CN110249438B - 发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光装置。根据本发明的一实施例的发光装置包括贴装基板、发光芯片及第一包封剂。发光芯片贴装于贴装基板上并射出紫外线。并且，第一包封剂覆盖发光芯片的侧面的至少一部分。此时，第一包封剂的外表面构成为曲面。

Description

发光装置

技术领域

本发明涉及一种发光装置。

背景技术

若发光二极管(LED)被施加电流，则从p、n型半导体的结合部分射出通过电子与空穴的再结合而产生的多种波长的光。相比于在以往的发光装置中使用的灯丝，发光二极管具有寿命长、低电源、优秀的驱动特性等多种优点，因此对其的需求正持续增加。

芯片单位的发光二极管(以下，称为发光芯片)被起到荧光体及透镜作用的包封剂封装而应用于发光装置。从发光芯片射出的光穿过包封剂而向外部射出。此时，在从发光芯片射出的光为紫外线的情况下，包封剂可能被紫外线固化。若包封剂被紫外线固化，则在表现出物理性较弱或应力相对较强的部分可能发生裂缝。若在包封剂发生裂缝，则发生发光装置的可靠性下降的问题。

发明内容

技术问题

本发明所要解决的课题在于提供一种防止发光芯片的包封剂的裂缝而提高可靠性的发光装置。

本发明所要解决的另一课题在于提供一种能够提高光提取效率的发光装置。

技术方案

根据本发明的一实施例的一种发光装置包括贴装基板、发光芯片及第一包封剂。发光芯片贴装于贴装基板上并射出紫外线。并且，第一包封剂覆盖发光芯片的侧面的至少一部分。此时，第一包封剂的外表面构成为曲面。

有益效果

根据本发明的实施例的发光装置将包封剂形成于发光芯片的除了上表面顶点之外的部分，从而防止在发光芯片的顶点附近发生包封剂的裂缝而提高可靠性。

并且，根据本发明的实施例的发光装置将发光芯片的紫外线所穿过的包封剂的外表面形成为具有曲率，从而提高了光提取效率。

并且，根据本发明的实施例的发光装置将包封剂仅形成于发光芯片的侧面及上表面的一部分，因此能够降低成本。

附图说明

图1及图2是示出根据本发明的第一实施例的发光装置的示意图。

图3是示出在以往的发光装置的包封剂发生的裂缝的示意图。

图4及图5是示出根据包封剂的结构的发光装置的光输出的图。

图6及图7是示出根据本发明的第二实施例的发光装置的示意图。

图8及图9是示出根据本发明的第三实施例的发光装置的示意图。

图10是示出根据本发明的第四实施例的发光装置的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。为了能够将本发明的思想充分传递给本领域技术人员，作为示例提供以下介绍的实施例。因此，本发明并不限定于如下所述的实施例，其可以具体化为其他形态。另外，在附图中，可能为了便于说明而夸张示出构成要素的宽度、长度、厚度等。在整个说明书中，相同的附图符号表示相同的构成要素，相似的附图符号表示相似的构成要素。

根据本发明的一实施例，一种发光装置包括贴装基板、发光芯片及第一包封剂。发光芯片贴装于贴装基板上并射出紫外线。并且，第一包封剂覆盖所述发光芯片的侧面的至少一部分。此时，所述第一包封剂的外表面构成为曲面。

所述发光芯片按倒装芯片的方式键合于所述贴装基板。

作为另一实施例，发光装置还可以包括：子贴装基板，贴装于所述贴装基板且与所述贴装基板电连接。此时，所述发光芯片贴装于所述子贴装基板上，进而按倒装芯片的方式键合于所述子贴装基板。

