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CN102447043B - 发光二极管封装结构 - Google Patents

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CN102447043B
CN102447043B CN2010105101049A CN201010510104A CN102447043B CN 102447043 B CN102447043 B CN 102447043B CN 2010105101049 A CN2010105101049 A CN 2010105101049A CN 201010510104 A CN201010510104 A CN 201010510104A CN 102447043 B CN102447043 B CN 102447043B
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Abstract

本发明揭露一种发光二极管封装结构，包括一金属导板、一发光二极管芯片、一下封装部及一上封装部。金属导板具有相对的第一面及第二面，包括多个板体相互间隔且齐平地排列。发光二极管芯片设置于金属导板的第一面上，并电性连接这些板体。下封装部包覆金属导板，并显露出金属导板的第二面。上封装部覆盖发光二极管芯片及金属导板。

Description

发光二极管封装结构
技术领域
本发明是有关于一种发光二极管，特别是有关于一种发光二极管封装结构。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种特殊的二极管，其封装形态之一，可分为上视型(top-view)或侧面型(side-view)的发光二极管，具有效率高，寿命长，不易破损等传统光源无法与之比较的优点。当发光二极管被使用于一电子装置中时，发光二极管被施以正向电压而电致产生发光效应，以提供电子装置许多照明、标示等功能。
参照图1A及图1B，图1A是根据已知技术所绘示的一种上视型发光二极管封装模块的俯视图。图1B是图1A的1B-1B剖面图。
此种发光二极管封装模块包括一光电芯片1、一导线架7、一芯片载体组件2及一封装胶体3。芯片载体组件2位于导线架7上，光电芯片1固定在芯片载体组件2上。导线架7具有一个连接组件8。光电芯片1通过导线16与连接组件8电性地连接。光电芯片1和芯片载体组件2是由封装胶体3所围绕，使芯片载体组件2的外部接点4、5、6和连接组件8的外部接点9突出封装胶体3，并往封装胶体3外延伸。另外，芯片载体组件2的外部接点4、5、6和连接组件8的外部接点9于伸出封装胶体3的一侧面后，再弯折至封装胶体3的底面，以强化封装胶体3与导线架7间的结构强度。
然而，在面对电子装置亟需缩小体积及厚度的设计趋势下，生产业者发现上述的发光二极管封装模块的外部接点4、5、6、9分别伸出封装胶体3的对应侧边后，需弯折至封装胶体3的底面，虽可增加部分沾附导电锡膏的表面积，亦即同时增加部分导热接触面积，但也相对地增加了发光二极管模块的整体厚度及宽度。
此外，为了加强导热效果于是将发光二极管封装模块的外部接点4、5、6、9可弯折至封装胶体3的底面，发光二极管封装模块的外部接点4、5、6、9势必需要加大其长度。虽然底部金属接触面积有所增加，但是由于其长度的加大，使得导热时间亦因此延长，进而导致导热效果不佳。加上，此种发光二极管封装模块也需要加装散热板或散热鳍片，才得以改善其散热问题。
如此，若能提供一种解决方案，可解决上述问题与限制，便是此业界人士所欲达成的目标。
发明内容
本发明揭露一种发光二极管封装结构，通过扩大金属板表面积及高热传导系数的特性，增加发光二极管所需的导热面积及降低热阻，进而加速发光二极管的热能传导，以便提高对发光二极管的散热效果。
本发明揭露一种发光二极管封装结构，通过将金属板表面露出封装胶体，无须加大外部接点的接脚长度，进而无须弯折外部接点的接脚至封装胶体底面，如此可省下加大接脚及封装胶体的材料成本与制作时间。
本发明揭露一种发光二极管封装结构，通过增加金属板露出封装胶体的焊接表面，以便提高将发光二极管封装结构焊接于电路板上的方便性。
