(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズの抜け落ちる欠点を改善するＬＥＤパッケージ構造を提供する。【解決手段】チップ配置エリア２１１および凹面を設ける基板２１と、該チップ配置エリアに取り付けるチップ２３と、該凹面に設けるシリコン結合部材２５と、該凹面に呼応して該シリコン結合部材に取り付けるシリコンレンズ２７とを含む。該凹面のシリコン結合部材によって、該シリコンレンズを該基板へ確実に結合させる。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤパッケージ構造であって、
表面にチップ配置エリアと前記チップ配置エリアのまわりに繞設される凹面を有する基板と、
前記チップ配置エリアに結合されるチップと、
前記凹面に充填されるシリコン結合部材と、
前記凹面に対応して取付け、かつ前記シリコン結合部材に結合し前記チップのパッケージに備えるシリコンレンズと、を含む、
ＬＥＤパッケージ構造。
【請求項２】
前記凹面は矩形、台形、Ｖ形、半円形、燕尾形および三角形より組み合わせるグループのいずれかから選択することを特徴とする、請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項３】
前記レンズの厚みは前記凹面の断面幅より小さいことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項４】
前記基板はシリコン基板、低温コファイヤセラミック基板（ｌｏｗ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｆｉｒｅｄ  ｃｅｒａｍｉｃ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，  ＬＴＣＣ）、アルミ基板、銅基板、プリント回路基板およびフレキシブルプリントより組み合わせるグループのいずれかであることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項５】
前記シリコン結合部材は、シリコンゴム層であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項６】
前記シリコン結合部材の断面形状は前記凹面の断面形状に対応されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項７】
前記シリコン結合部材の断面形状は前記凹面の断面形状と異なることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項８】
前記レンズは第１シリコン層、第２シリコン層と蛍光粉体層とを含むことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種のパッケージ技術に関し、特に一種の発光ダイオードパッケージ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、世界中のエネルギー需給圧力が次第に高くなり、温室効果は二酸化炭素の放出影響と直接に関わっているため、炭素排出を減少することは大局のおもむくところである。
そのうち、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：以下ＬＥＤ）は一種のＰＮダイオード（Ｐ−Ｎ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ）であり、順方向電圧を印加した後は、光子の形によりエネルギーを放出し光源が形成される。
近年、ＬＥＤはその高い発光効率、省電力および使用寿命が長いなどの長所から照明光源での運用に大きく期待されて、かつその進歩が早い。
【０００３】
しかし、ＬＥＤ照明は克服しなければならない課題がいまだに残っている。
そのうち、業者が一番困っている問題はパッケージ構造のチップより発生する高熱である。
現時点のハイパワーＬＥＤのエネルギー変換率は約２０％にとどまり残りの８０％のエネルギーはすべて熱エネルギーに変換されている。
さらに、熱エネルギーはＬＥＤチップの寿命を損なうほか、その輝度を弱くさせる。
さらに、構造設計の欠陥からパッケージの接着剤の劣化など諸問題が発生する。
現時点のＬＥＤ照明発展のボトルネックは、もっぱらこの熱問題に関すると言える。
【０００４】
よって、熱源であるチップの放熱の課題について努力するほか、パッケージ構造の高温耐性と良品率、そして長期使用の安定性も重要課題となっている。
これに関連する特許技術は、台湾実用新案特許証書第Ｍ２９９３５１号（特許文献１）、台湾実用新案特許証書第Ｍ３２３２１３号（特許文献２）および台湾実用新案特許証書第Ｍ３４４５７２号（特許文献３）などの特許が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾実用新案特許証書第Ｍ２９９３５１号
【特許文献２】台湾実用新案特許証書第Ｍ３２３２１３号
【特許文献３】台湾実用新案特許証書第Ｍ３４４５７２号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
前記台湾実用新案特許証書第Ｍ２９９３５１号（特許文献１）ＬＥＤパッケージによれば、該ＬＥＤパッケージは主に運搬体（ｃａｒｒｉｅｒ）と、該運搬体に取付けられて、かつ該運搬体と電気導通する多数のＬＥＤチップと、環状の固定リングと、多数のサブレンズと一つのメインレンズとを含み、該メインレンズは該運搬体の環状固定部に繞設して、該運搬体に固定される。
【０００７】
