CN101022142A - 发光半导体组件封装结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光半导体组件封装结构，包括一基底、一发光半导体组件、一萤光粉胶体固定结构及一萤光粉胶体包覆层，其中，发光半导体组件设置于基底之上，萤光粉胶体固定结构设置于基底之上并环绕发光半导体组件，并在上端具有一开口，萤光粉胶体固定结构为高透光性材质，通过萤光粉胶体固定结构的开口将萤光粉胶体充填于萤光粉胶体固定结构内，并包覆发光半导体组件而形成萤光粉胶体包覆层。

Description

发光半导体组件封装结构及其制造方法
技术领域
本发明有关于一种发光半导体组件封装结构及其制造方法，且特别是有关于一种适用于发光半导体组件封装结构中，可精密控制萤光粉胶体外型与尺寸的无脱模设计的萤光粉铺设方法。
背景技术
现今的发光二极管(light-emitting diode；LED)工业中，萤光粉被广泛应用于白光、暖色光及粉色系发光半导体组件封装技术。
以白光发光二极管为例，传统上是将萤光粉与胶体混合而成的萤光粉胶体，利用点胶设备滴于发光半导体组件上，通过蓝光发光二极管发射出的蓝光激发黄色萤光粉产生黄光，再与部分蓝光混合而产生出白光。传统的发光半导体组件封装结构是将发光半导体组件固定于一基底之上，并将萤光粉胶体直接滴在此发光半导体组件上。由于萤光粉胶体具流动性，其尚未固化之前受重力影响，则萤光粉胶体会向四周流动，最后导致萤光粉胶体的顶面厚度较侧面为薄，大部分的萤光粉胶体沉淀于发光半导体组件的边缘，以致于通过顶面与侧面的光线路径长短不一而产生不同强度的光线，使蓝光与黄光混合不均匀，导致色温(color temperature)不均而无法发挥应有的发光效率。
目前较先进的作法则是在发光半导体组件周围放置精密的萤光粉胶体固定结构，使萤光粉能依照设计均匀铺设于发光半导体组件周围的适当位置，因此提高发光效率。然而，此一作法尚需将萤光粉胶体固定结构去除，因而增加了制程复杂度及制造成本。
此外，尚有利用一预先成型具有凹穴的聚光镜，在凹穴中滴入萤光粉胶体后，再将已固定于基底上的发光半导体组件与此含有萤光粉胶体的聚光镜凹穴接合，并挤压出多余的萤光粉胶体，即可依照聚光镜凹穴的设计来控制此萤光粉胶体的尺寸及形状。然而，此设计的发光半导体组件与具有凹穴的聚光镜需精密接合，除增加制程的困难度外，在萤光粉胶体与发光半导体组件之间很容易产生间隙，以致影响光取出效率。
因此，需要一种可降低制程复杂度及制造成本，并能提高发光半导体组件发光效率的萤光粉铺设方法。
发明内容
因此，本发明的目的就是在提供一种发光半导体组件封装结构，在基底上设有发光半导体组件及一预先成型的萤光粉胶体固定结构，此萤光粉胶体固定结构设于基底之上并环绕发光半导体组件，一萤光粉胶体填充于此萤光粉胶体固定结构内，形成一萤光粉胶体包覆层。萤光粉胶体固定结构可控制萤光粉胶体包覆层的形状及厚度，解决传统发光半导体组件封装结构中萤光粉胶体沉淀在发光半导体组件边缘，而导致通过萤光粉胶体包覆层顶面与侧面的光线路径长短不一所造成的色温不均的问题。
本发明的另一目的就是在提供一种无脱模式萤光粉铺设方法，用以降低传统的脱模制程所增加的制程复杂度及制造成本。
本发明的又一目的就是在提供一种萤光粉铺设方法，用以改善传统萤光粉胶体填充时，萤光粉胶体无法进行精确的形状控制而与发光半导体组件形状配合，而造成光取出效率不佳、色度不均及亮度不均等的问题。
根据本发明的上述目的，提出一种发光半导体组件封装结构，包含一基底、一萤光粉胶体固定结构、一发光半导体组件及一萤光粉胶体包覆层。其中，发光半导体组件设置于基底之上，萤光粉胶体固定结构则环绕且/或覆盖发光半导体组件而设置于基底之上。此设置于基底上的萤光粉胶体固定结构为高透光性材质所形成，为中空且上端具有一开口，开口适用于萤光粉胶体的充填。此萤光粉胶体固定结构的形状可视实际需要来加以成型，可为圆桶状、巨蛋状(dome)、中空的立方体或其它适用的形状。形成萤光粉胶体固定结构的高透光性材质可为玻璃、石英、有机树脂、硅胶模(mold)或其它具透光性的材料。一由萤光粉与胶体混合而成的萤光粉胶体可通过萤光粉胶体固定结构的开口充填于萤光粉胶体固定结构内，包覆发光半导体组件而形成萤光粉胶体包覆层。萤光粉胶体包覆层的尺寸及形状依照萤光粉胶体固定结构的设计来加以控制，可以使萤光粉与发光半导体组件间有适当的距离。
因此，应用本发明的发光半导体组件封装结构可具有下列优点：
1.可精密控制萤光粉胶体包覆层的形状及尺寸，缩短萤光粉与发光半导体组件间的距离，产生均匀的色温并提升发光效率。
