專利名稱：發(fā)光二極管封裝的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管封裝(package)的制造方法，更具體地，其能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良的熱輻射以及易于大規(guī)模生產(chǎn)。
背景技術：
近來由諸如GaAs、GaN和AlGaInP的復合半導體材料制成的發(fā)光二極管(LED)器件的發(fā)展，實現(xiàn)了各種顏色的光源。LED特性的決定性因素可以包括顏色、亮度和光學轉(zhuǎn)換效率。盡管這樣的LED特性主要由復合半導體材料及其用于LED器件的內(nèi)部結(jié)構所決定，但是用于容納LED器件的封裝結(jié)構作為次要因素，也對LED特性有很大的影響。為了使發(fā)光效率達到能夠滿足用戶的要求的程度，有必要不但改進諸如LED器件的材料和結(jié)構之類的主要因素，而且改進諸如LED封裝結(jié)構及其材料之類的次要因素。
特別地，因為LED的應用涉及各種領域，例如，室內(nèi)和室外照明、機動車前燈、顯示系統(tǒng)的背光裝置，所以高效率和高熱輻射變得非常必要。如果不能從LED器件中有效地輻射熱，那么其將升高LED器件的溫度，從而在縮短LED壽命的同時，使LED器件的性能變差。因此，人們盡了各種努力使熱有效地輻射出LED器件。作為一種改進LED封裝的熱輻射特性的方法，日本專利申請公開第2003-218398號提出了使用由狹縫分開的金屬基板(substrate，襯底)作為LED封裝基板。此外，日本專利申請公開第2003-163378號披露了一種用于制造封裝基板的方法，該基板用狹縫分開，并將其與反射器成整體地來制造。
圖1是示出了常規(guī)LED封裝10的結(jié)構的剖視圖。參照圖1，LED封裝10包括由金屬制成的封裝基板1。封裝基板1被縫6分成兩個封裝電極1a和1b，該縫由例如為環(huán)氧樹脂等的絕緣體2所填充。封裝基板1包括凹部3，以將LED器件7倒裝結(jié)合(bond，焊接)到位于凹部3底部的封裝電極1a和1b上。將底部樹脂(underfill resin)4填充在LED器件7與凹部3的底部之間。將玻璃制成的蓋板9結(jié)合至封裝基板1的頂部上。凹部3的側(cè)壁形成反射面1c，該反射面反射橫向傳播的光，以將其改向為向上的方向。
圖2a到圖2d是示出了如圖1所示的LED封裝的制造過程的剖視圖。首先參照圖2a，包括凹部3中的反射面1c的封裝基板1通過金屬鑄模或金屬模壓而形成。然后，如圖2b所示，在封裝基板1中形成縫6，將該基板分成兩個封裝電極1a和1b?？p6通過諸如沖壓修整(press trimming)的機加工或激光處理而形成。如圖2c所示，將絕緣體2(例如環(huán)氧樹脂)填充到縫6中，然后通過倒裝結(jié)合將LED器件7安裝到位于凹部3底部的封裝電極1a和1b上。另外將底部樹脂填充在LED器件7與凹部3的底部之間。然后，如圖2d所示，將由玻璃制成的蓋板9倒裝結(jié)合到封裝基板1的頂部，從而制得如圖2d所示的LED封裝。
因為封裝基板1是由金屬制成的，所以其可以有效地輻射來自LED器件的熱量。然而，為了制造LED封裝10，必須精確地加工金屬基板(例如，封裝基板)，以使得封裝基板1被縫6分開，并必須將絕緣體2填充入縫6中。然而，沒有簡單的方法用于通過機加工或激光處理來形成金屬基板中的縫6。結(jié)果導致高缺陷率和低成品率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術的上述問題，并且因此本發(fā)明的目的在于提供一種LED封裝的制造方法，通過該方法可以更容易、更精確地制造具有優(yōu)良熱輻射特性的LED封裝。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管封裝的制造方法，包括以下步驟制備包括凹部和形成于所述凹部中的反射面的金屬封裝基板；將所述封裝基板選擇性地陽極氧化成彼此分開的兩個封裝電極部；以及在所述凹部的底部上安裝發(fā)光器件。優(yōu)選地，所述封裝基板由Al或基于Al的金屬制成。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述封裝基板的制備步驟可包括在金屬基板上設置掩模圖樣；通過使用所述掩模圖樣選擇性地陽極氧化所述金屬基板，以在所述金屬基板中形成陽極氧化區(qū)；以及蝕刻所述陽極氧化區(qū)，以在所述金屬基板中形成所述凹部。優(yōu)選地，所述掩模圖樣可形成為暴露出所述金屬基板的預定頂面區(qū)域和覆蓋所述金屬基板的下面，其中所述金屬基板的所述預定頂面區(qū)域?qū)趯⑿纬申枠O氧化區(qū)以設置所述凹部的區(qū)域。
可選地，所述封裝基板的制備步驟可包括通過金屬的注?；驂耗硇纬伤龇庋b基板。
