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    • 专利摘要:
    一種發光二極體封裝結構，包括基板、形成於基板上的電極、固定於基板上並與電極電性連接的發光二極體晶片及覆蓋發光二極體晶片於基板上的封裝層，所述封裝層內分佈有散熱顆粒，所述散熱顆粒包括碳納米顆粒和包覆該碳納米顆粒於內的類鑽石膜。由於碳納米材料和類鑽石材料均具有良好的導熱效率，因此能夠有效提高發光二極體封裝結構的散熱效率。
    公开号:TW201301572A
    申请号:TW100123174
    申请日:2011-06-30
    公开日:2013-01-01
    发明作者:Meng-Hsien Hong
    申请人:Advanced Optoelectronic Tech；
    IPC主号:H01L2224-00
    专利说明:
    發光二極體封裝結構
    本發明涉及一種半導體結構，尤其涉及一種發光二極體封裝結構。
    發光二極體(Light Emitting Diode，LED)封裝結構的製作通常是先在一個樹脂或塑膠的基板上形成電路結構，然後將發光二極體晶片固定於基板上並與電路結構電性連接，最後形成封裝層覆蓋發光二極體晶片並切割形成多個封裝後的發光二極體。
    然而，發光二極體晶片工作時會產生大量熱量，會對發光二極體的壽命造成較大影響，因此如何將發光二極體晶片產生的熱量快速有效的消散是業界一直努力解決的課題。
    有鑒於此，有必要提供一種具有良好散熱效率的發光二極體封裝結構。
    一種發光二極體封裝結構，包括基板、形成於基板上的電極、固定於基板上並與電極電性連接的發光二極體晶片及覆蓋發光二極體晶片於基板上的封裝層，所述封裝層內分佈有散熱顆粒，所述散熱顆粒包括碳納米顆粒和包覆該碳納米顆粒於內的類鑽石膜。
    在碳納米顆粒的外表面附著一層類鑽石膜，並將其均勻填充于封裝層中，因為納米碳和類鑽石均具有很高的導熱性能，因此能夠促使封裝層的導熱性能提高，使發光二極體晶片產生的熱量較為快速的傳導至封裝結構的外部，有助於散熱，從而延長發光二極體封裝結構的使用壽命。
    下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
    請參見圖1，本發明第一實施例提供的發光二極體封裝結構10，其包括基板11、電極12、固定於基板11上並與電極12電性連接的發光二極體晶片13、及覆蓋發光二極體晶片13的封裝層14。
    該基板11大致呈矩形平板狀，該基板11包括上表面111、與上表面111相對的下表面112以及連接該上表面111和下表面112的複數個側面113。所述上表面111和下表面112均為平面，該上表面111用於承載發光二極體晶片13。
    所述電極12形成於基板11上。所述電極12至少為兩個，分別為第一電極121和第二電極122。所述第一電極121與第二電極122間隔設置，從而電性絕緣。所述第一電極121與第二電極122分別自基板11的上表面111的中部向相反方向延伸，並經過基板11的相對兩側面113繞行至下表面112。該電極12採用金屬材料製作，例如銅、金或合金等。所述第一電極121與第二電極122的截面大致呈U形。
    所述發光二極體晶片13裝設於基板11上。具體的，該發光二極體晶片13可直接固定於其中一個電極12上。在本實施例中，該發光二極體晶片13固定於第一電極121上，並採用導線131將該發光二極體晶片13的電極分別與第一電極121與第二電極122打線連接。具體實施時，該發光二極體晶片13的數量根據不同需求可以為一個或者多個。在本實施例中，所述發光二極體晶片13的數量為一個。該發光二極體晶片13可採用藍光晶片或黃光晶片等以達到不同的設計需要。當發光二極體晶片13採用藍光晶片時，可于該發光二極體晶片13的外表面塗覆一層黃色的螢光層132，以使藍色的發光二極體晶片13發出的其中一部分藍光射入螢光層132激發後於與另一部分藍光混合從而形成白光。
    所述封裝層14覆蓋所述發光二極體晶片13於基板11之上。該封裝層14採用透明材料，如矽樹脂、環氧樹脂等材料製成。該封裝層14大致呈矩形，其包括與基板11的上表面111結合的結合面141及與該結合面141相對的出光面142。該封裝層14的內部均勻分佈有散熱顆粒15。
    所述散熱顆粒15包括碳納米顆粒151和包覆該碳納米顆粒151於其內的類鑽石膜152。每一碳納米顆粒151由類鑽石膜152包覆形成一個散熱顆粒15。該類鑽石膜152是由透明、高熱傳導性且折射率大於封裝層14的折射率的材料製成。該類鑽石膜152是由碳氫化合物添加一種或多種添加物形成，所述添加物選自鈦（Ti）、鉻（Cr）、鋁（Al）、鎢（Wu）、矽（Si）及氧化矽（SiO）中的一種或多種。該類鑽石膜152可採用塗覆或噴塗的方式形成于碳納米顆粒151的外表面。該碳納米顆粒151和類鑽石膜152均具有高熱傳導性，其均勻地分佈于封裝層14中，能夠改善封裝層14的熱量聚集，使得該封裝層14具有較好的散熱性能，從而可以將發光二極體晶片產生的熱量迅速的散發至發光二極體封裝結構10之外。該散熱顆粒15的整體外徑通常為15nm（nanometer，納米）至30nm之間。由於該散熱顆粒15的整體外徑較小，又由於包覆該碳納米顆粒151的類鑽石膜152的透光性且折射率較大，使得射向散熱顆粒15的光線能夠盡可能多的藉由類鑽石膜152折射和反射後向外射出，從而避免光線直接射向碳納米顆粒151產生光線的損耗，由此在提高散熱的同時保證發光二極體封裝結構10的出光效率。本實施例中，類鑽石膜152的折射率在2.0至2.4之間，所述封裝層14的折射率在1.2至1.6之間。由於類鑽石膜152的折射率大於封裝層14的折射率，因此于該封裝層14內分佈所述散熱顆粒15還可以提高光的萃取率。
