專利名稱：發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封裝結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管為一種半導(dǎo)體組件，具有效率高、壽命長(zhǎng)、不易破損等傳統(tǒng)光源無(wú)法與之相比的優(yōu)點(diǎn)。目前其多應(yīng)用于指示燈、顯示板等場(chǎng)合，在交通信號(hào)標(biāo)志與路燈照明上的應(yīng)用則最為普遍。隨著白光發(fā)光二極管的出現(xiàn)，發(fā)光二極管被視為21世紀(jì)的新型光源。由于發(fā)光二極管的體積小、切換速度快，因此逐漸取代電子裝置的光源，例如移動(dòng)電話、液晶屏幕與LED打印機(jī)等。LED打印機(jī)是利用LED作為光源來(lái)進(jìn)行成像，相較于傳統(tǒng)的激光打印機(jī)具有體積小、打印速度快等優(yōu)點(diǎn)。此外，LED光源也可以應(yīng)用于光感應(yīng)式打印機(jī)中，這種光感應(yīng)式打印機(jī)中需要設(shè)置特殊的光學(xué)印表頭以產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光線，目前這種光學(xué)印表頭可利用發(fā)光二極管陣列來(lái)作為光源，然后利用透鏡來(lái)傳遞光線與聚焦。然而， 目前的光學(xué)印表頭的光學(xué)機(jī)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，體積較大且容易造成組裝精度過(guò)低，并不利于量產(chǎn)。在現(xiàn)有的光學(xué)印表頭中，LED與驅(qū)動(dòng)芯片是采用個(gè)別封裝，然后再整合至印刷電路板中的，因此其體積較大，制造成本也較高。此外，LED的光源是采用透鏡等光學(xué)被動(dòng)元件來(lái)聚焦光線的，由于LED的部分光線會(huì)散射至鏡片以外的區(qū)域，因此光偶合效率較差。為提高光源能量，可利用較高的驅(qū)動(dòng)電流來(lái)驅(qū)動(dòng)LED，但是在提高驅(qū)動(dòng)電流的同時(shí)，將使發(fā)光二極管溫度上升，會(huì)造成額外的散熱問(wèn)題而且會(huì)降低發(fā)光二極管的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的LED封裝工藝體積較大、制造成本高、為了提高光源能量增加驅(qū)動(dòng)電壓而造成發(fā)光二極管溫度過(guò)高的缺陷，提供一種能省略光學(xué)被動(dòng)元件、簡(jiǎn)化發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)并且降低設(shè)計(jì)成本的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，其包括一驅(qū)動(dòng)芯片、一第一發(fā)光二極管元件以及一遮罩件。驅(qū)動(dòng)芯片具有一第一凹槽，第一發(fā)光二極管元件設(shè)置于第一凹槽中。遮罩件具有一第一透光區(qū)，遮罩件設(shè)置于驅(qū)動(dòng)芯片之上且第一透光區(qū)對(duì)應(yīng)于第
一凹槽。優(yōu)選地，上述遮罩件與上述驅(qū)動(dòng)芯片之間具有一間隙，該間隙的寬度為16-20 μ m。優(yōu)選地，上述驅(qū)動(dòng)芯片還具有一第二凹槽，該第二凹槽用于設(shè)置一第二發(fā)光二極管元件，上述遮罩件還具有一第二透光區(qū)，上述第二透光區(qū)對(duì)應(yīng)于上述第二凹槽。優(yōu)選地，上述第一透光區(qū)包括一透光孔或一透光玻璃。優(yōu)選地，上述發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)還包括一印刷電路板，用以設(shè)置上述驅(qū)動(dòng)芯片，上述驅(qū)動(dòng)芯片位于上述印刷電路板與上述遮罩件之間，其中上述驅(qū)動(dòng)芯片還具有至少一貫穿孔，上述印刷電路板經(jīng)由上述貫穿孔電性連接至上述驅(qū)動(dòng)芯片上的電路元件，其中上述貫穿孔是利用直通硅晶穿孔封裝技術(shù)形成的。優(yōu)選地，上述驅(qū)動(dòng)芯片具有一第一面與一第二面，上述第一凹槽位于上述驅(qū)動(dòng)芯片的第一面，上述遮罩件面向該第一面，印刷電路板面向驅(qū)動(dòng)芯片的第二面。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，將LED直接整合于驅(qū)動(dòng)芯片的凹槽中，由此縮小整體的封裝體積。驅(qū)動(dòng)芯片的上方設(shè)置有局部透光的遮罩件以聚焦LED所發(fā)出的光線，遮罩件可取代光學(xué)被動(dòng)元件以簡(jiǎn)化發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)與降低設(shè)計(jì)成本。并且，本發(fā)明所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，利用驅(qū)動(dòng)芯片的凹槽來(lái)設(shè)置發(fā)光二極管元件以簡(jiǎn)化并縮小封裝結(jié)構(gòu)，同時(shí)省略封裝基板。另外，本發(fā)明利用遮罩件的微孔取代光學(xué)被動(dòng)元件以控制光輸出量。由此，本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)化封裝結(jié)構(gòu)、縮小結(jié)構(gòu)體積與降低設(shè)計(jì)成本的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為根據(jù)圖1的剖面線AA’的封裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明110:印刷電路板120:驅(qū)動(dòng)芯片122:貫穿孔126:凹槽130:遮罩件132 透光區(qū)142 發(fā)光二極管元件15O 間隙170 黏著材料AA，剖面線H:寬度
