TW201330332A - 固態發光元件及其固態發光封裝體 - Google Patents

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Abstract

一種固態發光封裝體，包括一導線架、一發光晶片以及一封裝膠體。導線架包括一第一電極件與一第二電極件。第一電極件具有至少一第一接觸端，而第二電極件具有至少一第二接觸端。發光晶片電性連接第一電極件與第二電極件，並位在第一接觸端與第二接觸端之間。封裝膠體包覆導線架與發光晶片，並具有相對之一第一表面與一第二表面。第一表面為發光晶片之出光面。第一電極件與第二電極件皆朝向第一表面而彎曲，而第一表面暴露第一接觸端與第二接觸端。

Description

固態發光元件及其固態發光封裝體
本發明有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種固態發光元件及其固態發光封裝體。
在現有發光二極體(Light Emitting Diode，LED)的封裝技術中，目前已發展出一種塑膠引線晶片載體類型(Plastic Leaded Chip Carrier Type，PLCC Type)的封裝結構，而具有這種封裝結構的發光二極體封裝體不僅包括導線架(lead frame)、發光二極體晶片(LED Chip)以及封裝膠體，而且還包括一塑料碗杯。
在這種發光二極體封裝體中，導線架與塑料碗杯結合，而發光二極體晶片裝設(mounted)在導線架上，並且位於塑料碗杯的碗底。封裝膠體會填滿塑料碗杯，並且包覆發光二極體晶片及導線架。塑料碗杯是在導線架完成之後，利用模具成型的方法，例如射出成型，而形成。
因此，在上述發光二極體封裝體的製造流程中，塑料碗杯的模具必須事先完成，才能形成與導線架結合的塑料碗杯。然而，上述模具的開發與製作需要耗費相當的時間與金錢，因而增加發光二極體封裝體的製造成本。
本發明提供一種固態發光封裝體，其不包括上述塑料碗杯，以降低因塑料碗杯的模具開發及製作所產生的製造成本。
本發明提供一種固態發光元件，其包括多個上述固態發光封裝體。
本發明提出一種固態發光封裝體，其包括一導線架、一發光晶片以及一封裝膠體。導線架包括一第一電極件與一第二電極件。第一電極件具有至少一第一接觸端，而第二電極件具有至少一第二接觸端。發光晶片電性連接第一電極件與第二電極件，並位在第一接觸端與第二接觸端之間，其中發光晶片用於發出一光線。封裝膠體包覆導線架與發光晶片。封裝膠體具有相對之一第一表面與一第二表面，其中第一表面為發光晶片之出光面。第一電極件與第二電極件皆朝向第一表面而彎曲，而第一表面暴露第一接觸端與第二接觸端之頂部區域。
本發明另提出一種固態發光元件，其包括多個上述固態發光封裝體。
基於上述，本發明的固態發光元件及固態發光封裝體是採用封裝膠體與導線架來封裝發光晶片，不採用習知塑料碗杯。因此，本發明的固態發光元件及固態發光封裝體能降低因塑料碗杯的模具開發及製作所產生的製造成本。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明及圖式，但是此等說明與所附圖式僅用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
圖1A是本發明一實施例之固態發光封裝體的立體示意圖，而圖1B是圖1A中固態發光封裝體的側視示意圖。請參閱圖1A與圖1B，固態發光封裝體100包括一導線架110、一發光晶片120以及一封裝膠體130，其中發光晶片120裝設在導線架110上，並且電性連接導線架110，而封裝膠體130包覆導線架110與發光晶片120。
導線架110是由金屬材料所製成，並且包括一第一電極件111與一第二電極件112，其中第一電極件111具有至少一第一接觸端111a，而第二電極件112具有至少一第二接觸端112a。以圖1A所示的實施例為例，第一電極件111所具有的第一接觸端111a的數量為二個，而第二電極件112所具有的第二接觸端112a的數量也為二個。
然而，在其他實施例中，第一電極件111所具有的第一接觸端111a的數量可以僅為一個或是二個以上，而第二電極件112所具有的第二接觸端112a的數量也可以僅為一個或是二個以上，因此圖1A中的第一接觸端111a與第二接觸端112a二者的數量僅供舉例說明，並非限定本發明。