并且，所述子贴装基板可以按倒装芯片的方式键合于所述贴装基板。或者，所述子贴装基板可以通过引线键合于所述贴装基板。

所述引线位于比所述发光芯片的上表面低的高度。

所述第一包封剂形成为覆盖所述引线。

所述第一包封剂可以利用环氧树脂或硅树脂形成。

所述第一包封剂在所述发光芯片的侧面的厚度从上部越向下部越厚。

从所述发光芯片的侧面射出而入射至所述第一包封剂的光在所述第一包封剂的外表面被折射为朝向所述发光芯片的上部方向。

作为又一实施例，发光装置还可以包括：第二包封剂，覆盖所述发光芯片的上表面。

所述第二包封剂形成为不覆盖所述发光芯片的上表面的顶点。

所述第二包封剂可以利用环氧树脂或硅树脂形成。

作为又一实施例，发光装置还可以包括：反射框架，形成于所述贴装基板的上表面且沿所述第一包封剂的外侧形成。

从所述发光芯片射出而朝向所述反射框架的光在所述反射框架的内壁被反射为朝向所述发光芯片的上部方向。

所述反射框架的内壁可以具有斜率。

例如，所述反射框架的内壁从所述贴装基板越向上部方向彼此相向的内壁之间的距离越大。

所述反射框架的上表面布置为比所述发光芯片的上表面高。

以下，参照附图进行具体说明。

图1及图2是示出根据本发明的第一实施例的发光装置的示意图。

图1是根据第一实施例的发光装置100的立体图，图2是根据第一实施例的发光装置100的剖面图(A1-A2)。

参照图1及图2，根据第一实施例的发光装置100包括贴装基板110、发光芯片120及第一包封剂130。

贴装基板110虽然未被详细图示，但是利用绝缘物质及导电性物质构成。导电性物质构成与发光芯片120电连接的电路图案。并且，绝缘物质位于电路图案之间而使电路图案绝缘。

例如，贴装基板110可以是由多个引线框架111以及包围引线框架111的绝缘物质112构成的金属基板。虽然图1中未图示，但是引线框架111的一部分通过贴装基板110的侧面及下表面暴露于外部。引线框架111的暴露的部分起到与外部其他构成电连接的作用。或者，贴装基板110可以是由至少一层的绝缘层及电路图案层构成的电路基板。

发光芯片120贴装于贴装基板110。发光芯片120是射出紫外线的发光二极管芯片。

发光芯片120是n型的第一导电型半导体层、p型的第二导电型半导体层及活性层层叠的结构。此时，活性层位于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间。与第一导电型半导体层连接的第一电极以及与第二导电型半导体层连接的第二电极均位于发光芯片120的下部。因此，发光芯片120通过倒装芯片键合(Flip chip bonding)方式贴装并连接于贴装基板110。

发光芯片120在活性层生成紫外线。生成的紫外线通过发光芯片120的上表面及侧面向外部射出。

如图1所示，第一包封剂130形成为包围发光芯片120的侧面。例如，第一包封剂130可以利用环氧树脂或硅树脂形成。第一包封剂130在发光芯片120的侧面的厚度从上部越向下部越厚。图1中图示了第一包封剂130的下表面轮廓为四边形结构的情形。然而，第一包封剂130可以形成为的下表面轮廓具有圆形、椭圆形或者边角为曲线的四边形等多样的结构。

在以往的一实施例中，起到透镜作用的包封剂形成为覆盖发光芯片的侧面及上表面。包封剂由于从发光芯片射出的紫外线发生变色或微弱的固化也会导致发生裂缝现象。尤其，在包封剂中覆盖发光芯片的顶点部分的部位发生应力集中(Stressconcentration)。应力集中是应力集中于诸如物体的角部或截面急剧变化的部分等局部部分的现象。因此，当包封剂被紫外线固化时，应力集中最可能发生在发光芯片的顶点附近。因此，如图3所示，包封剂10被从发光芯片20射出的紫外线固化，进而在覆盖发光芯片的顶点的部分发生裂缝。由于发光芯片的下表面不被包封剂覆盖而与基板相接，因此包封剂的裂缝最可能发生的位置为发光芯片的上表面的顶点附近。在发光芯片的顶点附近发生的包封剂的裂缝之后会向扩散至整个包封剂。

并且，以往为了解决在发光芯片的顶点发生的裂缝，利用形成有腔室的壳体以及透明窗。即，在以往的另一实施例的发光装置中，在将发光芯片贴装于壳体的腔室之后，通过透明窗覆盖腔室。但是，由于发光芯片的发热可能降低壳体与透明窗之间的粘结剂的粘合力。并且，发光芯片的发热会导致腔室内部的空气温度升高。此时，为了排出较高温度的内部空气必须在壳体形成额外的空气排出路径。另外，使用价格较高的材质石英作为透明窗，并且在壳体中必须形成用于安置透明窗的结构。这种用于解决以往的一实施例的包封剂的裂缝问题的以往的另一实施例的发光装置，因空气排出路径及透明窗而导致成本升高且工序复杂。