可選地，所述封裝基板的制備步驟可包括在金屬基板上形成蝕刻掩模圖樣；以及通過使用所述蝕刻掩模圖樣選擇性地蝕刻所述金屬基板，以在所述金屬基板中形成所述凹部。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述封裝基板的陽極氧化步驟可包括在所述封裝基板上形成掩模圖樣；以及通過使用所述掩模圖樣選擇性地陽極氧化所述封裝基板，以在所述封裝基板中形成氧化膜，所述氧化膜將所述封裝基板分成多個所述電極部。優(yōu)選地，所述掩模圖樣可形成為暴露出所述封裝基板的預定下面區(qū)域和覆蓋所述封裝基板的頂面，其中，所述金屬基板的所述預定頂面對應于將形成陽極氧化區(qū)以設置所述凹部的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，所述發(fā)光器件的安裝步驟可包括通過貼裝(die bond)將所述發(fā)光器件連接到所述多個封裝電極部中的一個；以及通過絲焊將所述發(fā)光器件連接到位于所述凹部底部的另一所述封裝電極部。
根據(jù)本發(fā)明的再又一實施例，所述發(fā)光器件的安裝步驟可包括通過兩導線的絲焊將所述發(fā)光器件連接到所述封裝電極部。
根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，所述發(fā)光器件的安裝步驟可包括將所述發(fā)光器件倒裝結(jié)合到位于所述凹部底部的所述封裝電極部上。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，在所述發(fā)光器件的安裝步驟之前，可在所述凹部的側(cè)面上形成反射金屬膜。例如，形成于所述側(cè)面上的所述反射金屬膜可由Au、Ag、Ti、或Al制成，以在所述凹部的所述側(cè)面上形成具有高反射率的反光面。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述制造方法還可包括以下步驟在所述發(fā)光器件的安裝步驟之前，使用從由Au、Ag、和Al構成的組中選擇的金屬來表面處理所述凹部的底部，以便于所述發(fā)光器件的安裝。例如，可用例如Ag電鍍來電鍍所述凹部的所述底部，或通過噴墨印刷用包含Ag的墨水來印刷所述凹部的所述底部。
根據(jù)本發(fā)明的再又一實施例，所述制造方法還可包括以下步驟在所述發(fā)光器件的安裝步驟之前，通過鍍Au或Ag來表面處理所述封裝基板的所述底部。在該凹部底部上的這種表面處理可提供適于發(fā)光器件的結(jié)合的表面。
根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，在所述發(fā)光器件的安裝步驟之后，可將諸如玻璃面板、凸透鏡、或凹透鏡的光學元件結(jié)合到所述封裝基板的頂部。所述光學元件可以作為蓋板，用于密封所述發(fā)光器件。
本發(fā)明的制造方法可以很容易地應用到批量生產(chǎn)形成了LED封裝陣列的大量LED封裝。即，本發(fā)明提供用于一種用于生產(chǎn)LED封裝陣列的方法，其中由金屬板(或晶片級金屬基板)來形成多個LED封裝。通過分割LED封裝陣列，可以同時生產(chǎn)多個獨立的LED封裝。


本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點可通過下面結(jié)合附圖的詳細說明而被更加清楚地理解，附圖中圖1是示出了常規(guī)LED封裝的剖視圖；圖2a到圖2d是示出了常規(guī)LED封裝的制造過程的剖視圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制造的LED封裝的剖視圖；圖4是示出了圖3所示的LED封裝的平面圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例制造的LED封裝的剖視圖；
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實施例制造的LED封裝的剖視圖；圖7到圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LED封裝的制造過程的剖視圖；圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制造的LED封裝陣列的剖視圖；以及圖16和圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的LED封裝的制造過程的剖視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。盡管僅描述和示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的實施例旨在向本領域技術人員提供詳盡的解釋。