もう一つの台湾実用新案特許証書第Ｍ３２３２１３号（特許文献２）ＬＥＤパッケージによれば、主にＬＥＤが設けられたブラケット構造と、多数の固定部が周設されるハウジングと、レンズとを含み、プレス方式によって、該レンズを該固定部に係合する。
【０００８】
このほか、台湾実用新案特許証書第Ｍ３４４５７２号（特許文献３）ＬＥＤパッケージによれば、第１表面にＬＥＤチップを取り付けるためのパッケージ部が形成されているパッケージ台と、一端に第２表面を備え、かつ該第２表面の末端部に垂直して延設する多数の側壁表面を有するレンズ構造とを含む。該特許において、第１、第2および側壁の表面に、たとえば、シロキサン樹脂（Ｓｉｌｏｘａｎｅ  ｒｅｓｉｎ）からなる接着剤により、第１、第2および側壁の表面接着が行われている。
【０００９】
前記した従来技術のＬＥＤパッケージ構造は、様々な方法を用いてＬＥＤチップをパッケージされているが、すべてはレンズが抜け落ちるおそれがあるという問題が存在している。
【００１０】
前述問題を避けるため、図１に示す従来のＬＥＤパッケージ構造において、基板１１に係合部１１１とチップ配置エリア１１３を設け、レンズ１５を該係合部１１１に係合して、パッケージチップ１３を基板１１の表面にパッケージされている。
【００１１】
しかし、この種の従来のパッケージ構造は、チップ１３の稼働により引き続き熱を形成するため、レンズ１５と基板１１の膨張具合はそれぞれ異なり、レンズが抜け落ち易い、ひいては抜け落ちるということが発生してしまい、パッケージによる保護効果を破壊される。
【００１２】
このほか、基板１１の係合部１１１とレンズ１５との間は表面接着によって接着されるため、半田付けの不注意や、振動または衝撃はクラックが発生しやすい。
または、高温により表面の半田付け部材が砕けて剥離によって水気が内部に侵入して破壊を引き起こす。
これらは従来技術の密閉性が完全でないためである。
【００１３】
この点について、一種の有効なＬＥＤパッケージ技術を考案しパッケージの安定性を確保することは、当業者が早急に解決すべき課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述した従来技術の欠点について、本考案の一つの目的は、パッケージの安定性を確保できる一種のＬＥＤパッケージ構造を提供する。
【００１５】
本考案もう一つの目的は、安定した透光性を提供できる一種のＬＥＤパッケージ構造を提供する。
【００１６】
前記およびその他の目的を達成するため、本考案のＬＥＤパッケージ構造は表面にチップ配置エリアと該チップ配置エリアのまわりに繞設される凹面を有する基板と、該チップ配置エリアに結合されるチップと、該凹面に充填されるシリコン結合部材と、該凹面に呼応して取付け、かつ該シリコン結合部材に結合し該チップのパッケージに備えるシリコンレンズとを含む。
【００１７】
前記ＬＥＤパッケージ構造において、該凹面はたとえば、円形の凹面、矩形の凹面またはその他形状による連続凹面など、密閉式の凹面である。該凹面と該シリコン結合部材との断面は矩形、台形、Ｖ形、半円形、燕尾形および三角形より組み合わせるグループのいずれから選択するものだが、両者の断面形状は非対称であっても良い。該シリコンレンズの厚みは、該凹面の断面幅より小さく設ける。
【考案の効果】
【００１８】
従来技術に比べて、本考案は基板表面のチップ配置エリアの周りに凹面が設けられ、かつ同じ材質のシリコン結合部材とシリコンレンズを該凹面に結合される。
設計に当たり、該凹面の膨張収縮に同調可能なシリコン結合部材とシリコンレンズを選択する。
さらに、蛍光粉体の分布をシリコンレンズ上に均一に分布させ、パッケージ構造に安定な透光性を提供する斬新なパッケージ構造である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術のＬＥＤパッケージ構造の態様図である。
【図２】本考案の実施例１のＬＥＤパッケージ構造の立体図である。
【図３】本考案の実施例１のＬＥＤパッケージ構造の断面視図である。
【図４】本考案の実施例２のＬＥＤパッケージ構造の断面視図である。
【図５】本考案の実施例３のＬＥＤパッケージ構造の断面視図である。
【考案を実施するための形態】
【００２０】
本考案の内容のさらなる理解を図るため、以下にて図面と合わせて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図２と３、本考案の実施例１のＬＥＤパッケージ構造の態様図を参照する。
図２に示す通り、該ＬＥＤパッケージ構造１は基板２１と、該基板１１に取り付けるチップ２３と、該チップ２３周りに設けるシリコン結合部材２５と該チップ２３をパッケージするためのレンズ２７とを含む。
【００２２】
本実施例において、該基板２１はシリコン基板であり、かつ該基板２１にチップ配置エリア２１１と、該チップ配置エリア２１１の周りに繞設する凹面２１３とを設けられている。様々な生産の必要に従い、該基板２１はシリコン基板に限らず、低温コファイヤセラミック（Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ，  ＬＴＣＣ）基板、アルミ基板、銅基板、プリント基板、フレキシブルプリント回路基板その他等効果の基板であっても良い。本実施例において、該凹面２１３の断面は矩形である。ただし、この実施例の概念を逸脱しない程度で、パッケージ構造の外形に従うか、またはシリコンレンズ２７の周縁の形状および生産プロセスの都合など、該凹面２１３の断面はＶ形、半円形、燕尾形、三角形またはその他適合な形状に形成されても良い。当然ながら、該凹面２１３は密閉式の凹面、すなわち、その形状は連続した凹面、またはパッケージ効果を確保された前提において、間隔を置いた凹面２１３を形成しても良い。当該分野の一般知識を有する者は、前記の変化を理解ならびに実施することができるため、ここでの説明と図示を省略する。
