本发明关于一种覆晶式发光二极管及其制造方法。覆晶式发光二极管包括具有正极和负极的发光二极管芯片、第一金属片、第二金属片、封装材料、导电部及绝缘层。发光二极管芯片、第一金属片及第二金属片被封装于封装材料内，且发光二极管芯片的正极与负极、第一金属片及第二金属片彼此绝缘且各具有从封装材料的表面暴露出来的表面。导电部设置来在正极与负极之间保持绝缘的状态下，使第一和第二金属片分别与正极和负极电性连接。绝缘层设置在封装材料的表面上，以覆盖导电部及暴露于封装材料的表面的正极、负极、第一及第二金属片。
封装材料，配置来将该发光二极管芯片、该第一金属片及该第二金属片封装于其内，其中，该发光二极管芯片的该正极与该负极、该第一金属片及该第二金属片是彼此绝缘且分别具有从该封装材料的一表面暴露出来的表面；
导电部，配置来在该发光二极管芯片的该正极与该负极之间保持绝缘的状态下，使该第一金属片与该发光二极管芯片的该正极电性连接、并使该第二金属片与该发光二极管芯片的该负极电性连接；以及绝缘层，设置在该封装材料的该表面上，以覆盖该导电部以及暴露于该封装材料的该表面的该发光二极管芯片的该正极与该负极、该第一金属片及该第二金属片的多个该表面。
2.如权利要求1的所述覆晶式发光二极管，其特征在于，该发光二极管芯片的该正极与该负极、该第一金属片及该第二金属片的分别从该封装材料的该表面暴露出来的多个该表面是与该封装材料的该表面齐平。
3.如权利要求1的所述覆晶式发光二极管，其特征在于，该绝缘层为导热绝缘层，配置来传导由该发光二极管芯片所产生的热。
4.如权利要求3的所述覆晶式发光二极管，还包括散热板，该散热板接触该导热绝缘层，以使从该导热绝缘层所传导来的热发散。
5.如权利要求3的所述覆晶式发光二极管，其特征在于，该导热绝缘层还配置来发散由该发光二极管芯片所产生的热。
6.如权利要求1的所述覆晶式发光二极管，其特征在于，该发光二极管芯片具有发光面，该发光面配置为从该封装材料暴露出来。
7.如权利要求1的所述覆晶式发光二极管，其特征在于，该第一金属片与该第二金属片形成该覆晶式发光二极管中的电路图案。
8.如权利要求1的所述覆晶式发光二极管，其特征在于，该第一金属片及该第二金属片为可挠金属片。
9.如权利要求1的所述覆晶式发光二极管，其特征在于，该导电部为借由网印或点胶的方式而被形成的导电胶或焊料。
10.如权利要求1的所述覆晶式发光二极管，还包括用于与该发光二极管芯片一起运作的电子组件。
11.一种制造覆晶式发光二极管的方法，该方法包括以下的步骤：提供具有通孔的金属片；
设置发光二极管芯片于该金属片的该通孔中，且该发光二极管芯片的正极和负极未与该金属片接触；
以封装材料封装该金属片及该发光二极管，其中，该金属片及该发光二极管的该正极和该负极各具有从该封装材料的表面暴露出来的表面；
蚀刻该金属片，以形成电路图案，该电路图案至少具有相互绝缘的第一部分及第二部分；
形成导电部，以在该发光二极管芯片的该正极与该负极保持绝缘的状态下，使该发光二极管芯片的该正极与该电路图案的该第一部分电性连接、并使该发光二极管芯片的该负极与该电路图案的该第二部分电性连接；以及于该封装材料的该表面上设置绝缘层，以覆盖该导电部及从该封装材料的该表面暴露出来的该金属片的该表面及该发光二极管的该正极和该负极的多个该表面。
12.如权利要求11的所述制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，蚀刻该金属片的该步骤包括：设置感光胶层于该封装材料的该表面，以覆盖该金属片的该表面及该发光二极管的该正极和该负极的多个该表面；
在该感光胶层的背对该封装材料的表面侧上设置具有图案化开口的屏蔽部；
透过该屏蔽部的该图案化开口蚀刻该感光胶层，以在该感光胶层中形成对应于该图案化开口的开口；
透过该感光胶层中的该开口蚀刻该金属片，以形成该电路图案；以及从该封装材料的该表面移除该感光胶层；并且
其中，在蚀刻该金属片的步骤中，在该封装材料中的对应于该金属片被蚀刻的位置处形成凹部，且该绝缘层还延伸到该凹部中。
13.一种制造覆晶式发光二极管的方法，该方法包括以下的步骤：提供具有通孔及电路图案的金属片，该电路图案至少具有相互绝缘的第一部分及第二部分；
设置发光二极管芯片于该金属片的该通孔中，且该发光二极管芯片的正极和负极未与该金属片接触；
以封装材料封装该金属片及该发光二极管，其中，该金属片及该发光二极管的该正极和该负极各具有从该封装材料的表面暴露出来的表面；
