CN201780993U - 基板有环绕壁的发光二极管元件 - Google Patents

Abstract

一种基板有环绕壁的发光二极管元件包括：一片形成有至少一对致能焊垫的基板，基板形成对致能焊垫的侧面设置形成至少一个环绕壁，且至少一个环绕壁与基板共同形成至少一个容置空间；至少一个设置于基板上、且位于容置空间中的发光二极管晶粒，发光二极管晶粒具有两个分别电气连接二致能焊垫的电极；及一层以均匀厚度覆盖发光二极管晶粒的荧光材质胶体。

Description

基板有环绕壁的发光二极管元件 

【技术领域】

本新型是关于一种基板有环绕壁的发光二极管元件，尤其是一种可易于制作环绕壁且使出光均匀的发光二极管元件。 

【背景技术】

目前发光二极管(LED)已相当普及，LED组件不仅体积小、反应时间快、使用寿命长、亮度不易衰减、且耐震动，因此LED组件渐渐取代包括显示器背光光源、照相机闪光灯、交通号志、车头及车尾灯，甚至逐渐有取代照明灯泡的趋势。 

一般太阳光所提供的白光，在光谱分布上相当广泛，且各种波长的成分均具备。但是对于人类视觉而言，真正可以被视觉神经感测的色光，依照其光波长主要区分为波长约为622nm～780nm的红光、波长约为492nm～577nm的绿光、及波长约为455nm～492nm的蓝光，只要三种色光兼备，且彼此以一个预定的比例组合，就会被认定为白光。故为提供人类视觉上所认知的白光光源，可以采取红、绿、蓝三色的LED晶粒光源组合；但是更简单的方式，则是如图1所示，将蓝光LED晶粒1设置在基板4上，经由焊垫41供电使其发出短波长的蓝光，再于LED晶粒1发光处涂上一层混有发出黄色荧光的荧光层2，或者是同时混入可发红光的荧光材料与滤光的荧光材料，LED晶粒1所发的蓝光因而被荧光层2部分吸收，并因受到激发而从荧光层2射出与蓝光互补的黄光，并与LED晶粒1发出且未被吸收而透射出的蓝光混合，便可混合出肉眼所认定的白光。 

但在现有技术的制造过程中，由于荧光层2是以胶状被倾倒在焊接于基板4的LED晶粒1之上，并且任其凝结固着，一旦当分布于LED晶粒1 上的荧光层2厚度不均而形成如图上标号所示的较薄区域21及较厚区域22，故当LED晶粒1发光时，较薄区域21因为荧光材质较少，透射出的蓝光较多，受激发射出的黄色荧光较少，使得射出颜色偏蓝；相反地，较厚区域22所吸收蓝光与所放射出的黄色荧光较多，使得该区域所发黄光比例较高，使荧光层厚度不同的区域的色光分布不均。 

为解决荧光层厚度分布不均的问题，已有业者提出如图2所示的结构，在陶瓷基板3’上一体化地烧结形成一个杯状部，杯状部中自然形成向内凹陷的容置空间；LED晶粒1’则是以覆晶方式成形于一个基板上，并且将基板与LED晶粒1’一同放置于一个模具中，从而将含有荧光粉的胶均匀成形在LED晶粒1’的外表面上，使得将来成形的覆晶LED单体10’具有完整包覆LED晶粒1’的平坦荧光层2’。 

另方面，由于成形LED晶粒的过程，通常是在一片晶圆上同时规划成形例如两万颗LED晶粒，最后再将布局好电路的晶圆分离为众多的晶粒，因此在分离的过程中，往往会有一定比例的晶粒，其边界并非完全笔直，而是有部分凹凸的部分存在。而上述现有技术在将晶粒覆晶固定于基板上后，需要将LED晶粒1’反向置入模具中，藉以成形包覆该LED晶粒1’的荧光层2’，此时，一旦LED晶粒边界有所突出，将造成制作上的困难，无谓降低产品良率而提升制造成本。 

再者，亦有业者提出在陶瓷基板上贴附一个预先成形的杯状环绕壁，并供LED晶粒及荧光层设置其中的解决方案，但一方面，以机械设备贴附的精度有限，误差常可达数十至数百微米；另方面，贴附效果并非相当牢靠。故经由此种工艺制造出的产品，品质并非绝佳，产品定位因而较低。 

