TW201029229A - Light emitting device package structure and manufacturing method thereof - Google Patents

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201029229 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種發光元件封裝結構以及其製作方 法，尤指一種具有氣體腔之發光元件封裝結構以及其製作方 法0 【先前技術】 傳統應用於聖誕樹之聖誕燈飾係由許多小燈泡所構 成，並需均勻佈置於聖誕樹上，以於夜晚呈現出聖誕樹之樣 貌。然而，近年來隨著封裝技術的發展，具有體積小、耐震 動、耗電量低、元件壽命長、無須暖燈時間、反應速度快等 優點的發光二極體，已逐漸取代傳統燈泡，成為聖誕樹上之 燈飾。 請參考第1圖，第1圖為習知應用於聖誕燈之發光元件 封裝結構剖面示意圖。如第1圖所示，發光元件封裝結構10 包含一導線架12、一發光元件14以及一封裝膠體16。導線 架12具有二引腳18，發光元件14係固定於導線架12上， 且其正極與負極係分別以一導線20與引腳18電性連接。封 裝膠體16為一半圓透鏡結構覆蓋於發光元件14上，且位於 發光元件14正上方之半圓透鏡結構的圓弧面中央具有一倒 圓錐狀之凹處22，使發光元件14射出之光線(如第1圖之箭 10 201029229 號所示）會經過凹處22產生5议止_ 度王夂射，射向發光疋件 之側邊方向，擴大發光角度。 衣、，，〇稱 ❹ 請參考第2圖’第2圖為習知發光元 強度與發光角度關係示意圖。如第2圖所 結構從正9。度至負90度之發光角度皆=:封: 即發光元件封裝結構之光_側邊㈣偏移9Q ^有度光線亦 射出。由於發光元件封裝結構於正 = 線 度皆具有之光強度，因此&之發先角 誕樹上時，路人位於聖誕樹下;;2 =封裝結構設置於聖 誕樹上之聖誕燈。 的各個角度^可清楚觀看到聖 雖然習知發光元件封襄結構於9〇 線射出’但其光_近之光強度_:、度具有光 且約略分散於正20度與負 丨之反射而降低， ❿上時，由於發光元件封農結=声因的此當使用在聖誕樹 聖誕樹之距離亦受到限制 X、限制，使路人欣賞 軸中心之光強度?=減=增加發光元件封裝結構光 度，實為業界亟t達成之目^方向所發出光線之光強 【發明内容】 本發明之主要目的之— 構以及其製作方法，以提升 在於提供-種發光元件封裝結 聖誕燈飾之欣賞距離。 201029229 為達上述之目的，本發明係揭露一種發光元件封裝結 構。其包含一導線架、一發光元件、複數條導線以及一封裝 膠體。發光元件係設置於導線架上，且發光元件具有一主要 發光面。導線係電性連接發光元件以及導線架，且封裝膠體 係包覆發光元件、導線以及部份導線架。並且，封裝膠體之 内部具有一氣體腔，位於發光元件之主要發光面之正上方， I 且該氣體腔内包含至少一氣體。 讎 為達上述之目的，本發明係揭露一種發光元件封裝結構 之製作方法。首先，提供一發光元件結構，其中發光元件結 構包含一第一封膠部，且第一封膠部之上表面具有一凹處。 然後，將一膠體注入一封膠模具中。接著，將發光元件結構 插入封膠模具中，以於膠體與第一封膠部之間形成一氣體 腔，並使膠體包覆第一封膠部。然後，進行一烘烤製程，使 © 膠體成型為一第二封膠部於第一封膠部上，以形成該發光元 件封裝結構。 本發明藉由發光元件結構之凹處，於封膠製程中在發光 元件封裝結構中形成一氣體腔，使發光元件所射出之光線可 藉由氣體腔產生部分反射，並藉由第二封膠部將穿透氣體腔 之光線進行聚焦。因此，不僅增加發光元件封裝結構光軸中 心之光強度，且其側邊方向亦有足夠光強度之光線射出。 201029229 【實施方式】 請參考第3圖，第3圖為本發明第一實施例之發光元件 封裝結構之剖面示意圖。如第3圖所示，發光元件封裝結構 100包含一導線架102、一發光元件104、複數條導線106 ’ 以及一封裝膠體108。本實施例之導線架1〇2係包含二引腳 110，但本發明之導線架並不限於僅具有二引腳，可依實際 _ 需求增加引腳數量。發光元件104係設置於其中一引腳11〇 上，且發光元件104具有一主要發光面112位於其上表面。 