CN105810793A - 发光元件封装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发光元件封装结构及其制造方法，该发光元件封装结构包括基板、发光芯片以及透明保护罩。基板具有承载面。发光芯片配置于承载面上，并电连接至基板。透明保护罩配置于承载面上，在透明保护罩与基板之间形成密闭容置空间。发光芯片位于密闭容置空间内，并与透明保护罩之间存有间隙。本发明另提出上述发光元件封装结构的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种封装结构，尤其是涉及一种发光元件封装结构及其制造方法。
背景技术
一般的发光元件都需要经封装后形成单个颗粒后，再应用到各个不同的领域上，例如是显示或是照明等领域。以发光二极管封装结构的制作工艺为例，先将发光二极管芯片黏着固定于基座上。当发光二极管芯片被固定于基座上后即进行打线步骤，将发光二极管芯片上的一个或两个电极以导线连接至基座上的电极。打线完成后再进行封胶制作工艺，即是将固着于基座上的发光二极管芯片置于模具中，以环氧树脂(epoxy)填充于模具中，待封装材料硬化后将发光二极管芯片自模具中取出。如此，发光二极管芯片、基座的用以承载发光二极管芯片的表面以及各电极与各导线，都被由环氧树脂所充填形成的封装材料所包覆。
虽然传统环氧树脂具有低成本、易于加工以及封装保护性佳等优点，但环氧树脂有热安定性不足和硬化后材料特性应力过大等问题。有鉴于此，在其它的发光二极管封装结构的制作工艺中，使用具有较佳光热安定性的纯硅烷取代传统的环氧树脂来对发光二极管芯片进行封装，但纯硅烷存在着机械强度不足、高单价且易因光照造成材料老化、致使折射率等光学性质改变的缺点。
因此，如何针对上述的问题进行改善，实为本领域相关人员所关注的焦点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光元件封装结构，其具有良好的光热安定性以及机械强度。
本发明另一目的在于提供一种发光元件封装结构的制作方法，其所制作出的发光元件封装结构具有良好的光热安定性以及机械强度。
为达上述目的，本发明提供一种发光元件封装结构，包括基板、发光芯片以及透明保护罩。基板具有承载面。发光芯片配置于承载面上，并电连接至基板。透明保护罩配置于承载面上，在透明保护罩与基板之间形成密闭容置空间。发光芯片位于密闭容置空间内，并与透明保护罩之间存有间隙。
在本发明的一实施例中，上述的透明保护罩包括支撑壁以及顶部。支撑壁配置于承载面上，并围绕发光芯片。顶部配置于支撑壁上，并覆盖发光芯片。
在本发明的一实施例中，上述的顶部的远离基板的表面为平面或曲面。
在本发明的一实施例中，上述的透明保护罩还包括第一凸起平台，配置于顶部上。
在本发明的一实施例中，上述的透明保护罩还包括第二凸起平台，配置于第一凸起平台上，其中第二凸起平台的宽度小于第一凸起平台的宽度。
在本发明的一实施例中，上述的透明保护罩还包括透镜部，配置于第一凸起平台上。
在本发明的一实施例中，上述的透明保护罩还包括透镜部，配置于顶部上。
在本发明的一实施例中，上述的透明保护罩为一体成型。
在本发明的一实施例中，上述的透明保护罩的材质包括玻璃或压克力或水晶、氧化铝、氧化锆。
在本发明的一实施例中，上述的发光元件封装结构还包括惰性气体，位于密闭容置空间内。
在本发明的一实施例中，上述的发光元件封装结构还包括荧光粉层，至少涂布于透明保护罩的面向发光芯片且位于发光芯片上方的表面。
本发明提供的发光元件封装结构的制造方法包括：将发光芯片设置于基板的承载面，并使发光芯片电连接至基板；将透明保护罩配置于承载面上，以于透明保护罩与基板之间形成密闭容置空间，而发光芯片位于密闭容置空间内，并与透明保护罩之间存有间隙。
在本发明的一实施例中，上述的透明保护罩包括支撑壁与顶部，而将透明保护罩配置于承载面上的方法包括：通过光固化胶将支撑壁黏着于承载面上，并围绕发光芯片；通过光固化胶将顶部黏着于支撑壁上，并覆盖发光芯片。