形成导电部，以在该发光二极管芯片的该正极与该负极保持绝缘的状态下，使该发光二极管芯片的该正极与该电路图案的该第一部分电性连接、并使该发光二极管芯片的该负极与该电路图案的该第二部分电性连接；以及于该封装材料的该表面上设置绝缘层，以覆盖该导电部及从该封装材料的该表面暴露出来的该金属片的该表面及该发光二极管的该正极和该负极的多个该表面。
14.如权利要求13的所述制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，该金属片借由蚀刻来形成该通孔及该电路图案。
15.如权利要求11或13的所述制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，从该封装材料的该表面暴露出来的该金属片的该表面及该发光二极管的该正极和该负极的多个该表面是与该封装材料的该表面齐平。
16.如权利要求11或13的所述制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，该绝缘层为导热绝缘层，配置来传导由该发光二极管芯片所产生的热。
17.如权利要求16的所述制造覆晶式发光二极管的方法，还包括提供与该导热绝缘层接触的散热板，以使从该导热绝缘层所传导来的热发散。
18.如权利要求16的所述制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，该导热绝缘层还配置来发散由该发光二极管芯片所产生的热。
19.如权利要求11或13的所述制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，该发光二极管芯片具有发光面，该发光面配置为从该封装材料暴露出来。
20.如权利要求11或13的所述制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，该金属片为可挠金属片。
21.如权利要求11或13的所述制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，该导电部是借由网印或点胶的方式而被形成。
22.如权利要求11或13的所述制造覆晶式发光二极管的方法，其特征在于，该封装材料中还封装有用于与该发光二极管芯片一起运作的电子组件。
覆晶式发光二极管及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明是关于一种覆晶式发光二极管及其制造方法，特别是关于一种结构简单且可降低热所造成的影响的覆晶式发光二极管及其制造方法。
背景技术
[0002] 在现有技术中，由于发光二极管(LED)相较于传统光源(如：白炽灯等)具有较高的发光效率和较低的能源损耗，其已被广泛地使用来作为光源。在实际应用上，由发光二极管作为光源的发光装置通常是由以串联或并联的方式被组装于同一基板上的多个发光二极管所形成。然而，在此多个发光二极管产生光的同时，大量的热将会伴随着产生，特别是当多个发光二极管以高密度被组装在同一基板上时，若热聚积在基板上而无法被有效地被发散出去，将会造成不良的影响，例如，基板的变形、发光二极管芯片的脱落或发光输出效率衰减等。
[0003] 目前已知有被称作覆晶(flip-chip)的发光二极管结构。此种覆晶式发光二极管结构主要是将发光二极管芯片的正极和负极设置在其面向电路基板的表面，并透过焊接的方式使发光二极管芯片的正极和负极分别与电路基板接触。在这种结构中，发光二极管芯片发光所产生的热将透过其正极和负极经由焊料、导线铜箔、绝缘油墨、金属或陶瓷的基板本体所形成的导热路径，传导并发散出去。然而，此种导热路径当中所具备的热阻为较高的，无法达到最佳的散热效果。此外，由于上述的这种结构中包含了许多组件，其结构上的复杂性使得其制造成本亦难以减少。
[0004] 除此之外，已知的覆晶式发光二极管结构一般是采取堆栈式的结构，将发光二极管芯片堆栈于由焊料、导线铜箔、绝缘油墨、金属或陶瓷的基板本体所形成的电路基板上，由于相互接触的发光二极管芯片与焊料、焊料与导线铜箔…等之间的热膨胀系数是彼此不同的，当来自发光二极管芯片因发光而产生的热被传递通过此堆栈式的结构时，夹在堆栈式结构中间位置处的组件需同时承受热膨胀系数与其不同的位于其上下位置处的组件因热膨胀所造成的变形的拉扯，进而容易产生形变而导致发生毁损、脱落等的情形。
[0005] 有鉴于此，申请人苦思研究并研发出了一种崭新的覆晶式发光二极管，其不但具有结构简单的优点，且还可同时减少由发光二极管芯片因发光所产生的热对结构所造成的不利影响。