因此，為了更加清晰地說明，圖中的元件的形狀和尺寸可能被放大，在所有圖中，用相同的附圖標號表示相同的元件。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制造的LED封裝100的剖視圖，圖4是圖3中所示LED封裝100的平面圖。參照圖3和圖4，LED封裝100包括垂直LED器件107和金屬封裝基板101。封裝基板101是Al基板或基于Al的金屬基板。封裝基板101具有凹部103，其提供了用于LED器件的安裝空間以及反光面。相應地，在LED封裝100中，將反光部件和基板部件(底座部件)制成為整體結(jié)構。將由諸如Au、Ag、或Al制成的反射膜涂覆于凹部103的側(cè)面上，從而形成具有高反射率的反射面101c。
封裝基板101由Al2O3的陽極氧化膜102分成兩個封裝電極101a和101b。將LED器件107貼裝至分開的兩個封裝電極101a和101b中的一個封裝電極101a，并通過導線108絲焊到另一封裝電極101b。將諸如玻璃板、凹透鏡、和凸透鏡的光學元件結(jié)合到封裝基板101的頂部。
因為LED封裝100的封裝基板101是由金屬制成并具有整體形成的反射器，所以LED封裝100表現(xiàn)出優(yōu)良的熱輻射性能。此外，因為封裝電極是通過陽極氧化膜102而不是縫6(參照圖1)來彼此分開，所以如下文所述，可以容易地制造封裝100。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例制造的LED封裝200的剖視圖。圖5所示的LED封裝200與圖3所示的LED封裝100基本上相同，除了LED器件107′是通過兩條導線108a和108b連接到封裝電極101a和101b以外。圖5所示的LED器件107′具有與圖3所示的LED器件107不相同的水平結(jié)構。其它部件與圖3所示的相同，對這些部件不再贅述。
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實施例制造的LED封裝300的剖視圖。圖6所示的LED封裝300與圖3所示的LED封裝100基本上相同，除了LED器件107″是通過倒裝結(jié)合而不是通過貼裝或絲焊連接到封裝電極101a和101b以外。圖6所示的LED器件107″具有與圖3所示的LED器件107不相同的水平結(jié)構。其它部件與圖3所示的相同，對這些部件不再贅述。
圖7到圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LED封裝的制造過程的剖視圖。首先參照圖7，制備由Al或基于Al的金屬制成的金屬基板101′，以及在金屬基板101′上設置掩模圖樣120和125。將掩模圖樣120和125作為隨后的選擇性地陽極氧化中的掩模。更具體來說，設置在金屬基板101′的頂面上的掩模圖樣120暴露了金屬基板101′的預定區(qū)域A，而掩模圖樣125覆蓋了金屬基板101′的下面。區(qū)域A對應于金屬基板101′的將形成凹部的預定區(qū)域，該凹部向LED器件提供安裝空間。掩模圖樣120和125可以由例如光刻膠或諸如Ti和Au的金屬制成。
然后，通過掩模圖樣120和125選擇性地氧化金屬基板101′，形成如圖8所示的陽極氧化區(qū)103′。陽極氧化區(qū)103′是由Al2O3制成，Al2O3由Al的陽極氧化所制得。然后，通過例如磷酸溶液蝕刻陽極氧化區(qū)103′，以去除陽極氧化區(qū)103′，如圖9所示，從而產(chǎn)生具有凹部103的封裝基板101。
然后，如圖10所示，在封裝基板101上設置掩模圖樣130和135。更具體而言，設置在封裝基板101的下面的掩模圖樣135暴露出封裝基板101的預定區(qū)域B，掩模圖樣130覆蓋封裝基板101的頂面。與掩模圖樣120和125類似，掩模圖樣130和135可以由光刻膠或諸如Ti和Au的金屬制成。
然后，如圖11所示，使用掩模圖樣130和135選擇性地陽極氧化封裝基板101，從而形成陽極氧化膜102。陽極氧化膜102由諸如Al2O3的絕緣體制成，從而起到將封裝基板101分成兩個電極101a和101b的作用。
然后，如圖1 2所示，可以通過例如剝離來完全地去除掩模圖樣130和135。優(yōu)選地，將諸如Au、Ag、Ti、或Al的反射金屬膜涂覆在凹部103的側(cè)面上，以形成反射面101c。這導致可提高反射面101c的反射率。例如，凹部103的側(cè)面可以是鍍Ag的或沉積Al的。此外，為了產(chǎn)生適于LED器件的隨后的結(jié)合的表面，凹部103的底部可以使用例如Au、Ag、或Al進行表面處理。例如凹部103的底部可以通過鍍Au或鍍Ag或使用包含Ag-或Al-的墨水進行噴墨印刷來進行表面處理。
