專利名稱：發(fā)光二極管封裝結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體封裝領域，特別是涉及一種發(fā)光二極管的封裝結構。
背景技術：
目前發(fā)光二極管(LED, light emitting diode)在各個領域、尤其是投影顯示領域已經(jīng)得到了越來越廣泛的應用。在投影顯示應用中，LED發(fā)出的光需要照射到一個光閥上，并經(jīng)過光閥的調制生成圖像，最后經(jīng)過投影鏡頭投射到屏幕上。因此，LED發(fā)出的光形成的光斑必須覆蓋光閥的調制區(qū)域。效率最高的情況是，LED發(fā)出的光的光斑與光閥的調制區(qū)域剛好重合。由于LED的外形和光閥的外形都是矩形，這就要求發(fā)光二極管芯片在封裝時的放置位置和角度是嚴格 可控制的。然而這在實際工作中存在困難。如圖Ia所示，在一般的封裝結構100中，發(fā)光二極管芯片101通過焊接材料103被焊接固定在基板105的承載面105a上。圖Ib顯示了封裝結構100的俯視圖。其中，基板105的承載面105a包括兩個相鄰接的區(qū)域，焊接區(qū)105al和阻焊區(qū)105a2，其中焊接區(qū)105al包括兩個被阻焊區(qū)隔離的區(qū)域105ala和105alb，分別用于焊接發(fā)光二極管芯片及其電極，區(qū)域105ala和105alb之間不存在電連接。在圖Ib中，發(fā)光二極管芯片101與焊接區(qū)105ala之間涂覆有焊接材料103，例如金錫焊膏，并且發(fā)光二極管芯片被擺放到需要定位的位置。接下來需要加熱使焊接材料103熔化。然而在熔化過程中，焊接材料103變成液態(tài)而具有較強的流動性，它可以在焊接區(qū)105ala上自由流動，從而會帶動發(fā)光二極管芯片發(fā)生位移。在冷卻固化后，發(fā)光二極管芯片的位置和角度都會發(fā)生變化，如圖Ic所示。在圖Ic中，IOlc指的是用于電連接發(fā)光二極管芯片的一個電極和焊接區(qū)105alb之間的金線。為了解決這個問題，中國專利200920190457和201020616973分別提出一種固定機構來定位發(fā)光二極管芯片，但這種做法工藝復雜而且成本很高。因此需要一種發(fā)光二極管封裝結構，可以簡便的低成本的解決發(fā)光二極管芯片的定位問題。

實用新型內容本實用新型解決的主要技術問題是發(fā)光二極管芯片在封裝過程中的位移問題，這導致發(fā)光二極管芯片無法精確定位。本實用新型提出一種發(fā)光二極管封裝結構，包括發(fā)光二極管芯片，該發(fā)光二極管芯片包括固定面，該固定面的形狀為多邊形，該多邊形至少包括第一邊和第二邊；還包括基板，該基板包括承載面，該承載面包括相互鄰接的焊接區(qū)和阻焊區(qū)，該焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線至少包括第一段和第二段。發(fā)光二極管芯片的固定面焊接于焊接區(qū)上，至少部分固定面的第一邊與焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線上的第一段對齊，至少部分固定面的第二邊與焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線上的第二段對齊。[0010]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型包括如下有益效果在本實用新型中的發(fā)光二極管封裝結構中，利用焊錫膏在焊接過程中的流動性，發(fā)光二極管芯片可以精確定位。

圖la、lb和Ic是一種現(xiàn)有的發(fā)光二極管封裝結構的示意圖；圖2a和2b是本實用新型第一實施例的示意圖；圖3a和3b是本實用新型第二實施例的示意圖；圖4是本實用新型第三實施例的示意圖。
具體實施方式如背景技術中所述，現(xiàn)有技術中由于焊接材料在溶化后的流動會帶動發(fā)光二極管芯片從原始位置發(fā)生偏移。本實用新型提出，通過合理設計焊接區(qū)和阻焊區(qū)的形狀，以及控制發(fā)光二極管芯片在焊接區(qū)上的位置，可以阻止發(fā)光二極管芯片在焊接過程中的移動。本實用新型的第一實施例如圖2a和2b所示。本實施例的發(fā)光二極管封裝結構200，包括發(fā)光二極管芯片201，該發(fā)光二極管芯片201包括固定面201b，該固定面201b的形狀為多邊形。根據(jù)下面的描述可以知道，發(fā)光二極管固定面的邊的數(shù)量和相互的夾角并不影響本實用新型的實施。常見的發(fā)光二極管固定面的形狀為正方形和長方形，其中以正方形最為常見，故在本實施例中，采用固定面201b的形狀為正方形作為例子,如圖2b所示。在本實施例中，固定面201b包括第一邊206a和第二邊206b。 發(fā)光二極管封裝結構200還包括基板205，該基板包括承載面205a，該承載面包括相互鄰接的焊接區(qū)205al和阻焊區(qū)205a2，該焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線包括第一段207a和第二段207b。在本實施例中，焊接區(qū)205al包括兩個被阻焊區(qū)阻隔的區(qū)域205ala和205alb，分別用于焊接發(fā)光二極管芯片201的固定面201b和金線201c，區(qū)域205ala和205alb不存在電連接。在本實施例中，焊接區(qū)區(qū)域205ala和205alb表面鍍有金層或銀層，用于焊接的性能達到最佳。