紫外光发光二极管的封装结构的制作方法

本实用新型涉及一种发光二极管的封装结构，尤其是涉及一种紫外光发光二极管的封装结构。

背景技术：

发光二极管(light emitting diode，LED)是一种能发光的半导体电子元件，并且具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期时间长、且不含汞、具有环保效益等优点，近年已被普遍应用于照明。一般LED封装不仅要求能够保护LED芯片，而且还要透光等材料上的特殊要求、封装方法与结构。

一般封装技术中，利用不透明图案化基底，承载LED芯片(chip)与电极，通过金属导线将LED芯片与电极电连接后，在不透明基底与芯片上，以透明材料覆盖整个芯片、金属导线与不透明基底，固化后形成完成封装。由于封装必须使用透明材料，以利光线的射出，因此材料选择有限。目前LED封装常见的高分子胶体在长期照射UV(波长450nm以下)后会发生变质，造成穿透率下降，同时还会失去附着力，故在产品中后期的出光效益与品质都会有疑虑，无法提供UV LED长期的良好封装效果。

为能改善上述状况，现行市面产品发展出使用石英玻璃作为透镜材料，通过其在短波长下仍可维持高穿透率的特性，维持产品稳定的出光效益。但玻璃与基板间仍须使用胶体做为接合剂，长期使用后接合处胶体一样有变质风险，造成封装结构的密合性遭到破坏，造成芯片寿命大幅下降，同样无法提供UV LED长期的良好封装效果。

因此如何能改善上述问题，提升UV LED在长时间使用下仍具有良好的封装效果，同时保有高透光率，成为本实用新型所探讨的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种紫外光发光二极管的封装结构，以解决现有技术的上述问题。

为达上述目的，本实用新型提供一种紫外光发光二极管的封装结构，包含具有电极的基材；芯片，设置于基材上，并电连接电极；透明保护罩，覆盖基材与芯片；附着层，设置于基材与透明保护罩之间；以及光反射层，设置于透明保护罩与附着层之间，其中透明保护罩通过光反射层与附着层固定于基材上。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的光反射层直接附着于透明保护罩。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的光反射层的材料为金属。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的附着层的材料为金属，且光反射层与附着层共晶结合。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的附着层的材料为高分子树脂，且光反射层与附着层粘合。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的透明保护罩具有第一凹槽，对应芯片，使芯片置于第一凹槽中。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的透明保护罩具有靠近基材的表面，并且位于第一凹槽内的部分表面与基材分离。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的基材还包含：凹杯结构，以环绕芯片。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的基材还包含承载板，电极固定于承载板上，并穿通承载板以电性导通承载板的两侧；以及凹杯结构接触电极且与承载板分离。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的透明保护罩具有第二凹槽，并且第二凹槽对应于凹杯结构与芯片，使凹杯结构与芯片置于第二凹槽中。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的附着层固定并接触于基材的承载板与电极的任一者。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的透明保护罩具有靠近基材的表面，并且表面为平面。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的附着层接触并固定于凹杯结构的上表面。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的该透明保护罩形成有一凸出部，凹杯结构靠近透明保护罩的一侧形成有一凹陷部，其中凹陷部对应凸出部。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的凸出部与凹陷部均为环形。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的附着层固定于凹陷部中，光反射层固定于凸出部上。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的附着层仅覆盖凹陷部的底面，光反射层仅覆盖凸出部的顶面。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的芯片射出的光的波长为450纳米以下。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的透明保护罩具有远离基材的弧形表面。

本实用新型还提供一种紫外光发光二极管的封装结构，包含具有电极的基材；芯片，设置于该基材上，并电连接该电极；透明保护罩，覆盖该基材与该芯片；以及金属层，设置于该透明保护罩靠近该基材的部分表面，其中该金属层与该电极共晶结合。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的透明保护罩具有凹槽，对应于芯片，使芯片置于凹槽中。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的透明保护罩具有靠近该基材的表面，并且位于凹槽内的部分表面与基材分离。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的该基材还包含承载板，电极固定于承载板上，并穿通承载板以电性导通承载板的两侧；以及金属层与承载板分离。