封裝膠體130具有一第一表面131、一第二表面132、一第三表面133與一第四表面134，其中第一表面131相對於第二表面132，而第三表面133相對於第四表面134。此外，第三表面133與第四表面134連接在第一表面131與第二表面132之間，其中第三表面133相連於第一表面131與第二表面132，而第四表面134也相連於第一表面131與第二表面132。
封裝膠體130局部暴露導線架110。詳細而言，第一表面131暴露第一接觸端111a與第二接觸端112a之頂部區域T11與T12，第二表面132暴露第一電極件111與第二電極件112之底面B11與B12，第三表面133與第四表面134皆暴露第一接觸端111a與第二接觸端112a之側邊區域T13與T14，如圖1A與圖1B所示。
封裝膠體130暴露第一接觸端111a與第二接觸端112a之頂部區域T11與T12，可助於散熱。第一電極件111與第二電極件112所暴露的底面B11與B12是用以連接焊料(solder，未繪示)，其中焊料例如是焊錫，如此，外部電源可經由焊料、第一電極件111以及第二電極件112而輸入電流至導線架110。
此外，第三表面133與第四表面134暴露第一接觸端111a與第二接觸端112a之側邊區域T13與T14，可經由側邊區域T13與T14連接焊料(solder，未繪示)，其中焊料例如是焊錫。如此，外部電源可經由焊料、第一接觸端111a以及第二接觸端112a而輸入電流至導線架110。故藉由暴露的側邊區域T13與T14，可使固態發光封裝體100是一種側光式封裝結構，進而應用於側邊入光型的發光裝置，例如側邊入光式背光模組、板燈等。
在本實施例中，封裝膠體130係同時暴露電極件的底面B11、B12與接觸端的側邊區域T13與T14，但未必要同時暴露，即可根據需求，製作時只暴露電極件的底面B11、B12，或製作時只暴露側邊區域T13與T14。
另外，第一電極件111與第二電極件112二者皆具有彎曲的結構，且第一電極件111與第二電極件112皆朝向第一表面131而彎曲。詳細而言，第一電極件111包括一第一承載部S11與一連接第一承載部S11的第一延伸部E11，而第二電極件112包括一第二承載部S12與一連接第二承載部S12的第二延伸部E12。
第一延伸部E11從第一承載部S11朝向第一表面131彎曲而延伸至第一接觸端111a，而第二延伸部E12從第二承載部S12朝向第一表面131彎曲而延伸至第二接觸端112a。如此，第一電極件111與第二電極件112皆具有朝向第一表面131而彎曲的結構。此外，第一電極件111與第二電極件112之彎曲處的外側為圓弧角狀，如圖1B所示。
發光晶片120電性連接第一電極件111與第二電極件112，並位在第一接觸端111a與第二接觸端112a之間，其中發光晶片120可以是以覆晶接合(flip chip)方式位在導線架110之第一承載部S11與第二承載部S12上。詳細而言，固態發光封裝體100可更包括兩個焊料凸塊140，而這些焊料凸塊140位在導線架110與發光晶片120之間，其中發光晶片120可藉由這些焊料凸塊140分別連接第一承載部S11與第二承載部S12。如此，發光晶片120得以電性連接第一電極件111與第二電極件112。
發光晶片120例如是發光二極體晶片，並且可為正向發光型或側向發光型的發光二極體晶片。發光晶片120用於發出一光線L1，並且具有一發光面122以及一相對發光面122的底面124，其中這些焊料凸塊140皆連接於底面124。
當外部電源經由焊料、第一接觸端111a與第二接觸端112a而輸入電流至導線架110時，電流能從焊料凸塊140傳遞至發光晶片120。如此，發光晶片120能接受電流而從發光面122發出光線L1。此外，光線L1會從第一表面131射出，所以第一表面131可為發光晶片120之出光面。
另外，第一承載部S11與第二承載部S12之間存有一間隔G1(space)，以至於第一電極件111與第二電極件112彼此不接觸，而在固態發光封裝體100正常運作的情況下，第一電極件111與第二電極件112二者僅只透過發光晶片120而彼此電性連接。換句話說，如果將圖1A與圖1B中的發光晶片120移除，則第一電極件111與第二電極件112二者會彼此電性絕緣。
