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CN103515367B - 发光二极管封装结构 - Google Patents

发光二极管封装结构 Download PDF

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Abstract

一种发光二极管封装结构，包括基板、设置在基板上的电极、反射杯、发光元件以及封装体，所述基板上形成有位于反射杯底部的挡块，该挡块将反射杯的底部空间分隔成互不相通的第一收容部和第二收容部，所述发光元件包括设置在第一收容部内的第一发光二极管晶粒以及设置在第二收容部内的第二发光二极管晶粒，该第一发光二极管晶粒的发光波长小于第二发光二极管晶粒，该第一收容部内填充有环脂族类环氧树脂，该第二收容部以及反射杯的顶部空间内均填充有双酚A类环氧树脂。该种发光二极管封装结构能够兼顾良好的出光性能以及较低的制造成本。

Description

发光二极管封装结构
技术领域
本发明涉及一种半导体结构，尤其涉及一种发光二极管封装结构。
背景技术
相比于传统的发光源，发光二极管（Light Emitting Diode，LED）具有重量轻、体积小、污染低、寿命长等优点，其作为一种新型的发光源，已经被越来越多地应用到各领域当中，如路灯、交通灯、信号灯、射灯及装饰灯等。
现有的发光二极管封装结构通常包括基板、位于基板上的电极、承载于基板上并与电极电性连接的发光二极管芯片以及覆盖发光二极管芯片于基板上的封装体。在发光二极管封装过程中，为了降低成本，通常采用成本较低的双酚A类环氧树脂来覆盖发光二极管芯片而作为封装体。然而，由于双酚A类环氧树脂在受到短波长(约500纳米以下)的光束直接照射后，极易变性而导致透光率下降，最终影响发光二极管封装结构的出光性能，使得成本的降低影响的发光二极管封装体的出光性能。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够兼顾制造成本与出光性能的发光二极管封装结构。
一种发光二极管封装结构，包括基板、设置在基板上表面的电极和反射杯，设置在反射杯内并电连接至电极的发光元件、以及填充在反射杯内以覆盖发光二极管晶粒的封装体，所述基板上表面形成有位于反射杯底部的挡块，该挡块将反射杯的底部空间分隔成互不相通的第一收容部和第二收容部，所述发光元件包括设置在第一收容部内的第一发光二极管晶粒以及设置在第二收容部内的第二发光二极管晶粒，该第一发光二极管晶粒的波长小于第二发光二极管晶粒的波长，该第一收容部内填充有第一封装体，该第二收容部以及反射杯的顶部空间内均填充有第二封装体，该第一封装体的材质为环脂族类环氧树脂，该第二封装体的材质为双酚A类环氧树脂。
该种发光二极管封装结构采用耐高温且抗短波长光的环脂族类环氧树脂覆盖发光波长较短的第一发光二极管晶粒、并采用成本较低的双酚A类环氧树脂覆盖该发光波长较长的第二发光二极管晶粒以及环脂族类环氧树脂，由于该环脂族类环氧树脂不易因短波长光束的照射而变性，从而可有效避免被第一发光二极管晶粒的短波长光直接照射而变性，进而避免引起透光率的下降，另外由于双酚A类环氧树脂不易因长波长光束的照射而变性，从而双酚A类环氧树脂不会因第二发光二极管晶粒的光束照射而变性导致透光率的下降，在保证透光性能的前提下降低了成本。
下面参照附图，结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明第一实施方式的发光二极管封装结构的俯视图。
图2为沿图1所示II-II的发光二极管封装结构的剖视图。
图3为图1所示发光二极管封装结构的拆分结构示意图。
图4为本发明第二实施方式的发光二极管封装结构的俯视图。
图5为沿图4所示V-V的发光二极管封装结构的剖视图。
主要元件符号说明
发光二极管封装结构 10、20
基板 11
承载面 110
底面 112
侧面 114
挡块 116
电极 12
第一电极 121
第二电极 122
第三电极 123
第四电极 124
反射杯 13
收容空间 130
开口 132
底部空间 134
顶部空间 136
第一收容部 1340
第二收容部 1342
发光二极管晶粒 14、24
第一发光二极管晶粒 140
第二发光二极管晶粒 142
第三发光二极管晶粒 144
封装体 15
第一封装体 150
第二封装体 152
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
