CN111276588B - 发光封装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光封装结构的制造方法，包括：实施一准备程序：将发光单元安装在一基板上；实施一点胶程序：将封胶体涂布于所述基板的一第一接合区域上；实施一封盖程序：将一盖板设置于所述基板上，其中所述盖板具有一第二接合区域，所述第一接合区域和所述第二接合区域借由所述封胶体彼此接合；实施一真空程序：将一环境压力降低至一第一压力值，所述第一压力值低于原始的环境压力；实施一回压程序：将所述封装结构周围的环境压力调整至一第二压力值，所述第二压力值高于所述第一压力值；实施一固化程序固化所述封胶体。本发明实施例还提供一种发光封装结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光封装结构及其制造方法。
背景技术
如图13A及图13B所示，为一种现有的发光封装结构100，所述封装结构100大致上包括一基板101、盖板102、及一发光芯片103。所述封装结构100为透过盖板102将发光芯片103封装于一容置空间105中。所述盖板102通常是透过封胶体104固定在容置空间105的开口处，并且在常压的环境下进行固化。然而当封胶体104固化过程中，盖板102常常会产生歪斜的不良情形，因此导致封装结构100的不合格率提高。
于是，本发明人认为上述缺陷可改善，于是特别潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述问题的本发明。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种能够提高合格率的发光封装结构及其制造方法。
本发明实施例提供一种发光封装结构，包括：一基板，具有一第一接合区域；一盖板，设置于所述基板上，所述盖板和所述基板之间形成一容置空间，所述盖板具有一第二接合区域；一发光单元，设置于所述基板上并容置于所述容置空间中；一封胶体，所述封胶体设置于所述第一接合区域和所述第二接合区域之间并接合所述第一接合区域和所述第二接合区域，其中所述封胶体具有一外环轮廓，所述外环轮廓的至少一侧边形成一朝向所述容置空间凹入的凹陷部。
本发明实施例提供一种发光封装结构的制造方法，所述制造方法包括：实施一准备程序：将所述发光单元安装在所述基板上；实施一点胶程序：将封胶体涂布于所述基板的一第一接合区域上；实施一封盖程序：将所述盖板设置于所述基板上，其中所述盖板具有一第二接合区域，所述第一接合区域和所述第二接合区域借由所述封胶体彼此接合；实施一真空程序：将一环境压力降低至一第一压力值，所述第一压力值低于原始的环境压力；实施一回压程序：将所述封装结构周围的气压调整至一第二压力值，所述第二压力值高于所述第一压力值；实施一固化程序：固化所述封胶体。
综上所述，本发明实施例所公开的封装结构及其制造方法，能够提升发光封装结构的最终成品的合格率。
为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为本发明第一实施例的发光封装结构的组合剖面示意图。
图2为本发明第一实施例的发光封装结构制造方法的准备程序示意图。
图3为本发明第一实施例的发光封装结构制造方法的点胶程序示意图。
图4为本发明第一实施例的发光封装结构制造方法的点胶程序俯视示意图。
图5为本发明第一实施例的发光封装结构制造方法的封盖程序示意图。
图6为本发明第一实施例的发光封装结构制造方法的真空程序示意图。
图7为本发明第一实施例的发光封装结构制造方法的回压程序示意图。
图8为本发明第一实施例的发光封装结构制造方法实施各程序的压力曲线图及温度曲线图。
图9为本发明第一实施例的发光封装结构的俯视示意图。
图10及图11为本发明第二实施例的发光封装结构的组合剖面示意图。
图12为本发明第三实施例的发光封装结构的组合剖面示意图。