在本实施例中，第一包封剂130形成为不覆盖发光芯片120的上表面而仅包围发光芯片120的侧面。即，第一包封剂130不包围发光芯片120的上表面的顶点，因此在发光芯片120的顶点不会发生裂缝问题。

在本发明的实施例中，在发光芯片120的上部不布置额外的构成部。因此，通过发光芯片120的上表面射出的紫外线直接向发光装置100的上部方向传播。

通过发光芯片120的侧面射出的紫外线穿过第一包封剂130。根据本发明的实施例，第一包封剂130的外面构成为曲面。此时，穿过第一包封剂130的紫外线在第一包封剂130的外面发生折射。因此，可以根据第一包封剂130的外表面的曲率确定穿过第一包封剂130的紫外线的传播方向。

用于折射紫外线的折射力根据第一包封剂130的外表面的曲率而变化。因此，通过减小或增大第一包封剂130的外表面的曲率能够控制发光装置100的紫外线照射范围及紫外线提取效率。

可以根据当形成第一包封剂130时的涂覆的材料量及粘度来控制第一包封剂130的曲率。

由于根据本发明的实施例的发光装置100并非形成为包围整个发光芯片120而是形成为包围发光芯片120的侧面，因此节省了材料成本。并且，发光装置100能够通过第一包封剂130使得从发光芯片120的侧面射出的紫外线也朝向发光装置100的上部方向，因此提高了光提取效率。

可以通过打点(dotting)方式将环氧树脂或硅树脂等第一包封剂130的材料涂覆于发光芯片120的侧面或贴装基板110的上表面。例如，通过精细地调节利用压电元件方式的喷射器(injector)排出的第一包封剂130的材料量，能够精确地控制第一包封剂130的体积、外表面的曲率等。

此时，材料以使其通过发光芯片120的侧面向贴装基板110的上表面流下的方式进行涂覆，或者沿发光芯片120的周围涂覆于贴装基板110的上表面。如此涂覆的第一包封剂130通过表面张力而如图2所示地覆盖发光芯片120的侧面，但构成为外表面具有曲率的结构。

本实施例以第一包封剂130利用打点方式形成的情形进行了说明。然而，形成第一包封剂130的方式并不局限于此。第一包封剂130只要能够形成为覆盖发光芯片120的除了上表面顶点之外的侧面且外表面具有曲率，可以利用任何方式形成。

如此形成的发光装置100能够通过简单的工序并且不增加额外的成本而解决在发光芯片120的上表面顶点附近发生的第一包封剂130的裂缝。并且，发光装置100能够防止第一包封剂130的裂缝发生，同时节省材料成本并提高光提取效率。

后文对实施例进行说明时，省略针对与上述实施例相同的构成的说明。因此，省略的说明参照针对上述实施例的发光装置的说明。

图4及图5是示出根据包封剂的结构的发光装置的光输出的图。

参照图4，发光装置100的第一包封剂130根据涂覆于发光芯片120及贴装基板110的材料量而形成第一结构131、第二结构132、第三结构133及第四结构。从第一结构131到第三结构133，第一包封剂130涂覆的材料的量逐渐减少。因此，从第一结构131到第三结构133，第一包封剂130与贴装基板110的上表面的角度(θ)逐渐变大。并且，第四结构是在发光装置100中省略第一包封剂130。

图5是通过比率示出图4所示的各个结构的包封剂的光输出结果的图表。参照图5，发光装置100的光输出将省略第一包封剂130的第四结构为基准100％。此时，当第一包封剂130为第一结构131时，光输出为106％，为第二结构132时，光输出为108％，为第三结构133时，光输出为111％。根据第一包封剂130的第一结构131到第三结构133的发光装置100均比省略第一包封剂130的(第四结构)发光装置100提高了光输出。并且，光输出比率顺序为第三结构133、第二结构132及第一结构131。即，第一包封剂130的外表面与贴装基板110的上表面之间的角度(θ)越大，光输出越高。