发明内容
[0006] 为了解决上述的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单且可降低热所造成的影响的覆晶式发光二极管及其制造方法。
[0007] 根据本发明的第一态样是提供一种覆晶式发光二极管，其包括具有正极和负极的发光二极管芯片、第一金属片、第二金属片、封装材料、导电部及绝缘层。发光二极管芯片、第一金属片及第二金属片被封装于封装材料内，且发光二极管芯片的正极与负极、第一金属片及第二金属片彼此绝缘且各具有从封装材料的一表面暴露出来的表面。导电部设置来在发光二极管的正极与负极之间保持绝缘的状态下，使第一和第二金属片分别与正极和负极电性连接。绝缘层设置在封装材料的表面上，以覆盖导电部及暴露于封装材料的表面的正极、负极、第一及第二金属片的表面。
[0008] 根据本发明的第二态样是提供一种制造覆晶式发光二极管的方法，该方法包括：提供具有通孔的金属片；设置发光二极管芯片于金属片的通孔中，发光二极管芯片的正极和负极未与金属片接触；以封装材料封装金属片及发光二极管，其中，金属片的表面及该发光二极管的正极和负极的表面从封装材料的表面暴露出来；蚀刻金属片，以形成电路图案，电路图案包括相互绝缘的第一部分与第二部分；形成导电部，以在发光二极管芯片的正极与负极保持绝缘的状态下使发光二极管芯片的正极与电路图案的第一部分电性连接、并使发光二极管芯片的负极与电路图案的第二部分电性连接；以及于封装材料的表面上形成绝缘层，以覆盖导电部及从封装材料的表面暴露出来的金属片的表面及发光二极管的正极和负极的表面。
附图说明
[0009] 为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
[0010] 图1为显示根据本发明的实施例的覆晶式发光二极管的剖面示意图；
[0011] 图2A为显示根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中所使用的金属片的俯视示意图；
[0012] 图2B为沿着图2A的线II-II所截取的剖面示意图；
[0013] 图3A及3B为显示，在根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中，将发光二极管芯片设置于金属片的通孔中的状态的视图；
[0014] 图4为显示，在根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中，以封装材料封装金属片及发光二极管芯片的状态的剖面示意图；
[0015] 图5为显示，在根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中，设置感光胶层于封装材料的表面的状态的剖面示意图；
[0016] 图6A及6B为显示，在根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中，将屏蔽设置于感光胶层的背对封装材料的表面侧的状态的视图；
[0017] 图7A及7B为显示，在根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中，在感光胶层中形成对应于屏蔽的图案化开口的开口的状态的视图；
[0018] 图8A及8B为显示，在根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中，电路图案借由蚀刻金属片而形成的状态的视图，其中，感光胶层已被移除；
[0019] 图9为显示，在根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中，形成导电部的状态的剖面示意图；以及
[0020] 图10为显示，在根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中，形成绝缘层的状态的剖面示意图。
[0021] 图中元件标号说明如下：
[0022] 1：覆晶式发光二极管
[0023] 10：发光二极管芯片
[0024] 11：正极
[0025] 12：负极
[0026] 20、20’：金属片
[0027] 200：通孔
[0028] 21：第一金属片
[0029] 22：第二金属片
[0030] 30：封装材料
[0031] 31：凹部
[0032] 300：表面
[0033] 40：导电部
[0034] 50：绝缘层
[0035] 70：感光胶层
