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1、10申请公布号CN102082219A43申请公布日20110601CN102082219ACN102082219A21申请号200910246107322申请日20091201H01L33/48201001H01L33/64201001H01L21/5020060171申请人财团法人工业技术研究院地址中国台湾新竹县72发明人赖杰隆林建宪林修任74专利代理机构北京律诚同业知识产权代理有限公司11006代理人祁建国梁挥54发明名称发光二极管封装的制作方法57摘要本发明公开了一种发光二极管封装的制作方法，首先，于一导线架的一第一表面上配置至少一发光二极管芯片，其中发光二极管芯片连接导线架。导线架的。
2、一第二表面具有至少一散热区，且散热区对应于发光二极管芯片。接着，于散热区中配置一导热材料，导热材料直接接触导线架。并且，进行一固结成块工艺，以使导热材料固化为多个散热块。散热块直接接触导线架且固结成块工艺的一工艺温度实质上低于300。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图5页CN102082225A1/2页21一种发光二极管封装的制作方法，其特征在于，包括于一导线架的一第一表面上配置至少一发光二极管芯片，其中该发光二极管芯片连接该导线架，该导线架于相对于该第一表面的一第二表面具有至少一散热区，该散热区对应于该发光二极管芯片；于该散热区中配置一。
3、导热材料；以及进行一固结成块工艺，以使该导热材料固化为至少一散热块，该散热块直接接触该导线架。2根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，于该散热区中配置该导热材料方法包括于该导线架的该第二表面上放置一治具，该治具具有至少一孔洞以暴露出该散热区；以及将该导热材料放置于该孔洞中。3根据权利要求2所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，还包括于该固结成块工艺后移除该治具以形成该散热块。4根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，还包括于该散热区中配置该导热材料前，将该发光二极管芯片以及该导线架封装于一封装壳体中，且该封装壳体具有至少一孔洞以暴露出该导线架上的该散。
4、热区。5根据权利要求4所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，于该散热区中配置该导热材料方法包括将该导热材料直接放置于该封装壳体的该孔洞中。6根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，于该散热区中配置该导热材料方法包括将该导热材料网印于该散热区中。7根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，还包括于该散热块形成后，将该发光二极管芯片以及该导线架封装于一封装壳体中，且该封装壳体暴露出该散热块远离该导线架的一侧。8根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，还包括进行一打线工艺以将该发光二极管芯片电性连接该导线架。9根据权利要求1所述的发光二极管封。
5、装的制作方法，其特征在于，该导热材料包括一锡膏、一锡条、一银胶、一金属粉末或一液态金属。10根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，还包括于该散热区中配置该导热材料之前，进行一冲压工艺以使该导线架为一立体导线架。11根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，还包括藉由该散热块将该导线架连接至一散热基板上。12根据权利要求11所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，系使用一回焊工艺来将该散热块与该散热基板连接。13根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，于该导线架的该第一表面上配置该发光二极管芯片时，还包括使该发光二极管芯片封装于至少一反射。