本发明揭露一种发光二极管封装结构，借其高导热效果，用以提供发光二极管可于金属板上进行高温的固晶或共晶程序。
本发明揭露一种发光二极管封装结构，借其高导热效果，可供配置高功率的发光二极管。
此种发光二极管封装结构包括一金属导板、一发光二极管芯片、一下封装部及一上封装部。金属导板具有相对的第一面及第二面，包括多个板体相互间隔且齐平地排列。发光二极管芯片设置于金属导板的第一面上，并电性连接这些板体。下封装部包覆金属导板，并显露出大部分金属导板的第二面。上封装部覆盖发光二极管芯片及金属导板。
如此，由于本发明发光二极管封装结构可有效提高对发光二极管的直接、快速导热效果，因此，本发明发光二极管封装结构便可降低发光二极管P/N接面温度，进而提高产品寿命。
本发明的一实施例中，这些板体是由呈单一平片状的金属导板所制成。
本发明的一实施例中，这些板体的末端分别隐藏于下封装部中或伸出下封装部外。
本发明的一实施例中，发光二极管芯片位于其中的一板体上，与板体相互热能导通且电性隔离。
本发明的一实施例中，发光二极管芯片位于其中的一板体上，并彼此通过板体进行电性相接。
本发明的一实施例中，板体具有二持胶部，持胶部分别位于板体的两相对侧，并嵌入于下封装部中，用以连接金属导板与下封装部。
本发明的一实施例中，发光二极管封装结构还包括一透镜，透镜覆盖金属导板上的发光二极管组件。
此外，由于本发明发光二极管封装结构已满足了原有的大面积导热需求，则本发明发光二极管封装结构便无须加大外部接点的接脚长度以便节省成本与时间。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：
图1A是根据已知技术所绘示的一种上视型发光二极管封装模块的俯视图；
图1B是图1A的1B-1B剖面图；
图2A是本发明的发光二极管封装结构依据一实施例下的俯视图；
图2B是本发明的发光二极管封装结构依据此实施例下的仰视图；
图2C是图2A的2C-2C剖面图；
图2D是本发明的发光二极管封装结构依据另一此实施例下的仰视图；
图3A是本发明的发光二极管封装结构依据又一实施例下的俯视图；
图3B是本发明的发光二极管封装结构依据此又一实施例下的仰视图；
图4A是本发明的发光二极管封装结构依据再一实施例下的俯视图；
图4B是本发明的发光二极管封装结构依据此再一实施例下的仰视图；
图5A是本发明的发光二极管封装结构依据再一实施例下的俯视图；
图5B是本发明的发光二极管封装结构依据此再一实施例下的仰视图；
图6A是本发明的发光二极管封装结构依据再一实施例下的俯视图；
图6B是本发明的发光二极管封装结构依据此再一实施例下的仰视图。
【主要组件符号说明】
100：发光二极管封装结构
200：金属导板
201：第一面
202：第二面
203：持胶部
210a、210b、210c、210d、210e：第一板体
220a、220b、220c、220d、220e：第二板体
230b、230c、230d、230e：第三板体
240c、240d、240e：第四板体
241、242：导接部
243：缺口
244：延伸部
250a、250b、250c、250d、250e：第一间隙
260b、260c、260d、260e：第二间隙
300：发光二极管芯片
300R：红色发光二极管芯片
300G：绿色发光二极管芯片
300B：蓝色发光二极管芯片
300a、300c：第一发光二极体芯片
300b、300d：第二发光二极体芯片
301：导线
400：下封装部
500：上封装部
600：透镜
D：末端
具体实施方式
以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，如熟悉此技术的人员在了解本发明的实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
参照图2A至图2C所示，图2A是本发明的发光二极管封装结构依据一实施例下的俯视图。图2B是本发明的发光二极管封装结构依据此实施例下的仰视图。图2C是图2A的2C-2C剖面图。