[0036] 700：开口
[0037] 90：屏蔽
[0038] 900：图案化开口
具体实施方式
[0039] 图1显示根据本发明的实施例的覆晶式发光二极管。如图1所示，覆晶式发光二极管1包括具有正极11和负极12的发光二极管芯片10、第一金属片21、第二金属片22、封装材料30、导电部40及绝缘层50。
[0040] 进一步言之，发光二极管芯片10、第一金属片21及第二金属片21被封装于封装材料30内，且发光二极管芯片10的正极11与负极12、第一金属片21及第二金属片22为彼此电性绝缘。正极11、负极12、第一金属片21及第二金属片22各自具有从封装材料30的一表面300暴露出来的表面。导电部40设置来在发光二极管10的正极11与负极12之间保持绝缘的状态下，使第一金属片21和第二金属片22分别与发光二极管10的正极11和负极12电性连接。绝缘层50设置在封装材料30的表面300上，以覆盖导电部40及暴露于封装材料30的表面
300的正极11、负极12、第一金属片21及第二金属片22的表面。
[0041] 较佳地，如图1中清楚可见地，从封装材料30的表面300暴露出来的发光二极管芯片10的正极11与负极12、第一金属片21及第二金属片22的各自的表面均与封装材料30的表面300齐平。如此一来，将有利于后续对此表面所进行的加工处理，例如，在此齐平的表面上形成导电部40等等。
[0042] 根据本发明的实施例的导电部40较佳地为导电胶(例如，银胶)、焊料等，且其借由网印、点胶等的方式被形成来使发光二极管芯片10的正极11和负极12分别与第一金属片21和第二金属片22电性连接。
[0043] 在本发明的实施例中，绝缘层50较佳地可为导热绝缘层，其配置来传导由发光二极管芯片10在发光时所产生的热。在这种情况下，额外的散热机构，例如，散热板，可被附接到导热绝缘层外，以进一步地使被传导到导热绝缘层的热能够更佳地发散出去。或者，除了导热与绝缘的功能之外，导热绝缘层亦可能选择使用能够进一步提供散热功能的材料所制成。
[0044] 另一方面，虽然在本实施例中，发光二极管芯片10被显示成其发光面(例如，与正极、负极所设置的表面相反的表面)是完全地被封装材料30所覆盖(封装)，然而，为了因应不同应用上的需求，发光二极管芯片10的发光面亦可被设置为从封装材料30暴露出来，亦即，封装材料30可能以发光二极管芯片10的发光面暴露于外的方式来封装发光二极管芯片10。
[0045] 除此之外，虽然图式中未明确地示出，但事实上，在根据本发明的实施例的封装材料中，除了发光二极管芯片、第一金属片及第二金属片之外，还可能封装有配置来与发光二极管芯片协同地运作的其它电子组件，例如，限流电阻…等。
[0046] 从本发明的实施例的上述覆晶式发光二极管1所具备的各种特征看来，由于本发明的覆晶式发光二极管1是将作为电路图案的第一金属片21及第二金属片22直接地设置在封装材料30中并借由导电部40电性连接，而不需依赖传统的电路基板来提供电路图案，其结构相对于传统使用电路基板的覆晶式发光二极管更为简单及容易制作(制程将于稍后说明)。故，在这样的情况下，仅仅借由改变所使用的金属片的特性即可轻易地改变覆晶式发光二极管所能应用的层面，而不需添加其它的结构。举例而言，若使用可挠性金属材料来作为第一金属片21及第二金属片22的材料，将能够使得本发明的覆晶式发光二极管1具有可挠性，进而可被应用在需要具有可挠性的灯条上。另一方面，若使用不具有可挠性的金属材料来作为第一金属片21及第二金属片22的材料，所形成的不具可挠性的覆晶式发光二极管则可因其底表面(绝缘层50的外表面)的平整性而适合被应用于像是投射灯等的灯具构造中。
[0047] 综上所述，由于根据本发明实施例的覆晶式发光二极管是将作为电路图案的第一金属片与第二金属片和发光二极管芯片相对于导电部设置在相同的侧(封装材料侧)上，并借由导电部将发光二极管芯片的正极和负极分别与第一金属片及第二金属片电性连接(亦可称为桥接式连接)，相较于传统堆栈式连接的覆晶式发光二极管，根据本发明实施例的覆晶式发光二极管可有效地降低或避免因发光二极管的正/负极、导电部及第一/第二金属片之间的热膨胀系数的不同而造成的变形、脱落等问题。
[0048] 除此之外，借由覆盖在导热部外的导热绝缘层，当由发光二极管芯片所产生的热经由电极(正或负极)被传递到导电部时，此热能够被导热绝缘层从导电部往外传导或发散出去，减少此热对于金属片(第一金属片或第二金属片)所造成的不利影响。