在本实用新型的较佳实施例中，上述的透明保护罩具有远离该基材的弧形表面。

本实新型的优点在于，本实用新型能提供的发光二极管的封装结构，可以适用于市场上所有常见波长的LED芯片封装，尤其对于波段450nm以下的UV LED芯片的封装，能解决现有制作工艺产品容易产生劣化的问题，达到更佳且更长期的保护，进而延长UV LED的使用寿命。

附图说明

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

图1A是依据本实用新型的一实施例的所绘制的紫外光发光二极管的封 装结构10剖面结构示意图；

图1B是依据本实用新型的一实施例的所绘制的紫外光发光二极管的封装结构10俯视结构示意图；

图2是依据本实用新型的一实施例的紫外光发光二极管的封装结构11剖面示意图；

图3A是依据本实用新型的一实施例的所绘制的紫外光发光二极管的封装结构20剖面结构示意图；

图3B是依据本实用新型的一实施例的所绘制的紫外光发光二极管的封装结构20俯视结构示意图；

图4A是依据本实用新型的一实施例的所绘制的紫外光发光二极管的封装结构30剖面结构示意图；

图4B是依据本实用新型的一实施例的所绘制的紫外光发光二极管的封装结构30俯视结构示意图；

图5A是依据本实用新型的一实施例的所绘制的紫外光发光二极管的封装结构40剖面结构示意图；

图5B是依据本实用新型的一实施例的所绘制的紫外光发光二极管的封装结构40俯视结构示意图；以及

图6是依据本实用新型的一实施例的所绘制的紫外光发光二极管的封装结构50剖面结构示意图。

符号说明

1：基材

2：芯片

3：金属导线

4：附着层

5：透明保护罩

5a：凸出部

6：光反射层

10-12、20、30、40：封装结构

11：承载板

12：电极

13：凹杯结构

13a：凹陷部

C1、C2：凹槽

S1、S2、S5a、S13a、S131-S133：表面

具体实施方式

本实用新型是在提供一种紫外光发光二极管(UV LED)的封装结构，用以解决现有的封装方法下所导致的劣化状况，以改善对波长450nm以下的UV LED长期使用后的保护性，能有效延长UV LED使用寿命的功效。为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文以实施例配合所附附图，做详细说明。

图1A与图1B所示为依据本实用新型的一实施例的紫外光发光二极管的封装结构10，其中图1A为封装结构10的剖面结构示意图，图1B为俯视结构示意图。此实施例提供的封装结构10套用于一般不具有凹杯结构且使用正装打线芯片的LED。如图1A与1B所示，基材1包含不导电的承载板11与电极12，其中电极12固定于承载板11上并且电性导通承载板11上下两侧，本实施例中以电极12穿通承载板11为例说明，其中本实施例的承载板11使用陶瓷材料。之后将紫外光发光二极管的芯片2固定于基材1上，并且芯片2的一电极利用金属导线3与电极12电连接，芯片2的另一电极则与电极12直接接触以电连接，其中电极12的覆盖范围可以依需求做调整，此实施例中，电极12覆盖大部分的承载板11。之后形成附着层4于基材1上，直接接触电极12与承载板11分离，且位于芯片2和金属导线3外围，以环绕芯片2与金属导线3。透明保护罩5可以用模具直接成形或是利用蚀刻等方式形成所需的形状后，之后于透明保护罩5对应于附着层4的位置上形成光反射层6，并且将附着有光反射层6的透明保护罩5覆盖于基材1与芯片2上。本实施例中的透明保护罩5为石英玻璃材质，并且透明保护罩5上形成有多个凹槽C1，分别对应于基材1上的多个芯片2(图1A与图1B为简化说明，仅绘示出一个芯片2与对应的部分基材1)。透明保护罩5具有远离基材1的一上表面S1与靠近基材1的一下表面S2，上表面S1为平面，下表面S2为非平面，并且位于凹槽C1内的部分下表面S2与基材分离。本实施例中的附着层4使用高分子树脂作为粘着胶体，用以粘合基材1与透明保护罩5，使芯片2置于凹槽C1中。光反射层6上对应并覆盖至少部分附 着层4，并且光反射层6与附着层4的覆盖范围可依需求调整，本实施例中，光反射层6与附着层4覆盖凹槽C1以外的所有范围，并且光反射层6上对应并覆盖整个附着层4，如图1B所示。