参见图1、图2及图3，本发明第一实施方式提供的发光二极管封装结构10包括基板11、电极12、反射杯13、发光二极管晶粒14以及封装体15。
所述基板11为绝缘基板，其材质可为蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(SiC)等绝缘材料。该基板11包括承载面110(即图1所示的基板11上表面)、与该承载面110相对的底面112、位于承载面110和底面112之间并连接承载面110与底面112的侧面114、以及自承载面110朝向远离底面112的方向凸起的挡块116。该挡块116位于反射杯13底部。优选的，所述挡块116的尺寸自承载面110沿远离承载面110以及底面112的方向逐渐减小，从而使得挡块116具有倾斜的侧面，以辅助反射杯13进行光线校正。本实施例中，该挡块116的剖面呈非直角梯形。
所述电极12设置在基板11的承载面110上以向发光二极管晶粒14提供电连接。该电极12包括第一电极121、第二电极122、第三电极123以及第四电极124。该第一电极121、第二电极122、第三电极123以及第四电极124分别自基板11的承载面110横跨过基板11的侧面114、并最终延伸至基板11的底面112上。
所述反射杯13设置在基板11的承载面110上，并局部覆盖该承载面110以及位于该承载面110上的电极12。该反射杯13围成一收容空间130，该反射杯13远离基板11的一侧形成有开口132。所述挡块116的顶端所处平面(图中虚线所述)将收容空间130划分为底部空间134、顶部空间136两个部分，且该挡块116将反射杯13的底部空间134分隔成互不相通的第一收容部1340和第二收容部1342。所述第一电极121和第二电极122位于第一收容部1340内，所述第三电极123和第四电极124位于第二收容部1342内。
本实施例中，该开口132大体呈椭圆形。为了调整出光方向，本实施例将反射杯13的内壁设置为倾斜状，使得该收容空间130的尺寸自开口132处朝向基板11方向逐渐减小，也即，收容空间130呈现倒置的截顶锥状，当然该反射杯13的内壁设置也可根据实际需求设计成其他形状而并不局限于此。
所述发光二极管晶粒14设置在反射杯13内并电连接至电极12。该发光二极管晶粒14包括设置在第一收容部1340内的第一发光二极管晶粒140以及设置在第二收容部1342内的第二发光二极管晶粒142。
该第一发光二极管晶粒140设置在第一电极121上并电连接至第一电极121和第二电极122。该第二发光二极管晶粒142设置在第三电极123上并电连接至第三电极123和第四电极124。该第一发光二极管晶粒140的发光波长小于第二发光二极管晶粒142的发光波长。本实施例中，该第一发光二极管晶粒140为蓝光发光二极管晶粒，该第二发光二极管晶粒142为红光发光二极管晶粒。更进一步的，该第一发光二极管晶粒140可以是发光波长为450纳米左右的蓝光发光二极管晶粒，该第二发光二极管晶粒142可以是发光波长为630纳米左右的红光发光二极管晶粒。
所述封装体15设置在反射杯13内以覆盖发光二极管晶粒14。该封装体15包括第一封装体150以及第二封装体152。该第一封装体150填充在第一收容部1340内，其材质为环脂族类环氧树脂。该第二封装体152填充在第二收容部1342以及反射杯的顶部空间136内，其材质为双酚A类环氧树脂。
该种发光二极管封装结构10采用耐高温且抗短波长光的环脂族类环氧树脂覆盖发光波长较短的第一发光二极管晶粒140、采用双酚A类环氧树脂覆盖该发光波长较长的第二发光二极管晶粒142以及环脂族类环氧树脂，其优点在于：环脂族类环氧树脂不易因短波长光束的照射而变性，从而可有效避免被第一发光二极管晶粒140的短波长光直接照射而变性，避免引起透光率的下降；双酚A类环氧树脂不易因长波长光束的照射而变性，从而双酚A类环氧树脂不会因第二发光二极管晶粒142的光束照射而变性导致透光率的下降；双酚A类环氧树脂成本较低，反射杯内未被环脂族类环氧树脂填充的部分填设有双酚A类环氧树脂可在前述保证出光性能的前提下一定程度上降低成本。需要说明的是，虽然短波长的光线最终仍会到达位于第一发光二极管晶粒140上方的双酚A类环氧树脂，但是由于第一发光二极管晶粒140上方的双酚A类环氧树脂与第一发光二极管晶粒140之间有环脂族类环氧树脂的存在，从而使第一发光二极管晶粒140距离其上方的双酚A类环氧树脂较远，而该部分双酚A类环氧树脂不会被短波长光束直接照射，大大延缓其变性的进程，避免该双酚A类环氧树脂在发光二极管封装结构10的使用寿命期间变性。
