CN103545417A - 白光发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种白光发光二极管，包括：一具有一基板及设置于该基板表面的一个或多个发光二极管芯片的发光单元；多个覆盖于该发光二极管芯片表面的黏着层；一设置于所述黏着层之间的荧光粉层；以及一覆盖于该发光单元表面的封装树脂层。
Description
技术领域
本发明关于一种白光发光二极管，尤指一种利用多层堆栈技术达到可于制程中实时调整荧光粉含量使其可达目标色温的白光发光二极管。
背景技术
自60年代起，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的耗电量低及长效性的发光等优势，已逐渐取代日常生活中用来照明或各种电器设备的指示灯或光源等用途。更有甚者，发光二极管朝向多色彩及高亮度的发展，已应用在大型户外显示广告牌或交通号志，显示其可应用的领域十分广泛。
近年来，由于发光二极管的发光效率获得大幅提升，白光发光二极管已有取代传统白热灯泡的趋势，现有白光发光二极管的制作方式通常为将荧光粉以喷洒或涂布等各种方式设置于发光二极管芯片上，再以封装树脂封装该芯片使得该荧光粉能经由该芯片所发射的光线激发而放射出适当波长的光线，进而混合成白光，然而此种方式所制造的发光二极管，由于荧光粉直接接触其芯片，容易受热而加速该荧光粉的劣化，造成产品寿命缩短；而另一方式则是将荧光粉混合于封装树脂中，直接以此一含有荧光粉的封装树脂封装发光二极管的芯片，以此方式制作的发光二极管，似乎虽可避免荧光粉因直接接触二极管的芯片而加速其劣化，然而对于荧光粉的使用量却无可避免的增加，造成不必要的浪费。此外，上述两种现有制作白光发光二极管的方式都无可避免的需于硬化该封装树脂后才能得知该产品的色温是否达其目标，若该批产品未达其目标色温，仅能整批回收，对于产品良率的提升无异是一大阻碍。
因此，为了提升发光二极管的产品质量，避免荧光粉因受热而加速劣化导致产品寿命缩短，进而提升产品良率，减少不必要的原物料浪费，发展一崭新的发光二极管制作方式实有其必要。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种白光发光二极管，其能避免荧光粉直接与发光二极管芯片接触导致荧光粉受热而加速劣化使得产品寿命缩短；以及于制作时实时调整所需的荧光粉含量，避免产品于封装完成的色温分析未达目标色温进而形成缺陷品，故可减少不必要的原物料的浪费，提升产品良率。
为达成上述目的，本发明的一态样提供一种白光发光二极管，包括：一具有一基板及设置于该基板表面的一个或多个发光二极管芯片的发光单元；多个覆盖于该发光二极管芯片表面的黏着层；一设置于所述黏着层之间的荧光粉层；以及一覆盖于该发光单元表面的封装树脂层。
于上述本发明的白光发光二极管中，所述黏着层可具有一多层结构，如三层结构，其包括一覆盖于该发光二极管芯片表面的第一黏着层；一覆盖于该第一黏着层表面的第二黏着层；以及一覆盖于该第二黏着层表面的第三黏着层，其中，第一黏着层的折射率可高于该第二黏着层，而该第二黏着层的折射率可高于第三黏着层。
于上述本发明的白光发光二极管中，该荧光粉层可为一单层或多层结构，并夹设于所述黏着层之间。如上述的三层黏着层结构，该荧光粉层可为二层结构，其中包括一设置于该第一黏着层及该第二黏着层之间的第一荧光粉层及一设置于该第二黏着层及该第三黏着层之间的第二荧光粉层，且所述荧光粉层可为连续分布或不连续的图案分布于所述黏着层上。该荧光粉的组成可包括一红光荧光粉、一绿光荧光粉、一蓝光荧光粉、一黄光荧光粉或其组合，其中该红光荧光粉可选自由Ca2SiN8:Eu2+、Sr2SiN8:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+、CaS:Eu2+、Y2O3:Eu3+、Y2O3:Bi3+、(Y，Gd)2O3:Eu3+、(Y，Gd)2O3:Bi3+、Y2O2S:Bi3+、(Me1-xEux)ReS、Mg2TiO4:Mn4+、及Mg3SiO4:Mn所组成的群组；该绿光荧光粉可选自由(Ba，Sr)SiO4:Eu2+、Lu3Al5O12:Ce3+、YBO3:Ce3+、YBO3:TB3+、SrGa2S4:Eu2+、SrGa2O4:Eu2+、SrSi2N2O2:