本案实用新型人经研究发现，由于有部分紫外光会于透明保护罩中进行全反射，因此尽管尝试过不同封装结构来避免粘胶直接暴露于紫外光，依然无法完全解决粘胶因紫外光照射而老化的问题产生。而本实用新型提供的封装结构，由于附着层4与透明保护罩5之间具有光反射层6，因此能有效将紫外光反射，能几乎完整避免紫外光照射到胶体，在保有高透光率的前提下，达到更佳的封装效果，提高对UV LED的保护与使用寿命。

因此，本实用新型提供的紫外光发光二极管的封装结构，至少包含具有电极的基材，其中电极外露于基材表面，以提供电性导通的通道；设置于基材上的芯片，并且芯片电连接电极；透明保护罩，覆盖基材与芯片；附着层，设置于基材与透明保护罩之间；以及光反射层，设置于透明保护罩与附着层之间，其中透明保护罩是通过光反射层与附着层固定于基材上。

本实用新型提供的封装结构中，透明保护层的材料可以为任何抗UV的透明材质，例如玻璃材料、其他石英材料、氧化铝、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷，或是非氧化物透明陶瓷材料，如砷化镓(GaAs)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氟化镁(MgF₂)、氟化钙(CaF₂)等。而光反射层材料可以为金属，如铝、金、铜等纯金属或上述金属的组合或合金。另外，附着层除了上述实施例使用的高分子树脂外，还可以选用金属，在此情况下附着层与光反射层之间可以用金属共晶结合的方式来进行固定，直接避免胶体的使用，以防止任何材质劣化的情况发生。

上述实施例提供的封装结构10如图1A与图1B所示，套用不具有凹杯结构且使用正装打线芯片的LED，并且基材的电极固定于承载板上，利用电极穿通承载板的方式电性导通承载板两侧面，但于本实用新型其他实施例中，先形成电极片于承载板正反面，并于芯片切割后在承载板两侧形成导电层，以提供承载板两侧面电性导通的通道。另外，为能调整出光角度，如图2所示的本实用新型另一实施例的封装结构11，此实施例使用类似图1A-图1B所示实施例的结构(为方便说明，相同元件使用相同标号)，但上表面S1为弧形，其他实施例也可依所需进行适当调整。另外，图2所示的封装结构11相较于图1A所示的封装结构10，电极12覆盖较小部分的承载板11，并 且附着层4设置于基材1上同时接触电极12与承载板11。于其他实施例中依据电极12覆盖范围的不同，附着层4于基材1上的接触位置也依需求有不同做调整，例如可以是直接接触于单独承载板11上、单独电极12上，或同时接触于承载板11与电极12上。

虽然上述以不具有凹杯结构且使用正装打线芯片的LED做说明，但本实用新型提供的概念与结构并不以此为限。以下提供具有凹杯结构且使用正装打线芯片LED结构的实施例，以更详细说明本实用新型。

如图3A与图3B所示为依据本实用新型的一实施例的紫外光发光二极管的封装结构20，其中图3A为封装结构20的剖面结构示意图，图3B为俯视结构示意图，并且为简化说明，相同功能的元件使用相同标号做示意。如图3A与图3B所示，基材1包含承载板11、电极12与凹杯结构13，其中电极12固定于承载板11上并且穿通承载板11，以提供承载板11两侧面电性导通的通路，而凹杯结构13设置于承载板11的一侧，并且此实施例中封装结构20的凹杯结构13固定于电极12上且与承载板11分离，并且如图3B所示，凹杯结构13内侧形成圆形空间，并且覆盖其他部分的基材1，但本实用新型并不以此为限，凹杯结构13与基材1的接触位置与范围、凹杯结构13形成的空间形状、凹杯结构13覆盖的部分皆可依需求做调整。之后将紫外光发光二极管的芯片2固定于基材1上，使凹杯结构13环绕芯片2，并且芯片2的一电极利用金属导线3与未被凹杯结构13覆盖的部分电极12电连接，芯片2的另一电极则与未被凹杯结构13覆盖的另一部分电极12直接接触以电连接。之后形成附着层4于凹杯结构13的上表面S131，以环绕芯片2与金属导线3。之后将金属材质的光反射层6沉积于透明保护罩5对应于附着层4的部分下表面S2上，此实施例中透明保护罩上表面S1与下表面S2皆为平面。光反射层6对应并覆盖至少部分附着层4，其中光反射层6与附着层4的覆盖范围可依需求调整，本实施例中，光反射层6与附着层4覆盖整个凹杯结构13上表面S131，如图3B所示。封装结构20中的凹杯结构13的材料可以为陶瓷，并且可以选择性在凹杯结构13靠近芯片2的内侧表面S132上形成金属层或是光反射层，以达到提高出光的效果与强度。又于其他实施例中，形成金属层覆盖凹杯结构13的内侧表面S132与上表面S131，内侧表面S132上的部分金属层可以提高出光效果，而上表面S131上的部分金属层可以做为附着层4，已与光反射层6进行金属共晶结合。

