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发光二极管封装结构及其制造方法和显示装置.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201010119696.1

申请日:

2010.02.05

公开号:

太阳城集团CN102148312B

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||著录事项变更IPC(主分类):H01L 33/48变更事项:申请人变更前:亿光电子工业股份有限公司变更后:亿光电子工业股份有限公司变更事项:地址变更前:中国台湾台北县土城市中央路三段76巷25号变更后:中国台湾新北市树林区中华路6之8号|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 33/48申请日:20100205|||公开
IPC分类号: H01L33/48(2010.01)I; H01L33/62(2010.01)I; H01L33/52(2010.01)I; G09F9/33 主分类号: H01L33/48
申请人: 亿光电子工业股份有限公司
发明人: 赖律名
地址: 中国台湾新北市树林区中华路6之8号
优先权:
专利代理机构: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 任永武
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201010119696.1

授权太阳城集团号:

102148312B|||||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.07|||2014.12.31|||2011.09.21|||2011.08.10

法律状态类型:

授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供发光二极管封装结构及其制造方法和显示装置。该制造方法包括:提供由至少一基材构成的基板结构;形成第一导电层于基板结构的第一面上;在基板结构上形成多个穿透基板结构的钻孔;形成一黏结层于相对该第一面的一第二面上,以将这些钻孔的一端覆盖住;形成一第二导电层于黏结层上;自该第一面,由这些钻孔的一端内移除部份的黏结层;沉积一金属层于该第一面上,并形成在这些钻孔的内侧壁及底部上;分别图案化第一和第二导电层以形成一电路图案于该第一面及第二面上;封装一发光二极管芯片于该第二面上,并与电路图案电性连接;模铸封胶并覆盖住该第二面;以及沿这些钻孔所构成的封装区域的外缘,切割基板结构以形成发光二极管封装结构。