6、杯中。14根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，该导热材料直接接触该导线架且该导热材料的导热系数大于10W/MK。权利要求书CN102082219ACN102082225A2/2页315根据权利要求1所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，该固结成块工艺包括进行一降温步骤，以将该导热材料固化成该散热块。16根据权利要求15所述的发光二极管封装的制作方法，其特征在于，该固结成块工艺还包括于该降温步骤之前进行一升温步骤，以先使该导热材料具有流动性，并于该降温步骤中将该导热材料固化成该散热块。权利要求书CN102082219ACN102082225A1/6页4发光二极管封装的。
7、制作方法技术领域0001本发明涉及一种发光二极管封装的制作方法，且尤其涉及一种具有散热块的发光二极管封装的制作方法。背景技术0002发光二极管LED属于半导体元件，其发光芯片的材料主要使用IIIV族化学元素，如磷化镓GAP、砷化镓GAAS等化合物半导体，其发光原理是将电能转换为光，也就是对化合物半导体施加电流，通过电子与空穴的结合，将能量以光的形式释出，而达成发光的效果。由于发光二极管的发光现象不是藉由加热发光或放电发光，因此，发光二极管的寿命长达十万小时以上，且无须暖灯时间IDLINGTIME。此外，发光二极管更具有反应速度快约为109秒、体积小、用电省、污染低、高可靠度、适合量产等优点，所。
8、以发光二极管所能应用的领域十分广泛如大型广告牌、交通号志灯、手机、扫描仪、传真机的光源以及照明装置等。0003近来，由于发光二极管的发光亮度与发光效率持续地提升，同时高亮度的白光发光二极管也被成功地量产，所以逐渐有白光发光二极管被使用于照明装置中，如室内的灯光照明以及户外的路灯照明等。一般而言，发光二极管都面临了散热方面的问题，若发光二极管在过高的温度情况下操作，将有可能导致发光二极管灯具所能提供的光线亮度衰减，且有寿命下降等问题。因此，发光二极管灯具的散热设计已成为研发人员关注的议题之一。0004目前，为了防止发光二极管的接面温度升高而在发光二极管封装中，设置形状固定的散热器，例如散热铜块。。
9、然而，散热铜块的存在将使封装过程较为复杂。发明内容0005本发明所要解决的技术问题在于提供一种发光二极管封装的制作方法，提供简易的方式制作发光二极管封装的散热块。0006为实现上述目的，本发明提出一种发光二极管封装的制作方法，首先，于一导线架的一第一表面上配置至少一发光二极管芯片，其中发光二极管芯片连接导线架。导线架于相对应于第一表面的一第二表面具有至少一散热区，且散热区对应于发光二极管芯片。接着，于散热区中配置一导热材料，导热材料直接接触导线架且导热材料的导热系数大于10W/MK。并且，进行一固结成块工艺，以使导热材料固化为至少一散热块。散热块直接接触导线架。0007在本发明的一实施例中，上。
10、述的于散热区中配置导热材料方法包括于导线架的第二表面上放置一治具，其中治具具有多个孔洞以暴露出散热区。并且，将导热材料放置于孔洞中。此外，于固结成块工艺后更包括移除治具以形成散热块。0008在本发明的一实施例中，于散热区中配置导热材料前，可以先将发光二极管芯片以及导线架封装于一封装壳体中，且封装壳体具有多个孔洞以分别暴露出导线架上的散热区。在一实施例中，于散热区中配置导热材料方法例如是将导热材料直接放置于封装壳体说明书CN102082219ACN102082225A2/6页5的孔洞中。0009在本发明的一实施例中，上述的于散热区中配置导热材料方法包括将导热材料网印于散热区中。0010在本发明的。
11、一实施例中，上述的发光二极管封装的制作方法更包括于散热块形成后，将发光二极管芯片以及导线架封装于一封装壳体中，且封装壳体分别暴露出散热块远离导线架的一侧。0011在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装的制作方法更包括进行一打线工艺以将发光二极管芯片电性连接导线架。0012在本发明的一实施例中，上述的导热材料包括一锡膏、一锡条、一银胶、一金属粉末或一金属液体。0013在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装的制作方法更包括于散热区中配置导热材料之前，进行一冲压工艺以使导线架为一立体导线架。0014在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装的制作方法更包括藉由散热块将导线架连接至一散热基板上。