2.预先成型的萤光粉胶体固定结构本身即为高透光性，因此于萤光粉胶体填充固化后不需脱模，可降低制程复杂度及制造成本。
3.可应用于多次填充系统中，不但可配合现有封装生产技术的需求，还可避免萤光粉胶体与发光半导体组件之间产生间隙，以增加光取出效率。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下：
图1绘示依照本发明的较佳实施例的一种发光半导体组件封装结构的截面图。
图2绘示依照本发明的较佳实施例的一种方法流程图。
图3绘示依照本发明的较佳实施例的一种萤光粉胶体固定结构的立体图及垂直截面图。
图4到图6绘示依照本发明的较佳实施例的一系列发光半导体组件封装结构的截面图。
附图标记说明：
100：封装结构          110：基底
120：发光半导体组件    130：萤光粉胶体固定结构
131：内部空间          140：萤光粉胶体包覆层
150：多次填充系统      161：金属线
171：电能输入电极      210：步骤
220：步骤              230：步骤
240：步骤
具体实施方式
请参照图1，绘示本发明的一种发光半导体组件封装结构的截面图。发光半导体组件封装结构100包含一基底110、一发光半导体组件120、一萤光粉胶体固定结构130及一萤光粉胶体包覆层140。
发光半导体组件120及萤光粉胶体固定结构130设置于基底110之上；其中，萤光粉胶体固定结构130之上具有一开口并环绕发光半导体组件120，金属线161电性连接发光半导体组件120的正负电极与电能输入电极171之间。萤光粉胶体包覆层140通过萤光粉胶体固定结构的开口充填于萤光粉胶体固定结构130内以包覆发光半导体组件120。
图2为本发明的较佳实施例的步骤流程图，依照图2所示的步骤，依序形成的结构绘示于图3、图4、图5及图6中。
如步骤210及图3所示，首先形成一预先成型的萤光粉胶体固定结构130。此萤光粉胶体固定结构130的材质为一高透光性材料，例如玻璃、石英、有机树脂、硅胶膜或其它适用的高透光性材料，高透光性的树脂至少包含环氧树脂(Epoxy)、聚苯乙烯(Polystyrene；PS)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene；ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate；PMMA)、压克力(Acrylic resin)或硅胶(Silicone)。
此外，萤光粉胶体固定结构130的材质可与萤光粉胶体包覆层为相同或不同的材料。根据本发明一较佳实施例，此萤光粉胶体固定结构130为上端具有一开口的中空状结构，并具有一内部空间131。此内部空间131可依产品规格需求作设计，其可为各种形状，如圆形、巨蛋形、矩形、椭圆形、锥形或多边形...等，以实际配合不同外型、数量或光线强度的发光半导体组件的封装制程。
接着如步骤220及图4所示，将此预先成型的萤光粉胶体固定结构130附着于一基底110上。此基底110的材质可为具导电性或无导电性的高导热性材料，包含金属材料，例如银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金或具有金或银镀层的金属材料；或陶瓷材料，例如氧化铝、氮化铝及钻石镀膜；或复合材料，例如奈米碳管。除此之外，尚可选择于此基底110表面电镀一高反射率材料作为反射器，此高反射率材料可包含银、金或其组成的族群。
参照步骤230及图5所示，将一发光半导体组件120置于此预先成型的萤光粉胶体固定结构130中，并利用一传统固晶制程，将此发光半导体组件120固定于基底110上，此预先成型的萤光粉胶体固定结构130实质包围于此发光半导体组件120周围。依照本发明的较佳实施例，此发光半导体组件120的正负电极可皆在此发光半导体组件120的上表面或上下表面，金属线161将发光半导体组件120的正负电极与电能输入电极171连结起来，外部电源通过电能输入电极171，将电能通过金属线161导入发光半导体组件120。