图13A及图13B为现有方法制造的封装结构的剖面图及俯视构造示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图12所示，其为本发明的实施例，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。
[第一实施例]
如图1所示，为一利用本发明方法制造而成的一封装结构1的具体实施例。所述封装结构1具有一基板10、一盖板20、一发光单元30及一封胶体40。其中所述基板10具有两芯片安装垫11，两所述芯片安装垫11分别电性连接一焊垫13，所述发光单元30设置于所述基板10的芯片安装垫11上，因此使得发光单元30通过芯片安装垫11与焊垫13电性连接。所述基板10位于所述芯片安装垫11一侧的外围具有一围墙结构14，所述围墙结构14远离所述基板10的一侧形成一环状的第一接合区域15。所述盖板20设置于所述基板10上，所述盖板20和所述基板10之间形成一容置空间12，所述发光单元30容纳于所述容置空间12中。所述盖板20具有一和所述第一接合区域15相对的第二接合区域21，所述第二接合区域21和所述第一接合区域15彼此相对接合并且环绕所述容置空间12。所述封胶体40设置于所述第一接合区域15和所述第二接合区域21之间的间隙中，通过所述封胶体40能够接合所述第一接合区域15和所述第二接合区域21，而使得所述容置空间12形成封闭。
所述封装结构1制造完成后，所述容置空间12能够呈现负压状态(即容置空间内的压力小于1大气压)，借以将发光单元30封装于一真空环境中，而使得发光单元30不接触空气及水气，并延长发光单元30的寿命。因此，本发明的发光封装结构特别适合使用于对于空气或水气敏感的发光芯片的封装，例如：紫外光发光芯片，特别是深紫外光发光二极管。因此所述发光单元30可以为任何发光芯片。例如波峰值介于100nm至400nm波长范围发光芯片。在部分实施方案中发光单元30例示为波峰值介于100nm至280nm波长范围的UV C发光芯片或波峰值介于280nm至315nm波长范围的UV B发光芯片或波峰值介于315nm至400nm波长范围的UV A发光芯片。
以下接着说明本实施例发光封装结构的制造方法，本发明的制造方法包含有一准备程序、一点胶程序、一封盖程序、一真空程序、一回压程序及一固化程序，但本发明于实现上述制造方法时，不以上述各个步骤的内容以及顺序为限。
如图2所示，实施所述准备程序：为将所述发光单元30设置于所述基板10的所述芯片安装垫11上。当所述发光单元30设置于所述基板10上时，所述发光单元30和所述基板10上的多个焊垫13电性连接，且所述发光单元30容置于所述围墙结构14的内侧壁和所述基板10共同界定成的一凹穴中。在此实施例中，基板10与围墙结构14的材质可选自例如陶瓷材料或高分子材料，且两者均可反射发光单元30所发出的光。较佳地，基板10与围墙结构14为相同材质且一体成型。
如图3及图4所示，实施所述点胶程序：通过一点胶装置喷嘴50将未固化的封胶体40沿着环形的路径涂布于所述基板10的所述第一接合区域15上。本实施例中，所述第一接合区域15是形成于围墙结构14远离所述基板10的一侧，因此施行所述点胶程序时，是通过所述点胶装置喷嘴50将所述封胶体40涂布于所述围墙结构14上的所述第一接合区域15上。
特别说明，所述点胶程序中的点胶量影响到了本发明封装结构最终成品的质量及合格率，因此封胶体40涂布于第一接合区域15上的宽度需精确控制，本发明点胶程序中，所述封胶体40涂布于第一接合区域15中的宽度需控制介于第一接合区域15宽度的四分之一至四分之三之间。而较佳的实施例中，所述封胶体40涂布于所述第一接合区域15的宽度介于所述第一接合区域15宽度的三分之一至三分之二之间，而本发明一更佳实施例中，所述封胶体涂布于所述第一接合区域15的宽度介于所述第一接合区域15宽度的三分之一至二分之一之间。
此外，在本发明部分实施例中，于所述封胶体程序中，所述封胶体40较佳者为选用具有抗紫外光能力的热固性融胶，例如：硅基热固性融胶，避免封胶体40受到发光单元30发出的光线照射后变质。此外，所述封胶体40较佳者为选用触变系数介于2.8至4之间，黏度介于10Pas至18Pas之间的胶材，借此可避免封胶体40在真空程序中因压力差ΔP而产生破孔。且固化温度较佳介于140℃至160℃之间，可避免在固化程序中因高温而使芯片或其他部件受损。然本发明不以此为限，本发明相关领域之技术人员在参酌本发明内容后可依其需要改变调整封胶体40的胶材特性。