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面列舉較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖， 詳細(xì)介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)包括印刷電路板110、驅(qū)動(dòng)芯片120與遮罩件130。驅(qū)動(dòng)芯片120設(shè)置于遮罩件130與印刷電路板110之間，遮罩件130上具有多個(gè)透光區(qū)132，圖1中以6個(gè)透光區(qū)為例，但并不局限于此。驅(qū)動(dòng)芯片120上具有凹槽以設(shè)置發(fā)光二極管元件，遮罩件130上的透光區(qū)132 則對(duì)應(yīng)于一個(gè)凹槽，讓LED所發(fā)出的光線可以透過(guò)透光區(qū)132發(fā)出。在本實(shí)施例中，遮罩件 130上的透光區(qū)個(gè)數(shù)可依照設(shè)計(jì)需求，如根據(jù)LED個(gè)數(shù)決定，但并不局限于此。接下來(lái)，請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2，圖2為根據(jù)圖1的剖面線AA’的封裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。驅(qū)動(dòng)芯片120具有多個(gè)凹槽以分別設(shè)置發(fā)光二極管元件。以凹槽1 為例說(shuō)明，發(fā)光二極管元件142設(shè)置于凹槽1 之中，遮罩件130上的透光區(qū)132位于凹槽126的正上方以讓發(fā)光二極管元件142的光線通過(guò)。值得注意的是，驅(qū)動(dòng)芯片120的電路元件與凹槽可形成于驅(qū)動(dòng)芯片120的同一面上，讓驅(qū)動(dòng)芯片120可直接連接至對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管元件142以提供驅(qū)動(dòng)電源。當(dāng)驅(qū)動(dòng)芯片120設(shè)置有不同波長(zhǎng)的LED陣列(例如紅、綠、藍(lán)三種LED陣列) 時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片120可控制不同LED陣列，使其混合為所需顏色的光源。遮罩件130采用例如硅或玻璃的材質(zhì)形成，在透光區(qū)以外的區(qū)域?yàn)椴煌腹鈪^(qū)域， 可用來(lái)阻擋光線的散射。在本實(shí)施例中，若遮罩件130是采用玻璃形成的，則在透光區(qū)132 以外的區(qū)域可涂布不透光材質(zhì)(例如黑色涂料)以防止光線散射。若遮罩件130采用硅材料形成，則透光區(qū)132可利用開(kāi)孔方式來(lái)形成。當(dāng)透光區(qū)132為一開(kāi)孔時(shí)，其開(kāi)孔的內(nèi)側(cè)面為光滑的反射面以減少光的能量損耗。本實(shí)施例并不限制遮罩件130的材料與透光區(qū)132 的結(jié)構(gòu)，只要可以讓LED所發(fā)出的光線穿過(guò)透光區(qū)132即可。遮罩件130上的其余透光區(qū)的結(jié)構(gòu)與透光區(qū)132相同，在此不作贅述。遮罩件130與驅(qū)動(dòng)芯片120之間具有一間隙150，間隙150的寬度H是根據(jù)光線波長(zhǎng)而定的，以減少光線繞射現(xiàn)象的發(fā)生，寬度H可以為16-20 μ m，但本實(shí)施例并不局限于此。遮罩件130與驅(qū)動(dòng)芯片120之間可利用黏著材料170黏貼并決定其間隙150的大小。 由于遮罩件130與驅(qū)動(dòng)芯片120之間具有間隙150，所以透光區(qū)132與凹槽1 之間會(huì)具有適當(dāng)?shù)木嚯x以降低繞射現(xiàn)象的發(fā)生。印刷電路板110用來(lái)設(shè)置驅(qū)動(dòng)芯片120，印刷電路板110位于驅(qū)動(dòng)芯片120的背面。換言之，遮罩件130面向驅(qū)動(dòng)芯片120的第一面，而印刷電路板110則面向驅(qū)動(dòng)芯片 120的第二面。驅(qū)動(dòng)芯片120具有多個(gè)貫穿孔，用來(lái)電性連接位于驅(qū)動(dòng)芯片120第一面的電路元件與印刷電路板110。以貫穿孔122為例，印刷電路板110可以透過(guò)貫穿孔122電性連接至驅(qū)動(dòng)芯片120中的電路元件以傳遞信號(hào)或電源。驅(qū)動(dòng)芯片120中的貫穿孔122可以利用直通硅晶穿孔封裝技術(shù)(Through-Silicon Via,Via)形成。貫穿孔122與凹槽126 的形成方式可利用半導(dǎo)體制程或微機(jī)電(microelectromechanical system, MEMS)制程來(lái)實(shí)現(xiàn)，但形成方式不局限于此。在經(jīng)由上述實(shí)施例的說(shuō)明后，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可采用其他適合的公知手段，在此不作贅述。在本實(shí)施例中，發(fā)光二極管元件142是直接設(shè)置于驅(qū)動(dòng)芯片120的凹槽1 中，因此可縮小封裝體積。