权利要求书

1: 一种发光二极管封装结构的制造方法, 其特征在于, 包括 : 提供一基板结构, 该基板结构由至少一基材所构成, 该基板结构具有一第一导电层设 置于一第一面上 ; 在该基板结构上形成多个钻孔, 这些钻孔穿透该基板结构 ; 形成一黏结层于相对该基板结构的该第一面的一第二面上, 以将这些钻孔的一端覆盖 住; 形成一第二导电层于该黏结层上 ; 自该基板结构的该第一面, 由这些钻孔的一端内移除部份的该黏结层 ; 沉积一金属层于该基板结构的第一面上, 并形成在这些钻孔的内侧壁及底部上 ; 分别图案化该第一和第二导电层以形成一电路图案于该基板结构的第一面及该第二 面上 ; 封装一发光二极管芯片于该基板结构的第二面上, 并与该电路图案电性连接 ; 模铸一封胶并覆盖住该基板结构的第二面 ; 以及 沿这些钻孔所构成的一封装区域的外缘, 切割该基板结构以形成该发光二极管封装结 构。
2: 根据权利要求 1 所述的发光二极管封装结构的制造方法, 其特征在于, 该基材包括 一 PCB 基板。
3: 根据权利要求 1 所述的发光二极管封装结构的制造方法, 其特征在于, 该第一导电 层为一铜箔。
4: 根据权利要求 1 所述的发光二极管封装结构的制造方法, 其特征在于, 该第一导电 层被图案化成一阴极与一阳极电极。
5: 根据权利要求 1 所述的发光二极管封装结构的制造方法, 其特征在于, 这些钻孔的 形成步骤包括将多片基材堆叠后, 再对这些堆叠的基材同时进行机械式钻孔。
6: 根据权利要求 1 所述的发光二极管封装结构的制造方法, 其特征在于, 该该黏结层 的形成步骤包括涂布或使用无基材黏着方式形成于该基板的第二面上。
7: 根据权利要求 1 所述的发光二极管封装结构的制造方法, 其特征在于, 该该第二导 电层为一铜箔。
8: 根据权利要求 1 所述的发光二极管封装结构的制造方法, 其特征在于, 该第二导电 层被图案化成一固芯片垫和一焊垫。
9: 一种发光二极管封装结构, 其特征在于, 包括 : 一基底, 该基底具有多个四分之一的圆形通孔设置在该基底的角落上 ; 一图案化的第一导电层, 设置于该基底的一表面上 ; 一图案化的第二导电层, 设置于相对该基底表面的另一表面上 ; 一黏结层, 设置于该图案化的第二导电层与该基底的该表面之间 ; 一金属层, 形成于这些基底的圆形通孔的内侧壁 ; 一发光二极管芯片, 设置于该图案化的第二导电层上, 并通过该金属层电性连接该图 案化的第一导电层 ; 以及 一光学透镜, 其完全包覆该芯片及该基底的该表面。
10: 根据权利要求 9 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于, 该图案化的第一导电层 2 包括一阴极及一阳极。
11: 根据权利要求 10 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于, 还包括一防焊漆层设 置于该阴极与该阳极之间。
12: 根据权利要求 9 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于, 该图案化的第二导电层 包括两导电性相异的导电区域, 该两导电区域彼此分离设置。
13: 根据权利要求 12 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于, 该芯片设置在该两导 电区域其中之一个, 并通过一金属导线电性连接于该两导电区域其中另一个。
14: 一种显示装置, 其特征在于, 包括 : 一显示面板 ; 以及 多个发光二极管封装结构及多个传感器, 这些发光二极管封装结构及这些传感器成对 地设置于该显示面板的角落, 各该发光二极管结构用以发射一光源, 各该传感器用以作为 检测触控信号的元件 ; 其中该发光二极管封装结构包括 : 一基底, 该基底具有多个四分之一的圆形通孔设置在该基底的角落上 ; 一图案化的第一导电层, 设置于该基底的一表面上 ; 一图案化的第二导电层, 设置于相对该基底表面的另一表面上 ; 一黏结层, 设置于该图案化的第二导电层与该基底的该表面之间 ; 一金属层, 形成于这些基底的圆形通孔的内侧壁 ; 一发光二极管芯片, 设置于该图案化的第二导电层上, 并通过该金属层电性连接该图 案化的第一导电层 ; 以及 一光学透镜, 其完全包覆该芯片及该基底的该表面。
15: 根据权利要求 14 所述的显示装置, 其特征在于, 该传感器为 CMOS 传感器。
16: 根据权利要求 14 所述的显示装置, 其特征在于, 该图案化的第一导电层包括一阴 极及一阳极。
17: 根据权利要求 14 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于, 该图案化的第二导电 层包括两导电性相异的导电区域, 该两导电区域彼此分离设置。
18: 根据权利要求 17 所述的显示装置, 其特征在于, 该芯片设置在该两导电区域其中 之一个, 并通过一金属导线电性连接于该两导电区域其中另一个。