本发明是揭露一种发光二极管封装结构100，包括一金属导板200、一或多个发光二极管芯片300、一下封装部400及一上封装部500。金属导板200的两相对表面为第一面201及第二面202，是由多个相间隔的板体所组成。发光二极管芯片300(无论数量)设置于金属导板200的第一面201上，并电性连接这些板体。下封装部400(例如PPA封装胶体)包覆金属导板200，并实体露出金属导板200完整的第二面202。
如此，由于金属导板200的第二面202表面露出于下封装部400表面(图2C)，使得发光二极管芯片300所发出的热能，因金属的特性可直接、快速分布于金属导板200的第二面202，并通过第二面202与散热片的金属接触面积的扩大，而快速将热能导出、散出，另通过露出下封装部400的表面散去。如此，因为本发明的发光二极管封装结构100具有足够的导热面积及焊接面积，使得这些板体的末端D可分别隐藏于下封装部400中(图2A、图2B)，不需为了增加与散热片接触面积、降低热阻而额外拉长接脚，并弯折接脚至下封装部400底面。
复参阅图2A、图2B所示，在本发明的此实施例中，金属导板200为具有单一厚度的单层板(即平片)，使得金属导板200经由机械加工，如冲压而制成这些板体后，其第二面202实质上具有相同水平的表面。
这些板体例如可为两板体，分别称第一板体210a及第二板体220a。发光二极管芯片300位于第二板体220a上，通过导线301分别电性连接第一板体210a及第二板体220a。第二板体220a的第二面202的表面积大于与第一板体210a的第二面202的表面积。第一板体210a与第二板体220a之间具有一第一间隙250a，第一间隙250a可隔离第一板体210a与第二板体220a间的实体接触。第一板体210a及第二板体220a彼此两两相对地且齐平地排列。如此，金属导板200的第二面202实体露出下封装部400的表面时，金属导板200的第二面202大致与下封装部400的表面齐平。
此外，第一板体210a及第二板体220a分别亦具有多个持胶部203，这些持胶部203分别位于对应板体的两相对侧且朝第一面201的外延伸。这些持胶部203嵌入下封装部400中(图2C)，用以紧密地抓握下封装部400的胶材，进而加强稳固金属导板200与下封装部400间的连接。
如此，当发光二极管封装结构100设置于一电路板时，金属导板200的第二面202完全显露于下封装部400面对电路板的表面，使得金属导板200的第二面202可用以沾附导电锡膏以焊接至电路板上，亦可用以传导热能。
由于金属导板200第二面202显露于下封装部400面对电路板的表面提供较大的且直接的导热接触面积，有助于降低热阻、快速导引热能至空气或其它散热组件。因此，本发明便可搭配较大功率的发光二极管芯片300，以便有能力承受较大功率的发光二极管芯片300所发出的热能。同时，由于金属导板200的第二面202上不依附任何胶材，本发明也可对金属导板200上的发光二极管芯片300进行高温(例如260度以上)的固晶程序或共晶程序。
虽然本发明的发光二极管封装结构100具有足够的导散热面积及焊接面积，然而，参照图2D所示，图2D是本发明的发光二极管封装结构依据另一实施例下的仰视图。在本发明的另一实施例中，本发明的这些板体的末端D仍可选择分别伸出于下封装部400外，以供测试发光二极管芯片300的导通状态。
参照图3A及图3B所示，图3A是本发明的发光二极管封装结构依据又一实施例下的俯视图。图3B是本发明的发光二极管封装结构依据此又一实施例下的仰视图。
在本发明的又一实施例中，金属导板200的材质例如可为高导热铜片、铝片或其它具有高导热导电合金片。这些板体例如可为三个板体，分别称第一板体210b、第二板体220b及第三板体230b。第二板体220b位于第一板体210b与第三板体230b之间，且第一板体210b、第二板体220b及第三板体230b彼此齐平地排列，且第二板体220b的第二面202的表面积大于与第一板体210b或第三板体230b的第二面202的表面积。第一板体210b与第二板体220b之间具有一第一间隙250b，第一间隙250b可隔离第一板体210b与第二板体220b间的实体接触。第二板体220b与第三板体230b之间具有一第二间隙260b，第二间隙260b可隔离第二板体220b与第三板体230b间的实体接触。发光二极管芯片300位于第二板体220b上，可与第二板体220b相互热能导通，用以将发光二极管芯片300所发出的热能经第二面202导引至外界。工作时，发光二极管芯片300通过导线301分别电性连接第一板体210b及第三板体230b，但却与第二板体220b相互电性隔离。
