CN107403855B - 多色温发光二极管封装结构及其制造方法 - Google Patents

多色温发光二极管封装结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种多色温发光二极管封装结构，包括基板、设置于基板上的线路层、设置于线路层上的多个第一发光二极管芯片与多个第二发光二极管芯片、及设置于基板与线路层上的光转换层。光转换层表面呈螺旋状，光转换层包括有第一转换区块与围绕于第一转换区块侧缘的第二转换区块。所述第一转换区块的第一色温不同于第二转换区块的第二色温。所述第一发光二极管芯片埋置于第一转换区块内，所述第二发光二极管芯片埋置于第二转换区块内。藉此，提供一种生产效率佳的多色温发光二极管封装结构。此外，本发明另提供一种多色温发光二极管封装结构的制造方法。

Description

多色温发光二极管封装结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，还涉及一种多色温发光二极管封装结构及其制造方法。
背景技术
常用多色温发光二极管封装结构的制造方法是先在基板上形成多个环形的围坝胶(dam glue)，以将基板划分为多个固晶区域，并且所述多个固晶区域各设有发光二极管芯片，而后在所述多个固晶区域内分别填满不同色温的荧光胶体。
然而，上述多个围坝胶会导致不同色温的荧光胶体间存在隙缝，影响所述多色温发光二极管封装结构的光均匀性和信赖度，并且围坝胶的成形步骤会降低所述多色温发光二极管封装结构的生产效率。
于是，本发明人认为上述缺陷可改善，潜心研究并配合学理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。
发明内容
本发明实施例在于提供一种多色温发光二极管封装结构及其制造方法，有效地改善常用的多色温发光二极管封装结构及其制造方法所可能产生的缺陷。
本发明实施例公开一种多色温发光二极管封装结构的制造方法，包括：前置步骤：提供一发光模块、长型的一第一光转换膜、长型的一第二光转换膜；其中，所述发光模块包含一基板、设置于所述基板上的一线路层、及设置于所述线路层上的多个第一发光二极管芯片与多个第二发光二极管芯片；所述第一光转换膜具备的一第一色温不同于所述第二光转换膜具备的一第二色温，并且所述第一光转换膜与所述第二光转换膜各具有位于相反两端的一起始端与一终结端；卷曲步骤：自所述第一光转换膜的起始端开始卷曲至所述第一光转换膜的终结端，并接续所述第二光转换膜的起始端卷曲至所述第二光转换膜的终结端，以使所述第二光转换膜卷绕在呈螺旋状的所述第一光转换膜的外缘，而形成一柱状构造；切片步骤：切割所述柱状构造，以形成一封装片；其中，所述封装片包括对应于所述第一色温的一第一区块以及对应于所述第二色温的一第二区块，所述封装片具有呈螺旋状的相对两个表面，并且所述封装片的厚度大于任一所述第一发光二极管芯片的厚度或是任一所述第二发光二极管芯片的厚度；以及封装步骤：将所述封装片结合于所述基板上，并且所述多个第一发光二极管芯片埋置于所述第一区块内、所述多个第二发光二极管芯片埋置于所述第二区块内，以使所述封装片成形为一光转换层，所述光转换层包含一树脂和混合于所述树脂的多个光转换粒子，所述树脂在摄氏温度0～30度的储能模量为100Mpa或介于100Mpa～500Mpa之间。
优选地，所述第一色温高于所述第二色温，并且所述第一光转换膜的宽度等同于所述第二光转换膜的宽度，而所述第一光转换膜的厚度小于所述第二光转换膜的厚度。
优选地，所述第一色温为5000K～6000K，所述第二色温为2200K～3200K。
优选地，在所述前置步骤中，所述第一光转换膜的终结端连接于所述第二光转换膜的起始端。
优选地，所述树脂为热塑性树脂，所述多个光转换粒子为荧光粉、量子点、及光散射粒子的至少其一或其组合。
优选地，在所述封装步骤中，所述封装片是以加热、加压、或是中空贴合的其一或其组合的方式结合于所述基板上。
优选地，在所述卷曲步骤中，所述第一光转换膜的起始端是定位于一柱体而开始绕着所述柱体卷曲至所述第二光转换膜的终结端，接着移除所述柱体，使所述柱状构造呈中空状。