说明书


发光二极管封装结构及其制造方法和显示装置

    【技术领域】
     本发明有关一种侧设型 LED 封装体, 特别是有关以机械钻孔及铜箔黏贴工艺形成 的全包覆胶式侧设型 LED 封装体及其制造方法。背景技术
     侧设型 LED 封装体具有边射型发光二极管, 特别是其封装方式, 利用转移模铸的 方式制作全包覆式透镜, 以构成表面黏着型侧光型 (Side View) 封装。
     图 1 是显示传统侧设型 LED 封装体的立体示意图。于图 1 中, 一小尺寸的侧设型 LED 封装体 10 包括一基板 12, 其上具有 LED 芯片设置于导电线路上 ( 未绘示 )。一封胶 14 以模铸的方式包覆 LED 芯片及固芯片线, 做为封装体的透镜。由于此侧设型 LED 封装体 10 的设计及应用是以侧立固着的型式封装于系统 ( 例如光学式触控屏幕 ) 上, 因此为了增加 焊锡的接着性, 在 LED 封装体 10 两端需增加电极层 16a、 16b 以增加侧面吃锡面积, 甚至需 要增加一额外的电极垫 16c。 小尺寸侧设型 LED 封装体, 胶体大小已经受到限制, 如果因为特殊透镜 (lens) 需 求, 必须要使胶体利用最大化, 势必整个成品的 PCB 都要包覆胶体。因此, 帮助吃锡的钻孔 上方也必须要包覆胶体, 但是如此一来, 在封胶的过程中, 孔内将会灌满胶体。
     传统的制造方法必须使用激光钻孔, 并且停止至最上层的铜箔层, 利用铜箔层来 阻挡胶体灌入孔内。但是, 如欲形成可以帮助抓锡的孔洞, 其孔径对激光钻孔方法而言太 大, 必须重复施以多次激光 ( 例如数十次 ) 于同一点上以达大孔径钻孔, 造成成本过高, 不 符生产效益。另外的做法为, 在 PCB 基板的背面形成半盲孔 (blindhole), 此种钻孔限制为 必须使用大厚度的 PCB 板, 会影响成品的高度限制及成本, 并且在 PCB 加工时, 一次只能加 工一片 PCB, 同样地造成成本居高不下。再者, 另一做法为使用聚亚酰胺带 (PI tape) 黏贴 开口的做法, 因为 PI 带本身的黏贴公差, 以及于封胶时支撑胶体的能力远不及铜箔, 因此 限制产品的适用尺寸。再者, 另有使用防焊漆 ( 绿漆 ) 半塞孔的做法, 因为顾及防焊漆的注 射成型 (molding) 的耐受度, 因此必须要填孔超过一半以上的深度, 如此一来会影响到侧 设型吃锡及 PCB 的厚度必须要加厚。
     于 先 前 技 术 中, 关 于 印 刷 电 路 板 机 械 钻 孔 的 相 关 技 术, 日本专利早期公开 JP11-298120 揭露一种印刷电路板的制造方法, 包括以以蚀刻法移除基板上下表面的铜箔 层, 并以机械钻孔的方式形成穿孔 (through hole) 于基板中, 之后在绝缘基板的表面上形 成光阻及线路。
     发明内容
     本发明的目的是提供一种发光二极管封装结构及其制造方法和显示装置, 可避免 传统半盲孔钻法必须使用价格较高的厚 PCB 板并可避免因传统黏贴 PI 至已蚀刻好的线路 所导致的黏贴公差问题。
     本发明的一方面提供一种发光二极管封装结构的制造方法, 包括 : 提供一基板结构, 该基板结构由至少一基材所构成 ; 形成一第一导电层于该基板结构的一第一面上 ; 在 该基板结构上形成多个钻孔, 这些钻孔穿透该基板结构 ; 形成一黏结层于相对该基板结构 的该第一面的一第二面上, 以将这些钻孔的一端覆盖住 ; 形成一第二导电层于该黏结层上 ; 自该基板结构的该第一面, 由这些钻孔的一端内移除部份的该黏结层 ; 沉积一金属层于该 基板结构的第一面上, 并形成在这些钻孔的内侧壁及底部上 ; 分别图案化该第一和第二导 电层以形成一电路图案于该基板结构的第一面及该第二面上 ; 封装一发光二极管芯片于该 基板结构的第二面上, 并与该电路图案电性连接 ; 模铸一封胶并覆盖住该基板结构的第二 面; 以及沿这些钻孔所构成的一封装区域的外缘, 切割该基板结构以形成该发光二极管封 装结构。