此外，鉴于第一发光二极管晶粒140上方的双酚A类环氧树脂厚度较薄，即使由于个性差异使得极个别的发光二极管封装结构10的使用寿命期间中该部分双酚A类环氧树脂发生了变性，但因其厚度较薄而对整体的出光性能影响较小。额外的，该挡块116能够将第一发光二极管晶粒140与第二发光二极管晶粒142分割开，使得来自第一发光二极管晶粒140的短波长光线不会照射到第二发光二极管晶粒142上，避免第二发光二极管晶粒142吸收来自第一发光二极管晶粒140的光线而降低出光效率。
参见图4及图5，本发明第二实施方式提供的发光二极管封装结构20包括基板11、电极12、反射杯13、发光二极管晶粒24以及封装体15。所述基板11、电极12、反射杯13以及封装体15的结构配置与第一实施例中的发光二极管封装结构10相同。
与第一实施例中发光二极管封装结构10不同之处在于，发光二极管封装结构20的发光二极管晶粒24不仅包括设置在第一收容部1340内的第一发光二极管晶粒140和设置在第二收容部1342内的第二发光二极管晶粒142，该发光二极管晶粒24还包括设置在第一收容部1340内的第三发光二极管晶粒144。
该第一发光二极管晶粒140和第三发光二极管晶粒144均设置在第一电极121上并分别电连接至第一电极121和第二电极122。该第二发光二极管晶粒142设置在第三电极123上并电连接至第三电极123和第四电极124。本实施例中，该第一发光二极管晶粒140和第三发光二极管晶粒144串联设置。该第一发光二极管晶粒140的发光波长小于第二发光二极管晶粒142的发光波长，该第三发光二极管晶粒144的发光波长介于第一发光二极管晶粒140的发光波长和第二发光二极管晶粒142的发光波长之间。本实施例中，该第一发光二极管晶粒140为蓝光发光二极管晶粒，该第二发光二极管晶粒142为红光发光二极管晶粒，该第三发光二极管晶粒144为绿光发光二极管晶粒。更进一步的，该第一发光二极管晶粒140可以是发光波长为450纳米左右的蓝光发光二极管晶粒，该第二发光二极管晶粒142可以是发光波长为630纳米左右的红光发光二极管晶粒，该第三发光二极管晶粒144可以是发光波长为500纳米左右的绿光发光二极管晶粒。
该种发光二极管封装结构20除了具有第一实施例中发光二极管封装结构10的上述优点1、2、3、4、5、6之外，还具有能混成白光而适用于环境照明、背光源等装置中的优点。
当然，该第一发光二极管晶粒140和第三发光二极管晶粒144并不局限于设置在第一电极121上，该第一发光二极管晶粒140和第三发光二极管晶粒144可以分别设置在第一电极121、第二电极122的一者之上，也可以均设置在第二电极122上，只要保证第一发光二极管晶粒140和第三发光二极管晶粒144串联并电连接至第一电极121和第二电极122即可。
此外，需要说明的是，为了清楚表明发光二极管封装结构10、20的各发光二极管晶粒的电连接情况，本发明的剖视图图2、图5内仍然保留了用于连接发光二极管晶粒的金属线，而并未依照实际的剖解情况将被剖去的相应金属线部分删除。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种发光二极管封装结构，包括基板、设置在基板上表面的电极和反射杯，设置在反射杯内并电连接至电极的发光元件、以及填充在反射杯内以覆盖发光二极管晶粒的封装体，其特征在于：所述基板上表面形成有位于反射杯底部的挡块，该挡块将反射杯的底部空间分隔成互不相通的第一收容部和第二收容部，所述发光元件包括设置在第一收容部内的第一发光二极管晶粒以及设置在第二收容部内的第二发光二极管晶粒，该第一发光二极管晶粒的波长小于第二发光二极管晶粒的波长，该第一收容部内填充有第一封装体，该第二收容部以及反射杯的顶部空间内均填充有第二封装体，该第一封装体的材质为环脂族类环氧树脂，该第二封装体的材质为双酚A类环氧树脂。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述挡块的尺寸自基板上表面向远离基板的方向逐渐减小。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述第一发光二极管晶粒为蓝光发光二极管晶粒，所述第二发光二极管晶粒为红光发光二极管晶粒。
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