本发明实施例也公开一种多色温发光二极管封装结构，包括：一基板；一线路层，包含有相互分离的一第一线路与一第二线路，且所述线路层设置于所述基板上；多个第一发光二极管芯片与多个第二发光二极管芯片，设置于所述线路层上，且所述第一线路电性连接于所述多个第一发光二极管芯片，所述第二线路电性连接于所述多个第二发光二极管芯片；以及一光转换层，设置于所述基板与所述线路层上，并且所述光转换层表面呈螺旋状，所述树脂在摄氏温度0～30度的储能模量为100Mpa或介于100Mpa～500Mpa之间；其中，所述光转换层包括有一第一转换区块与邻接于所述第一转换区块侧缘的一第二转换区块，所述第一转换区块具备的一第一色温不同于所述第二转换区块具备的一第二色温，并且所述多个第一发光二极管芯片埋置于所述第一转换区块内，所述多个第二发光二极管芯片埋置于所述第二转换区块内。
优选地，所述第二转换区块围绕所述第一转换区块侧缘。
优选地，所述第一色温高于所述第二色温，所述第一色温为5000K～6000K，所述第二色温为2200K～3200K。
优选地，在所述光转换层的螺旋状表面上，所述第一转换区块的螺旋间距小于所述第二转换区块的螺旋间距。
优选地，所述树脂为一半固化状态的一热固性的树脂，并且所述热固性的树脂固化程度为60％～80％。
优选地，所述树脂为一可固化的热熔性树脂，所述热熔性树脂在摄氏温度60度～80度的储能模量为0.1Mp～0.5Mpa，并且断裂伸长率大于60％。
综上所述，本发明实施例所公开的多色温发光二极管封装结构及其制造方法，能通过使用具有螺旋状表面的光转换层，以有效地提升光均匀性及生产效率。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。
附图说明
图1为本发明多色温发光二极管封装结构的制造方法的实施例一的卷曲步骤示意图(一)。
图2为本发明多色温发光二极管封装结构的制造方法的实施例一的卷曲步骤示意图(二)。
图3为本发明多色温发光二极管封装结构的制造方法的实施例一的切片步骤示意图。
图4为本发明多色温发光二极管封装结构的制造方法的实施例一的封装步骤示意图。
图5为本发明多色温发光二极管封装结构的实施例一的立体示意图。
图6为图5的分解示意图。
图7为图5的俯视示意图。
图8为图5的剖视示意图。
图9为图8的局部放大示意图。
图10为本发明多色温发光二极管封装结构的实施例一的等效电路示意图。
图11为本发明多色温发光二极管封装结构变化实施例的立体示意图。
图12为本发明多色温发光二极管封装结构的制造方法的实施例二的卷曲步骤示意图。
图13为本发明多色温发光二极管封装结构的制造方法的实施例二的切片步骤示意图。
图14为本发明多色温发光二极管封装结构的实施例二的立体示意图。
具体实施方式
[实施例一]
请参阅图1至图10，其为本发明的实施例一，需先说明的是，本实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本发明的实施方式，以便于了解本发明的内容，而非用来局限本发明的保护范围。
如图1至图5，本实施例公开一种多色温发光二极管封装结构的制造方法，包括步骤如下。
前置步骤：请参酌图1，提供一发光模块10、长型的一第一光转换膜50a(或称为冷色膜)、长型的一第二光转换膜50b(或称为暖色膜)。其中，所述发光模块10包含一基板1、设置于所述基板1上的一线路层2、及设置于所述线路层2上的多个第一发光二极管芯片3与多个第二发光二极管芯片4。
更详细地说，所述第一光转换膜50a的宽度W1等同于第二光转换膜50b的宽度W2，而所述第一光转换膜50a的厚度T1(如：80μm)小于第二光转换膜50b的厚度T2(如：110μm)，一般来说，冷色膜的荧光粉浓度会比暖色膜的荧光粉浓度低，当硅胶含量一致时，如果要保持相同的荧光粉体积或者拥有较佳的荧光膜质量，冷色膜的厚度会比暖色膜的厚度薄一些。换句话说，光转换膜的厚度会影响发光效率和光均匀性，进而影响信赖性。所述第一光转换膜50a与所述第二光转换膜50b各具有位于长度方向上相反两端的一起始端501a、501b与一终结端502a、502b，并且本实施例的第一光转换膜50a的终结端502a连接于所述第二光转换膜50b的起始端501b，但不受限于此。
再者，所述第一光转换膜50a具备的一第一色温不同于所述第二光转换膜50b具备的一第二色温。在本实施例中，所述第一色温高于第二色温，如：所述第一色温为冷色温，大致为5000K～6000K，并且第一色温较佳为5600K；所述第二色温为暖色温，大致为2200K～3200K，并且第二色温较佳为2700K。