為了產(chǎn)生適于將LED封裝安裝在任何外端子上的表面，通過鍍Au或鍍Ag來表面處理封裝基板101的下面。封裝基板101的下面可以與凹部103的底部同時進行表面處理。
然后，如圖13所示，在凹部103的底部上安裝垂直結(jié)構的LED器件107。具體而言，將LED器件107貼裝到位于凹部103底部的封裝電極101a上，從而將LED器件107的底部電極連接到電極101a。貼裝可以通過易熔物結(jié)合(eutectic bonding)或使用導電膏來實現(xiàn)。然后，將LED器件107通過導線108絲焊到封裝電極101b。這導致LED器件107電連接到電極101a和101b。
除了這樣的貼裝或絲焊，還可以通過例如使用一對導線的絲焊或倒裝結(jié)合(使用一對焊料隆起焊盤)將LED器件連接到電極。即，如圖5所示，可以分別用兩條導線108a和108b將垂直結(jié)構LED器件107′的電極連接到封裝電極101a和101b。然后，可以通過使用導電膏將LED器件107′貼裝到凹部103的底部。
同樣，如圖6所示，通過將水平結(jié)構LED器件107″的電極朝向凹部103的底部，可以通過預先制備的隆起焊盤將LED器件107″倒裝結(jié)合到封裝電極101a和101b。
此外，如圖14所示，可將諸如玻璃板、凹透鏡、和凸透鏡的光學元件109結(jié)合到封裝基板101的頂部。光學元件109起到密封LED器件107的蓋板的作用。然而，本發(fā)明實質(zhì)上并不需要光學元件109。
根據(jù)本發(fā)明，金屬基板101提供了反光部件和基座(即，底座)。因此，本LED封裝具有優(yōu)良的熱輻射特性。此外，不再需要現(xiàn)有技術的縫?？蛇x地，通過使用掩模圖樣來選擇性地陽極氧化，以將封裝基板101分成兩個電極101a和101b。因此，與現(xiàn)有技術相比，可以非常容易地制造本LED封裝。
盡管在該實施例的描述中，凹部103是通過選擇性地陽極氧化形成于封裝基板101中，也可以其他處理來形成凹部103。例如，具有凹部103的封裝基板101可以通過金屬的注?；驂耗硇纬?。此外，凹部103也可以通過選擇性蝕刻金屬基板來形成。
圖16和圖17示出了用于通過選擇性蝕刻在金屬基板中形成凹部的過程。首先，如圖16所示，在金屬基板101′上設置掩模圖樣(或蝕刻掩模)140，暴露出金屬基板101′的將要形成凹部的區(qū)域。然后，通過使用掩模圖樣140選擇地蝕刻金屬基板101′，以在金屬基板101′形成凹部103，如圖17所示，從而制得具有凹部103的封裝基板101。此后，執(zhí)行如圖10到14所示的處理步驟，以制得期望的LED封裝。
如上所述的本發(fā)明的LED封裝制造過程實際上可以用于批量生產(chǎn)形成了LED封裝陣列的大量LED封裝。參照圖15，通過形成每個的內(nèi)部都具有反射面101c的多個凹部103，可以由金屬板(或晶片級金屬基板)生產(chǎn)多個封裝基板101。接下來，執(zhí)行選擇性地陽極氧化，以在每個封裝基板101中形成陽極氧化膜102，從而將封裝基板101分成多個封裝電極。然后，將LED器件107安裝在每個凹部103的底部上。這導致生產(chǎn)出LED封裝陣列400，在該陣列中，排列了大量LED封裝，并連接在一起。此外，可以將蓋板或光學元件結(jié)合到封裝基板101的頂面，以覆蓋封裝陣列400。
LED封裝陣列400可以用于例如照明系統(tǒng)或LCD背光裝置中。LED封裝陣列400也可以沿著截線A和B分割成多個獨立的LED封裝。這導致同時制得多個獨立的LED封裝。如上所述，以適于批量生產(chǎn)LED封裝的方式，本發(fā)明的LED制造過程可用于容易地生產(chǎn)LED封裝陣列。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，通過選擇性地陽極氧化，可以將金屬封裝基板分成兩個電極，從而，容易地制造具有良好熱輻射特性的LED封裝。此外，本發(fā)明的LED封裝的制造過程適于批量生產(chǎn)多個LED封裝，從而使得低成本大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量LED封裝成為可能。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管封裝的制造方法，包括以下步驟(a)制備包括凹部和形成于所述凹部中的反射面的金屬封裝基板；(b)將所述封裝基板選擇性地陽極氧化成彼此分開的兩個封裝電極部；以及(c)在所述凹部的底部上安裝發(fā)光器件。
2.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，其中所述封裝基板由Al或基于Al的金屬制成。
3.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，其中所述封裝基板的制備步驟(a)包括在金屬基板上設置掩模圖樣；通過使用所述掩模圖樣選擇性地陽極氧化所述金屬基板，以在所述金屬基板中形成陽極氧化區(qū)；以及蝕刻所述陽極氧化區(qū)，以在所述金屬基板中形成所述凹部。