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+、(Ba，Sr)MgAl10O17:Eu2+及(Ba，Sr)MgAl10O17:Mn2+所组成的群组；该蓝光荧光粉可选自由BaMgAl10O17:Eu2+及(Ca，Sr，Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+，Gd2+所组成的群组；以及该黄光荧光粉可为Y3Al5O12:Ce3+、Tb3Al5O12:Ce3+、CaSi2N2O2:Eu2+、(Y，Cd)3Al5O12:Ce3+、或(Me1-x-yEuxRey)3SiO5，上述的Me可选自Ca、Sr、Ba及其组合；Re可选自Pr、Sm、Rb、Dy、Ho、Y、Er、Eu、Tm、Yb、Cr、Sr、Lu、Gd、Al、Zn及其组合。
于上述本发明的白光发光二极管中，所述黏着层及该封装树脂层的组成可为含环氧树脂、硅胶、丙烯酸树脂或其组合的热固化树脂或光固化树脂。
于上述本发明的白光发光二极管中，该发光单元可为一个或多个具有不同波长光线的发光二极管芯片所组成，较佳为2个至16个具有不同波长光线的发光二极管芯片所组成。
于上述本发明的白光发光二极管中，所述黏着层及所述荧光粉层可以本技术领域现有的各种方式形成，如喷洒或涂布，但本发明并不局限于此。
此外，本发明的另一目的在于提供一种芯片板上封装结构(chip onboard，COB)，其中将本发明上述的发光二极管封装结构应用于该芯片板上，进而使芯片板上封装结构可实时调整所需的荧光粉含量，避免产品于封装完成的色温分析未达目标色温而导致形成缺陷品，故可减少不必要的原物料的浪费，进而提升产品良率。
为达上述目的，本发明的另一态样提供一种芯片板上封装结构(chipon board，COB)，包括：一可为电路载板的基板；以及本发明上述的白光发光二极管，其经由一组成可为金或金锡的金属焊接层封装于该电路载板。
于本发明上述芯片板上封装结构中，该电路载板包括一绝缘层及一电路基板，其中，该绝缘层的材质可为绝缘性类金刚石、氧化铝、陶瓷，及含钻石的环氧树脂、或其组成物，或者为表面覆有上述绝缘层的金属材料，而该电路基板可为一金属板、一陶瓷板或一硅基板。此外，该电路载板表面也可以选择性还包含一类金刚石层，以增加散热效果。
附图说明
图1A至图1G是本发明第一实施例的白光发光二极管的制备方法的流程结构示意图。
图2A至图2G是本发明第二实施例的白光发光二极管的制备方法的流程结构示意图。
图3是本发明第三实施例的白光发光二极管示意图。
图4是本发明第四实施例的白光发光二极管示意图。
图5是本发明第一实施例的芯片板上封装结构的立体示意图。
主要元件符号说明
白光发光二极管 100，200，300，400
发光单元 10
第一黏着层 11
第二黏着层 12
第三黏着层 13
第四黏着层 14
第一黏着层上表面 11a
第二黏着层上表面 12a
第三黏着层上表面 13a
第一荧光层 21，21’
第二荧光层 22，22’
第三荧光层 23，23’
发光二极管芯片 3
发光二极管芯片上表面 3a
基板 4
封装树脂层 5
金属焊接层 6
电路载板 7
绝缘层 71
电路基板 72
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
本发明的实施例中所述图式均为简化的示意图。但所述图标仅显示与本发明有关的元件，其所显示的元件非为实际实施时的态样，其实际实施时的元件数目、形状等比例为选择性的设计，且其元件布局型态可能更复杂。
如图1A至图1G是本发明第一实施例的白光发光二极管的制备方法的流程结构示意图，本实施例为制备一于发光二极管芯片上层叠三层黏着层与二层荧光粉层的白光发光二极管。
请参考图1A，首先准备一发光单元10，其包括基板4及设置于基板4上的发光二极管芯片3；接着于该发光二极管芯片上表面3a设置一第一黏着层11，如图1B；待干燥后，于该第一黏着层上表面11a设置一红光荧光粉以形成一连续分布的第一荧光粉层21，如图1C；待该第一荧光粉层21干燥后，再于该第一荧光粉层21上设置一第二黏着层12并加以干燥，如图1D；此时可将白光发光二极管的半成品进行色温分析，若未达所需的目标色温即再于该第二黏着层上表面12a设置一黄光荧光粉以形成一连续分布的第二荧光粉层22，如图1E；待干燥后再于该第二荧光粉层22上设置一第三黏着层13并加以干燥，如图1F；此时可再将该白光发光二极管的半成品进行色温分析，若达所需目标色温即再于该半成品上设置一封装树脂层5以完成一白光发光二极管100，如图1G。
