專利名稱：發(fā)光二極管封裝構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，特別是涉及一種具有下沉結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light emitting diode,LED)是以半導(dǎo)體材料制成的固態(tài)發(fā)光組件，大多數(shù)使用III族化學(xué)元素(鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In))與V族化學(xué)元素(氮(N)、磷(P)、砷(As))組成，以外加順向電壓將電子與電洞結(jié)合后，使能量以光的形式釋放；由于不同材料中其兩極體內(nèi)電子、電洞所占的能階不同，兩者間能階的差距稱為能隙(gap)，影響結(jié)合 后光子的能量而發(fā)出不同波長的光，包含可見光及不可見光。發(fā)光二極管最大的特點(diǎn)在于綠色環(huán)保、耗電量小、發(fā)光效率高、使用壽命長、維護(hù)成本低、安全可靠、反應(yīng)速度快以及色彩豐富，其照明光源已逐步取代高耗損的傳統(tǒng)燈源，成為新世代照明主流，目前已廣泛應(yīng)用于交通號(hào)志與車用照明、消費(fèi)性電子產(chǎn)品、各種情境燈具以及特殊功能如植物生長領(lǐng)域等。由于發(fā)光二極管是單色光源，因此若要混成白光，則一般需要發(fā)出三原色的單色光(藍(lán)、紅、綠)通過數(shù)個(gè)發(fā)光二極管芯片多晶封裝(multi-chip package)或搭配特殊色光的螢光粉將某些單色光激發(fā)轉(zhuǎn)化，以便順利混成白光，其中多晶封裝的好處是可提供優(yōu)越的演色性指數(shù)(color-rendering index,CRI)、可動(dòng)態(tài)調(diào)整色溫以及熱源分散在各個(gè)芯片上較不容易產(chǎn)生熱點(diǎn)。由于這些優(yōu)點(diǎn)，多晶封裝白光發(fā)光二極管已逐漸取代傳統(tǒng)的單晶封裝。然而，多晶封裝構(gòu)造容易為了減少尺寸，其封裝構(gòu)造內(nèi)部的數(shù)個(gè)發(fā)光二極管芯片彼此之間的緊密排列使得部分產(chǎn)生的放射光(例如藍(lán)光)被其他的發(fā)光二極管芯片(例如紅光發(fā)光二極管芯片)阻擋或吸收，進(jìn)而降低某些放射光(藍(lán)光)的出光比例，因而可能影響整體出光效率。故，有必要提供一種改良的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，以解決多晶封裝所導(dǎo)致低出光效率問題。本發(fā)明一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其包含一載板、一第一色光發(fā)光二極管芯片以及數(shù)個(gè)第二發(fā)光二極管芯片。所述載板具有一第一芯片承載部及數(shù)個(gè)第二芯片承載部。所述第二芯片承載部排列于所述第一芯片承載部周圍，且所述第一芯片承載部具有一下沉結(jié)構(gòu)。所述第一色光發(fā)光二極管芯片設(shè)于所述第一芯片承載部的下沉結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中所述下沉結(jié)構(gòu)的深度不小于所述第一色光發(fā)光二極管芯片的高度。所述數(shù)個(gè)第二發(fā)光二極管芯片分別設(shè)于所述第二芯片承載部上。再者，本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其包含一載板、一第一色光發(fā)光二極管芯片、數(shù)個(gè)第二發(fā)光二極管芯片、一透光封裝材料以及至少一種螢光粉。所述載板具有一第一芯片承載部及數(shù)個(gè)第二芯片承載部，所述第二芯片承載部排列于所述第一芯片承載部周圍，且所述第一芯片承載部具有一下沉結(jié)構(gòu)。所述第一色光發(fā)光二極管芯片具有一朝上的第一出光表面，并設(shè)于所述第一芯片承載部的下沉結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中所述下沉結(jié)構(gòu)的深度不小于所述第一色光發(fā)光二極管芯片的高度。所述數(shù)個(gè)第二發(fā)光二極管芯片各具有一朝上的第二出光表面，且分別設(shè)于所述第二芯片承載部上。所述透光封裝材料包覆所述第一及第二色光發(fā)光二極管芯片；且所述至少一種螢光粉至少位于各所述第二色光發(fā)光二極管芯片朝上的一第二出光表面上方。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下