因此，如何促进荧光层的平坦与均匀，且同时提高产品良率并便于因应后端客户需求而改变产品尺寸、提供制造上的弹性，将是提升产品市场竞争力的重要思维方向。 

【实用新型内容】

本新型的一个目的在于提供一种使LED晶粒外表的荧光层均匀平坦、使LED元件各不同位置所发的光的波长分布均匀的发光二极管元件。 

本新型的另一目的在于提供一种具有易于改变设计尺寸的环绕壁、故可因应客户需求而提供多样产品的发光二极管元件。 

本新型的又一目的在于提供一种具有环绕壁，使得LED晶粒置入时不受晶粒边界不整齐所限制的发光二极管元件。 

本新型的基板有环绕壁的发光二极管元件包括：一片形成有至少一对致能焊垫的基板，该基板形成该对致能焊垫的侧面设置形成至少一个环绕壁，且该至少一个环绕壁与该基板共同形成至少一个容置空间；至少一个设置于该基板上、且位于该容置空间中的发光二极管晶粒，该发光二极管晶粒具有两个分别电气连接该二致能焊垫的电极；一层以均匀厚度覆盖该发光二极管晶粒的荧光材质胶体。 

进而包括一层具有一个预定形状且完整覆盖该至少一个发光二极管晶粒、该至少一个环绕壁、及荧光材质胶体的透光层。 

由于本案所揭示的基板有环绕壁的发光二极管元件，制作时，会于基板或致能焊垫上形成一个环绕壁，从而形成一个环绕封闭的容置空间，本案的环绕壁不仅可以依个别需求而改变设置形成的位置及数量，使得依照本案制造产品具有相当弹性。另方面，由于环绕壁与LED晶粒间会留下供LED晶粒置入的间距，使得LED晶粒边界的些许突出不会影响产品成形，藉以降低不良比例，提升产品良率而降低成本。尤其因为含有荧光材质的液态胶体被填充于环绕壁内，可待其厚度均匀而使其固化，故所制造而成的LED元件在LED晶粒表面所成形的荧光层相当均匀而理想，从而确保LED元件在不同位置的发光，具有均匀的光谱配置，达成上述所有的目的。 

【附图说明】

图1是一种现有技术的发光二极管元件结构侧视图。 

图2是另一现有技术的发光二极管元件结构分解图。 

图3是本案发光二极管元件第一较佳实施例的制造过程流程图。 

图4是图3实施例中，经预切割的基材俯视示意图。 

图5是图3实施例中，压印第一层光阻并曝光的侧剖示意图。 

图6是图3实施例中，第一层光阻膜经显影后结构侧剖示意图。 

图7是图3实施例中，在第一层光阻膜上压印第二层光阻膜的结构侧剖示意图。 

图8是图3实施例中，对第二层光阻膜曝光的结构侧剖示意图。 

图9是图3实施例中，在基板上成形环绕壁结构的侧剖示意图。 

图10是图3实施例中，将LED晶粒安装至焊垫上、并对环绕壁中注入荧光材质胶体的俯视示意图。 

图11是图3实施例中，将尚未分离的基材整片置入模具中，成形透光层的侧剖示意图。 

图12是图3实施例，已经成形有透光层且彼此分离的发光二极管元件示意图。 

图13是本案第二较佳实施例制造过程的流程图。 

图14是图13实施例中，未经预切割的基材俯视示意图。 

图15是图13实施例中，尚未切割分离的整片基材侧剖示意图。 

图16是图13实施例中，基材经过切条而迭置溅镀侧边电极的侧剖示意图。 

图17是图13实施例的成品侧剖示意图。 

图18是本案第三较佳实施例的立体示意图。 

图19及图20分别是本案第四较佳实施例的俯视及侧剖示意图。 

【主要元件符号说明】 

1、1’、7、7’、7”、7”’LED晶粒      10’LED单体 

2、2’荧光层        21较薄区域       22较厚区域 

3’陶瓷基板     4、5、5’、5”、5”’基板      41焊垫 

51、51’、511”、512”、51”’致能焊垫 

513’、513”’晶粒安装焊垫      52脆弱部 

53、53’、53”、53”’环绕壁 

531’种子层      532’增厚层      54光阻迭层 

541、542光阻膜   55’端电极       56”穿孔 

50光罩           6、6’基材       71、71’、71”导线 

72导电端部       8、8’、8”’荧光材质胶体 

90模具           9、9’透光层 

【具体实施方式】

有关本新型的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合说明书附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。 

图3所示为本案第一较佳实施例的流程图，如图4所示，是在步骤101将一片基材6预切割成复数个彼此连结的复数基板5，使得各基板5连结间分别形成有一个如图5所示的脆弱部52；再于步骤102在各基板5表面同时溅镀形成一对彼此间隔一段距离的致能焊垫51，在本例中，各基板5上的两致能焊垫均是由铜所构成，并分别沿图式水平方向与相邻基板5的致能焊垫相连，并跨越上述脆弱部52。 