當然對有些金屬材料的基板來說，表面也可以不鍍金層或銀層。在本實施例中，阻焊區(qū)205a2涂覆有有機阻焊材料，在該有機阻焊材料上，焊接材料203不能浸潤和流動，因此焊接區(qū)與阻焊區(qū)之間的邊界就成為熔化后的焊接材料流動的邊界。在本實施例中，發(fā)光二極管芯片201的固定面201b放置于焊接區(qū)區(qū)域205ala上，固定面201b的第一邊206a與焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線上的第一段207a對齊，固定面201b的第二邊206b與焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線上的第二段207b對齊。在發(fā)光二極管芯片201和焊接區(qū)區(qū)域205ala之間涂覆有用于把兩者焊接在一起的焊接材料。當加熱升溫使焊接材料203熔化時，焊接材料變?yōu)橐簯B(tài)而發(fā)生流動。此時發(fā)光二極管芯片201的固定面201b與液態(tài)焊接材料之間充分濕潤并形成一體，因此焊接材料的流動邊界就是發(fā)光二極管芯片201的移動的邊界。由于焊接材料流動的方向是隨機的，因此在絕大多數(shù)情況下發(fā)光二極管芯片201會生一定程度的轉動。下面結合圖2b對本實用新型對發(fā)光二極管芯片精確定位的機理進行解釋[0024]假設發(fā)光二極管芯片201受到使其向某一個方向的轉動的力，例如順時針轉動，則其第一邊206a的上部會突出于第一段207a之外，同時其第二邊206b的右部會突出于第二段207b之外。此時由于表面張力的作用，第一段207a和第二段207b附近的焊接材料就會對突出于第一段207a和第二段207b之外的這部分發(fā)光二極管芯片的固定面產(chǎn)生一個向反向的作用力，使第一邊206a與第一段207a重新對齊，第二邊206b與第二段207b重新對齊。由此可見，任何使發(fā)光二極管芯片201發(fā)生轉動的作用力產(chǎn)生時，第一段207a和第二段207b附近的焊接材料都會由于表面張力的作用而產(chǎn)生具有與之相反效果的反作用力，使上述的發(fā)光二極管芯片的轉動不會發(fā)生；這樣，就可以使芯片在焊接過程中保持不動。在本實施例中，固定面201b的第一邊206a和第二邊206b相鄰。實際上，第一邊也可以和第二邊相對，這并不影響本實用新型的實施。在本實施例中，焊接材料203有多種選擇，例如金錫焊膏Au80Sn20、錫銀銅焊料、錫銀焊料、錫鉛焊料、錫鉍焊料或錫鉍銅焊料等。此處只是舉例，并不限制其它焊接材料的使用；任何在焊接過程中存在轉化為液態(tài)的過程的焊接材料都可以應用于本實用新型。在本實施例中，基板205的基材有多種選擇，例如但不限于陶瓷材料或金屬材料。當基板205為金屬材料(例如銅)時，為了保證發(fā)光二極管芯片201的正負極之間不存在電連接，可以在金屬材料的表面先涂覆一層絕緣材料層，再在該絕緣材料層表面敷銅線路層，發(fā)光二極管芯片就固定于該線路層上。該線路層上包括焊接區(qū)和阻焊區(qū)。這是現(xiàn)有的金屬基印刷線路板(MCPCB)的工藝，此處不贅述。值得說明的是，在本實用新型中，發(fā)光二極管芯片的固定面201b的第一邊206a和第二邊206b分別與焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線上的第一段207a和第二段207b對齊，指的是第一邊206a與第一段207a對準并重合、第二邊206b與第二段207b對準并重合。當然在實際操作中，這樣的對準并重合的放置操作可能存在一定的誤差，這種誤差一方面可以在焊接過程中被熔化的焊接材料的表面張力所糾正，另一方面發(fā)光二極管芯片一定范圍內的小幅移動往往是可以接受的。在本實用新型中，只要發(fā)光二極管芯片的固定面201b的的第一邊206a到第一段207a的最大距離不大于第一邊206a長度的15%，同時固定面201b的的第二邊206b到第二段207b的最大距離不大于第二邊206b長度的15%，就滿足本實用新型關于“對齊”的要求。在本實施例中，利用發(fā)光二極管固定面的兩個邊與焊接區(qū)與阻焊區(qū)的兩個線段分別對齊和熔化后的焊接材料的表面張力，對發(fā)光二極管芯片起到定位作用。以上描述適用于絕大多數(shù)情況，這是因為利用兩條邊只能限制發(fā)光二極管芯片201在某一個方向上的運動，在另一個方向上則無法限制。例如在本實施例中，在非常偶然的情況下有可能出現(xiàn)焊接材料拉動發(fā)光二極管芯片向第一邊206a的對邊或第二邊206b的對邊的方向運動，此時就不會出現(xiàn)發(fā)光二極管芯片的第一邊206a或第二邊206b突出于第一段207a或207b的狀況，進而達不到定位目的。然而，由于焊錫流動的方向是隨機的，剛好均勻的拉動發(fā)光二極管芯片向一個特定的方向運動而不發(fā)生轉動的概率非常低。實際上，使發(fā)光二極管芯片的固定面的兩個以上的邊與焊接區(qū)與阻焊區(qū)的多個段分別對齊可以達到更好的定位效果。例如，發(fā)光二極管芯片的固定面的多邊形還包括第三邊，焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線還包括第三段，第三邊與第三段對齊。更進一步的，發(fā)光二極管芯片的固定面的多邊形還包括第四邊，焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線還包括第四段，第四邊與第四段對齊。