卷曲步骤：如图1和图2，自所述第一光转换膜50a的起始端501a开始卷曲至第一光转换膜50a的终结端502a，并接续所述第二光转换膜50b的起始端501b卷曲至第二光转换膜50b的终结端502b，以使所述第二光转换膜50b卷绕在呈螺旋状的第一光转换膜50a的外缘，而形成一柱状构造50c。
其中，所述柱状构造50c于本实施例中是以直径约为1cm的圆柱状作一说明，但并不受限于此。举例来说，所述第一光转换膜50a与第二光转换膜50b所形成的柱状构造50c可依设计者需求而为方柱状或是三角柱状。
切片步骤：如图3，切割所述柱状构造50c，以形成一封装片5’。进一步地说，沿着垂直所述柱状构造50c中心线的截面，切割柱状构造50c，以成形预定厚度的封装片5’。其中，所述封装片5’包括对应于所述第一色温的一第一区块51’以及对应于所述第二色温的一第二区块52’，并且所述封装片5’具有呈螺旋状的相对两个表面。再者，所述封装片5’的厚度大于任一第一发光二极管芯片3的厚度或是任一第二发光二极管芯片4的厚度，而本实施例中的封装片5’厚度大致为50μm～500μm。
封装步骤：如图4和图5，将所述封装片5’结合于基板1上，并且所述多个第一发光二极管芯片3埋置于上述封装片5’的第一区块51’内、所述多个第二发光二极管芯片4埋置于上述封装片5’的第二区块52’内，以使所述封装片5’成形为一光转换层5。其中，第一发光二极管芯片3和第二发光二极管芯片4可以同时为发出蓝光的发光二极管芯片，第一发光二极管芯片3和第二发光二极管芯片4也可以是发出不同光色的发光二极管芯片，第一发光二极管芯片3和第二发光二极管芯片4分别埋置于封装片5’的第一区块51’和第二区块52’。所述封装片5’是以加热、加压、或是中空贴合的其一或其组合的方式结合于所述基板1上，在此不加以限制。
更详细地说，所述光转换层5(或是第一光转换膜50a、第二光转换膜50b)包括树脂及埋置于所述树脂内的多个光转换粒子。其中，所述树脂为热塑性树脂(如：硅胶)，所述多个光转换粒子为荧光粉、量子点、及光散射粒子的至少其中一或其组合。进一步地说，本实施例的树脂可以是热固性的树脂，如半固化状态(B-stage)的硅胶；在室温(0℃～30℃)下，经由动态热机械分析仪(dynamic thermomechanical analysis，DMA)可测得储能模量为100MPa～500MPa，所述半固化状态的硅胶可通过加热软化。所述半固化状态的硅胶经由差式扫描热技术(differential scanning calorimetry，DSC)测量可得知固化程度为60％～80％。
再者，本实施例的树脂也可以是可固化的热熔树脂(如硅氧树脂，简称硅胶)，在室温(0℃～30℃)下，所述热熔树脂呈现固态并且经由动态热机械分析仪可测得储能模量为100MPa～500MPa，所述热熔树脂可通过加热软化。在60℃～80℃时，所述热熔树脂经由动态热机械分析仪可测得储能模量为0.1MPa～0.5MPa，并且所述热熔树脂由拉力机测试可得知断裂伸长率在60％以上。
经由上述多色温发光二极管封装结构的制造方法，即可制成多色温发光二极管封装结构100。为更清楚地了解上述多色温发光二极管封装结构100，以下就多色温发光二极管封装结构100的细部构造作一说明。
请参阅图5至图8，所述多色温发光二极管封装结构100包括一基板1、设置于所述基板1上的一线路层2、设置于所述线路层2上的多个第一发光二极管芯片3与多个第二发光二极管芯片4、及设置于所述基板1与线路层2上的一光转换层5。其中，所述基板1大致呈方形，所述线路层2包含有相互分离的一第一线路21、一第二线路22、及一第三线路23。如图10所示，所述第一线路21与第三线路23电性连接于所述多个第一发光二极管芯片3，所述第二线路22与第三线路23电性连接于所述多个第二发光二极管芯片4，并且上述多个第二发光二极管芯片4设置于所述第一发光二极管芯片3的外侧。进一步地说，所述第一发光二极管芯片3与第二发光二极管芯片4共享相同的第三线路23(正极)，所述第一发光二极管芯片3是由第一线路21(负极)单独引出以实现独立驱动，并且所述第二发光二极管芯片4是由第二线路22(负极)单独引出以实现独立驱动。其中，所述多个第一发光二极管芯片3是先两两并联成五组，而后再串联；所述多个第二发光二极管芯片4也是先两两并联成五组，而后再串联。