在本实用新型其他实施例中，为能调整出光角度，上表面S1可以设计为弧形，或依所需进行适当调整。另外，图3A与图3B所示的封装结构20的电极12覆盖大部分的承载板11，并且基材的电极固定于承载板上，利用电极穿通承载板的方式电性导通承载板两侧面，但于本实用新型其他实施例中，先形成电极片于承载板正反面，并于芯片切割后在承载板两侧形成导电层，以提供承载板两侧面电性导通的通道。而本实施例中的附着层4直接设置并接触电极12上，但于本案其他实施例中，电极12的覆盖范围可以做调整，例如可以是直接接触于单独承载板11上、单独电极12上，或同时接触于承载板11与电极12上。

如图4A与图4B所示为依据本实用新型的一实施例的紫外光发光二极管的封装结构30，其中图4A为封装结构30的剖面结构示意图，图4B为俯视结构示意图，并且为简化说明，相同功能的元件使用相同标号做示意。如图4A与图4B所示的封装结构30，基材1包含承载板11、电极12与凹杯结构13，其中电极12固定于承载板11上并且穿通承载板11，以提供承载板11两侧面电性导通的通路，而凹杯结构13为环形，设置于承载板11的一侧。此实施例中的凹杯结构13固定于电极12上且与承载板11分离，并且如图4B所示，凹杯结构13为圆环形，但本实用新型并不以此为限。之后将紫外光发光二极管的芯片2固定于基材1上，使凹杯结构13环绕芯片2，并且芯片2的一电极利用金属导线3与未被凹杯结构13覆盖的部分电极12电连接，芯片2的另一电极则与未被凹杯结构13覆盖的另一部分电极12直接接触以电连接。之后形成附着层4于未被凹杯结构13覆盖且远离芯片2的凹杯结构13外侧的部分基材1上，以环绕芯片2与金属导线3。透明保护罩5可以用模型或是蚀刻或机械研磨加工等方式形成所需的形状后，于对应于附着层4的位置上形成光反射层6，并且将固定有光反射层6的透明保护罩5覆盖于基材1与芯片2上。本实施例中透明保护罩5上形成有多个凹槽C2，分别对应于基材1上的多个芯片2以及多个环绕芯片2的凹杯结构13(图4A与图4B为简化说明，仅绘示出一个芯片2、对应的凹杯结构13以及该凹杯结构13以外的部分基材1)。透明保护罩5覆盖基材1与芯片2，使芯片2与凹杯结构13置于凹槽C2中，较佳情况是，位于凹槽C2内的部分透明保护罩5下表面S2与凹杯结构13接触、卡合，以提供较稳固的保护效果。如图4A的封装结构30所示，凹杯结构13的上表面S131与外侧表面 S133皆与凹槽C2内的部分透明保护罩5下表面S2接触。于其他实施例中，凹杯结构13内侧表面S132可依需要选择性覆盖有光反射层或金属层，以提供较佳的出光效果。