圖2A是本發明另一實施例之固態發光封裝體的立體示意圖，而圖2B是圖2A中固態發光封裝體的側視示意圖。請參閱圖2A與圖2B，固態發光封裝體200包括一導線架210、一發光晶片220以及一封裝膠體130，其中發光晶片220也可以是發光二極體晶片，其例如是正向發光型或側向發光型的發光二極體晶片，而固態發光封裝體200、100二者結構相似。
舉例而言，發光晶片220裝設在導線架210上，且封裝膠體130包覆發光晶片220與導線架210，並局部暴露導線架210，例如封裝膠體130的第一表面131暴露第一接觸端211a的頂部區域T21與第二接觸端212a的頂部區域T22，而封裝膠體130的第二表面132暴露第一電極件211的底面B21與第二電極件212的底面B22。
此外，相同於前述實施例中的第一電極件111與第二電極件112，第一電極件211與第二電極件212二者皆具有彎曲的結構，其中第一電極件211與第二電極件212皆朝向第一表面131而彎曲，如圖2A與圖2B所示。另外，第一接觸端211a與第二接觸端212a二者功能相同於第一接觸端111a與第二接觸端112a，故不再重複贅述。
然而，固態發光封裝體200、100二者之間仍存有差異，其在於：發光晶片220是以打線接合(wire bonding)方式裝設在導線架210上，且導線架210不僅包括第一電極件211與第二電極件212，還包括一承載件213，其中發光晶片220裝設在承載件213上，例如發光晶片220可以是利用膠材(adhesive，未繪示)黏合在承載件213上。
具體而言，固態發光封裝體200更包括多條鍵合導線240，其中封裝膠體130更包覆這些鍵合導線240，而各條鍵合導線240電性連接第一電極件211與第二電極件212二者其中之一以及發光晶片220。因此，發光晶片220能經由這些鍵合導線240而電性連接第一電極件211與第二電極件212。如此，發光晶片220能經由這些鍵合導線240、第一電極件211與第二電極件212而接收從外部電源而來的電流，以使發光晶片220得以發出光線L2。
此外，發光晶片220具有一發光面222以及一相對發光面222的底面224，其中發光晶片220是從發光面222發出光線L2，而底面224連接承載件213，並可利用膠材來連接承載件213。
承載件213可以配置在第一電極件211與第二電極件212之間，且承載件213與第一電極件211、第二電極件212之間各別存有一間隔G2，即承載件213與第一電極件211隔著一個間隔G2，而承載件213與第二電極件212隔著另一個間隔G2。因此，承載件213、第一電極件211與第二電極件212三者彼此分離。此外，承載件213具有一底面B23，而第二表面132暴露底面B23，如圖2B所示。底面B21、B22、B23可連接焊料(solder，未繪示)，其中焊料例如是焊錫。
由於承載件213、第一電極件211與第二電極件212三者彼此分離，因此當發光晶片220發光時，發光晶片220會從第一電極件211與第二電極件212來接收電流，而發光晶片220所產生的熱能大部分則從承載件213傳遞，所以在固態發光封裝體200中，電流傳遞路徑與大部分熱能的傳導路徑二者並不相同。
值得一提的是，有別於圖1A與圖1B，在圖2A與圖2B的實施例中，封裝膠體130的第三表面133與第四表面134並未暴露第一接觸端211a的側邊區域S21與第二接觸端212a的側邊區域S22。然而，在其他實施例中，封裝膠體130的第三表面133與第四表面134也可以如同圖1A與圖1B所示，局部暴露第一接觸端111a的側邊區域T13與第二接觸端112a的側邊區域T14。再者，封裝膠體130的第三表面133與第四表面134也可以暴露中間承載件213的側邊區域，作為連接焊料用。因此，圖2A與圖2B所示的固態發光封裝體200並不限定本發明。
圖3A是本發明另一實施例之固態發光封裝體的立體示意圖，而圖3B是圖3A中固態發光封裝體的側視示意圖。請參閱圖3A與圖3B，本實施例的固態發光封裝體300與前述實施例的固態發光封裝體200相似，而二者差異包括：固態發光封裝體300所包括的導線架310。
具體而言，在導線架310中，承載件213與第一電極件211相連，而承載件213僅與第二電極件212分離，並且與第二電極件212之間存有一間隔G2。換句話說，相較於前述實施例的固態發光封裝體200，本實施例的固態發光封裝體300僅只具有一個間隔G2。