圖I是本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造的側(cè)剖視圖。圖2是圖I的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造的導(dǎo)線架及發(fā)光二極管芯片的俯視圖。 圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的導(dǎo)線架及發(fā)光二極管芯片的俯視圖。圖4是本發(fā)明再一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造的側(cè)剖視圖。圖5是圖4的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造的電路基板及發(fā)光二極管芯片的俯視圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實(shí)施例，并配合附圖，做詳細(xì)說明如下。再者，本發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「后」、「內(nèi)」、「外」、「側(cè)面」等，僅為參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。參照?qǐng)DI所示，其揭示本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造10，其主要包含一載板11，一第一色光發(fā)光二極管芯片12，數(shù)個(gè)第二發(fā)光二極管芯片13以及一透光封裝材料14。所述載板11上安裝所述第一及第二發(fā)光二極管芯片12、13，所述透光封裝材料14包覆所述第一及第二色光發(fā)光二極管芯片12、13。發(fā)光二極管封裝構(gòu)造10可另包含至少一種螢光粉15于所述透光封裝材料14中。如圖2所示，其揭示圖I的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造的導(dǎo)線架及發(fā)光二極管芯片的俯視圖。在本實(shí)施例中，所述載板11為一以絕緣材質(zhì)114連接及支撐的導(dǎo)線架(Ieadframe)。導(dǎo)線架制造方式主要包含以化學(xué)蝕刻或機(jī)械沖壓方式在金屬片上定義出數(shù)個(gè)芯片承載座，且導(dǎo)線架材料可使用銅、銅合金、鐵鎳合金或鋁金屬等，但并不局限于此。絕緣材質(zhì)114例如為不透光的環(huán)氧樹脂或塑膠材質(zhì)。所述導(dǎo)線架具有一第一芯片承載部111及數(shù)個(gè)第二芯片承載部112，其中所述第二芯片承載部112是以陣列(array)方式排列于所述第一芯片承載部111周圍。更詳細(xì)來說，所述第一芯片承載部111位于中間區(qū)域，而所述第二芯片承載部112為環(huán)繞中間區(qū)域的數(shù)個(gè)外圍區(qū)域，所述第二芯片承載部112的數(shù)量可為2個(gè)或以上，例如為8個(gè)。所述第一芯片承載部111具有一下沉結(jié)構(gòu)113，其是以化學(xué)蝕刻或機(jī)械沖壓方式制作導(dǎo)線架的期間同步形成于所述第一芯片承載部111上，并且所述下沉結(jié)構(gòu)113的深度d不小于所述第一色光發(fā)光二極管芯片12的預(yù)設(shè)高度。參照?qǐng)DI及2所示，在本實(shí)施例中，所述第一色光發(fā)光二極管芯片12朝上的一第一出光表面(未標(biāo)不)可發(fā)出一第一色光，例如所述第一色光發(fā)光二極管芯片12為紅光發(fā)光二極管芯片，并發(fā)出紅色光，但并不限于此。所述第一色光發(fā)光二極管芯片12的高度介于O. 10毫米至O. 2毫米之間。所述第一色光發(fā)光二極管芯片12設(shè)于所述第一芯片承載部111的下沉結(jié)構(gòu)113中。