     本发明的另一方面提供一种发光二极管封装结构的制造方法, 包括 : 提供一基板 结构, 该基板结构由至少一基材所构成, 该基材具有一第一金属层形成于一该基材的第一 面上 ; 形成多个钻孔于该基板结构内, 这些钻孔构成一封装区域 ; 形成一黏结层于相对该 基板结构的该第一面的一第二面上, 以将这些钻孔的一端覆盖住 ; 形成一第二金属层于该 黏结层上 ; 自该基板结构的该第一面, 由这些钻孔的一端内移除部份的该黏结层 ; 沉积一 金属层于该基板结构的第一面上, 并形成在这些钻孔的内侧壁及底部上 ; 分别图案化该第 一和第二导电层以形成一电路图案于该基板结构的第一面及该第二面上 ; 封装一发光二极 管芯片于该基板结构的第二面上, 并与该电路图案电性连接 ; 模铸一封胶并覆盖住该基板 结构的第二面 ; 以及沿这些钻孔所构成的一封装区域的外缘, 切割该基板结构以形成该发 光二极管封装结构。
     本发明的又一方面提供一种发光二极管封装结构, 包括 : 一基底, 该基底具有多个 四分之一的圆形通孔设置在该基底的角落上 ; 一图案化的第一导电层, 设置于该基底的一 表面上 ; 一图案化的第二导电层, 设置于相对该基底表面的另一表面上 ; 一黏结层, 设置于 该图案化的第二导电层与该基底的该表面之间 ; 一金属层, 形成于这些基底的圆形通孔的 内侧壁 ; 一发光二极管芯片, 设置于该图案化的第二导电层上, 并通过该金属层电性连接该 图案化的第一导电层 ; 以及一光学透镜, 系完全包覆该芯片及该基底的该表面。
     本发明的再一方面提供一种显示装置, 包括 : 一显示面板 ; 以及两个以上发光二 极管封装结构做为发射器及一 CMOS 接受器做为检测触控信号的元件, 设置于该显示面板 的角落。 其中该发光二极管封装结构包括 : 一基底, 该基底具有多个四分之一的圆形通孔设 置在该基底的角落上 ; 一图案化的第一导电层, 设置于该基底的一表面上 ; 一图案化的第 二导电层, 设置于相对该基底表面的另一表面上 ; 一黏结层, 设置于该图案化的第二导电层 与该基底的该表面之间 ; 一金属层, 形成于这些基底的圆形通孔的内侧壁 ; 一发光二极管 芯片, 设置于该图案化的第二导电层上, 并通过该金属层电性连接该图案化的第一导电层 ; 以及一光学透镜, 系完全包覆该芯片及该基底的该表面。
     本发明相较于现有技术的有益技术效果是 : 可以先行依孔径需求, 将多片 PCB 同 时钻孔, PCB 的板厚也不受限制, 不像传统半盲孔钻法, 必须使用价格较高的厚 PCB 板 ; 可依 实际设计需求, 将导电层蚀刻成图案化线路, 避免因传统黏贴 PI 至已蚀刻好的线路所导致 的黏贴公差问题, 导电层受封胶的能力也远远大过 PI 的能力, 因此能达到小尺寸全包覆封 胶体的低成本侧设型需求。附图说明
     为使本发明能更明显易懂, 下面将结合附图对本发明的较佳实施例作详细说明,其中 : 图 1 是显示传统侧设型 LED 封装体的立体示意图 ;
     图 2A- 图 2G 是显示根据本发明的实施例的侧设型 LED 封装体的制造方法各步骤 的示意图 ;
     图 3A- 图 3C 是显示根据本发明的实施例于机械钻孔内形成金属化导电层各步骤 的剖面示意图 ; 以及
     图 4A 和图 4B 是显示根据本发明的实施例以机械钻孔及铜箔黏贴工艺形成的全包 覆胶式侧设型 LED 封装体应用于光学式触控屏幕系统的示意图。
     具体实施方式