如图5所示，实施所述封盖程序：为通过取片装置60将所述盖板20设置于所述基板10上，当所述盖板20设置于所述基板10上时，盖板20的第二接合区域21和所述第一接合区域15彼此相对，并且接触所述封胶体40，而能够通过所述封胶体40使得所述第一接合区域15和所述第二接合区域21彼此接合。
如图6所示，实施所述真空程序：为通过真空装置使得一环境压力降低到一第一压力值，第一压力值低于所述环境压力的原始压力值。其中，所述环境压力定义为所述封装结构1周围空间的压力，所述环境压力的原始压力值定义为实施所述真空程序前，所述封装结构1周围环境的压力，所述原始压力可以为1大气压，而所述第一压力为0.01mpa以下。通过所述真空程序，能够使所述封装结构1的周围环境及容置空间12内部的压力均低于环境压力的原始压力值。
具体来说，所述真空程序中使用的真空装置可以为一真空腔体，所述封装结构1能够容纳于所述真空腔体中，并且通过一抽气步骤使得所述真空腔体内部压力降低到所述第一压力值。
此外，所述真空程序可以有多种实施例，其中一实施例是在施行完成所述封盖程序后，再通过真空装置将所述封装结构1周围环境的环境压力降低到所述第一压力值，接着维持所述第一压力达一预定时间。在此过程中，由于所述封胶体40尚未完全固化，而使得所述容置空间12内部的气体能够通过所述封胶体40，因此使得容置空间12内的气体能够受到真空吸力吸引而排出到容置空间12的外侧，进而使得所述容置空间12的压力趋近于所述第一压力。
特别说明，本实施例中，维持所述第一压力值持续的时间是依照所述容置空间12内部降低到所述第一压力值所需的时间而决定，因此所述第一压力值持续时间能够依照实际需求而改变。依据实际测试，本实施例中维持所述第一压力值的时间介于2至5分钟之间，而较佳实施例中，维持所述第一压力值的时间介于3至4分钟之间。
所述真空程序的另一具体实施例，则是在实施所述封盖程序前，先行实施所述真空程序，使得环境压力降低到所述第一压力值以后，再于第一压力值的环境下实施所述封盖程序。本实施例的特点，在于是在负压环境下实施所述封盖程序，因此当所述盖板20设置于所述基板10上时，所述容置空间12便已形成真空状态，而不需要额外耗费等待所述容置空间12内的气体排出的时间。
如图7所示，施行所述回压程序：将所述封装结构1周围环境的压力调整至一第二压力值，所述第二压力值高于所述第一压力值。如图8所示，为本发明制造方法实施各程序的压力曲线及温度曲线。当所述真空程序完成时，所述封装结构1内部压力Pa等于所述封装结构的外部压力Pi，且所述外部压力Pi和内部压力Pa等于所述第一压力值。当实施所述回压程序后，所述封装结构1的外部压力Pi上升到所述第二压力值，此时所述外部压力Pi大于所述内部压力Pa，并且外部压力Pi和内部压力Pa具有一压力差ΔP，因此以非接触式加压的形式形成一压力施加于所述盖板20，并迫使所述盖板20抵靠于所述基板10和所述封胶体40上。
特别说明，所述回压程序中，所述第二压力和所述第一压力的差值越大，则施加于盖板20上的压力也会随着增加，而使得盖板20和封胶体40接触压力提高，进而使得封装结构1最终成品的封胶体40的厚度变薄。因此所述回压程序中，如果所述第二压力值相较于第一压力值的压力上升幅度过大，将容易造成最终成品的封胶体40厚度过薄，而使得封胶体40的黏着力不足，而使得盖板20容易脱落，或者使得盖板20和基板10之间的间隙无法密封。并且所述第二压力值过高，还会使得封装结构1周围环境的真空度不足，而影响到容置空间12内部的真空度。反之，如果回压程序中第二压力值的上升幅度不足，则会造成盖板20抵压于封胶体40的压力不足，造成封胶体40的厚度过厚，而使得盖板20在后续制程中容易产生歪斜的情形。