在前述本发明的白光发光二极管中，覆盖于发光二极管芯片3表面的黏着层(例如，第一黏着层11、第二黏着层12、第三黏着层13)可视需要而任意调整黏着层的层叠数量、硬化方式(光固化树脂或热固化树脂)、折射率，此外，荧光粉层(例如，第一荧光粉层21、第二荧光粉层22)可视需要而任意调整荧光粉层的层叠数量或组成份，同时也可以将不同光色的荧光粉设置于不同荧光粉层，或将不同光色的荧光粉混合后设置于同一荧光粉层，此外，荧光粉层可以在不同树脂层之间以连续或不连续的方式分布，而本发明并未局限于此。
请参考图2A至图2G是本发明第二实施例的白光发光二极管的制备方法的流程结构示意图，本实施例为另一于发光二极管芯片上层叠三层黏着层与二层荧光粉层的白光发光二极管，除第一荧光粉层21’及第二荧光粉层22’为一不连续的图案分布外，其封装流程及方法同前述第一实施例。
请参考图2A，首先准备一发光单元10，其包括基板4及设置于基板4上的发光二极管芯片3；接着于该发光二极管芯片上表面3a设置一第一黏着层11，如图2B；待干燥后，于该第一黏着层上表面11a设置一黄光荧光粉以形成一非连续分布的第一荧光粉层21’，如图2C；待该第一荧光粉层21’干燥后，再于该第一荧光粉层21’上设置一第二黏着层12并加以干燥，如图2D；此时可将白光发光二极管的半成品进行色温分析，若未达所需的目标色温即再于该第二黏着层上表面12a设置一黄光荧光粉以形成一非连续分布的第二荧光粉层22’，如图2E；待干燥后再于该第二荧光粉层22’上设置一第三黏着层13并加以干燥，如图2F；此时可再将该白光发光二极管的半成品进行色温分析，若达所需目标色温即再于该半成品上设置一封装树脂层5以完成一白光发光二极管200，如图2G。
本发明的技术特征在于提供一种可实时调整白光发光二极管中所需的荧光粉含量的技术，避免所制备的白光发光二极管因所含的荧光粉含量过多或不足导致无法达到目标色温而形成缺陷品的问题产生，因此前述实施例的白光发光二极管，若有需要可重复进行设置荧光粉层及黏着层的制程，直到该产品达目标色温为止，如第三实施例即为一于发光二极管芯片上层叠四层黏着层与三层荧光粉层的白光发光二极管。
首先，请参考图3是本发明第三实施例的白光发光二极管示意图，并一并参考第一实施例的流程，其中在完成如图1F的白光发光二极管的半成品后，所进行的色温分析若未达目标色温时，可再于该第三黏着层上表面13a设置一蓝光荧光粉，待干燥形成一连续分布的第三荧光粉层23后，再于该第三荧光粉层23上设置上一第四黏着层14并加以干燥，待干燥后再进行色温分析确认该白光发光二极管的半成品是否达目标色温；如前述，若已达目标色温即再于该半成品上设置一封装树脂层5以完成一白光发光二极管300，若未达目标色温则再重复上述的封装流程直到达目标色温后再设置该封装树脂层5以完成该产品。
请参考图4是本发明第四实施例的白光发光二极管示意图，并一并参考第二实施例的流程，其中在完成如图2F的白光发光二极管的半成品后，所进行的色温分析若未达目标色温时，可再于该第三黏着层上表面13a设置一绿光荧光粉，待干燥形成一非连续分布的第三荧光粉层23’后，再于该第三荧光粉层23’上设置上一第四黏着层14并加以干燥，待干燥后再进行色温分析确认该白光发光二极管的半成品是否达目标色温；如前述，若已达目标色温即再于该半成品上设置一封装树脂层5以完成一白光发光二极管400，若未达目标色温即再重复上述的封装流程直到产品达目标色温后再设置该封装树脂层5以完成该产品。
请参考图5，其是本发明第一实施例的芯片板上封装结构的结构示意图；其中，如图5所示，芯片板上封装结构包括：一电路载板7；以及上述第一实施例所制得的白光发光二极管100，其经由一金属焊接层6电性连接该电路载板7，其中，该电路载板7包含一绝缘层71、一电路基板72，该绝缘层71的材质可选自由类金刚石、氧化铝、陶瓷、含钻石的环氧树脂、或者上述材质的混合物，该电路基板72是一金属板、一陶瓷板或一硅基板。