[0049] 接下来，将参阅图2A至图10说明根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法。
[0050] 如图2A及2B所示，在根据本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法中，首先是提供具有通孔200的金属片20。此通孔200可能是借由冲压、蚀刻或任何已知的切割方式而预先被形成在金属片20当中，且通孔20的尺寸为经过设计以配置来匹配将要被设置在其中的发光二极管芯片10(参见图3A及3B)的尺寸。
[0051] 接着，如图3A及3B所示，将发光二极管芯片10设置于金属片20的通孔200中，且在此状态下，发光二极管芯片10的正极11和负极12不会与金属片20接触。
[0052] 参见图4，在发光二极管芯片10已被设置于金属片20的通孔200中的状态下，以封装材料30对金属片20及发光二极管芯片10进行封装，使得金属片20与发光二极管芯片10大致地被封装于封装材料30中。注意，在此状态下，金属片20的表面及发光二极管10的正极11和负极12的表面是从封装材料30的表面300中以与封装材料30的表面300齐平的方式暴露出来。
[0053] 接着将说明在金属片20中形成电路图案的步骤。
[0054] 首先，如图5所示，将感光胶层70设置在封装材料30的表面300，此感光胶层70是覆盖从封装材料30的表面300中暴露出来的金属片20的表面及发光二极管10的正极11和负极12的表面。在设置感光胶层70后，如图6A及6B所示，将具有图案化开口900的屏蔽部90设置在感光胶层70的背对封装材料30的表面侧，以透过屏蔽90的图案化开口900对感光胶层70进行感光显影蚀刻。对感光胶层70进行蚀刻的结果是使得感光胶层70中形成了对应于图案化开口900的开口700，如图7A及7B所示。接下来，透过感光胶层70的开口700，可进一步地对感光胶层70下方所覆盖的金属片20进行蚀刻。最后，如图8A所示，金属片20在蚀刻后将会变成为所需的电路图案20’，此电路图案20’至少包括相互绝缘的第一部分与第二部分(例如，位在单一个发光二极管芯片10的正极侧及负极侧处的第一部分及第二部分，其是相当于最后所形成的覆晶式发光二极管1的第一金属片21及第二金属片22，如图1所示)。注意，在蚀刻金属片20以形成电路图案20’的过程中，由于原本占据封装材料30中的位置的部分的金属片20因为蚀刻而被去除，在蚀刻金属片20以形成电路图案20’的同时，凹部31会形成在封装材料30中的对应于金属片20被蚀刻的位置处(即，除了电路图案20’以外的位置处)。此外，在蚀刻出电路图案20’之后，感光胶层70将会借由已知的方式被从封装材料30上移除。
[0055] 接着，在形成金属片20中的电路图案之后，如图9所示，导电部40将被形成为使得发光二极管芯片10的正极11与电路图案20’的第一部分电性连接、以及使得发光二极管芯片10的负极12与电路图案20’的第二部分电性连接。具体而言，在此步骤中，较佳地可使用网印、点胶等方式来形成作为导电部40的导电胶、焊料等。
[0056] 最后，如图10所示，使绝缘层50形成于封装材料30的表面300上，并覆盖导电部40及从封装材料30的表面300暴露出来的金属片(电路图案20’)的表面及发光二极管10的正极11和负极12的表面。同时，绝缘层50还会进一步地延伸到因蚀刻金属片20所形成的封装材料30的凹部31(如图8A所示)当中。
[0057] 由此，依据不同的需求，再经由后续的切割等的已知制程，将可制造出如本案图1所示的覆晶式发光二极管1。
[0058] 借由本发明的实施例的制造覆晶式发光二极管的方法所制造出来的覆晶式发光二极管亦同样具备如本案上述的覆晶式发光二极管的有益技术效果。
[0059] 此外，申请人要特别说明的是，虽然本实施例中说明了，在将发光二极管芯片放置到金属片的通孔中并将其封装之后，才借由蚀刻形成金属片的电路图案的例子，然而，本发明不限于此。详而言之，亦可以在发光二极管芯片上未被放置到金属片的通孔中之前，同样借由蚀刻的方式(例如，借由感光胶层、屏蔽等的蚀刻方式)，先在金属片中同时形成具有电路图案及用于设置发光二极管芯片的通孔。在此情况下，仅需再将发光二极管芯片设置于通孔中、使用封装胶将金属片与发光二极管芯片封装、并接着形成导电部与绝缘层，即可制造出如同本发明实施例的覆晶式发光二极管。
[0060] 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