再者,所述第二色光發(fā)光二極管芯片13朝上的一第二出光表面(未標(biāo)示)可發(fā)出一第二色光，例如所述第二色光發(fā)光二極管芯片13為藍(lán)光發(fā)光二極管芯片，并發(fā)出藍(lán)色光，但并不限于此。所述第二色光發(fā)光二極管芯片13的數(shù)量對(duì)應(yīng)于所述第二芯片承載部112的數(shù)量，所述第二色光發(fā)光二極管芯片13設(shè)于所述第二芯片承載部112上，所述第二色光發(fā)光二極管芯片13環(huán)繞排列在所述第一色光發(fā)光二極管芯片12的周圍。由于所述第一色光發(fā)光二極管芯片12的體積(即長、寬、高尺寸)通常是明顯大于所述第二色光發(fā)光二極管芯片13的體積，因此所述第一色光二極體芯片12阻擋或吸收第二色光的比例必需被控制小于一標(biāo)準(zhǔn)值以下，以免影響整體出光效率。因此，本發(fā)明利用所述下沉結(jié)構(gòu)113來容置所述第一色光二極體芯片12，使得所述第二色光發(fā)光二極管芯片13放射的第二色光(如藍(lán)光)不會(huì)被所述第一色光二極體芯片12阻擋或吸收，因而能有效提高發(fā)光二極管的出光效率。再者，所述第一及第二色光發(fā)光二極管芯片12、13可以為水平式發(fā)光二極管芯片，也就是指其P極及N極兩個(gè)電極是水平分設(shè)于芯片的左右兩半部，此兩個(gè)電極的上表面分別可通過兩條導(dǎo)線(未繪示)向外電性連接外部電源?；蛘?，所述第一及第二色光發(fā)光二極管芯片12、13亦可以為垂直式發(fā)光二極管芯片，也就是指其P極及N極兩個(gè)電極是垂直分設(shè)于芯片的上下兩半部，此時(shí)位于底部的下電極可以通過一導(dǎo)電膠或者焊錫直接與所述第一或第二芯片承載部111、112電性連接，接著所述第一或第二芯片承載部111、112再經(jīng)由一導(dǎo)線(未繪示)向外電性連接外部電源。同時(shí)，位于頂部的上電極則可以通過另一導(dǎo)線(未繪示)電性連接至另一外部電源。如圖I及2所示，在本實(shí)施例中，所述透光封裝材料14可以是環(huán)氧樹脂(epoxy)系或硅氧烷樹脂(silicone)系等透光樹脂材料，但不局限于此。所述透光封裝材料14用以包覆保護(hù)所述第一及第二色光發(fā)光二極管芯片12、13。所述螢光粉15可以直接混摻于所述透光封裝材料14中，或者也可以直接涂抹一層在所述發(fā)光二極管芯片上。當(dāng)所述第一及第二色光發(fā)光二極管芯片12、13分別為紅光及藍(lán)光發(fā)光二極管芯片時(shí)，所述螢光粉15優(yōu)選為綠光螢光粉或黃色螢光粉，所述藍(lán)光發(fā)光二極管芯片發(fā)出的藍(lán)光可以被綠光螢光粉或黃色螢光粉激發(fā)而轉(zhuǎn)變成綠光或黃光，再搭配藍(lán)光混合成白光，而紅光則用以提高演色性指數(shù)(color-rendering index, CRI)。一般使用的螢光粉是乾招石槽石(yttrium aluminumgarnet,YAG:Ce)螢光粉、硅酸鹽螢光粉以及氮化物螢光粉，但不局限于此，并且依所述螢光粉的顆粒大小、分散狀態(tài)、沉積狀況調(diào)整其整體出光的效率與白光混光色調(diào)。如圖2所示，所述第二色光發(fā)光二極管芯片13彼此相鄰間距s介于O. I毫米至
O.8毫米之間，優(yōu)選于O. I毫米、O. 2毫米、O. 3毫米、04.毫米、O. 5毫米、O. 6毫米、O. 7毫米以及O. 8毫米。例如，當(dāng)所述第二色光發(fā)光二極管芯片13彼此相鄰間距s為O. I毫米時(shí)，發(fā)光二極管封裝構(gòu)造10因具有所述下沉結(jié)構(gòu)113的設(shè)計(jì)，故可有效避免所述第一色光二極體芯片12阻擋或吸收第二色光(例如藍(lán)光)或被螢光粉激發(fā)后產(chǎn)生之激發(fā)光(例如綠光或黃光或)，因而使得其整體出光效率相較于不具有下沉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)有發(fā)光二極管封裝 構(gòu)造(即對(duì)照組)可進(jìn)一步提高O. 5%。當(dāng)間距s為O. 8毫米時(shí)，本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造10的整體出光效率則可相對(duì)提高O. 2%。因此，本發(fā)明利用所述下沉結(jié)構(gòu)113來容置所述第一色光二極體芯片12，確實(shí)能有效提高發(fā)光二極管的出光效率。