如图5A与图5B所示为依据本实用新型的一实施例的紫外光发光二极管的封装结构40，其中图5A为封装结构40的剖面结构示意图，图5B为俯视结构示意图，并且为简化说明，相同功能的元件使用相同标号做示意。如图5A与图5B所示的封装结构30，基材1包含承载板11、电极12与凹杯结构13，其中电极12固定于承载板11上并且穿通承载板11，以提供承载板11两侧面电性导通的通路，而凹杯结构13设置于承载板11的一侧。此实施例中的凹杯结构13固定于电极12上且与承载板11分离，并且如图5B所示，凹杯结构13内侧形成圆形空间，并且覆盖其他部分的基材1，以提供芯片2保护，但本实用新型并不以此为限。之后将芯片2固定于基材1上，使凹杯结构13环绕芯片2，并且芯片2的一电极利用金属导线3与未被凹杯结构13覆盖的部分电极12电连接，芯片2的另一电极则与未被凹杯结构13覆盖的另一部分电极12直接接触以电连接。凹杯结构13远离基材1、靠近透明保护罩5的一侧形成有一凹陷部13a，透明保护罩5靠近凹杯结构13的一侧、对应于凹陷部13a的位置形成有一凸出部5a。附着层4形成于凹杯结构13的凹陷部13a，并且光反射层6形成于透明保护罩5的凸出部5a。更具体而言，此实施例中附着层4仅位于凹陷部13a的一底面S13a上，而光反射层6仅位于凸出部5a的一顶面S5a上，当透明保护罩5与凹杯结构13嵌合后，结构本身具有遮蔽效果使附着层4不会直接暴露于紫外光，而光反射层6可以覆盖附着层4，防止于透明保护罩5进行全反射的部分紫外光照射附着层4，达到双重遮蔽效果，并提供芯片2长期且稳固的保护。封装结构40的凸出部5a与凹陷部13a均为环形，如图5B所示的实施例为圆环形，但本实用新型并不以此为限。于其他实施例中，凹杯结构13内侧表面S132可依需要选择性覆盖有光反射层或金属层，以提供较佳的出光效果。

封装结构30与40提供的结构，由于具有至少部分凹杯结构13位于芯片2与附着层4之间，因此已经降低附着层4直接暴露于紫外光的机会，而光反射层6还能同时阻挡在透明保护罩5中全反射的部分紫外光照射于附着层4，达到双重保护的功效。封装结构30与40的电极12覆盖大部分的承载板11，并且附着层4直接设置并接触电极12上，但于其他实施例中，附着 层4于基材1上的接触位置也依需求有不同做调整，例如可以是直接接触于单独承载板11上、单独电极12上，或同时接触于承载板11与电极12上。另外，附着层4、透明保护罩5、光反射层6等的材料选择如同前所述，在此不再赘述。另外透明保护罩5上表面S1的形状、电极12的覆盖范围等，均可依需要做调整，因此不再赘述。

如同前所述的实用新型概念的目的，本实用新型同时提供另一种实施方式如下说明。前述实用新型实施例使用额外形成的附着层4，以固定透明保护罩5于基材1上，下述说明中提供的另一种实施方式，实用新型概念与目的与前述相同，不同的是下述实施方式不使用附着层4，而是直接使用基材1上的部分电极12，利用金属共晶的方式与光反射层6进行结合，完成封装。

由于电极12依不同实施例有不同分布，即使透明保护罩5的固定方式选用金属共晶来进行，为确保封装结构的牢靠度，会选用额外形成金属材质的附着层4的方式进行，如同前述的说明。但在电极12覆盖大部分承载板11的实施例中，如同图6所示，可以选择利用金属材质的光反射层6与电极12来进行金属共晶结合，以固定透明保护罩5于基材1上，减少附着层4的形成步骤与材料成本，并且由于直接避免胶体的使用，因此可以有效防止材质劣化的情况发生。图6所示的实施例，封装结构50除了不具有附着层4外，其余结构与图1A与图1B所示的封装结构10相同，因此不再赘述，并且附图延用相同标号仅做示意之用，本实用新型并不以此为限。只要电极12的覆盖范围能提供可靠的固定效果(如本案的较佳实施例中，光反射层6与电极12共晶结合，并且与承载板11分离)，直接使用电极12进行金属共晶结合的实施方式可以套用于任一种封装结构，如平面的上表面S1、弧形的上表面S1等。

除上述实施例外，本实用新型的结构也可以套用于倒装封装，芯片2可包含电极，直接与基材1的电极12接触以导通。其余部分的结构类似前说明的实施例，因此不再赘述。

本实用新型提供上述实施例仅用以说明，并非限制本实用新型。本实用新型提供的封装方法可以适用于市场上所有常见波长的LED芯片封装，尤其对于波段450nm以下的UV LED芯片的封装，能解决现有制作工艺产品容易产生劣化的问题，达到更佳的且更长期的保护，进而延长UV LED的使用寿命。