故，第一板体210b及第三板体230b分别所露出下封装部400的第二面202便可用于焊接至电路板，而第二板体220b所露出下封装部400的第二面202便可用于传导热能。为此，通过分离发光二极管芯片300的电能与热能的运送途径，使得发光二极管芯片300具有独立的导热途径及供电途径，以提供更稳定的电能。
参照图4A及图4B所示，图4A是本发明的发光二极管封装结构依据再一实施例下的俯视图。图4B是本发明的发光二极管封装结构依据此再一实施例下的仰视图。
在本发明的再一实施例中，这些板体例如可为四个板体，分别称第一板体210c、第二板体220c、第三板体230c及第四板体240c。第一板体210c、第二板体220c、第三板体230c及第四板体240c彼此齐平地排列，且第四板体240c的第二面202的表面积大于与第一板体210c、第二板体220c或第三板体230c的第二面202的表面积。其中第一板体210c与第二板体220c对称地位于发光二极管封装结构100的一侧边，且自发光二极管封装结构100的侧边朝其中央延伸。第三板体230c对应第一板体210c，位于发光二极管封装结构100的另一侧边，且自发光二极管封装结构100的另一侧边朝其中央延伸。第四板体240c自发光二极管封装结构100的另一侧边朝其中央延伸，并弯蜒至第一板体210c和第三板体230c之间。
第一板体210c(或第二板体220c)与第四板体240c之间具有可隔离实体接触的一第一间隙250c。第三板体230c与第四板体240c之间具有可隔离实体接触的一第二间隙260c。发光二极管芯片至少为一红色发光二极管芯片300R、一绿色发光二极管芯片300G及一蓝色发光二极管芯片300B，且同时位于第四板体240c的第一面201上，分别与第四板体240c相互热能导通，用以将发光二极管芯片300R、G、B所发出的热能经第四板体240c导引至外界。红色发光二极管芯片300R通过导线301分别电性连接第一板体210c及第四板体240c。绿色发光二极管芯片300G通过导线301分别电性连接第二板体220c及第四板体240c。蓝色发光二极管芯片300B通过导线301分别电性连接第三板体230c及第四板体240c。如此，使用者可各别电性连接第四板体240c以及第一板体210c、第二板体220c、第三板体230c其中之一，以各别控制发光二极管芯片300发光的颜色。
参照图5A及图5B所示，图5A是本发明的发光二极管封装结构依据再一实施例下的俯视图。图5B是本发明的发光二极管封装结构依据此再一实施例下的仰视图。
在本发明的再一实施例中，这些板体例如可为四个板体，分别称第一板体210d、第二板体220d、第三板体230d及第四板体240d。第一板体210d、第二板体220d、第三板体230d及第四板体240d彼此齐平地排列，且第一板体210d与第二板体220d分别位于发光二极管封装结构100的两相对侧边，第三板体230d与第四板体240d位于第一板体210d与第二板体220d之间，且第三板体230d位于第一板体210d与第四板体240d之间。第一板体210d与第三板体230d之间具有可隔离实体接触的一第一间隙250d。第二板体220d与第四板体240d之间具有可隔离实体接触的一第二间隙260d。第三板体230d的末端以一导接部241实体连接第四板体240d的末端。
多个第一发光二极管芯片300a分别线性排列地位于第三板体230d，且通过第三板体230d相互进行电性相接。多个第二发光二极管芯片300b分别线性排列地位于第四板体240d，且通过第四板体240d相互进行电性相接。具体而言，其中一第一发光二极管芯片300a通过导线301分别电性连接第一板体210d与第三板体230d，其余的第一发光二极管芯片300a分别通过导线301相互电性连接第三板体230d，以通过第三板体230d相互进行串联的电性相接。其中一第二发光二极管芯片300b通过导线301分别电性连接第二板体220d与第四板体240d，其余的第二发光二极管芯片300b分别通过导线301相互电性连接第四板体240d，以通过第四板体240d相互进行串联的电性相接。