参照步骤240及图6所示，填充一萤光粉胶体于萤光粉胶体固定结构130内。此萤光粉胶体可为萤光粉与有机树脂或萤光粉与硅胶的混合物，萤光粉为含有可被发光半导体组件激发而发光的材质，此萤光粉材质可被发光半导体组件激发而发出红色、黄色、绿色、蓝光等可见光。依照本发明的较佳实施例，可利用一多次填充系统150将此萤光粉胶体通过萤光粉胶体固定结构130的开口注入萤光粉胶体固定结构130中，固化后即形成一萤光粉胶体包覆层140。注入的萤光粉胶体可依需要调整不同黏度及体积，以达到完全包覆发光半导体组件120及避免间隙产生的目的。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明的发光半导体组件封装结构具有下列优点：首先，本发明的发光半导体组件封装结构利用一预先成型的萤光粉胶体固定结构来精密控制萤光粉胶体包覆层的形状及尺寸，借以缩短萤光粉与发光半导体组件间的距离，产生均匀的色温并有效提升发光效率，可用以改善传统铺设萤光粉时，由于萤光粉均匀度不佳而导致的色温不均的问题。再者，本发明的发光半导体组件封装结构利用高透光性材质制成一萤光粉胶体固定结构，并固定于基底上，由于此萤光粉胶体固定结构本身即为高透光性，因此于萤光粉胶体填充固化后不需脱模处理，可降低传统脱模制程的制程复杂度及制造成本。最后，本发明的发光半导体组件封装结构可应用于多次填充系统中，不但可配合现有封装生产技术的需求，还可通过控制萤光粉胶体的形状与大小，以增进发光半导体组件的光取出效率、色度均匀性及亮度均匀性。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (13)

1.一种发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述封装结构包含：
一基底；
一发光半导体组件，固定于所述基底上；
一萤光粉胶体固定结构，设置于所述基底上并环绕该发光半导体组件，所述萤光粉胶体固定结构为上端具有一开口的中空结构；以及
一萤光粉胶体包覆层，所述萤光粉胶体包覆层通过所述萤光粉胶体固定结构的开口填充于所述萤光粉胶体固定结构中，并包覆所述发光半导体组件。
2.如权利要求1所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述基底的材料为一高导热性材料。
3.如权利要求2所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述高导热性材料至少包含金属材料、陶瓷材料、复合材料及钻石镀膜。
4.如权利要求3所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述金属材料至少包含银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金或其组成的族群。
5.如权利要求3所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述陶瓷材料至少包含氧化铝、氮化铝或其所组成的族群。
6.如权利要求3所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述复合材料至少包含奈米碳管。
7.如权利要求1所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述基底表面上附着一高反射率材料。
8.如权利要求1所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述萤光粉胶体固定结构覆盖所述发光半导体组件。
9.如权利要求1所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述萤光粉胶体固定结构的材料至少包含玻璃、石英、有机树脂、硅胶模或其混合所组成的族群。
10.如权利要求1所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述萤光粉胶体包覆层为萤光粉与有机树脂的混合物。
11.如权利要求1所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述萤光粉胶体包覆层为萤光粉与硅胶模的混合物。
12.如权利要求1所述的发光半导体组件封装结构，其特征在于，所述萤光粉胶体固定结构的材料与萤光粉胶体包覆层为同一材料或不同材料。
13.一种萤光粉铺设方法，该方法包含：
提供一导热基底；
设置一发光半导体组件于所述导热基底上；
设置一高透光性萤光粉胶体固定结构于所述导热基底上并环绕所述发光半导体组件，该高透光性萤光粉胶体固定结构为具有一开口的中空结构；以及
将一萤光粉胶体通过所述萤光粉胶体固定结构的开口填充于该萤光粉胶体固定结构内。
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