【００２３】
チップ２３はチップ配置エリア２１１に取り付けられる。
本実施例において、チップ２３は一つだけを取り付けられているが、この限りでない。シリコン結合部材２５は該凹面２１３に繞設される。
本実施例において、該シリコン結合部材２５はシリコン層であり、シリコンゴムを該凹面２１３に充填する方式によって該シリコン結合部材２５を該凹面２１３に形成および固化した後、該レンズ２７を該シリコン結合部材２５に結合する。本実施例において、シリコン結合部材２５は該凹面２１３に対応した矩形だが、該シリコン結合部材２５の断面はＶ形、半円形、燕尾形、三角形またはその他該凹面２１３に呼応した形状であっても良い。そのうち、該シリコン結合部材２５と該レンズ２７とを該凹面２１３に結合させるため、該レンズ２７の厚みは、該凹面２１３の断面幅より小さく設ける。
【００２４】
注意すべきことは、該シリコン結合部材２５と該レンズ２７の取付け順はこの限りでない。すなわち、該シリコンレンズ２７はあらかじめ、該凹面２１３に挿入した後、該シリコン結合部材２５を該凹面２１３と該レンズ２７との間の空間に充填しても、本考案の考案精神に含まれている。
【００２５】
よって、基板２１上のチップ２３の周りに凹面２１３を設け、シリコン結合部材２５をそこに充填して、シリコンレンズ２７と結合させることは、シリコンレンズ２７と基板２１との接合強度を向上できるほか、シリコンゴムの水密性と密閉性とを合わせて、極めて良い防水能力を提供し、水気の侵入を隔てる効果を確保できると同時に、振動防止効果を有し抜け落ちにくいことが本考案の特色である。
【００２６】
さらに、該シリコン結合部材２５および該シリコンレンズ２７ともシリコンからなるため、同じ熱膨張係数を有する。よって、チップ２３の稼働により発生する熱エネルギー、または電気供給中止後冷たくなったときに、該シリコン結合部材２５と該レンズ２７との結合面もなお緊密に結合される。これにより、従来技術の欠点を解決できる。
【実施例２】
【００２７】
図４、本考案実施例２の態様図を参照する。実施例１において、該シリコンレンズ２７は突起状の半円形である。実施例２と実施例１との違いは、該凹面２１３と該レンズ２７の形状が改変されている。
【００２８】
本実施例において、該凹面２１３の横断面はたとえば、台形の凹面を形成して、より多くのシリコンゴムを該凹面２１３の底部に取付けて、該シリコン結合部材２５とする。言い換えれば、本実施例において、該シリコン結合部材２５の横断面形状は凹面２１３の横断面形状に対応しておらず、かつ該シリコンレンズ２７の形状は楕円形である。言い換えれば、他の実施例において、該シリコンレンズ２７の形状は、ここに例示された形状に限ることなく、該チップ２３をパッケージでき、かつ光線を透過可能な等効果形状を実施することができる。
【実施例３】
【００２９】
図５、本考案実施例３の態様図を参照する。本実施例において、ＬＥＤパッケージ構造２と実施例１と違うところは、該シリコンレンズ２７は第１シリコン層２７１と第２シリコン層２７３からなり、その間に蛍光粉体層２７５を挟まれている。よって、他の素子符号の説明は、本考案実施例には実施例１と同じく表示する。ただし、その詳細説明を省略する。本実施例によれば、蛍光粉体層２７５を該第１シリコン層２７１および該第２シリコン層２７３との間にて均一に散布することができるため、安定な透光性を維持できる。さらに、本実施例によれば、前述実施例に限らず、一つ以上のチップ２３をパッケージすることができる。
【００３０】
ここに注意すべきことは、前記すべての実施例において、該基板２１と該チップ配置エリア２１１と、該チップ配置エリア２１１と該チップ２３との電気導通関係または他の素子の取付け、たとえば、該基板２１の表面に設ける熱伝導層、光反射層（とも図示せず）、あるいは該チップ配置エリア２１１とチップ２３との間に熱伝導部材を設ける実施手段はすべて従来技術であり、かつ、該チップ配置エリア２１１の構造も前述に限ることなく、改変できるものである。たとえば、実施例１は、外部装置（図示せず）との電気導通するために、突出し形状のチップ台を該チップ配置エリア２１１に設置されている。ただし、該チップ配置エリア２１１は凹設されたチップ台または該基板２１と同じ平面が維持された区域であっても良い。よって、これらの改変は当該分野に通常知識を有する者が容易に実施できると考える。よって、ここでの説明と図示を省略する。
【００３１】
以上に説明したものは、本考案の好ましい実施例であり、本考案の実施範囲に制限を加わるものではない。よって、当該技術に熟知する者では本考案の精神と範囲を逸脱されない、いかなる等効果変化と修飾とも、本考案の申請範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１      従来のＬＥＤパッケージ構造
１１    基板
１１１  係合部
１３    チップ
２      ＬＥＤパッケージ構造
２１    基板
２１１  チップ配置エリア
２１３  凹面
２３    チップ
２５    シリコン結合部材
２７    シリコンレンズ
２７１  第１シリコン層
２７３  第２シリコン層
２７５  蛍光粉体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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