12、。在一实施例中是使用一回焊工艺来将散热块与散热基板连接。0015在本发明的一实施例中，上述的于导线架的第一表面上配置发光二极管芯片时，更包括使发光二极管芯片封装于至少一反射杯中。0016在本发明的一实施例中，上述的导热材料直接接触导线架且导热材料的导热系数大于10W/MK。0017在本发明的一实施例中，上述的固结成块工艺包括进行一降温步骤，以将导热材料固化成散热块。在一实施例中，固结成块工艺更包括于降温步骤之前进行一升温步骤，以先使导热材料具有流动性，并于降温步骤中将导热材料固化成散热块。0018基于上述，本发明在低工艺温度下利用固结成块的方式在导线架的背面形成散热块。因此，发光二极管封装具有。
13、良好的散热设计，且散热块工艺相当简易。另外，本发明的固结成块工艺可以形成各种不同形状的散热块而在发光二极管封装的设计上具有更大的弹性。附图说明0019图1A至图1D绘示为本发明的一实施例的发光二极管封装的制作方法；0020图2绘示为本发明的另一实施例的发光二极管封装制作方法；0021图3A至图3D绘示为本发明的又一实施例的发光二极管封装的制作方法。0022其中，附图标记0023100、300发光二极管封装100、300半成品0024110、310导线架112第一表面0025114第二表面116散热区0026120发光二极管芯片130反射杯0027140导线150、350散热块0028150、2。
14、50、350导热材料160、260、360封装壳体0029262、362孔洞370散热基板说明书CN102082219ACN102082225A3/6页60030M治具M1孔洞具体实施方式0031图1A至图1C绘示为本发明发一实施例的发光二极管封装的制作方法。请先参照图1A，首先，于一导线架110的第一表面112上配置多个发光二极管芯片120，并使发光二极管芯片120设置于多个反射杯130中，其中发光二极管芯片120电性连接导线架110，以形成半成品100。值得一提的是，在导线架110相对于第一表面112的一第二表面114具有多个散热区116，且散热区116对应于发光二极管芯片120的位置。此。
15、外，散热区116未被任何元件覆盖而暴露出来。0032在本实施例中，反射杯130的形成方式例如是一射出工艺。反射杯130形成后则可以利用银胶或焊锡将发光二极管芯片120贴合于导线架110上。发光二极管芯片120也可以采用共晶的方式贴合于导线架110上。另外，发光二极管芯片120电性连接于导线架110的方法可以是进行一打线工艺以使导线140连接于发光二极管芯片120与导线架110之间。0033接着，请参照图1B与图1C，于散热区116中配置一导热材料150，并且进行一固结成块工艺，以使导热材料150固化为多个散热块150。为了清楚说明治具M的使用方式，图1B中的元件绘示方式是将图1A中的元件水平翻。
16、转而呈现出来。不过，图1A、图1B与图1C中相同元件符号都表示相同的元件。在此一步骤中，固结成块工艺的一工艺温度实质上低于300，或者是低于180。在图1B的步骤中，导热材料150直接接触导线架110且导热材料150的导热系数大于10W/MK，以达到有效的散热效果。0034详言之，请参照图1B，于散热区116中配置导热材料150的方法以及固结成块工艺，例如有以下步骤。首先，于导线架110的第二表面114上放置一治具M，其中治具M具有多个孔洞M1以暴露出散热区116。并且，将导热材料150放置于孔洞M1中，以进行升温步骤。此外，于升温步骤后更包括进行冷却步骤以固化导热材料150，并移除治具M以形。
17、成图1C所绘示的散热块150。详细来说，升温是为了让导热材料150具有流动性以填满于孔洞M1中，冷却是为了让流动态的导热材料150固化，达成适合于孔洞M1的形状的散热块150。当然，在其它的实施方式中，导热材料150可以是金属液体，也就是已被加温而液化的金属。因此，制作散热块150时例如是直接将已被加温而液化的金属液体填入治具M的孔洞M1中，随之进行冷却步骤以将金属液体固化成为散热块150。换言之，固结成块工艺可以包含升温步骤及冷却步骤，也可以仅包含冷却步骤。0035一般来说，工艺中任何过高的温度会使发光二极管芯片120失效或是劣化。因此，发光二极管芯片的封装工艺中有一定的温度容受性。举例而言。