參照?qǐng)D3所示，其揭示本發(fā)明另一實(shí)施例的導(dǎo)線架及發(fā)光二極體芯片12及13的俯視圖，其中所述第二色光發(fā)光二極管芯片13排列成圓形或多邊形，及其數(shù)量可為6個(gè)，但并不局限于此。特別是，當(dāng)本實(shí)施例的第二色光發(fā)光二極管芯片13選用高功率發(fā)光二極管時(shí)，可在減少第二色光發(fā)光二極管芯片13的數(shù)量下達(dá)到同樣的發(fā)光效果?；蛘?，使用者亦可依不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)(例如根據(jù)所述絕緣材質(zhì)114的形狀)來調(diào)整所述發(fā)光二極管芯片12,13的數(shù)量與排列方式。在本實(shí)施例中，同樣可利用所述下沉結(jié)構(gòu)113來容置所述第一色光二極體芯片12，以有效提高發(fā)光二極管的出光效率。參照?qǐng)D4所示，其揭示本發(fā)明再一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造20，其包含一載、板21，一第一色光發(fā)光二極管芯片22，數(shù)個(gè)第二發(fā)光二極管芯片23以及一透光封裝材料24。所述載板21上安裝所述第一及第二發(fā)光二極管芯片22、23，所述透光封裝材料24包覆所述第一及第二色光發(fā)光二極管芯片22、23。發(fā)光二極管封裝構(gòu)造20可另包含至少一種螢光粉25于所述透光封裝材料24中。所述載板21為一電路基板，例如封裝用的小型多層印刷電路板，是由數(shù)層金屬線路層及數(shù)層絕緣層(例如環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合膠片或陶瓷材料)交替堆迭而成的。或者，所述電路基板亦可為陽極氧化鋁基板，利用鋁金屬材料散熱特性較佳的特色，以達(dá)到散熱的目的。圖5為發(fā)光二極管封裝構(gòu)造20的電路基板21及發(fā)光二極管芯片22、23的俯視圖。所述電路基板21具有一第一芯片承載部211及數(shù)個(gè)第二芯片承載部212，其中所述第二芯片承載部212是以陣列(array)、圓形或多邊形的方式排列于所述第一芯片承載部211周圍。更詳細(xì)來說，所述第一芯片承載部211位于中間區(qū)域，而所述第二芯片承載部212為環(huán)繞中間區(qū)域的數(shù)個(gè)外圍區(qū)域，所述第二芯片承載部212的數(shù)量可為2個(gè)或以上，例如為8個(gè)。再者，所述第一及第二芯片承載部211、212的位置處亦可設(shè)置有金屬墊或?qū)嵝粤己玫姆墙饘賹?例如氧化鋁層)等。所述第一芯片承載部211具有一下沉結(jié)構(gòu)213，其是在以壓合、增層等方式制作電路基板的期間同步形成于所述第一芯片承載部211的區(qū)域內(nèi)或其區(qū)域周圍；或是也可以是在完成電路基板的制作后，再另以激光或機(jī)械鉆孔的方式來形成的。所述下沉結(jié)構(gòu)213的深度d不小于所述第一色光發(fā)光二極管芯片22的預(yù)設(shè)高度。此外，所述第一及第二芯片承載部211、212，下沉結(jié)構(gòu)213，第一色光發(fā)光二極管芯片22，第二色光發(fā)光二極管芯片23，透光封裝材料24以及種螢光粉25的排列方式及作用則大致類似發(fā)光二極管封裝構(gòu)造10，因此不再另予詳細(xì)贅述。在本實(shí)施例中，同樣可利用所述下沉結(jié)構(gòu)213來容置所述第一色光二極體芯片22，以有效提高發(fā)光二極管的出光效率。本發(fā)明已由上述相關(guān)實(shí)施例加以描述，然而上述實(shí)施例僅為實(shí)施本發(fā)明的范例。必需指出的是，已公開的實(shí)施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反地，包含于權(quán)利要求書的精神及范圍的修改及均等設(shè)置均包括于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述發(fā)光二極管封裝構(gòu)造包含 一載板，具有一第一芯片承載部及數(shù)個(gè)第二芯片承載部，所述第二芯片承載部排列于所述第一芯片承載部周圍，且所述第一芯片承載部具有一下沉結(jié)構(gòu)； 一第一色光發(fā)光二極管芯片，設(shè)于所述第一芯片承載部的下沉結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中所述下沉結(jié)構(gòu)的深度不小于所述第一色光發(fā)光二極管芯片的高度；以及 數(shù)個(gè)第二發(fā)光二極管芯片，分別設(shè)于所述第二芯片承載部上。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述第一色光發(fā)光二極管芯片的高度介于O. I毫米至O. 2毫米之間。