据此，本发明上述芯片板上封装结构(chip on board，COB)中，其中将本发明上述的发光二极管封装结构设置于该芯片板上，进而使芯片板上封装结构可实时调整所需的荧光粉含量，利于提升产品良率。此外，本发明上述芯片板上封装结构中适合使用的发光二极管，并非仅限于上述第一实施例所制得的白光发光二极管，亦可使用本发明所述任何一种白光发光二极管。
由上述可知，本发明的白光发光二极管，具有可实时调整封装树脂中荧光粉含量的结构设计，可在封装发光二极管的过程中根据色温分析结果实时调整荧光粉含量，避免产品于封装完成后的色温分析未达目标色温进而形成缺陷品并可因将荧光粉集中设置于芯片上进而提升其发光效率，故可减少不必要的原物料的浪费，提升产品良率。再者，分层设置荧光粉更可有助于通过不同荧光粉层衰减率差异而达到延长产品寿命。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，所述荧光粉层亦可为连续分布及非连续分布交替使用，如第一荧光粉层为连续分布而第二荧光粉层为不连续分布，本发明不应以此为限，本发明所主张的权利范围白应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (19)
1.一种白光发光二极管，其特征在于，包括：
一发光单元，具有一基板及设置于该基板表面的一个或多个发光二极管芯片；
多个黏着层，覆盖于该发光二极管芯片的表面；
一荧光粉层，设置于所述黏着层之间；以及
一封装树脂层，覆盖于发光单元的表面。
2.如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，所述黏着层具有三层结构。
3.如权利要求2所述的白光发光二极管，其特征在于，所述黏着层包括一第一黏着层，其覆盖于该发光二极管芯片的表面；一第二黏着层，其覆盖于该第一黏着层的表面；一第三黏着层，其覆盖于该第二黏着层的表面。
4.如权利要求3所述的白光发光二极管，其特征在于，该第一黏着层的折射率高于该第二黏着层，该第二黏着层的折射率高于第三黏着层。
5.如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，该荧光粉层具有一单层或多层结构，并夹设于所述黏着层之间。
6.如权利要求5所述的白光发光二极管，其特征在于，该荧光粉层为二层结构。
7.如权利要求6所述的白光发光二极管，其特征在于，该荧光粉层包括第一荧光粉层及第二荧光粉层。
8.如权利要求7所述的白光发光二极管，其特征在于，该第一荧光粉层设置于该第一黏着层及该第二黏着层之间。
9.如权利要求7所述的白光发光二极管，其特征在于，该第二荧光粉层设置于该第二黏着层及该第三黏着层之间。
10.如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，所述黏着层及该封装树脂层为一热固化树脂、或一光固化树脂。
11.如权利要求10所述的白光发光二极管，其特征在于，所述黏着层及该封装树脂层为环氧树脂、硅胶、丙烯酸树脂。
12.如权利要求11所述的白光发光二极管，其特征在于，所述黏着层为硅胶。
13.如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，该发光单元为2个至16个具有不同波长光线的发光二极管芯片所组成。
14.如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，该荧光粉层选自由一红光荧光粉、一绿光荧光粉、一蓝光荧光粉、一黄光荧光粉或其组合所组成的群组。
15.如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，该荧光粉层为一连续分布或一非连续分布。
16.一种芯片板上封装结构，其特征在于，
包括：
一电路载板；以及
一如权利要求1至权利要求15中任一项所述的白光发光二极管，其经由一金属焊接层封装于该电路载板。
17.如权利要求16所述的芯片板上封装结构，其特征在于，该电路载板包括一绝缘层及一电路基板，绝缘层的材质至少一种选自由类金刚石、氧化铝、陶瓷，及含钻石的环氧树脂所组成的群组。
18.如权利要求17所述的芯片板上封装结构，其特征在于，该电路基板为一金属板、一陶瓷板或一硅基板。
19.如权利要求16所述的芯片板上封装结构，其特征在于，该金属焊接层为金或金锡。
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