在本发明的一实施例中，上述的透明保护罩包括支撑壁与顶部且透明保护罩为一体成型，而将透明保护罩配置于承载面上的方法包括通过光固化胶将支撑壁黏着于承载面上，以使支撑壁围绕发光芯片，并使该顶部覆盖发光芯片。
本发明实施例所述的发光元件封装结构及其制造方法，主要是以预先成型的透明保护罩来取代现有技术中以封胶制作工艺所形成的封装部件。有别于现有技术的封装部件，本发明的透明保护罩可选用材料特性较佳的材质制成，因此封装完成后的发光元件封装结构的机械强度较佳，且能有效避免封装材料(即透明保护罩)因光照所造成的材料老化、致使折射率等光学性质改变等问题的产生。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图；
图2为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图；
图3为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图；
图4为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图；
图5为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图；
图6为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图；
图7为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图；
图8A至图8C为本发明的一实施例所述的发光元件封装结构制造方法流程示意图；
图9A至图9B为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构制造方法流程示意图。
符号说明
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f：发光元件封装结构
11：基板
12：发光芯片
13、13a、13b、13c、13d、13e：透明保护罩
14：电导线
15：荧光粉层
111、112：导电接垫
121：第一电连接端
122：第二电连接端
130、130a、136：表面
131：支撑壁
132、132a：顶部
133：第一凸起平台
134：第二凸起平台
135、135e：透镜部
137：侧面
110：承载面
G：间隙
S：密闭容置空间
W1、W2：宽度
具体实施方式
请参照图1，其为本发明的一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图。如图1所示，本实施例所述的发光元件封装结构1包括基板11、发光芯片12以及透明保护罩13。基板11具有承载面110。发光芯片12配置于基板11的承载面110上，且发光芯片12电连接于基板11，在本实施例中，发光芯片12例如是发光二极管芯片，但本发明并不以此为限。透明保护罩13配置于基板11的承载面110上，透明保护罩13与基板11之间形成密闭容置空间S，且发光芯片12位于此密闭容置空间S内，并与透明保护罩13之间存有间隙G。
以下再针对本实施例所述的发光元件封装结构的细部结构作更进一步的说明。
承上述，本实施例所述的透明保护罩13包括支撑壁131以及顶部132。支撑壁131配置于基板11的承载面110上，并围绕发光芯片12。顶部132配置于支撑壁131上，并覆盖发光芯片12。在本实施例中，透明保护罩13的顶部132的远离基板11的表面130例如是平面，但本发明并不以此为限。
值得一提的是，上述的透明保护罩13的支撑壁131与顶部132例如是一体成型的结构，但本发明并不以此为限，在其它的实施例中，支撑壁131与顶部132例如是分别独立的构件。换言之，透明保护罩13可以由分别为独立构件的支撑壁131与顶部132相互组合而成，也可以是一体成型的结构。