4.根據(jù)權利要求3所述的制造方法，其中所述掩模圖樣用于暴露出所述金屬基板的預定頂面區(qū)域和覆蓋所述金屬基板的下面。
5.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，其中所述封裝基板的制備步驟(a)包括通過金屬的注模或壓模來形成所述封裝基板。
6.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，其中所述封裝基板的制備步驟(a)包括在金屬基板上形成蝕刻掩模圖樣；以及通過使用所述蝕刻掩模圖樣選擇性地蝕刻所述金屬基板，以在所述金屬基板中形成所述凹部。
7.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，其中所述封裝基板的陽極氧化步驟(b)包括在所述封裝基板上形成掩模圖樣；以及通過使用所述掩模圖樣選擇性地陽極氧化所述封裝基板，以在所述封裝基板中形成氧化膜，所述氧化膜將所述封裝基板分成多個所述電極部。
8.根據(jù)權利要求7所述的制造方法，其中所述掩模圖樣用于暴露出所述封裝基板的預定下面區(qū)域和覆蓋所述封裝基板的頂面。
9.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，其中所述發(fā)光器件的安裝步驟(c)包括通過貼裝將所述發(fā)光器件連接到所述多個封裝電極部中的一個；以及通過絲焊將所述發(fā)光器件連接到位于所述凹部底部的另一所述封裝電極部。
10.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，其中所述發(fā)光器件的安裝步驟(c)包括通過兩導線的絲焊將所述發(fā)光器件連接到所述封裝電極部。
11.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，其中所述發(fā)光器件的安裝步驟(c)包括將所述發(fā)光器件倒裝結(jié)合到位于所述凹部底部的所述封裝電極部上。
12.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，還包括以下步驟在所述發(fā)光器件的安裝步驟(c)之前，在所述凹部的側(cè)面上形成反射金屬膜。
13.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，其中所述反射金屬膜由從由Au、Ag、Ti、和Al構成的組中選擇的一種所制成。
14.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，還包括以下步驟在所述發(fā)光器件的安裝步驟(c)之前，使用從由Au、Ag、和Al構成的組中選擇的金屬來表面處理所述凹部的底部，以便于所述發(fā)光器件的安裝。
15.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，還包括以下步驟在所述發(fā)光器件的安裝步驟(c)之前，通過鍍Au或Ag來表面處理所述封裝基板的所述底部。
16.根據(jù)權利要求1所述的制造方法，還包括以下步驟在所述發(fā)光器件的安裝步驟(c)之后，將光學元件結(jié)合到所述封裝基板的頂部。
17.一種發(fā)光二極管封裝的制造方法，包括以下步驟制備包括多個凹部和多個反射面的金屬封裝基板，其中每個所述反射面形成于每個所述凹部中；將所述封裝基板選擇性地陽極氧化成多個獨立的封裝電極部；以及將多個發(fā)光器件安裝到所述封裝基板上，每個所述發(fā)光器件布置于每個所述凹部的底部上。
18.根據(jù)權利要求17所述的制造方法，還包括以下步驟將光學元件結(jié)合到所述封裝基板的頂部。
19.根據(jù)權利要求17所述的制造方法，還包括以下步驟將所述封裝基板分割成多個獨立的發(fā)光二極管封裝。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造LED封裝的方法，用于容易地制造具有優(yōu)良熱輻射特性的LED封裝。在該方法中，制備具有凹部和形成于凹部中的反射面的金屬封裝基板；將封裝基板選擇性地陽極氧化并分成彼此分開的兩個封裝電極部。然后在凹部的底部上安裝發(fā)光器件。優(yōu)選地，該封裝基板是由Al或基于Al的金屬制成的金屬。
文檔編號H01L21/50GK1855561SQ20051009711
公開日2006年11月1日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權日2005年4月30日
發(fā)明者李榮基, 崔碩文, 金勇植, 申常鉉 申請人:三星電機株式會社