由于工作原理相同，本實用新型只舉例說明發(fā)光二極管芯片的固定面的四條邊(第一邊、第二邊、第三邊和第四邊)分別與焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的第一至第四段分別對齊的情況，作為本實用新型的第二個實施例。發(fā)光二極管芯片的三條邊分別與焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的第一至第三段對齊的情況，本領域的一般技術人員可以根據(jù)第一和第二實施例簡單的推斷得到，因此不再贅述。本實用新型的第二實施例如圖3a和3b所示，其中焊接區(qū)305al包括兩個被阻焊區(qū)305a2阻隔的區(qū)域305ala和305alb，分別用于焊接發(fā)光二極管芯片301的固定面和金線301c，區(qū)域305ala和305alb不存在電連接。如圖3b所示，在本實施例中，發(fā)光二極管芯片301的第一邊306a、第二邊306b、第三邊306c和第四邊306d分別與焊接區(qū)與阻焊 區(qū)的交界線的第一至第四段對齊，在圖3b中僅以將第一段307a標識出來作為舉例。第一段307a包括第一子段307al和第二子段307a2，分別與第一邊306a的對齊重合。應用與第一實施例相同的工作原理，依靠發(fā)光二極管芯片固定面的四條邊分別與焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的第一至第四段對齊，本實施例也可以達到定位發(fā)光二極管芯片位置的目的。為了保證定位發(fā)光二極管芯片的位置精度，在本實用新型中，發(fā)光二極管芯片的固定面的邊和與之對應的焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的對齊部分的長度占該邊的長度的比例不小于1%。舉例來說，如圖3b中所標識的,L表不第一邊的長度,D表不第一邊中不與第一段對齊的部分，則第一邊中與第一段對齊的部分的長度表示為L-D ;當(L-D)/L小于1%時，即第一邊中沒有與第一段對齊的部分所占第一邊長度的比例高于99%，此時的定位往往是不夠穩(wěn)定的。優(yōu)選的，發(fā)光二極管芯片的固定面的邊和與之對應的焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的對齊部分的長度占該邊的長度的比例不小于10%，更加優(yōu)選的，發(fā)光二極管芯片的固定面的邊和與之對應的焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的對齊部分的長度占該邊的長度的比例不小于30%?？梢岳斫猓緦嵤├?，發(fā)光二極管芯片的固定面的邊和與之對應的焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的對齊部分的長度占該邊的長度的比例的數(shù)值范圍是為了保證發(fā)光二極管芯片某一條邊的定位位置精度，而第一和第三實施例與本實施例之間只是定位邊的數(shù)量和邊上的定位位置的不同，在定位位置精度方面有同樣的要求，因此這些數(shù)值范圍在上述的第一實施例和下面的第三實施例中同樣適用。以第一實施例舉例來說，如圖2b所示，發(fā)光二極管芯片201的固定面的第一邊206a和與之對應的焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線(第一段207a)的對齊部分的長度占該邊的長度的比例不小于1% ;優(yōu)選的，該比例不小于10%;更加優(yōu)選的，該比例不小于30%。同時，發(fā)光二極管芯片201的固定面的第二邊206b和與之對應的焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線(第二段207b)的對齊部分的長度占該邊的長度的比例不小于1% ;優(yōu)選的，該比例不小于10% ;更加優(yōu)選的，該比例不小于30%。在本實用新型的第二實施例中，發(fā)光二極管芯片301的固定面的每一條邊都與焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的某一段對齊，而固定面的每一條邊的中部卻不與焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的任何一段對齊，這在實際使用中是有幫助的。這是因為，在每一條邊的不對齊的地方，多余的焊接材料可以流出，這使得發(fā)光二極管芯片的固定面的焊接均勻平整；否則，多余的焊接材料可能使發(fā)光二極管芯片局部翹起，進而影響其光收集效率。因此，發(fā)光二極管芯片的固定面的邊和與之對應的焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的對齊部分的長度占該邊的長度的比例不大于90%時，可以保證多余焊接材料的流出，使該發(fā)光二極管封裝結構得到更優(yōu)化的效果?？梢岳斫猓诘谝粚嵤├偷谌龑嵤├?，如果多余的焊接材料可以流出也是有幫助的，因此在這兩個實施例中，發(fā)光二極管芯片的固定面的邊和與之對應的焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線的對齊部分的長度占該邊的長度的比例不大于90%也是優(yōu)選的。在本實用新型的第三個實施例中，如圖4所示，發(fā)光二極管芯片401的固定面的每一條邊都與焊接區(qū)405al與阻焊區(qū)405a2的交界線的某一段對齊，而與第二實施例不同的是，固定面的每一條邊的兩邊不與焊接區(qū)405al與阻焊區(qū)405a2的交界線的任何一段對齊?？梢岳斫?，該實施例與第二實施例的效果幾乎相同，區(qū)別在于多余焊錫的流出位置不同。本實用新型還提出一種發(fā)光二極管光源，包括至少一顆發(fā)光二極管芯片，該至少一顆發(fā)光二極管芯片使用上述的發(fā)光二極管封裝結構。可以理解的是，該發(fā)光二極管光源 可以包括多顆發(fā)光二極管芯片，該多顆發(fā)光二極管芯片排成一個陣列。以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