由於承載件213與第一電極件211相連，所以在本實施例中，發光晶片220不僅從第一電極件211來接收電流，而且發光晶片220所產生的熱能大部分也從承載件213與第一電極件211傳遞。因此，在固態發光封裝體300中，電流傳遞路徑與大部分熱能的傳導路徑會有部分重疊。此外，本實施例的固態發光封裝體300與前述實施例的固態發光封裝體200二者整體功能都相同，故不再重複贅述。
此外，與圖1A中的固態發光封裝體100相似，但卻不同於圖2A與圖2B中的固態發光封裝體200的地方在於：在圖3A與圖3B所示的固態發光封裝體300中，封裝膠體130會暴露第一接觸端211a的頂部區域T21與側邊區域S21，以及第二接觸端212a的頂部區域T22與側邊區域S22。另外，封裝膠體130可以更暴露承載件213的側邊區域213a，如圖3A所示。
這些暴露出來的側邊區域S21、S22、承載件213的側邊區域213a可以連接焊料，例如焊錫。如此，外部電源可經由焊料、第一接觸端211a以及第二接觸端212a而輸入電流至導線架310，從而讓發光晶片220發光。此外，裸露的頂部區域T21、T22更可以幫助散熱，以減少發光晶片220發生過熱(overheat)的情形。
再者，封裝膠體130亦可更暴露第一電極件211、第二電極件212、承載件213之底面，以與焊料連接。
須說明的是，在其他實施例中，可根據需求，製作時只暴露側邊區域S21、S22與側邊區域213a，或是製作時只暴露側邊區域S21、S22。因此，圖3A與圖3B所示的第一接觸端211a與第二接觸端212a二者裸露的部分僅供舉例說明，並非限定本發明。
圖4A是本發明一實施例之固態發光元件的立體示意圖，而圖4B是圖4A中區域A的放大示意圖。請參閱圖4A，本實施例的固態發光元件400包括多個前述實施例所揭露的固態發光封裝體，而在圖4A與圖4B所示的實施例中，固態發光元件400所包括的固態發光封裝體是以固態發光封裝體300(請參閱圖3A與圖3B)為例。
然而，在其他實施例中，固態發光元件400所包括的固態發光封裝體不僅可以是固態發光封裝體300，而且也可以是固態發光封裝體100(請參閱圖1A與圖1B)或200(請參閱圖2A與圖2B)。其次，固態發光元件400不僅可包括單一種固態發光封裝體，而且也可包括多種固態發光封裝體。例如固態發光元件400可以包括多個固態發光封裝體200與300。因此，在此強調，圖4A與圖4B所示的固態發光封裝體的種類僅供舉例說明，並非限定本發明。
在圖4A與圖4B所示的實施例中，這些固態發光封裝體300可以呈行列排列，其中排列在同一行的這些固態發光封裝體300，也就是沿著行方向D1排列的固態發光封裝體300，彼此鄰接，而每一相鄰這些固態發光封裝體300行間存有一間隔G3，即沿著列方向D2排列的這些固態發光封裝體300彼此之間存有間隔G3。
在固態發光元件400中，所有固態發光封裝體300的導線架310可以是由至少一塊金屬板所製造而成，而製造這些導線架310的方法例如是對上述金屬板進行機械加工，例如沖床(Stamping Press)，以使金屬板彎曲並形成這些間隔G2與G3，從而形成部分彼此鄰接的導線架310，如圖4A與圖4B所示。
當形成這些導線架310之後，在這些導線架310上裝設發光晶片220，其中發光晶片220可以是用覆晶接合或打線接合的方式裝設在導線架310上。之後，形成封裝膠體130，以將這些導線架310與這些發光晶片220包覆，從而完成固態發光元件400。
承上述，當固態發光元件400之後，可以對固態發光元件400進行切割(dicing)，以使這些固態發光封裝體300彼此分離。換句話說，圖3A與圖3B所示的固態發光封裝體300可從固態發光元件400切割而成，即固態發光封裝體300可以是從固態發光元件400所切割下來的一部分。
由於在其他實施例中，固態發光元件400也可以包括多個固態發光封裝體100或200，因此圖1A、圖1B、圖2A以及圖1B所示的固態發光封裝體100與200也可以是從固態發光元件400切割而成，即固態發光封裝體100與200也可以是從固態發光元件400所切割下來的一部分。
此外，固態發光元件400可以直接作為發光源來使用。例如，固態發光元件400可以用來作為照明燈具的燈源，或是與擴散片(diffuser)及增亮膜(bright enhancement film)等光學膜片(optical film)結合而製作成液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)的直下入式背光模組(direct-type backlight module)。