18、，某些发光二极管芯片120可承受350持续5秒，而某些发光二极管芯片120仅可承受250持续10秒。所以，在发光二极管芯片120配置于导线架110后的任何工艺步骤都不宜采用太高的工艺温度。本实施例的固结成块工艺控制于300以下，或者是180以下进行，可以避免发光二极管芯片120因高温而损害。因此，所选用的导热材料150，基本上应为熔点较低的材料，例如熔点低于300的材料。0036具体而言，符合上述条件的导热材料例如有一锡膏、一锡条、一银胶、一金属粉末或一金属液体，其中金属粉末以及金属液体的材质分别包括锡、铟或其合金。以SN58BI说明书CN102082219ACN102082225A4/6页7。
19、锡膏而言，熔点约为140以下，因此，可以用于本实施例的固结成块工艺。实际上，以SN58BI锡膏作为本实施例的导热材料150，则固结成块工艺的步骤例如是进行一升温步骤以150至160的温度持续约60秒来熔化锡膏。随之，将熔化的锡膏冷却后便可固化而形成散热块150。0037在本实施例中，导热材料150为可流动性的材料或是粉末状的材料，因此本实施例可以采用涂布或是灌注的方式形成导热材料150于每一散热区116中。相较于以往需将固定形状的散热块一一放置于散热区中的制作方式而言，本实施例的散热块150工艺较简单。所以，本实施例的制作方法有助于提高整体工艺的效率。另外，成形后的散热块150直接接触导线架1。
20、10，因此可提供相当不错的导热性。0038为了清楚说明以散热块150直接接触导线架110时可提供的导热特性，以下将直接于发光二极管芯片120的背面设置锡导线的封装结构与未配置锡导线于发光二极管芯片120背面的封装结构进行测试。在未配置锡导线的情形下，发光二极管芯片120发光一段时间后，封装结构的热量仅能由导线架110传导出去。所以，发光二极管芯片120在室温约25下施以085W的电源功率发光一段时间后，散热区116的温度可能高达78。不过，在发光二极管芯片120背面配置有锡导线且锡导线直接接触导线架110的封装结构中，以相同的条件下使发光二极管芯片120发光一段时间后，散热区116的温度约为6。
21、53。由此可知，本实施例以直接接触的方式将散热块150配置于导线架110上确实可以有效地提供散热的作用。0039之后，请参照图1D，将发光二极管芯片120以及导线架110封装于封装壳体160中以完成发光二极管封装100。在本实施例中，封装壳体160分别暴露出散热块150远离导线架110的一侧以提供良好的散热效果。实际上，发光二极管封装100可以通过一回焊REFLUX的工艺，来将这些散热块150直接接触配置于一散热基板未绘示上以达到良好的散热效果。0040值得一提的是，散热块150的制作温度较低，不易造成发光二极管芯片120的损害。因此，发光二极管封装100具有相当不错的工艺良率，且封装的过程也。
22、较为简单。0041图2绘示为本发明的另一实施例的发光二极管封装制作方法。请参照图2，提供一个如图1A所绘示的半成品100。也就是说，导线架110的第一表面112上配置多个发光二极管芯片120，且发光二极管芯片120设置于多个反射杯130中，而发光二极管芯片120电性连接导线架110。此外，进行一封装工艺将上述的半成品100封装于封装壳体260中，且封装壳体260具有多个孔洞262以分别暴露出导线架110的第二表面114上的散热区116。值得一提的是，为了清楚说明本实施例的制作步骤，图2中的元件绘示方式是将图1A中的元件水平翻转而呈现出来。不过，图1A与图2中相同元件符号都表示相同的元件。004。
23、2在封装工艺后，本实施例例如是将导热材料250直接放置于封装壳体260的孔洞262中。接着，进行一固结成块工艺以将导热材料250填充并固结于孔洞262中。在本实施例中，导热材料250可以是上述实施例中所举例的任何一种材质。固结成块工艺也如同上述实施例，可包括升温步骤与冷却步骤，或是仅包括冷却步骤。值得一提的是，本实施例采用的升温步骤的工艺条件也可以采用上述实施例的工艺条件。也就是说，本实施例也是可在低于180的温度下进行固结成块工艺，以避免高温对发光二极管芯片120所产生的负面影响。因此，本实施例也具有工艺良率高的优点。说明书CN102082219ACN102082225A5/6页80043具。