如此，发光装置100的光输出可以根据第一包封剂130的结构而进行调节。并且，第一包封剂130的结构可以根据第一包封剂130的材料的量而进行调节。

图6及图7是示出根据本发明的第二实施例的发光装置的示意图。

图6是根据本发明的第二实施例的发光装置200的平面图，图7是根据第二实施例的发光装置200的剖面图(B1-B2)。

参照图6，根据第二实施例的发光装置200包括贴装基板110、发光芯片120、第一包封剂130及反射框架210。

反射框架210在贴装基板110的上表面沿第一包封剂130的外侧形成。即，反射框架210沿第一包封剂130的外壁或贴装基板110的轮廓形成。因此，发光装置200为发光芯片120及第一包封剂130贴装于由反射框架210的内壁构成的腔室的结构。

并且，本实施例的发光装置200形成为第一包封剂130不覆盖发光芯片120的整个侧面而仅覆盖侧面的一部分。

通过发光芯片120的侧面射出的紫外线的一部分入射至第一包封剂130，紫外线的另一部分朝向反射框架210。入射至第一包封剂130的紫外线通过第一包封剂130的外面而朝向发光装置200的上部。并且，朝向反射框架210的紫外线被反射框架210反射而朝向发光装置200的上部。

如此，即使第一包封剂130形成为仅覆盖发光芯片120的侧面的一部分，根据本实施例的发光装置200也能够通过反射框架210实现较高的光提取效率。即，根据本实施例的发光装置200相比于第一实施例能够进一步节省关于第一包封剂130的材料成本。

并且，反射框架210的上表面高于发光芯片120。因此，反射框架210的内壁与发光芯片120的整个侧面相向，从而高效地反射从发光芯片120的侧面射出的紫外线。图7图示了反射框架210的内壁与贴装基板110的上表面垂直的情形。然而，反射框架210的内壁的斜率可以根据发光装置200的紫外线照射范围等进行变更。例如，反射框架210的内壁可以是以从贴装基板110越向上部方向彼此相向的内壁之间的距离越大的方式倾斜的结构。

图8及图9是示出根据本发明的第三实施例的发光装置的示意图。

图8是根据第三实施例的发光装置300的平面图，图9是根据第三实施例的发光装置300的剖面图(C1-C2)。

参照图8及图9，根据第三实施例的发光装置300包括贴装基板110、发光芯片120、第一包封剂130及第二包封剂310。

根据第三实施例，第二包封剂310位于发光芯片120的上表面。此时，第二包封剂310形成为虽然覆盖发光芯片120的上表面但是不覆盖发光芯片120上表面的顶点。在第二包封剂310覆盖发光芯片120的顶点的情况下，可能由于在发光芯片120的顶点附近发生的应力集中而造成在第二包封剂310发生裂缝。因此，为了防止第二包封剂310的裂缝，第二包封剂310形成于发光芯片120的上表面，并且形成于发光芯片120的除了顶点之外的部分。

例如，第二包封剂310可以形成为上部凸出的凸透镜形状。形成为与凸透镜相同结构的第二包封剂310能够使得通过发光芯片120的上表面射出的紫外线向发光装置300的上部中心方向集中。或者，第二包封剂310可以形成为表面具有凹凸结构。表面具有凹凸结构的第二包封剂310能够防止紫外线被第二包封剂310全反射，从而能够提高发光装置300的光提取效率。

如上所述，第二包封剂310可以根据发光装置300所需的效果形成为多样的结构。

例如，第二包封剂310可以利用环氧树脂或硅树脂形成。

图10是示出根据本发明的第四实施例的发光装置的示意图。

参照图10，根据第四实施例的发光装置400包括贴装基板110、子贴装基板410、发光芯片120及第一包封剂130。

子贴装基板410贴装于贴装基板110上部，在子贴装基板410上部贴装有发光芯片120。

子贴装基板410可以根据发光芯片120与贴装基板110之间的规格差异进行变更。

子贴装基板410分别与贴装基板110及发光芯片120连接。如此形成的子贴装基板410将贴装基板110与发光芯片120电连接。子贴装基板410只要能够将贴装基板110与发光芯片120电连接，可以形成为任意结构且利用任意材质形成。例如，子贴装基板410可以是印刷电路板、形成有电极的陶瓷基板或者包括导热率高的氮化铝(AlN)或碳化硅(SiC)的基板。