     以下以各实施例详细说明并伴随着附图说明的范例, 做为本发明的参考依据。在 附图或说明书描述中, 相似或相同的部分皆使用相同的标号。 且在附图中, 实施例的形状或 是厚度可扩大, 并以简化或是方便标示。再者, 附图中各元件的部分将以分别描述予以说 明, 值得注意的是, 图中未绘示或描述的元件, 为所属技术领域中具有通常知识者所知的形 式, 另外, 特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式, 其并非用以限定本发明。
     一般侧设型栅格阵列 (Land Grid Array, 简称 LGA) 封装要达到吃锡优良, 大多利 用 PCB 钻孔达到侧面增加吃锡面积需求, 使得锡膏与 PCB 铜箔接触表面积增加, 使握裹力能 达到推力测试需求。但有特殊要求的情况, 例如使用在发光二极管 (LED) 或接收光线的光 传感器 (photo sensor) 的小尺寸封装体, 因为发光或收光角度的限制, 透镜 (lens) 形状必 须符合需求, 加上尺寸的限制, 使得胶体本身无可避免地必须要包覆到钻孔的上方。 本发明 主要实施例及样态在于利用 PCB 铜箔黏贴技术来制作全包覆式侧设型封装体, 可以达到吃 锡优良以及降低成本的要求。
     图 2A- 图 2G 是显示根据本发明的实施例的侧设型 LED 封装体的制造方法各步骤 的示意图。请参阅图 2A, 首先提供一基板结构 100, 该基板结构由至少一基材所构成, 例如 用于制作印刷电路板 (PCB) 的素材基板 101。一般市售的 PCB 板为双层板, 于两侧皆有铜 箔, 因此可以使用蚀刻方式先将上层铜箔去除, 然而非限定于此, 亦可以使用素材基板 101, 并形成一第一导电层 110( 例如铜箔 ) 于该基板结构的一第一面上。再者, 亦可直接使用已 形成电镀铜箔的素材基板。
     接着, 请参阅图 2B, 形成多个钻孔 105 于基板结构 100 内, 这些钻孔 105 穿透该基 板结构。为了达到较佳的工艺效率, 可选择将多片基板结构堆叠后, 再进行机械式同步钻 孔, 以降低制造成本。于一范例中, 这些钻孔 105 的半径大抵为 0.5mm。接着, 形成一黏结层 115 于相对该基板结构 110 的该第一面的一第二面上, 以将这些钻孔 105 的一端覆盖住。 于 一实施例中, 黏贴具有黏结层 115 的胶带于基板结构的第二面上, 再将黏结层上的离型膜 移除。于另一实施例中, 可直接涂布黏结层 115 干膜或者使用无基材黏着方式于基板结构 100 的第二面上。接着, 形成第二导电层 120( 例如铜箔 ) 于黏结层 115 上, 如图 2D 所示。
     接着, 进行形成钻孔 105 内壁金属化步骤。图 3A- 图 3C 是显示根据本发明的实施 例于机械钻孔内形成金属化导电层各步骤的剖面示意图。请参阅图 3A, 其显示在钻孔 105附近区域的剖面示意图, 为了使钻孔 105 的内部显露第二导电层 120, 以利后续金属化层直 接接触。 于本发明的一实施例中, 自该基板结构的该第一面, 由这些钻孔的一端内移除部份 的该黏结层, 以化学溶剂将钻孔 105 底部的黏结层 115 移除, 如图 3B 所示。
     接着, 请参阅图 3C, 实施一金属化工艺 ( 例如电镀、 溅镀或化学气相沉积法 ), 将 一金属层 135 形成在这些钻孔 105 的内侧壁及底部上, 其中第二面的第二导电层 120 可通 过该金属层 135 导到第一面的第一导电层 110( 即后续图案化形成的阴极与阳极电极 112、 114)。
     请参阅图 2E, 接着进行固芯片面上形成图案化线路。分别图案化该第一和第二导 电层以形成一电路图案于该基板结构的第一面及该第二面上。于一实施例中, 施以光刻及 蚀刻步骤, 将第二导电层 120 图案化成电极电路结构, 包括固芯片垫 124 部分和金属线焊垫 122 部分。于其它实施例中, 依实际需求可增加电镀层, 以利 LED 芯片设置于导电线路上。