遮罩件130的透光區(qū)132可用來(lái)引導(dǎo)發(fā)光二極管元件142的光線以便成像在所需的影像面上，因此遮罩件130可用來(lái)取代現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)被動(dòng)元件(例如透鏡等)以簡(jiǎn)化光學(xué)模組的復(fù)雜度與設(shè)計(jì)成本。印刷電路板110與驅(qū)動(dòng)芯片120中的電路直接利用直通硅晶穿孔封裝技術(shù)所形成的貫穿孔122來(lái)進(jìn)行電性連接。這樣的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步縮小整體封裝結(jié)構(gòu)的體積，同時(shí)可提高電氣信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定度。并且，由于本實(shí)施例中的遮罩件130、驅(qū)動(dòng)芯片120與印刷電路板110可采用堆棧的方式進(jìn)行封裝與整合，因此可以簡(jiǎn)化封裝流程同時(shí)降低成本，更有利于量產(chǎn)與應(yīng)用。本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于光學(xué)打印機(jī)的印表頭組件中做為光源使用，驅(qū)動(dòng)芯片120可依照印表頭組件所需的分辨率來(lái)設(shè)置陣列式凹槽以容置發(fā)光二極管元件，其陣列的設(shè)置方式并不受限于圖1與圖2所示的結(jié)構(gòu)。在經(jīng)由上述實(shí)施例的說(shuō)明后， 本領(lǐng)域技術(shù)人員還可采用其他適合的公知手段，在此不作贅述。
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綜上所述，本發(fā)明利用凹槽來(lái)設(shè)置發(fā)光二極管元件，并且對(duì)應(yīng)設(shè)置遮罩件以取代光學(xué)被動(dòng)元件，因此本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)具有縮小體積、簡(jiǎn)化封裝流程與降低成本等優(yōu)點(diǎn)。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，其包括一驅(qū)動(dòng)芯片，該驅(qū)動(dòng)芯片具有一第一凹槽；一第一發(fā)光二極管元件，設(shè)置于該第一凹槽中；以及一遮罩件，具有一第一透光區(qū)，該遮罩件設(shè)置于該驅(qū)動(dòng)芯片之上且該第一透光區(qū)對(duì)應(yīng)于該第一凹槽。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該遮罩件與該驅(qū)動(dòng)芯片之間具有一間隙。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該間隙的寬度為 16-20 μm0
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)芯片還具有一第二凹槽，該第二凹槽用以設(shè)置一第二發(fā)光二極管元件，該遮罩件還具有一第二透光區(qū)，該第二透光區(qū)對(duì)應(yīng)于該第二凹槽。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一透光區(qū)包括一透光孔。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該封裝結(jié)構(gòu)還包括一印刷電路板，該印刷電路板用以設(shè)置該驅(qū)動(dòng)芯片，該驅(qū)動(dòng)芯片位于該印刷電路板與該遮罩件之間，其中該驅(qū)動(dòng)芯片還具有至少一貫穿孔，該印刷電路板經(jīng)由所述貫穿孔電性連接至該驅(qū)動(dòng)芯片上的電路元件。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)芯片具有一第一面與一第二面，該第一凹槽位于該驅(qū)動(dòng)芯片的該第一面，該遮罩件面向該第一面，該印刷電路板面向該驅(qū)動(dòng)芯片的該第二面。
8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述貫穿孔是利用直通硅晶穿孔封裝技術(shù)形成的。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一透光區(qū)為一透光玻璃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，包括一驅(qū)動(dòng)芯片、至少一發(fā)光二極管元件、一遮罩件與一印刷電路板，驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)置于遮罩件與印刷電路板之間。驅(qū)動(dòng)芯片具有凹槽，用以分別設(shè)置發(fā)光二極管，遮罩件設(shè)置在驅(qū)動(dòng)芯片之上且具有對(duì)應(yīng)于凹槽的透光區(qū)以容許發(fā)光二極管的光線通過(guò)。所述發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)可省略光學(xué)被動(dòng)元件以簡(jiǎn)化發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)與降低設(shè)計(jì)成本。
文檔編號(hào)H01L25/16GK102339822SQ20101023299
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者吳明哲 申請(qǐng)人:環(huán)旭電子股份有限公司