    上述實施例中，還可以形成一螢光層132于封裝層14的上表面，從而達到改善發光二極體晶片13發出的光線的光學特性的功效。
    請同時參閱圖2，為本發明第二實施例提供的發光二極體封裝結構20，其與第一實施例的發光二極體封裝結構10不同之處在於，該基板11的上表面111上還形成一環繞發光二極體晶片13在內的一反射杯25，所述封裝層24填充於發射杯25內，從而覆蓋該發光二極體晶片13於反射杯25的內部。該反射杯25的頂面與封裝層24的頂面平齊，一螢光層232形成於所述反射杯25與封裝層24的頂面上。該反射杯25是由反射性能較好的材料製成，因此，發光二極體晶片13發出的光線中部分光線經由反射杯25反射後改變原來的照射方向後向外射出，從而使得光線出射更加集中，以配合增加光強的需要。可以理解的，該反射杯25也可以不為反射材料製成，而直接於反射杯25圍設該發光二極體晶片13的內表面上形成由反射性能較好的材料製成的反射層，從而達到相同的反射效果。
    請參閱圖3，為本發明第三實施例提供的發光二極體封裝結構30，其與第一實施例的發光二極體封裝結構10不同之處在於，所述發光二極體晶片13的底部藉由一粘合層36貼合連接於基板11的第一電極121上。該粘合層36採用膠體材料製成，其內部均勻分佈有碳納米顆粒151。因此，發光二極體晶片13產生的熱量一部分向上傳導至封裝層14，並經由封裝層14內的散熱顆粒15向外散發，另一部分向下傳導，經粘合層36傳導至基板11，藉由基板11向外散發。由於粘合層36內分佈有導熱性能良好的碳納米顆粒151，因此在發光二極體晶片13產生的熱量向上經由封裝層14向外散發的同時，有利於加速發光二極體晶片13產生熱量的向下經由粘合層36傳導，使熱量快速傳導至基板11並由基板11散發至發光二極體封裝結構30的外部，使散熱效果顯著。
    綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
    10、20、30．．．發光二極體封裝結構
    11．．．基板
    111．．．上表面
    112．．．下表面
    113．．．側面
    12．．．電極
    121．．．第一電極
    122．．．第二電極
    13．．．發光二極體晶片
    131．．．導線
    132．．．螢光層
    14、24．．．封裝層
    141．．．結合面
    142．．．出光面
    15．．．散熱顆粒
    151．．．碳納米顆粒
    152．．．類鑽石膜
    25．．．反射杯
    36．．．粘合層
    圖1為本發明第一實施例的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
    圖2為本發明第二實施例的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
    圖3為本發明第三實施例的發光二極體封裝結構的剖面示意圖。
    10．．．發光二極體封裝結構
    11．．．基板
    111．．．上表面
    112．．．下表面
    113．．．側面
    12．．．電極
    121．．．第一電極
    122．．．第二電極
    13．．．發光二極體晶片
    131．．．導線
    132．．．螢光層
    14．．．封裝層
    141．．．結合面
    142．．．出光面
    15．．．散熱顆粒
    151．．．碳納米顆粒
    152．．．類鑽石膜
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種發光二極體封裝結構，包括基板、形成於基板上的電極、固定於基板上並與電極電性連接的發光二極體晶片及覆蓋發光二極體晶片於基板上的封裝層，其改良在於：所述封裝層內分佈有散熱顆粒，所述散熱顆粒包括碳納米顆粒和包覆該碳納米顆粒於內的類鑽石膜。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述散熱顆粒的外徑為15nm至30nm。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述類鑽石膜和封裝層均由透光的材料製成，類鑽石膜的折射率大於封裝層的折射率。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述類鑽石膜的折射率為2.0至2.4，該封裝層的折射率為1.2至1.6。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述類鑽石膜是由碳氫化合物添加添加物形成，所述添加物選自鈦、鉻、鋁、鎢、矽及氧化矽中的一種或多種。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述發光二極體晶片與基板之間還形成有一粘合層，該粘合層內分佈有碳納米顆粒。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述發光二極體晶片的外部附著一層螢光層。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述基板上還形成一環繞發光二極體晶片於內的反射杯，所述封裝層填充於反射杯的內部，從而覆蓋發光二極體晶片於該反射杯的內部。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述封裝層的外表面上形成有一螢光層。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述電極至少為兩個，該至少兩電極間隔設置，所述發光二極體晶片與該至少兩電極打線連接於基板上。
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