如此，由于第三板体230d实体连接第四板体240d，第一发光二极管芯片300a与第二发光二极管芯片300b分别通过第三板体230d与第四板体240d进行相互串联地电性相接。
参照图6A及图6B所示，图6A是本发明的发光二极管封装结构依据再一实施例下的俯视图。图6B是本发明的发光二极管封装结构依据此再一实施例下的仰视图。
在本发明的再一实施例中，这些板体例如可为四个板体，分别称第一板体210e、第二板体220e、第三板体230e及第四板体240e。第一板体210e、第二板体220e、第三板体230e及第四板体240e彼此齐平地排列，且第一板体210e与第二板体220e分别位于发光二极管封装结构100的两相对侧边，第三板体230e与第四板体240e位于第一板体210e与第二板体220e之间，且第三板体230e位于第一板体210e与第四板体240e之间。第一板体210e与第三板体230e之间具有可隔离实体接触的一第一间隙250e。第三板体230e与第四板体240e之间具有可隔离实体接触的一第二间隙260e。第二板体220e的末端以一导接部242实体连接第四板体240e的末端，使得第二板体220e与第四板体240e之间具有一缺口243。第一板体210e的末端以一延伸部244电性隔离地伸入此缺口243中。
多个第一发光二极管芯片300c分别线性排列地位于第三板体230e，且通过第三板体230e相互进行电性相接。多个第二发光二极管芯片300d分别线性排列地位于第四板体240e，且通过第四板体240e相互进行电性相接。
具体而言，所有第一发光二极管芯片300c通过导线301分别电性连接第一板体210e与第三板体，以便相互进行并联的电性相接。所有的第二发光二极管芯片300d通过导线301分别电性连接第一板体210e与第四板体240e，以便相互进行并联的电性相接。由于第三板体230e实体连接第四板体240e，第一发光二极管芯片300c与第二发光二极管芯片300d分别通过第三板体230e与第四板体240e进行相互串联地电性相接。
此外，经由上述两实施例中，本发明亦不限制这些发光二极管芯片300通过这些板体相互串并联地电性相接。
回图2C所示，发光二极管封装结构100还包括一透镜600，用以覆盖金属导板200上的发光二极管组件300。此实施例中可选择性地采用(1)形成具有透镜600的上封装部500(上封装部500即为透镜600)，或者更进一步地(2)将透镜600安装至上封装部500上，尤其对应上封装部500中的发光二极管芯片300，以便于发光二极管芯片300发出光线时，透镜600可提供更多的出光角度，以扩大发光二极管芯片300的出光广度。
透镜600的外型可为穹型(dome)或半球形，且其材质可为环氧树脂(epoxy)、硅胶(silicon)、同时具有环氧树脂与硅胶的混合物、聚酰胺树酯(amorphous polyamide resin)、塑料或玻璃。
需注意的是，金属导板是经由一切预断程序后，以预先成型上述的板体，并初步显露出上述的间隙与持胶部。实现此步骤可通过冲床模具对金属导板进行加工，以形成相似金属支架(lead frame)的外型。而且这些板体不限相同尺寸，本领域的技术人士当可依实际需求状况成型所需尺寸的板体，尺寸越大的板体越可提供散热效果。
如此，因为本发明的发光二极管封装结构具有足够的导热面积及焊接面积，所以本发明的发光二极管封装结构可有效提高对发光二极管的直接、快速导热效果，因此，本发明发光二极管封装结构便可降低发光二极管PN接面温度，进而提高产品寿命。此外，由于本发明发光二极管封装结构已满足了原有的大面积导热需求，则本发明发光二极管封装结构便无须额外拉长接脚，并弯折接脚至下封装部底面。如此，便可节省更多的成本与时间。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明权利要求书及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (5)