步骤103如图5所示，先于致能焊垫51压印一第一层干式光阻膜541，并于步骤104将一层光罩50覆盖于该光阻膜541上进行曝光，使该光阻膜 541裸露部分被固化，形成一个预定的环绕壁形状；随后于步骤105如图6所示使用显影剂(TMAH；Tetra methyl ammonium hydroxide)将未被固化的光阻膜541洗掉进行显影。由于目前光阻膜的厚度约75μm，若压印的第一层光阻膜541未达预定厚度时，步骤106再如图7所示，于已经显影的第一层光阻膜541上，增加压印第二层光阻膜542，并如图8重复上述曝光与显影，直到光阻迭层54达成例如200至250μm的预定厚度为止，而此时所残留的被固化光阻迭层54，即构成如图9及图10所示的环绕壁53。 

当然，如熟悉本技术领域者所能轻易理解，本实施例中所指的干式光阻膜并非局限，亦可选择使用湿式光阻膜，以例如旋转涂布或印刷等的方式成形并随后曝光与显影，亦可制成相同结构。尤其，此种以干、湿式光阻膜曝光显影迭层所制成的环绕壁，是在基板成形后才设置形成于基板上，相较之下，现有技术是在基板上同步成形杯状部并进行烧结，不仅需针对不同尺寸分别准备特定的不同模具，使得尺寸与形状的弹性极度受限，更因为烧结过程中不免稍有受热膨胀不均匀处，因此产品的精度必然受到局限；相对地，本案以光学方式成形，精度尺寸相当符合预期，误差可限制在10μm以下，且以后制过程在例如陶瓷基板上成形环绕壁，可以提供绝佳的制造弹性，完全配合市场需求。此外，本例中所指每一层光阻成形后逐一曝光显影亦非限制，亦可将较厚的单层或迭置的多层光阻单次曝光显影而一次成形该环绕壁。 

随后，于步骤107将LED晶粒7如图10所示，安装至容置空间中的致能焊垫51上，本例中的LED晶粒7的二电极端中，其一是形成在LED晶粒7的底部而接触致能焊垫5，另一电极则形成在LED晶粒7发光面的导电端部72，由导线71电气连接至另一致能焊垫51；再于步骤108一并参考如图11所示，将含有荧光材质之液态胶体的荧光材质胶体8注入环绕壁53内之容置空间中，直到完全覆盖住LED晶粒7且充满环绕壁53内；如上述，由于依照本创作所制成的环绕壁53精度绝佳，使其尺寸可以设计 得仅略大于LED晶粒7，因此注入的荧光材质胶体不必太多，更可藉由环绕壁53的顶面作为标准，将突出的荧光材质胶体去除，使得荧光层相当平坦而厚度均匀，充分解决现有技术的难点。 

步骤109待荧光材质胶体8厚度均匀时，使其固化；此时，于步骤110进行封装作业，如图11所示，将尚未被分离的诸多基板5所构成的完整基材共同置入一个模具90中，模具90内形成有复数分别对应各基板5的预定形状模穴，并向模穴中注入透明材质树脂，经过一定时间后将模具90卸除，即会在各基板5上形成一个预定形状的封装的透光层9，并完整覆盖住LED晶粒7、环绕壁53、及固化后的荧光材质胶体8；最后再于步骤111以例如敲击方式，令基板5与基板5由脆弱部52处断裂分离，制成如图12所示具有环绕壁的发光二极管元件。当然，如熟悉本技术领域者所能轻易理解，若需制造侧边电极，亦可在此时将发光二极管元件先以条状分离，并使各侧边暴露，迭置后进行例如溅镀，再将整条元件逐个分离，并随后滚镀而完成侧边电极。 

另方面，批次制造发光二极管元件的流程中，未必需于流程开始时先排入预切割而成形脆弱部的步骤，且环绕壁亦未必局限于光阻膜材质，本案第二较佳实施例的制造流程如图13所示，为便于说明起见，如图14所示，在此将整片基材6’依照未来将切割的虚线标示处，标定成复数基板5’，当然，在实际制程中并无图式中之虚线存在；步骤201时，于各基板5’表面溅镀包括一对分开一预定距离的致能焊垫51’，以及介于该对致能焊垫51’中的种子层531’，在本例中，上述溅镀材料系以铜为例；再于步骤202在种子层531’上电镀一层增厚层532’，使得种子层531’位置形成一个环绕封闭空间的环绕壁53’。 