因此本发明实施例中，所述第二压力值和所述第一压力值的压力差较佳者介于0.01mpa至0.03mpa之间。而通过上述方式，封装结构1最终成品的封胶体40的厚度能够控制介于30μm至55μm之间，而较佳实施例中，最终成品的封胶体40厚度介于30μm至45μm之间。
如图8所示，实施所述固化程序：在维持所述第二压力值的环境下，通过一加热步骤将所述封装结构1周围环境的温度加热至一固化温度，且维持所述固化温度持续达一预定时间，以使得所述封胶体40受热固化。特别说明，所述固化程序中采用的固化温度和维持固化温度的时间是依据封胶体40的材料特性而调整，在本发明部分实施例中，所述固化温度较佳者介于140℃至160℃的范围之间，并且维持所述固化温度的时间较佳者介于180分钟至300分钟。
如图8所示，本发明是在维持所述第二压力值的环境下实施所述固化程序，因此当封胶体40受热固化的过程中，封装结构1的外部压力Pi大于内部压力Pa而以非接触式加压的形式产生一压力差ΔP，并且所述压力差ΔP平均地施加于盖板20上，因此能够减少盖板20在封胶体40固化过程中产生歪斜的情形，而达到提高本发明封装结构1制程合格率的目的。
此外，所述固化程序的另一具体实施例，是在所述第二压力值的环境下执行所述加热步骤，且维持所述固化温度持续40至60分钟，以使得封胶体40初步固化，然后再于常压的环境下维持所述固化温度120至260分钟，而使得所述封胶体40完全固化。本实施例采用两段式固化的优点，在于仅需在第一阶段的固化程序中维持负压环境，而第二阶段的固化程序则改为在常压环境下进行，因此节省了真空设备使用的时间，而能够提高设备的使用效率。
特别说明，本发明实施图8揭露的实施例中，所述固化程序是在所述回压程序后开始，但在所述固化程序和回压程序的另一实施例中，所述回压程序能够在所述固化程序的中间过程中开始。更具体的说，所述固化程序的中间过程，指的是所述固化程序当中将所述封胶体40加热至所述固化温度以后，所述封胶体40受热而从流体状态转化为固化状态的过程。本实施例可以选择在所述固化程序已开始进行所述加热步骤，但所述封胶体40尚未形成固化状态之前再开始实施所述回压程序。本实施例实施回压程序的时间点虽然晚于实施固化程序的时间点，但因为实施回压程序时封胶体40尚处于未固化状态，因此在封胶体40受热固化的过程中，能够通过所述回压程序造成所产生的压力差ΔP迫使盖板20抵压于封胶体40上，而能够避免产生盖板20歪斜的不良情形。
如图1及图9所示，为采用本发明制造方法所制造完成的封装结构1的最终成品，所述封装结构1的最终成品能够在所述容置空间12内形成负压环境，因此形成一封胶体40朝内凹陷的发光封装结构。即，所述封装结构1的所述封胶体40形成一环绕于所述容置空间12外侧的环状体，所述封胶体40相对于所述容置空间12的一侧边形成一外环轮廓41，并且所述封胶体40的外环轮廓41至少一侧边形成一朝向所述容置空间凹入的凹陷部42。
所述封胶体40的外环轮廓41形成所述凹陷部42的原因，是由于在实施所述回压程序时，所述封胶体40尚未完成固化，因此使得封胶体40受到封装结构1外部压力推动，而使得所述封胶体40的所述外环轮廓41的至少一侧边受压力推动而朝向容置空间12的方向退缩，而形成所述凹陷部42。
并且，如图9所示之本发明一较佳实施例中，所述凹陷部42会大致形成弧形，并且在本发明较佳实施例中，封胶体40的最大宽度为第一接合区域15或所述第二接合区域21宽度的50％至95％。所述凹陷部42的凹陷深度d，会大于或等于所述第一接合区域15或所述第二接合区域21宽度的四分之一。在上述范围下，可保持基板10与盖板20之间的接合强度。
如图9所示，本发明的制造方法由于在实施所述固化程序的过程中，还同时实施所述回压程序，因此使得封胶体40的外环轮廓41的至少一侧边产生凹陷部42，并且使得。如图13B所示，现有的方法所制造完成的封装结构100，由于现有的封装结构100的封胶体104在实施固化程序时，并未实施所述回压程序，因此使得封胶体104的外围轮廓未形成明显的凹陷部，并且封装结构100的盖板102容易产生歪斜的不良情形。
[第二实施例]