1.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括：
一金属导板，为具有单一厚度的单层板，具有相对的第一面及第二面，经由冲压而制成第一板体、第二板体及第三板体后，该第一板体、该第二板体及该第三板体的第二面具有相同水平的表面，该第二板体位于该第一板体与该第三板体之间，且该第一板体、该第二板体及该第三板体彼此齐平地排列，且该第二板体的该第二面的表面积大于该第一板体或该第三板体的该第二面的表面积，该第一板体与该第二板体之间具有一第一间隙，该第一间隙隔离该第一板体与该第二板体间的实体接触，该第二板体与该第三板体之间具有一第二间隙，该第二间隙隔离该第二板体与该第三板体间的实体接触，每一该第一板体、该第二板体及该第三板体具有二持胶部，该二持胶部分别位于该第一板体、该第二板体及该第三板体其中之一的两相对侧且朝该第一面外延伸；
至少一发光二极管芯片，设置于该金属导板的该第二板体上的该第一面上，与该第二板体相互热能导通，与该第二板体相互电性隔离，且通过导线分别电性连接该第一板体及该第三板体；
一下封装部，包覆该金属导板，并显露出该金属导板的该第一板体、该第二板体及该第三板体的该第二面，该二持胶部并嵌入于该下封装部中，以连接该金属导板与该下封装部；以及
一上封装部，覆盖该发光二极管芯片及该金属导板。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该第一板体、该第二板体及该第三板体的末端分别隐藏于该下封装部中或伸出该下封装部外。
3.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包括一透镜，该透镜覆盖该金属导板上的该发光二极管组件。
4.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括：
一金属导板，具有相对的第一面及第二面，包括相齐平地排列的一第一板体、一第二板体、一第三板体及一第四板体，该第四板体的该第二面的表面积大于与该第一板体、该第二板体或该第三板体的该第二面的表面积，该第一板体与该第二板体对称地位于该发光二极管封装结构的一侧边，且自该发光二极管封装结构的该侧边朝该发光二极管封装结构的中央延伸，该第三板体对应该第一板体，位于该发光二极管封装结构的另一侧边，且自该发光二极管封装结构的另一侧边朝该发光二极管封装结构的该中央延伸，该第四板体自该发光二极管封装结构的该另一侧边朝该发光二极管封装结构的该中央延伸，并弯蜒至该第一板体和该第三板体之间，其中该第二板体及该第一板体与该第四板体之间具有可隔离实体接触的一第一间隙，该第三板体与该第四板体之间具有可隔离实体接触的一第二间隙；
一红色发光二极管芯片，位于该第四板体的该第一面上，分别与该第四板体相互热能导通，用以将该红色发光二极管芯片所发出的热能经该第四板体导引至外界，该红色发光二极管芯片通过导线分别电性连接该第一板体及该第四板体；
一绿色发光二极管芯片，位于该第四板体的该第一面上，分别与该第四板体相互热能导通，用以将该绿色发光二极管芯片所发出的热能经该第四板体导引至外界，该绿色发光二极管芯片通过导线分别电性连接该第二板体及该第四板体；
一蓝色发光二极管芯片，位于该第四板体的该第一面上，分别与该第四板体相互热能导通，用以将该蓝色发光二极管芯片所发出的热能经该第四板体导引至外界，该蓝色发光二极管芯片通过导线分别电性连接该第三板体及该第四板体，
其中该第四板体分别电性连接第一板体、第二板体以及第三板体其中之一，以分别控制红色、绿色、蓝色发光二极管芯片其中之一发光的颜色；
一下封装部，包覆且固定于该第一板体、该第二板体、该第三板体与该第四板体上，并露出该金属导板的该第一板体、该第二板体、该第三板体与该第四板体的第二面；以及
一上封装部，覆盖该些发光二极管芯片及该金属导板。
5.根据权利要求4所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该金属导板还包括：
二持胶部，分别位于该第一板体及该第二板体的两相对侧，并嵌入于该下封装部中，用以连接该金属导板与该下封装部。
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