子贴装基板410可以与贴装基板110通过倒装芯片键合方式连接或者通过引线键合方式连接。

参照图10，子安装基板410在上表面形成有与发光芯片120及贴装基板110电连接的电路图案。因此，子安装基板410与发光芯片120会倒装芯片键合。并且，子安装基板410与贴装基板110通过引线420而引线键合(Wirebonding)。此时，引线420位于比发光芯片120的上表面低的高度。即，在本实施例中，以子安装基板410与贴装基板110通过引线键合方式连接的情形为例进行说明。

第一包封剂130形成为覆盖发光芯片120的侧面、子安装基板410的侧面及引线420。如此形成的第一包封剂130能够防止在发光芯片120的上表面顶点发生裂缝，并且保护引线420免受冲击、灰尘、水分等外部环境的影响。

并且，本实施例的发光装置400中，在发光芯片120的下部方向布置有子安装基板410，从而能够反射从发光芯片120的下表面射出的紫外线。并且，第一包封剂130通过子安装基板410也位于发光芯片120的下部周围，因此从发光芯片120的下部方向射出而穿过第一包封剂130的紫外线能够被子安装基板410折射为朝向发光装置400的上部方向。

并且，由于子安装基板410导致第一包封剂130的高度增加且外表面长度变长，因此易于形成具有小曲率的外表面或者对外表面曲率进行精细的调整。

虽然未图示，但是第四实施例的发光装置400还可以形成有覆盖发光芯片120的除了上表面顶点之外的上表面部分的第二包封剂(图8及图9的310)或者反射框架(图6及图7的210)。

在对发光装置400包括子安装基板410的实施例进行了说明时，省略了关于子安装基板410与贴装基板110通过倒装芯片键合方式连接的实施例的说明。但是，在本实施例的发光装置400中，能够应用通过倒装芯片键合方式与贴装基板110连接的子安装基板410是显然的。

如上所述，针对本发明的具体的说明是借助于参照附图的实施例而进行的，但是上述实施例中，仅仅说明了本发明的优选的示例，因此本发明不应被理解为局限于上述的实施例，本发明的权利范围应当按权利要求书记载的范围以及其等同概念来理解。

Claims (10)

1.一种发光装置，包括：

贴装基板；

发光芯片，贴装于所述贴装基板上并具有第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和活性层层叠的结构；以及

第一包封剂，覆盖所述发光芯片的侧面的至少一部分，外表面构成为曲面，

其中，所述发光芯片包括与所述第一导电型半导体层连接的第一电极和与所述第二导电型半导体层连接的第二电极，所述第一电极和所述第二电极位于所述发光芯片下部，并且所述发光芯片的光通过上表面和侧面射出到外部，

其中，所述第一包封剂在所述发光芯片的侧面的厚度从上部越向下部越厚，

从所述发光芯片的侧面射出而入射至所述第一包封剂的光在所述第一包封剂的外表面被折射为朝向所述发光芯片的上部方向。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，还包括：

子贴装基板，贴装于所述贴装基板且与所述贴装基板电连接，

其中，所述发光芯片贴装于所述子贴装基板上，并按倒装芯片方式键合于所述贴装基板。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其中，

所述第一包封剂利用使所述发光芯片的光透射的材质构成。

4.根据权利要求1所述的发光装置，其中，还包括：

反射框架，形成于所述贴装基板的上表面且沿所述第一包封剂的外侧形成。

5.根据权利要求4所述的发光装置，其中，

从所述发光芯片射出而朝向所述反射框架的光在所述反射框架的内壁被反射为朝向所述发光芯片的上部方向。

6.根据权利要求5所述的发光装置，其中，

所述反射框架的内壁具有斜率。

7.根据权利要求6所述的发光装置，其中，

所述反射框架的内壁从所述贴装基板越向上部方向彼此相向的内壁之间的距离越大。

8.根据权利要求4所述的发光装置，其中，

所述反射框架的上表面布置为比所述发光芯片的上表面高。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的发光装置，还包括：

第二包封剂，覆盖所述发光芯片的上表面，

其中，所述第二包封剂形成为上部凸出的凸透镜形状。

10.根据权利要求9所述的发光装置，其中，

所述第一包封剂及所述第二包封剂利用使所述发光芯片的光透射的材质构成。