其中，所述光转换层5包括有一第一转换区块51以及邻近于所述第一转换区块51侧缘的一第二转换区块52。此实施例为所述第二转换区块52围绕所述第一转换区块51侧缘，但不以此限。其中，所述第一转换区块51具备的一第一色温不同于第二转换区块52具备的一第二色温。在本实施例中，所述第一色温高于第二色温，例如：所述第一色温大致为5000K～6000K，并且第一色温较佳为5600K；所述第二色温大致为2200K～3200K，并且第二色温较佳为2700K。第一色温也可以低于第二色温，如第一色温大致为2200K～3200K，第二色温大致为5000K～6000K。
再者，光转换层5外表面呈螺旋状，并且如图9，所述第一转换区块51的螺旋间距D1(如：80μm)在本实施例中小于所述第二转换区块52的螺旋间距D2(如：110μm)。所述第一转换区块51的螺旋间距D1也可以大于或等于所述第二转换区块52的螺旋间距D2，不以此限。进一步地说，所述多个第一发光二极管芯片3埋置于光转换层5的第一转换区块51内，所述多个第二发光二极管芯片4埋置于光转换层5的第二转换区块52内。
此外，本实施例的光转换层5并不以具备两种色温为限，所述光转换层5也可包含三种以上的色温。举例来说：如图11所示，所述多色温发光二极管封装结构100可进一步包括设置于线路层2上的多个第三发光二极管芯片(图中未示出)，并且所述光转换层5可进一步包含有一第三转换区块53，并且上述多个第三发光二极管芯片埋置于第三转换区块53内。
[实施例二]
请参阅图12至图14，其为本发明的实施例二，本实施例与上述实施例一类似，相同处则不再赘述，而两实施例的主要差异说明如下。
就所述两实施例的制造方法来看，差异主要在于卷曲步骤(如图12)。进一步地说，本实施例的卷曲步骤如下：所述第一光转换膜50a的起始端501a是定位于一柱体200而开始绕着所述柱体200卷曲至所述第一光转换膜50a的终结端502a，并接续所述第二光转换膜50b的起始端501b卷曲至所述第二光转换膜50b的终结端502b，接着移除所述柱体200，使所述柱状构造50c呈中空状。
就所述两实施例的构造来看(如图14)，差异主要在于光转换层5。进一步地说，所述第一转换区块51内侧包围形成有一容置孔54，用以供电子组件(图中未示出)设置在容置孔54内。须说明的是，上述电子组件于本实施例中并非指发光二极管芯片。
[本发明实施例的技术功效]
综上所述，本发明实施例所公开的多色温发光二极管封装结构及其制造方法，能通过使用具有螺旋状表面的光转换层，以有效地提升光均匀性及生产效率。
进一步地说，所述光转换层是通过固态的第一光转换膜与第二光转换膜所形成，因而不会有荧光粉沉淀的问题产生，并且所述光转换层的第二转换区块紧密地相连于第一转换区块，而无须采用如公知般的围坝胶。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非用来局限本发明的保护范围，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种多色温发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，包括：
前置步骤：提供一发光模块、长型的一第一光转换膜、长型的一第二光转换膜；其中，所述发光模块包含一基板、设置于所述基板上的一线路层、及设置于所述线路层上的多个第一发光二极管芯片与多个第二发光二极管芯片；所述第一光转换膜具备的一第一色温不同于所述第二光转换膜具备的一第二色温，并且所述第一色温与所述第二色温分别为冷色温与暖色温，以使所述第一光转换膜与所述第二光转换膜分别为一冷色膜与一暖色膜，而所述冷色膜的厚度薄于所述暖色膜的厚度，所述第一光转换膜与所述第二光转换膜各具有位于相反两端的一起始端与一终结端；
卷曲步骤：自所述第一光转换膜的起始端开始卷曲至所述第一光转换膜的终结端，并接续所述第二光转换膜的起始端卷曲至所述第二光转换膜的终结端，以使所述第二光转换膜卷绕在呈螺旋状的所述第一光转换膜的外缘，而形成一柱状构造；
切片步骤：切割所述柱状构造，以形成一封装片；其中，所述封装片包括对应于所述第一色温的一第一区块以及对应于所述第二色温的一第二区块，所述封装片具有呈螺旋状的相对两个表面，并且所述封装片的厚度大于任一所述第一发光二极管芯片的厚度或是任一所述第二发光二极管芯片的厚度；以及