如图10及图11所示，为本发明发光封装结构的另一具体实施例，本实施例中，所述封装结构1包括：一基板10、一发光单元30、及一盖板20。其中所述基板10朝向所述盖板20的一侧具有一芯片安装垫11，所述发光单元30设置于所述芯片安装垫11上，并且所述基板10朝向所述盖板20的一侧的外围形成第一接合区域15。所述盖板20为可透光的盖板，所述盖板20朝向所述基板10一侧具有一环绕于所述盖板外侧的侧壁结构22。本实施例中，所述第一接合区域15形成于所述基板10朝向所述盖板20一侧的外围，且所述第二接合区域21形成于所述侧壁结构22朝向所述基板10的一侧。在此实施例中，盖板20的材质可选自例如陶瓷或高分子，较佳为玻璃或石英。
当所述盖板20设置于所述基板10以后，所述第一接合区域15和所述第二接合区域21通过所述封胶体40加以接合，并且所述基板10、所述侧壁结构22和所述盖板20共同界定形成容置所述发光单元30的容置空间12。
本实施的封装结构1采用和第一实施例的封装结构相同的方法制造，并且同样会在封胶体40的外环轮廓的至少一侧边形成一凹陷部。由于本实施例的制造方法和第一实施例相同，因此本说明书不再重复介绍。
[第三实施例]
如图12所示，为本发明封装结构1的第三实施例，本实施例中，封装结构1的基本构造和前述各实施例类似，因此和前述各实施例近似部分不再重复介绍。本实施例的不同处，在于所述基板10的芯片安装垫11上设置一副基板17，所述发光单元30再设置于所述副基板17上，且所述封装结构1还包括一防水层16，所述防水层16至少涂附于发光单元30的表面。所述防水层16材料能够选用硅系树脂或氟系树脂，借以达到良好的防水及隔离效果。
此外，本实施例中，还能够在盖板20朝向所述基板10一侧的表面上设置一抗反射膜23，用以减少光线在封装结构内部反射的损耗，以提高发光效率。需说明的是，在图12中抗反射膜23延伸至第二接合区域中，然而本发明不以此为限，抗反射膜23也可不延伸至第二接合区域。
[实施例有益效果]
纵上所述，本发明的有益效果在于能够有效地减少封胶体40固化过程中，因为封胶体40受热膨胀变形或者是应力不均匀的因素，而导致盖板20歪斜的不良情形产生，而达到提升发光封装结构制程合格率的功效。
以上所述仅为本发明的优选可行实施例，并非用来局限本发明的保护范围，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求书的保护范围。
Claims (7)
1.一种发光封装结构，其特征在于，包括：
一基板，具有一第一接合区域；
一盖板，设置于所述基板上，所述盖板和所述基板之间形成一容置空间，所述盖板具有一第二接合区域；
一发光单元，设置于所述基板上并容置于所述容置空间中；
一封胶体，所述封胶体设置于所述第一接合区域和所述第二接合区域之间并接合所述第一接合区域和所述第二接合区域，其中所述封胶体具有一外环轮廓，所述外环轮廓的一侧边形成一朝向所述容置空间凹入的凹陷部，所述凹陷部的凹陷深度，会大于或等于所述第一接合区域或所述第二接合区域宽度的四分之一。
2.如权利要求1所述的发光封装结构，其特征在于，所述封胶体为热固性融胶。
3.如权利要求1所述的发光封装结构，其特征在于，所述容置空间内的压力小于1大气压。
4.如权利要求1所述的发光封装结构，其特征在于，所述盖板在朝向所述基板一侧的表面上设置一抗反射膜。
5.如权利要求1所述的发光封装结构，其特征在于，所述发光单元的表面涂附一防水层。
6.如权利要求1所述的发光封装结构，其特征在于，所述封胶体的触变系数介于2.8至4之间，所述封胶体黏度介于10Pas至18Pas之间，并且在所述封胶体固化过程中，透过控制所述封装结构的外部环境压力大于所述容置空间内部压力，且使得所述封装结构的外部环境压力和所述容置空间内部压力的差值介于0.01mpa至0.03mpa之间的手段，而使得所述封胶体的所述外环轮廓的一侧边产生凹陷而形成所述凹陷部。
7.如权利要求1所述的发光封装结构，其特征在于，所述封胶体的最大宽度为所述第一接合区域或所述第二接合区域宽度的50％至95％。
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