承上述，本实施例所述的基板11还具有导电接垫111、112，发光芯片12具有第一电连接端121与第二电连接端122。在本实施例中，发光芯片12的第一电连接端121与第二电连接端122彼此相对，且第一电连接端121设有一电极(图未示)，用以与基板11的导电接垫111电连接，而第二电连接端122设有另一电极，用以与基板11的导电接垫112电连接。具体而言，第二电连接端122例如是通过发光元件封装结构1的电导线14与导电接垫112完成电连接。需特别说明的是，上述发光芯片12与基板11之间电连接的结构仅为本发明的其中之一实施例，本发明并不以此为限。发光芯片12与基板11之间电连接的结构可依照实际情况需求而有所改变。例如，发光芯片的两电极分别通过电导线而电连接至基板的两个导电接垫。另外，发光芯片12例如是对应至透明保护罩13的顶部132中央。除此之外，在本实施例中，导电接垫111、112例如是贯穿基板11，本发明并不以此为限，在其他的实施例中，导电接垫111、112例如是不贯穿基板11。
承上述，本实施例所述的透明保护罩13的材质例如是包括玻璃、压克力、水晶、氧化铝或氧化锆，但本发明并不以此为限。
值得一提的是，为了提升发光元件封装结构1的散热效果，在一实施例中，可于发光元件封装结构1的密闭容置空间S内通入如氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)或氡(Rn)等惰性气体，用于提升发光元件封装结构1的散热效果。
本实施例所述的发光元件封装结构1以预先成型的透明保护罩13来取代现有技术中以封胶制作工艺所形成的封装部件。有别于现有技术的封装部件，本实施例的透明保护罩13可选用材料特性较佳的材质(如玻璃、压克力、水晶、氧化铝或氧化锆等)制成，因此封装完成后的发光元件封装结构1的机械强度较佳，且能有效避免透明保护罩13因光照所造成的材料老化、致使折射率等光学性质改变等问题的产生。
为了符合不同的照明需求，可通过改变透明保护罩的形状来调整发光元件封装结构的出光光型。以下再针对本发明所述的发光元件封装结构的不同的实施方式作详细的说明，这些发光元件封装结构具有不同的出光光型。
请参照图2，其为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图。如图2所示，本实施例所述的发光元件封装结构1a与图1所示的发光元件封装结构1类似，不同点在于，本实例所述的透明保护罩13a的顶部132a的远离基板11的表面130a例如是曲面。
请参照图3，其为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图。如图3所示，本实施例所述的发光元件封装结构1b与图1所示的发光元件封装结构1类似，不同点在于，本实施例所述的透明保护罩13b包括支撑壁131、顶部132以及配置于顶部132的第一凸起平台133。第一凸起平台133例如是配置于顶部132中央。
请参照图4，其为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图。如图4所示，本实施例所述的发光元件封装结构1c与图3所示的发光元件封装结构1b类似，不同点在于，本实施例所述的透明保护罩13c包括支撑壁131、顶部132、第一凸起平台133以及第二凸起平台134。第一凸起平台133配置于顶部132，第二凸起平台134配置于第一凸起平台133上，在本实施例中，第二凸起平台134的宽度W1例如是小于第一凸起平台133的宽度W2。第一凸起平台133例如是配置于顶部132中央，而第二凸起平台134例如是配置于第一凸起平台133中央。
请参照图5，其为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图。如图5所示，本实施例所述的发光元件封装结构1d与图3所示的发光元件封装结构1b类似，不同点在于，本实施例所述的透明保护罩13d包括支撑壁131、顶部132、第一凸起平台133以及透镜部135。第一凸起平台133配置于顶部132，透镜部135配置于第一凸起平台133上。第一凸起平台133例如是配置于顶部132中央，而透镜部135例如是配置于第一凸起平台133中央。在本实施例中，透镜部135例如是将发光芯片12所发出的光线进行汇聚的凸透镜，但本发明并不以此为限。举例来说，在其他的实施例中，透镜部135例如是将发光芯片12所发出的光线进行分散的凹透镜。