封装步骤：将所述封装片结合于所述基板上，据以令所述多个第一发光二极管芯片埋置于所述第一区块内、所述多个第二发光二极管芯片埋置于所述第二区块内，以使所述封装片成形为一光转换层；其中，所述光转换层包含一树脂和混合于所述树脂的多个光转换粒子，所述树脂在摄氏温度0～30度的储能模量为100Mpa或介于100Mpa～500Mpa之间。
2.如权利要求1所述的多色温发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，所述第一色温高于所述第二色温，并且所述第一光转换膜的宽度等同于所述第二光转换膜的宽度。
3.如权利要求1所述的多色温发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，所述第一色温为5000K～6000K，而所述第二色温为2200K～3200K。
4.如权利要求1所述的多色温发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，在所述前置步骤中，所述第一光转换膜的终结端连接于所述第二光转换膜的起始端。
5.如权利要求1所述的多色温发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，所述树脂为热塑性树脂，所述多个光转换粒子为荧光粉、量子点、及光散射粒子的至少其一或其组合。
6.如权利要求1所述的多色温发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，在所述封装步骤中，所述封装片是以加热、加压、或是中空贴合的其一或其组合的方式结合于所述基板上。
7.如权利要求1所述的多色温发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，在所述卷曲步骤中，所述第一光转换膜的起始端是定位于一柱体而开始绕着所述柱体卷曲至所述第二光转换膜的终结端，接着移除所述柱体，使所述柱状构造呈中空状。
8.一种多色温发光二极管封装结构，其特征在于，未采用围坝胶，所述多色温发光二极管封装结构包括：
一基板；
一线路层，包含有相互分离的一第一线路与一第二线路，且所述线路层设置于所述基板上；
多个第一发光二极管芯片与多个第二发光二极管芯片，设置于所述线路层上，且所述第一线路电性连接于所述多个第一发光二极管芯片，所述第二线路电性连接于所述多个第二发光二极管芯片；以及
一光转换层，包含一树脂和多个光转换粒子，所述光转换层表面呈螺旋状，所述树脂在摄氏温度0～30度的储能模量为100Mpa或介于100Mpa～500Mpa之间，所述光转换层包括有一第一转换区块与邻接于所述第一转换区块侧缘的一第二转换区块，所述第一转换区块具备的一第一色温不同于所述第二转换区块具备的一第二色温，并且所述第一色温与所述第二色温分别为冷色温与暖色温，而所述第一转换区块与所述第二转换区块分别由一冷色膜与一暖色膜所制成，所述冷色膜的厚度薄于所述暖色膜的厚度；其中，光转换层设置于所述基板与所述线路层上，据以令所述多个第一发光二极管芯片埋置于所述第一转换区块内，所述多个第二发光二极管芯片埋置于所述第二转换区块内。
9.如权利要求8所述的多色温发光二极管封装结构，其特征在于，所述第二转换区块围绕所述第一转换区块侧缘。
10.如权利要求8所述的多色温发光二极管封装结构，其特征在于，所述第一色温高于所述第二色温，所述第一色温为5000K～6000K，所述第二色温为2200K～3200K。
11.如权利要求8所述的多色温发光二极管封装结构，其特征在于，在所述光转换层的螺旋状表面上，所述第一转换区块的螺旋间距小于所述第二转换区块的螺旋间距。
12.如权利要求8所述的多色温发光二极管封装结构，其特征在于，所述树脂为一半固化状态的一热固性的树脂，并且所述热固性的树脂固化程度为60％～80％。
13.如权利要求8所述的多色温发光二极管封装结构，其特征在于，所述树脂为一可固化的热熔性树脂，所述热熔性树脂在摄氏温度60度～80度的储能模量为0.1Mp～0.5Mpa，并且断裂伸长率大于60％。
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