圖5是本發明另一實施例之固態發光元件的立體示意圖。請參閱圖5，本實施例的固態發光元件500與前述固態發光元件400相似，惟差異僅在於：在固態發光元件500中，所有固態發光封裝體300是排列成一列，且每一相鄰這些導線架310之間存有一間隔G3。
詳細而言，在固態發光元件500中，所有固態發光封裝體300是沿著列方向D2排列，且這些固態發光封裝體300彼此之間存有間隔G3。此外，固態發光元件500也可以是從固態發光元件400切割而成。換句話說，固態發光元件500可以是從固態發光元件400所切割下來的一部分。
此外，固態發光元件500可以作為燈條(light bar)來使用，例如固態發光元件500可以用來作為照明燈具的燈源，或是與導光板(Light Guide Plate，LGP)結合而製作成液晶顯示器的側邊式背光模組(side-type backlight module)。
必須說明的是，雖然固態發光封裝體100、200及300與固態發光元件500皆可以從固態發光元件400切割而成，但是固態發光封裝體100、200及300與固態發光元件500也可以不經過切割而形成，而固態發光元件400也可以是從其他含有較多數量固態發光封裝體的固態發光元件所切割而成。因此，以上所述的製造固態發光封裝體100、200與300以及固態發光元件400與500的方法僅供舉例說明，並非限定本發明。
綜上所述，本發明的固態發光元件及固態發光封裝體能不採用習知塑料碗杯來封裝發光晶片，從而能降低因塑料碗杯的模具開發及製作所產生的製造成本，並且省去開發及製作模具的所需時間。相較於習知塑膠引線晶片載體類型的封裝結構而言，本發明的固態發光元件與固態發光封裝體皆具有偏低的製造成本以及較少的製造時間。
此外，在以上所揭露的實施例中，固態發光封裝體可以是從固態發光元件切割而成，而且有的固態發光元件(例如圖5所示的固態發光元件500)也可以是從固態發光元件切割而成，因此利用對固態發光元件(例如圖4A所示的固態發光元件400)的切割，可以設計出多種尺寸與多種外型的固態發光元件(例如燈條)或固態發光封裝體，從而滿足多樣化的產品需求。
以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。
100、200、300．．．固態發光封裝體
110、210、310．．．導線架
111、211．．．第一電極件
111a、211a．．．第一接觸端
112a、212a．．．第二接觸端
112、212．．．第二電極件
120、220．．．發光晶片
122、222．．．發光面
124、224、B11、B12、B21、B22、B23．．．底面
130．．．封裝膠體
131．．．第一表面
132．．．第二表面
133．．．第三表面
134．．．第四表面
140．．．焊料凸塊
213．．．承載件
213a、T13、T14、S21、S22．．．側邊區域
240．．．鍵合導線
400、500．．．固態發光元件
D1．．．行方向
D2．．．列方向
E11．．．第一延伸部
E12．．．第二延伸部
L1、L2．．．光線
G1、G2、G3．．．間隔
S11．．．第一承載部
S12．．．第二承載部
T11、T12、T21、T22．．．頂部區域
圖1A是本發明一實施例之固態發光封裝體的立體示意圖。
圖1B是圖1A中固態發光封裝體的側視示意圖。
圖2A是本發明另一實施例之固態發光封裝體的立體示意圖。
圖2B是圖2A中固態發光封裝體的側視示意圖。
圖3A是本發明另一實施例之固態發光封裝體的立體示意圖。
圖3B是圖3A中固態發光封裝體的側視示意圖。
圖4A是本發明一實施例之固態發光元件的立體示意圖。
圖4B是圖4A中區域A的放大示意圖。
圖5是本發明另一實施例之固態發光元件的立體示意圖。
100．．．固態發光封裝體
110．．．導線架
111．．．第一電極件
111a．．．第一接觸端
112a．．．第二接觸端
112．．．第二電極件
120．．．發光晶片
122．．．發光面
124．．．底面
130．．．封裝膠體
131．．．第一表面
132．．．第二表面
133．．．第三表面
134．．．第四表面
140．．．焊料凸塊
E11．．．第一延伸部
E12．．．第二延伸部
L1．．．光線
G1．．．間隔
S11．．．第一承載部