请参照图6，其为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图。如图6所示，本实施例所述的发光元件封装结构1e与图1所示的发光元件封装结构1类似，不同点在于，本实施例所述的透明保护罩13e包括支撑壁131、顶部132以及配置于顶部132上的透镜部135e。透镜部135e例如是配置于顶部132的中央。在本实施例中，透镜部135e例如是将发光芯片12所发出的光线进行汇聚的凸透镜，但本发明并不以此为限。举例来说，在其他的实施例中，透镜部135e例如是将发光芯片12所发出的光线进行分散的凹透镜。
请参照图7，其为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构的剖面示意图。如图7所示，本实施例所述的发光元件封装结构1f与图1所示的发光元件封装结构1类似，不同点在于，本实施例所述的发光元件封装结构1f还包括涂布于透明保护罩13内部的荧光粉层15。在本实施例中，荧光粉层15例如是涂布于透明保护罩13的面向发光芯片12且位于发光芯片12上方的表面136上，但本发明并不以此为限。在其他的实施例中，荧光粉层15例如是完全覆盖于透明保护罩13的表面136以及连接于表面136的侧面137。除此之外，涂布于透明保护罩13的荧光粉层15的厚度例如是介于10微米至20微米之间。
在透明保护罩13上涂布荧光粉层15的功效在于将发光芯片12发出的部分光线转换成特定颜色的光线，以与颜色未被转换的光线混光。举例而言，发光芯片12发出的光线例如是蓝色光线，而荧光粉层15例如是黄色荧光粉层(如YAG荧光粉层)。当此蓝色光线通过荧光粉层15时，发光芯片12所发出的蓝色光线便会激发荧光粉层15中的荧光粉发出黄色光线，进而使得发光芯片12发出的蓝色光线可与黄色光线混合成白色光线。此外，荧光粉层15也可应用于上述各实施例的发光元件封装结构中。
请参照图8A至图8C，其为本发明的一实施例所述的发光元件封装结构制造方法流程示意图。需特别说明的是，利用本实施例的制造方法所完成的发光元件封装结构(如图8C所示)类似于图1的所示的发光元件封装结构，因此，图8A至图8C所使用的元件符号与图1相同。
首先，如图8A所示，将发光芯片12设置于基板11的承载面110，并使发光芯片12电连接至基板11。具体而言，发光芯片12的第一电连接端121的电极(图未示)与基板11的导电接垫111电连接，发光芯片12的第二电连接端122的电极(图未示)与基板11的导电接垫112电连接，第二电连接端122的电极例如是通过电导线14与导电接垫112完成电连接。
然后，如图8B所示，通过胶体(图未示)，如光固化胶将透明保护罩13的支撑壁131黏着于基板11的承载面110上，并使支撑壁131围绕该发光芯片12。
之后，如图8C所示，通过胶体(图未示)，如光固化胶将透明保护罩的顶部132黏着于支撑壁131上，并使顶部132覆盖发光芯片12，以于透明保护罩13与基板11之间形成密闭容置空间S，而使发光芯片12位于密闭容置空间S内，并与透明保护罩13之间存有间隙G。
请参照图9A至图9B，其为本发明的另一实施例所述的发光元件封装结构制造方法流程示意图。需特别说明的是，利用本实施例的制造方法所完成的发光元件封装结构(如图9B所示)类似于图1的所示的发光元件封装基座，因此，图9A至图9B所使用的元件符号与图1相同。
首先，如图9A所示，将发光芯片12设置于基板11的承载面110，并使发光芯片12电连接至该基板11。具体而言，发光芯片12的第一电连接端121的电极(图未示)与基板11的导电接垫111电连接，发光芯片12的第二电连接端122的电极(图未示)与基板11的导电接垫112电连接，第二电连接端122的电极例如是通过电导线14与导电接垫112完成电连接。
然后，如图9B所示，通过胶体(如光固化胶)将包括支撑壁131以及顶部132且一体成型的透明保护罩13黏着于基板11的承载面110上，以使支撑壁131黏着于基板11的承载面110上，且支撑壁131围绕发光芯片12，并使顶部132覆盖发光芯片12。透明保护罩13黏着于基板11的承载面110上后，以于透明保护罩13与基板11之间形成密闭容置空间S，而使发光芯片12位于密闭容置空间S内，并与透明保护罩13之间存有间隙G。
