觀察到的LED封裝 件的光束孔徑角A沿較長軸線(即LED封裝件的寬度方向)是 121.6°，而沿較短軸線是114.8°。
圖15中的LED封裝件具有400 的腔室深度，其中透明樹 脂是可從日本Otsuka公司獲得的NMW114WA，并且熒光材料是 TAG，它們以12:1的比例混合。圖15中觀察到的LED封裝件的光 束孔徑角A沿較長軸線(即LED封裝件的寬度方向)是120.7°， 而沿專交^豆4由線是118.7°。在上文所描述的本發(fā)明的側(cè)面發(fā)光LED封裝件中，側(cè)壁的高 度被縮短了，以改進(jìn)發(fā)射光的光束孔徑角特性，增加光通量、并防 止側(cè)壁的才莫塑缺陷。
雖然參照具體示例性實(shí)施例以及附圖已經(jīng)描述了本發(fā)明，但本
發(fā)明并不僅限于此，所附權(quán)利要求將對本發(fā)明做出限定。應(yīng)該理解， 在不背離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將實(shí) 施例替換、改變、或改進(jìn)成各種形式。
權(quán)利要求
1.一種側(cè)面發(fā)光二極管封裝件，包括封裝件本體，其具有腔室，所述腔室具有在底部與頂部之間傾斜的內(nèi)側(cè)壁；第一和第二引線框架，布置在所述封裝件本體中，每個所述第一和第二引線框架的一部分位于所述腔室的底部；發(fā)光二極管芯片，其安裝在所述腔室的底部，以電連接至所述第一和第二引線框架；以及至少一條導(dǎo)線，用于將所述發(fā)光二極管芯片電連接至所述第一和第二引線框架中的至少一個，其中，所述導(dǎo)線布置的方式使得從所述發(fā)光二極管芯片的頂表面到所述導(dǎo)線的頂端的高度是100μm或更少，并且所述發(fā)光二極管芯片的安裝高度是50μm至200μm，且所述腔室的深度是200μm至480μm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)面發(fā)光二極管封裝件，其中，所述導(dǎo) 線的一端連"I妻至所述引線框架的隆起焊J求，而另一端自動點(diǎn)焊 至所述發(fā)光二極管芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)面發(fā)光二極管封裝件，其中，在圍繞 所述發(fā)光二極管芯片的所述腔室中形成有透明密封劑，且所述 透明密封劑包含硅樹脂。
全文摘要
一種用于背光單元的側(cè)面發(fā)光二極管封裝件，包括封裝件本體，其具有腔室，所述腔室具有在底部與頂部之間傾斜的內(nèi)側(cè)壁；第一和第二引線框架，布置在封裝件本體中，每個所述第一和第二引線框架的一部分位于腔室的底部；發(fā)光二極管芯片，其安裝在所述腔室的底部，以電連接至第一和第二引線框架；以及至少一條導(dǎo)線，用于將所述發(fā)光二極管芯片電連接至所述第一和第二引線框架中的至少一個。所述導(dǎo)線布置的方式使得從所述發(fā)光二極管芯片的頂表面到所述導(dǎo)線的頂端的高度是100μm或更少，并且發(fā)光二極管芯片的安裝高度是50μm至200μm，且所述腔室的深度是200μm至480μm。從而改進(jìn)發(fā)射光的光束孔徑角特性、增加光通量、并防止側(cè)壁的模塑缺陷。
文檔編號H01L33/00GK101621110SQ20091016009
公開日2010年1月6日 申請日期2006年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者盧在基, 宋憐宰, 洪性在, 金昶煜, 金炳晚, 韓允錫 申請人:三星電機(jī)株式會社