S12．．．第二承載部
T11、T12．．．頂部區域
T13、T14．．．側邊區域

Claims (16)

  1. 一種固態發光封裝體，包括：一導線架，包括：一第一電極件，具有至少一第一接觸端；一第二電極件，具有至少一第二接觸端；一發光晶片，電性連接該第一電極件與該第二電極件，並位在該第一接觸端與該第二接觸端之間，其中該發光晶片用於發出一光線；以及一封裝膠體，包覆該導線架與該發光晶片，該封裝膠體具有相對之一第一表面與一第二表面，其中該第一表面為該發光晶片之出光面，且該第一電極件與該第二電極件皆朝向該第一表面而彎曲，而該第一表面暴露該第一接觸端與該第二接觸端之頂部區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之固態發光封裝體，其中該第一電極件包括一第一承載部與一連接該第一承載部的第一延伸部，而該第二電極件包括一第二承載部以及少一連接該第二承載部的第二延伸部，該第一延伸部從該第一承載部朝向該第一表面彎曲而延伸至該第一接觸端，而該第二延伸部從該第二承載部朝向該第一表面彎曲而延伸至該第二接觸端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之固態發光封裝體，其中該第一承載部與該第二承載部之間存有一間隔。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之固態發光封裝體，其中該發光晶片以覆晶接合方式位在該導線架之該第一承載部與第二承載部上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之固態發光封裝體，其中該導線架更包括一承載件，該承載件配置在該第一電極件與該第二電極件之間，其中該發光晶片裝設在該承載件上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之固態發光封裝體，更包括多條鍵合導線，而該發光晶片經由該些鍵合導線而電性連接該第一電極件與該第二電極件。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之固態發光封裝體，其中該承載件與該第一電極件相連，且該承載件與該第二電極件之間存有一間隔。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之固態發光封裝體，其中該承載件與該第一電極件、第二電極件之間各別存有一間隔。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之固態發光封裝體，其中該第二表面暴露該承載件底面。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之固態發光封裝體，其中該第二表面暴露該第一電極件與該第二電極件之底面。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之固態發光封裝體，其中該封裝膠體更具有相對之一第三表面與一第四表面，該第三表面與該第四表面連接在該第一表面與該第二表面之間，而該第三表面與該第四表面暴露該第一接觸端與該第二接觸端之側邊區域。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之固態發光封裝體，其中該第一電極件與該第二電極件之彎曲處的外側為圓弧角狀。
  13. 一種固態發光元件，其包括多個如申請專利範圍第1至12項中任一項所述之固態發光封裝體。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之固態發光元件，其中該些固態發光封裝體排列成一列，且每一相鄰該些導線架之間存有一間隔。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之固態發光元件，其中該些固態發光封裝體呈行列排列。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之固態發光元件，其中排列在同一行的該等固態發光封裝體彼此鄰接，且每一相鄰該些固態發光封裝體行間存有一間隔。
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