值得一提的是，上述两实施例所提的制造方法可于真空环境中进行，并于真空环境中通入惰性气体，如此即可使密闭容置空间S内充满惰性气体，以利散热。此外，虽然上述实施例是以制造单一个发光元件封装结构为例，但在其他实施例中，也可同时对多个发光芯片12进行封装，待完成图8C的步骤后再进行切割制作工艺，切割基板11及透明保护罩13，以得到彼此分离的多个发光元件封装结构。另外，图2至图7所示的发光元件封装结构的透明保护罩黏合于基板上的制造方法大致与图8A至图8C所示的制造方法或是图9A至图9B所示的制造方法类似。
综上所陈，本发明实施例所述的发光元件封装结构及其制造方法，主要是以预先成型的透明保护罩来取代现有技术中以封胶制作工艺所形成的封装部件。有别于现有技术的封装部件，本发明的透明保护罩可选用材料特性较佳的材质制成，因此封装完成后的发光元件封装结构的机械强度较佳，且能有效避免封装材料(即透明保护罩)因光照所造成的材料老化、致使折射率等光学性质改变等问题的产生。
虽然结合以上优选实施例公开了本发明，然而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，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (14)
1.一种发光元件封装结构，包括：
基板，具有一承载面；
发光芯片，配置于该承载面上，并电连接至该基板；以及
透明保护罩，配置于该承载面上，在该透明保护罩与该基板之间形成一密闭容置空间，该发光芯片位于该密闭容置空间内，并与该透明保护罩之间存有间隙。
2.如权利要求1所述的发光元件封装结构，其中该透明保护罩包括：
支撑壁，配置于该承载面上，并围绕该发光芯片；以及
顶部，配置于该支撑壁上，并覆盖该发光芯片。
3.如权利要求2所述的发光元件封装结构，其中该顶部的一远离该基板的表面为平面或曲面。
4.如权利要求2所述的发光元件封装结构，其中该透明保护罩还包括第一凸起平台，配置于该顶部上。
5.如权利要求4所述的发光元件封装结构，其中该透明保护罩还包括第二凸起平台，配置于该第一凸起平台上，其中该第二凸起平台的宽度小于该第一凸起平台的宽度。
6.如权利要求4所述的发光元件封装结构，其中该透明保护罩还包括透镜部，配置于该第一凸起平台上。
7.如权利要求2所述的发光元件封装结构，其中该透明保护罩还包括透镜部，配置于该顶部上。
8.如权利要求2至7中任一所述的发光元件封装结构，其中该透明保护罩为一体成型。
9.如权利要求1所述的发光元件封装结构，其中该透明保护罩的材质包括玻璃或压克力或水晶、氧化铝、氧化锆。
10.如权利要求1所述的发光元件封装结构，还包括一惰性气体，位于该密闭容置空间内。
11.如权利要求1所述的发光元件封装结构，还包括一荧光粉层，至少涂布于该透明保护罩的一面向该发光芯片且位于该发光芯片上方的表面。
12.一种发光元件封装结构的制造方法，包括：
将一发光芯片设置于一基板的一承载面，并使该发光芯片电连接至该基板；
将一透明保护罩配置于该承载面上，以于该透明保护罩与该基板之间形成一密闭容置空间，而该发光芯片位于该密闭容置空间内，并与该透明保护罩之间存有间隙。
13.如权利要求12所述的发光元件封装结构的制造方法，其中该透明保护罩包括支撑壁与顶部，而将该透明保护罩配置于该承载面上的方法包括：
通过光固化胶将该支撑壁黏着于该承载面上，并围绕该发光芯片；以及
通过光固化胶将该顶部黏着于该支撑壁上，并覆盖该发光芯片。
14.如权利要求12所述的发光元件封装结构的制造方法，其中该透明保护罩包括支撑壁与顶部，且该透明保护罩为一体成型，而将该透明保护罩配置于该承载面上的方法包括通过光固化胶将该支撑壁黏着于该承载面上，以使该支撑壁围绕该发光芯片，并使该顶部覆盖该发光芯片。
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