權利要求1.一種發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，包括 發(fā)光二極管芯片，該發(fā)光二極管芯片包括固定面，所述固定面的形狀為多邊形，該多邊形至少包括第一邊和第二邊； 基板，該基板包括承載面，該承載面包括相互鄰接的焊接區(qū)和阻焊區(qū)，該焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線至少包括第一段和第二段； 所述發(fā)光二極管芯片的固定面利用焊接材料焊接于所述焊接區(qū)上，至少部分所述固定面的第一邊與焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線上的所述第一段對齊，至少部分所述固定面的第二邊與焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線上的所述第二段對齊。
2.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述多邊形為長方形或正方形。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述第一邊和第二邊相鄰。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述第一邊和第二邊相對。
5.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述第一邊與所述第一段對齊部分的長度占所述第一邊長度的比例不小于I %，所述第二邊與所述第二段對齊部分的長度占所述第二邊長度的比例不小于1%。
6.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述第一邊與所述第一段對齊部分的長度占所述第一邊長度的比例不小于30%，所述第二邊與所述第二段對齊部分的長度占所述第二邊長度的比例不小于30%。
7.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述第一邊與所述第一段對齊部分的長度占所述第一邊長度的比例不大于90 %，所述第二邊與所述第二段對齊部分的長度占所述第二邊長度的比例不大于90%。
8.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述多邊形還包括第三邊，所述焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線還包括第三段，至少部分所述第三邊與第三段對齊。
9.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述多邊形還包括第四邊，所述焊接區(qū)與阻焊區(qū)的交界線還包括第四段，至少部分所述第四邊和第四段對齊。
10.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述承載面的焊接區(qū)表面鍍有金層或銀層。
11.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述承載面的阻焊區(qū)涂覆有有機阻焊材料。
12.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于，所述基板的基材為陶瓷材料或金屬材料。
13.一種發(fā)光二極管光源，其特征在于，包括至少一顆發(fā)光二極管芯片，該至少一顆發(fā)光二極管芯片使用如權利要求I至12中任意一項描述的發(fā)光二極管封裝結構。
專利摘要本實用新型提出一種發(fā)光二極管封裝結構，包括發(fā)光二極管芯片，該發(fā)光二極管芯片包括固定面，該固定面的形狀為多邊形，該多邊形至少包括第一邊和第二邊；還包括基板，該基板包括承載面，該承載面包括相互鄰接的焊接區(qū)和阻焊區(qū)，該焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線至少包括第一段和第二段。發(fā)光二極管芯片的固定面通過焊接材料焊接于焊接區(qū)上，固定面的第一邊和第二邊分別與焊接區(qū)和阻焊區(qū)的交界線上的第一段和第二段對齊。在實用新型的發(fā)光二極管封裝結構中，利用焊接材料在焊接過程中的流動性，發(fā)光二極管芯片可以精確定位。
文檔編號H01L33/62GK202523752SQ20122001031
公開日2012年11月7日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權日2011年12月18日
發(fā)明者唐懷 申請人:深圳市光峰光電技術有限公司