[发明专利]高功率发光二极管芯片封装结构与制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管，尤其是涉及高功率发光二极管芯片的一种封装结构及其制造方法。

背景技术

高功率(High Power)发光二极管是近年半导体产业快速发展的一环。有关高功率发光二极管芯片的封装，其最重要的考虑便在于如何妥善处理发光二极管芯片因高功率所产生的高温与高热，以避免其性能与寿命受到影响。

图1a所示为一种现有的发光二极管芯片封装结构的侧视图。如图1a所示，发光二极管芯片(Chip或Die)16设置于以BT树脂(Bismaleimide TriazineResin)制成的基板19上。二极管芯片16的电极通过导线(Bonding Wire)13与基板19上预先设置好的、对外提供电气连接的铜箔15衔接。二极管芯片16的周围环设有反射镜14，最后再以树脂17将二极管芯片16以及导线13封固起来。此封装方式的优点是生产上适合大量发光二极管芯片的封装，因此生产成本低。但其缺点是树脂不是良好的导热材料，所以芯片16所产生的高热主要需要依赖微薄的铜箔15发散，这种电气通道和散热通道合为一体的封装方式并不适用高功率的发光二极管芯片。

美国专利6,274,924号提出一种电气通道和散热通道分离的高功率发光二极管芯片的封装结构。为方便解说起见，美国专利6,274,924号的代表图在此引用为本说明书的图1b。如图1b所示，此结构主要是将金属的导线架(LeadFrame)12封固于由绝缘耐高温塑料所构成的胶体中。发光二极管芯片16设置于导热但电气绝缘的次载具(Submount)18上，二者再一同设置于一金属的散热(Heat Sinking)元件10(通常是一铜柱)上。散热元件10上可设置一反射镜14。散热元件10连同二极管芯片16、次载具18再一起穿置于胶体中预留的空间中。二极管芯片16的电极通过导线(未图标)与导线架12连接。最后胶体之上再通过预先成型的透明胶质透光性保护镜罩20覆盖，其中并注以树脂(未图标)以保护二极管芯片16与导线。

美国专利6,274,924号所提出的结构，因为分离了电气通道和散热通道而达成相当有效的散热，但是综合以上的制程来看，美国专利6,274,924号的制程相当繁复，生产成本不易降低。而且，其中比如包覆导线架12的胶体、与透光性保护镜罩20都需要开模以塑胶射出成型的方式事先制成，开模的费用固然是一笔不小的负担，但主要的问题是生产上的弹性低，例如要在图1b所示的结构中封装一个以上的二极管芯片16，则导线架12势必要重新开模制作。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种高功率发光二极管芯片的封装结构及其制造方法，一方面以完全分离电气通道和散热通道的方式来达到极佳的散热效率，另一方面制程上又能大量生产以降低生产成本，以解决前述现有的封装结构在散热与制程上的不尽理想之处。

本发明所提出的高功率发光二极管芯片封装结构，至少包含底座、反射板、发光二极管芯片、及连接发光二极管芯片的多条导线、以及保护发光二极管芯片与导线的透光性填充物或透光性保护镜罩。底座是由金属材料与绝缘材料一体成型构成而具有一扁平的形状。该金属材料分别构成一个与底座周缘保持适当距离、由底座上表面、以及底座下表面或侧面分别透出的散热座；以及多个位于该散热座四周适当位置、由底座上表面、以及底座下表面或侧面分别透出的电极。该绝缘材料位于该散热座与电极之间，致使散热座与任一电极、以及任二电极之间是绝缘黏合的。

所封装的发光二极管芯片即黏固于散热座的上表面，发光二极管芯片的正负电极则以该导线分别连接到底座的上表面电极上。反射板是以一适当的结合方式固定于底座之上。反射板具有一上下贯通的穿孔，以暴露出底座散热座上的发光二极管芯片，致使发光二极管芯片所发出的光线得以向上、向外射出。反射板是以高反射率的金属材料构成，或是由非金属材料构成但在穿孔的壁面涂有高反射率的薄膜。穿孔内填充有由树脂或类似的透明材料所构成的透光性填充物或透光性保护镜罩形成光通道，同时借以保护发光二极管芯片与导线。

此封装结构由于底座结构简单且采用一体成型的方式，因此适合大量的生产制造。本发明所提出的生产方法，是以一大片金属板同时制作多个发光二极管芯片的封装结构单元的底座。该金属板是以一次蚀刻或二面分别蚀刻的方式一次形成这些封装结构单元底座的散热座与电极图案，然后在散热座与电极间填充绝缘材料，在底座上面黏合反射板，之后在散热座上表面固晶、用导线将芯片与底座上表面电极连接、在反射板穿孔内填充透光性材料，最后再将各个封装结构单元切割分离开来。