     接着, 请参阅图 2F, 封装一发光二极管芯片于该基板结构的第二面上, 并与该电路 图案电性连接。例如, 将一 LED 芯片 145 固芯片于固芯片垫上, 并将金属线 140 连接 LED 芯 片 145 与焊垫 122。此后, 模铸一封胶并覆盖住该基板结构的第二面, 例如将一封胶 132 以 移转模铸 (transfer molding process) 的方式包覆 LED 芯片及固芯片线, 做为封装体的透 镜 130。 在完成封胶步骤后, 沿这些钻孔所构成的一封装区域的外缘, 切割该基板结构以 形成该发光二极管封装结构, 即完成全包覆式侧设型 LED 封装体。本发明达到低成本高功 能的小尺寸需求, 吃锡区完整并最大化, PCB 厚度不受限, 因应光学需求的大尺寸透镜可以 最大化包覆 PCB 而不用担心吃锡孔有溢胶的问题。再者, 此封装体亦可使用于顶部观察 (top-looker) 型封装体。
     图 2G 是显示根据本发明实施例的全包覆式侧设型 LED 封装体的侧立示意图。 在阴 极和阳极电极 112、 114 之间设置有一防焊漆 ( 绿漆 ) 层 150 以防止电极之间短路。再者, 由于侧设型 LED 封装体仅一面与封装基底接触, 因此于部分实施例中上方的钻孔 105’ 可省 略。 于一实施例中, 该多个四分之一机械钻孔 105 包括两个四分之一机械钻孔于侧设型 LED 封装体的下方, 而上方的钻孔 105’ 可省略。
     图 4A 和图 4B 是显示根据本发明的实施例以机械钻孔及铜箔黏贴工艺形成的全包 覆胶式侧设型 LED 封装体应用于光学式触控屏幕系统的示意图。于图 4A 中, 一光学式触控 屏幕系统 400 包括显示面板 410, 以及两个以上的 LED 发射器 420 及 CMOS 接受器做为检测 触控信号的元件。上述 LED 发射器 420 可使用全包覆胶式侧设型 LED 封装体设置于显示面 板 410 的顶角, 如图 4B 所示。
     根据本发明再一实施例, 提供一种显示装置包括一显示面板 410 以及两个以上发 光二极管封装结构 420 做为发射器, 以及两各以上的 CMOS 传感器 ( 图未绘示 ) 做为检测触 控信号的元件, 发光二极管封装结构 420 及 CMOS 传感器以成对方式设置于显示面板的角落 上。该发光二极管封装结构 420 包括一基底, 该基底具有多个四分之一的圆形通孔设置在 该基底的角落上。一图案化的第一导电层设置于该基底的一表面上。一图案化的第二导电 层设置于相对该基底表面的另一表面上。 一黏结层设置于该图案化的第二导电层与该基底 的该表面之间。一金属层形成于这些基底的圆形通孔的内侧壁。一发光二极管芯片设置于 该图案化的第二导电层上, 并通过该金属层电性连接该图案化的第一导电层。一光学透镜
     完全包覆该芯片及该基底的该表面。
     本发明所揭露各实施例的优点在于, 利用 PCB 及铜箔的黏贴技术, 可以先行依孔 径需求, 将多片 PCB 同时钻孔, PCB 的板厚也不受限制, 不像传统半盲孔钻法, 必须使用价格 较高的厚 PCB 板。上层铜箔黏贴后直接覆盖住钻孔, 在依实际设计需求, 将铜箔蚀刻成图案 化线路, 避免因传统黏贴 PI 至已蚀刻好的线路所导致的黏贴公差问题, 铜箔承受封胶的能 力也远远大过 PI 的能力, 因此能达到小尺寸全包覆封胶体的低成本侧设型需求。
     本发明虽以各种实施例揭露如上, 然而其并非用以限定本发明的范围, 任何所属 技术领域中具有通常知识者, 在不脱离本发明的精神和范围内, 当可做出种种等同的改变 或替换, 因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

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