24、体而言，不同于前述的实施例中，先进行散热块的制作后才封装，本实施例是先进行封装工艺后再将导热材料250放置于导线架110的散热区116中以制作散热块未绘示。导热材料250可以是锡膏、银胶、金属粉末或金属液体等材料。所以，导热材料250可以采用涂布或是灌注的方式一次地形成于多个散热区116中，而提供较为简便的制作流程。此外，本实施例的制作方法不需使用额外的治具就可以形成所需的散热块，也可以进一步简化工艺所需设备。不过，在一实施例中，于散热区116中配置导热材料250方法也可以是将导热材料250网印于各散热区116中。0044上述实施例的制作方式中，导热材料250并不具有特定的形状，而可以随不同的。
25、治具或是封装壳体而改变形状。因此，采用本发明提出的制作方法将有助于使散热块应用于各种不同的发光二极管封装设计。举例而言，图3A至图3D绘示为本发明的又一实施例的发光二极管封装的制作方法。请参照图3A，提供一半成品300。半成品300的组成元件以及元件之间的关系例如为绘示于前述实施例的图1A的半成品100。亦即，导线架110的第一表面112上配置多个发光二极管芯片120，且发光二极管芯片120设置于多个反射杯130中，而发光二极管芯片120电性连接导线架110。接着，请参照图3A与3B，进行一冲压工艺以使导线架110成为一立体导线架310。0045然后，请参照图3C，进行一封装工艺将上述的发光二。
26、极管芯片120、反射杯130等元件封装于封装壳体360中，且封装壳体360具有多个孔洞362以分别暴露出立体导线架310上的散热区116。值得一提的是，立体导线架310并非平面的设计，所以各个孔洞362的形状并不一致。0046在以往的制作方法中，将固定形状的散热块或是导热块配置于不同形状的孔洞中，可能会因为形状上彼此不兼容而无法提供良好的散热或导热作用。所以，以往的工艺需要随导线架的设计客制不同形状的散热块或是导热块而造成成本增加，且不同散热块或是导热块放置于不同孔洞的步骤也会使得工艺复杂化。因此，以往的工艺很难有较高的效率。0047在本实施例中，导热材料350可以直接置入于孔洞362。由于导。
27、热材料350不具特定形状，导热材料350可填满不同形状的孔洞362。之后，请参照图3D，进行一固结成块工艺以于不同形状的孔洞362中形成多个与孔洞362形状大致相同的散热块350，而完成发光二极管封装300。简言之，本实施例的散热块350可以随孔洞362的形状而各自成型。相较于以往的设计，本实施例的制作方法相当简单，不需为了孔洞362的形状改变而客制多种散热块350。因此，本实施例不但提供简单的制作方法也可以达到降低成本的目的。0048具体来说，本实施例的导热材料350可以是上述实施例中所提到的锡膏、锡条、银胶、金属粉末或是金属液体。当然，本实施例的固结成块工艺也可以采用上述实施例所描述的工艺。
28、条件。也就是说，本实施例的固结成块工艺是在低于180下进行，而不会对发光二极管芯片120有负面的影响。进一步而言，为了达到更好的散热效率，本实施例也可在散热块350完成后进行一回焊工艺，藉由散热块350将立体导线架310连接至一散热基板370上。更值得一提的是，以上的实施都以多个发光二极管芯片同时配置于导线架上来进行说明。不过，在其它的实施方式中，可以仅采用一个发光二极管芯片配置于导线架上，并依照上述工艺步骤来制作散热良好且工艺简单的发光二极管封装结构。0049综上所述，本发明利用固结成块的方式直接在导线架上形成散热块。散热块的外型可以随不同的结构设计而改变。再者，本发明的制作方法中，形成散热。
29、块的方法是将具有说明书CN102082219ACN102082225A6/6页9流动性的导热材料或是粉末状的导热材料以涂布或灌注的方式形成于散热区中。所以，本发明可以简易地完成导热材料的配置而有助于提高工艺效率。另外，本发明形成散热块所采用的固结成块工艺在一定的工艺温度，例如低于180下进行，因此固结成块工艺不会影响发光二极管芯片的工作效能。因此，经本发明的制作方法所制作的发光二极管封装具有良好的质量。0050当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。说明书CN102082219ACN102082225A1/5页10图1A图1B说明书附图CN102082219ACN102082225A2/5页11图1C图1D说明书附图CN102082219ACN102082225A3/5页12图2图3A说明书附图CN102082219ACN102082225A4/5页13图3B图3C说明书附图CN102082219ACN102082225A5/5页14图3D说明书附图CN102082219A。