[发明专利]具有静电保护的光电元件的封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有静电保护的光电元件的封装结构，尤涉及具有有静电保护二极管的发光二极管或光敏二极管的封装元件。

背景技术

由于发光二极管(light emitting diode；LED)元件有体积小、发光效率高及寿命长等优点，因此被认为是次世代绿色节能照明的最佳光源。另外液晶显示器的快速发展及全彩屏幕的流行趋势，使白光发光二极管元件除了应用于指示灯及大型显示屏等用途外，更切入广大的消费性电子产品，例如：手机及个人数字助理(PDA)。

目前白光发光二极管元件多为封装氮化镓蓝色发光二极管的裸片而制成，然氮化镓蓝色二极管或氮化铟镓蓝绿光二极管由于其P/N结(junction)非常靠近表面，因此很容易遭受到静电的破坏。特别是在干燥的环境下，人体所带的静电可能就累积至1～2千伏。若是带静电的人体不慎碰触发光二极管元件的接脚，即使电流小但仍可摧毁发光二极管元件的电路。

为解决上述问题，公知技术是将发光二极管元件中并联一齐纳二极管(Zener diode)，来保护发光二极管裸片免于遭受静电的破坏。图1为典型发光二极管元件中发光二极管并联保护晶体的电路示意图。在发光二极管元件10正常操作电压Vcc下，发光二极管11处于顺偏压(forward bias)，例如：5伏的操作电压；而齐纳二极管12处于逆偏压(reverse bias)，一般齐纳二极管12的击穿电压约为8伏。因此，当发光二极管元件10被施加正常操作电压时，齐纳二极管12因为未达击穿电压而无法导通。但若因为人体所带高达1～2千伏静电被不经意导入发光二极管元件10的接脚时，将会使得发光二极管11及齐纳二极管12皆处于导通的状态，但几乎所有的电流都会经过齐纳二极管12，从而保护发光二极管11的电路不被破坏。

为了完成上述发光二极管元件的并联电路，有各种不同的公知技术去实现，然都有其各自的缺点。图2为美国第6,054,716号专利所公开的发光二极管元件剖面图。发光二极管元件20包含一固定于正极支架23的灯座底部231的发光二极管21，另包含一固定于灯座顶部232的齐纳二极管22。齐纳二极管22的N型电极221经由固晶胶25与灯座顶部232电性相连，其P型电极222则通过金属导线26和负极支架24电性相连。发光二极管21的P型电极212通过金属导线26与正极支架23电性相连，其N型电极211则通过金属导线26和齐纳二极管22的P型电极222电性相连。

上述发光二极管元件20为一种针脚式封装结构，不仅工艺上难度较高，且针脚需要与具有穿孔的电路板配合，因此会降低该电路板的布线密度。

图3为公知表面黏着式的发光二极管元件的剖面图。发光二极管元件30包含一壳体37、一穿设于壳体37的导线架38、一发光二极管31及一齐纳二极管32，又导线架38包括位于相同高度的一N型电极部33及一P型电极部34。发光二极管31及齐纳二极管32为分别通过固晶胶35固定于N型电极部33及P型电极部34上。发光二极管31的N型电极通过金属导线36与N型电极部33电性相连，其P型电极通过金属导线36与P型电极部34电性相连。齐纳二极管32的N型电极为通过金属导线36与N型电极部33电性相连。

一封止层39填充于壳体37内，并可使发光二极管31发出的光线透射过。由于发光二极管31及齐纳二极管32位于同一高度，因此发光二极管31发出的光线会被旁边的齐纳二极管32影响或遮挡。尤其是齐纳二极管32是接近黑色的，对于光线有吸收的作用，从而降低透射过封止层39的光线。此外，金属导线36以焊线(wire bonding)工艺完成，因此需要产生金属导线36形状的工艺空间。但由于发光二极管31及齐纳二极管32位于同一高度，故造成焊线工艺空间受到局限。

发明内容

本发明提供一种具有静电保护的光电元件的封装结构，通过将静电保护裸片固定于导线架的凹处，而使得光电元件的发光效率提升。

本发明提供一种具有静电保护的光电元件的封装结构，其中光电二极管及静电保护裸片的固定位置可以最佳化，从而使得光电元件的封装尺寸可以缩小。

本发明提供一种减少焊线工艺限制的光电元件的封装结构，通过将光电二极管及静电保护裸片固定于导线架的不同高度处，而使得焊线工艺的形成线形空间更大，从而降低焊线工艺的困难度。