一并参考图15所示，步骤203时，将LED晶粒7’安装至环绕壁53’内的晶粒安装焊垫513’上，由于本例中的LED晶粒7’的两个电极均位于发光面侧，因此将二电极分别以导线71’电气连接至上述两个致能焊垫51’； 并于步骤204将含有荧光材质胶体8’注入环绕壁53’内的容置空间中，直到略超过环绕壁53’的高度，并完全覆盖住LED晶粒7’，再将多余的荧光材质胶体8’刮除，使该荧光材质胶体8’表面呈水平且厚度均匀；再待其固化后，进行步骤205的封装作业，待完成透光层9’后，则以步骤206例如雷射切割而将基板5’与基板5’分离，最后在步骤207将整片基材沿图14的上下方向切割成数排，并堆迭成如图16所示，而于多层堆迭的成条基板5’侧面溅镀侧边电极的种子层531’，使其与原先位于顶面的致能焊垫51’导接，完成后再于步骤208将各条的复数基板5’逐一分离成颗粒，而在步骤209进行滚镀，就此形成如图17所示具有端电极55’的LED元件。 

由于本例中的环绕壁是以溅镀及电镀增厚的方式以金属材料成形，故必须限制其与焊垫间不可短路，但熟于本技术领域者可以轻易理解，若要进行良好屏蔽，亦可将诸多金属环绕壁导接至电路板上之共同接地位置，即可对位于其中的LED元件构成更好的保护，尤其金属材质的环绕壁，经过表面处里后更可增加反射效能。 

本案第三较佳实施例如图18所示，是透过穿孔56”的方式将LED元件基板5”正面的致能焊垫511”、512”，导接至基板5”背面的表面安装电极位置，由于致能焊垫511”并未与环绕壁53”接触，即使环绕壁53”为金属制成，并且包括一层种子层；及在该种子层上电镀的一层增厚层所共同形成，仍可导接致能焊垫512”无碍，LED晶粒7”表面的电极则同样靠导线71”而跨越环绕壁53”导接至致能焊垫511”上。 

当然，如熟悉本技术领域者所能轻易理解，每个环绕壁所围绕的容置空间中，未必限于设置一颗LED晶粒，且环绕壁的高度可以随需求不同而改变，以及上述实施例中的透光层并非绝对必要，如图19及20本案第四较佳实施例所示，在本例中之每一基板5”’上，形成有两对致能焊垫51”’，以及介于每对致能焊垫51”’间的晶粒安装焊垫513”’，而例如直接以旋转涂布的湿式光阻膜整片成形于基板5”’上，达到例如350μm的高度，并以曝 光及显影流程，制成覆盖于基板5”’周缘的环绕壁53”’，两颗高亮度LED晶粒7”’则分别焊接于环绕壁53”’中央所暴露出的晶粒安装焊垫513”’上，各自的两电极则分别打线连接至各对致能焊垫51”’，最后则如图20所示将荧光材质胶体8”’注入填满整个容置空间，并待其固化，经过个别分离各基板后，即完成高亮度的LED元件。 

由于本新型的基板有环绕壁的发光二极管元件，是在基板上额外成形设置环绕壁，并非与基板同步烧结而成，使得制程较具弹性，可以完全配合市场需求尺寸。再者，由于环绕壁并非烧结而成，透过高精度的光阻膜曝光显影、或金属溅镀增厚，均可确保环绕壁的大小尺寸精密而符合预期，不仅可预留些许安装缝隙，从而容许LED晶粒切割后在边界处形成的不平整边缘，也不必因噎废食，容留过大空间而浪费荧光材质胶体，更不致因荧光材质胶体注入空间过广而使荧光层的平坦度受损，从而确保制成的发光二极管元件的光谱分布均匀，提升产品品质。 

以上所述者，仅本新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本新型实施的范围，即凡依本新型申请专利范围及新型说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆仍属本新型专利涵盖的范围内。 

Claims (5)

1.一种基板有环绕壁的发光二极管元件，其特征在于，包括：

一片形成有至少一对致能焊垫的基板，该基板形成该对致能焊垫的侧面设置形成至少一个环绕壁，且该至少一个环绕壁与该基板共同形成至少一个容置空间；

至少一个设置于该基板上、且位于该容置空间中的发光二极管晶粒，该发光二极管晶粒具有两个分别电气连接该二致能焊垫的电极；及

一层以均匀厚度覆盖该发光二极管晶粒的荧光材质胶体。

2.如权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，更包括一层具有一个预定形状且完整覆盖该至少一个发光二极管晶粒、该至少一个环绕壁、及荧光材质胶体的透光层。

3.如权利要求1或2所述的发光二极管元件，其特征在于，其中上述环绕壁是多层的光阻迭层。

4.如权利要求1或2所述的发光二极管元件，其特征在于，其中上述环绕壁系一层金属材质的环绕壁。

5.如权利要求4所述的发光二极管元件，其特征在于，其中该环绕壁包括一层种子层；及在该种子层上电镀的一层增厚层。 

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