3.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述第一色光發(fā)光二極管芯片為紅光發(fā)光二極管芯片，及所述第二色光發(fā)光二極管芯片為藍(lán)光發(fā)光二極管芯片。
4.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述第一色光發(fā)光二極管芯片的體積大于所述第二色光發(fā)光二極管芯片的體積。
5.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述發(fā)光二極管封裝構(gòu)造還包含一透光封裝材料，包覆所述第一及第二色光發(fā)光二極管芯片。
6.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述發(fā)光二極管封裝構(gòu)造還包含至少一種螢光粉，至少位于各所述第二色光發(fā)光二極管芯片朝上的一第二出光表面上方。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述螢光粉為綠光螢光粉或黃光螢光粉。
8.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述第二色光發(fā)光二極管芯片彼此相鄰的間距介于O. I毫米至O. 8毫米之間。
9.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述載板為一以絕緣材質(zhì)連接及支撐的導(dǎo)線架或一電路基板。
10.一種發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其特征在于所述發(fā)光二極管封裝構(gòu)造包含 一載板，具有一第一芯片承載部及數(shù)個(gè)第二芯片承載部，所述第二芯片承載部排列于所述第一芯片承載部周圍，且所述第一芯片承載部具有一下沉結(jié)構(gòu)； 一第一色光發(fā)光二極管芯片，具有一朝上的第一出光表面，并設(shè)于所述第一芯片承載部的下沉結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中所述下沉結(jié)構(gòu)的深度不小于所述第一色光發(fā)光二極管芯片的高度； 數(shù)個(gè)第二發(fā)光二極管芯片，各具有一朝上的第二出光表面，且分別設(shè)于所述第二芯片承載部上； 一透光封裝材料，包覆所述第一及第二色光發(fā)光二極管芯片；以及至少一種螢光粉，至少位于各所述第二色光發(fā)光二極管芯片朝上的一第二出光表面上方。
全文摘要
本發(fā)明公開一種發(fā)光二極管封裝構(gòu)造，其包含一載板、一第一色光發(fā)光二極管芯片及數(shù)個(gè)第二色光發(fā)光二極管芯片。所述載板具有一第一芯片承載部及數(shù)個(gè)第二芯片承載部，所述第二芯片承載部排列于所述第一芯片承載部周圍，且所述第一芯片承載部具有一下沉結(jié)構(gòu)，其深度不小于所述第一色光發(fā)光二極管芯片的高度。所述第一色光發(fā)光二極管芯片設(shè)于所述第一芯片承載部的下沉結(jié)構(gòu)中，幷且所述第二色光發(fā)光二極管芯片分別設(shè)于所述第二芯片承載部上。所述下沉結(jié)構(gòu)可降低所述第二色光發(fā)光二極管芯片的放射光被所述第一色光二極體芯片阻擋或吸收的機(jī)率，因而提高發(fā)光二極管的出光效率及確保白光混光色調(diào)。
文檔編號(hào)H01L33/48GK102683335SQ20121012598
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者陳盈仲 申請(qǐng)人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司