其中，發光元件104可為例如：發光二極體晶片、發光二極 體元件或有機發光二極體元件等各種型式具有發光特性之 元件，而本實施例係以發光二極體晶片為例，但不以此為 限。並且，各導線106係分別電性連接發光元件104與各引 腳110，使發光元件104可藉由各引腳110獲得電源供給’ 進而產生光線。此外，封裝膠體108包覆發光元件104、導 ® 線106以及部份導線架102，藉此保護發光元件104以及導 線106免於外界物體觸碰或塵埃附著而造成損壞。封裝膠體 108係為一透光固體，不具流動性，其包含至少一封裝材料， 例如：玻璃、石英、高透光性樹脂、矽膠、上述之組合，或 其它適合材料，其中高透光性樹脂包含環氧樹脂（epoxy resin)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、丙烯晴-丁二稀-苯乙稀 聚合物（acrylonitrile-butadene-styrene，ABS)、聚甲基丙烯酸 甲酉旨(polymethyl methacrylate，PMMA)、壓克力（acrylic resin) 6 201029229 或上述之任意組合等。 此外，本實施例之發光元件封裝結構1〇〇另包含一透明 殼體114，設置於封裴膠體1〇8之内部，亦即封裝膠體1〇8 包覆整個透明殼體114,且透明殼體114係位於發光元件 之主要發光面112之正上方。並且’透明殼體114之内部具 有一氣體腔116，且氣體腔116内包含至少一氣體，例如： 蠹空氣。值得注意的是，藉由此氣體腔116，發光元件1〇4所 發出之光線玎因透明殼體114之折射率與氣體腔116之氣體 折射率的差異產生部分反射以及部分折射，使發光元件封裝 結構1 〇〇之側邊方向及上表面皆具有光線射出。並且，封裝 膠體之上表面係為一凸面，例如··凹口向下之拋物面或球面 等，可將從發光元件封裝結構忉〇之上表面射出之光線聚焦 射出，以有效改善光軸中心光強度不足之問題。此凸面之曲 ⑩率並不限於拋物面或球面，而可依實際所需之聚焦狀況來做 相對應之調整。 另外，透明殼體114係由透明材料所構成，例如：玻璃、 塑膠、石英、高透光性樹脂、矽膠或上述之紕合等。透明殼 體U4更可與封裝膠體1〇8由相同之材料所構成，以具有相 同之折射率，使光線視透明殼體114與封裝膠體ι08為同一 介質，但本發明之透明殼體114亦可根據實際所需之光型而 與封裝膠體108由不同之材料所構成。值得注意的是，透明 201029229 殼體114與封裝膠體108之折射率需大於氣體腔116中之氣 體折射率，使光線於透明殼體114與封裝膠體108之介面或 透明殼體114與氣體腔116之介面可產生全反射之現象，以 提供足夠之反射光線。於本實施例中，透明殼體114係為一 圓球殼體，亦即位於透明殼體114内之氣體腔116為一圓球 形狀。當光線遇到透明殼體114時，部分光線會反射朝發光 元件封裝結構100之側邊方向射出，進而使發光元件封裝結 ❹構10〇具有侧向光線，而部分光線穿透透明殼體114時，會 經過封裝膠體108之上表面，而受到聚焦。因此，發光元件 封裝結構100位於光軸之光強度得以提升。但本發明之透明 殼體114不限於圓球殼狀，透明殼體114面對發光元件1〇4 之表面亦可為圓錐狀或為一凸面。 卜本實知例之封裝膠體ι〇8可包含一第一封膠部 118以及一第二封膠部 ❹分導線請、發光二二其中第一封膠部118係包覆部 係包覆部㈣;^^及導線⑽，而第二封膠部 -封膠部118與第二封=，且透繼 部118具有-凹處12 0之間。值得-提，第-封膠 體腔116，而凹處122之凹處122面對透明殼體114之氣 形狀。另外，第一封膠u狀可為一倒圓錐狀，但不限於此 材料所構成，以具有8與第二封膠部120可由相同之 同之材料所構成，僅愛^射率’但不限於此’亦可由不 4 口兩者之折射率皆大於氣體腔116 8 201029229 内氣體之折射率。 本發明之發光元件封裝結構並不限於上述實施例之結 構，而亦可不具有透明殼體。為了方便說明下述實施例與上 述實施例之差異，相同元件將使用相同標號，且相同元件結 構之部分將不再贅述。請參考第4圖，第4圖為本發明第二 實施例之發光元件封裝結構之剖面示意圖。如第4圖所示， 籲相較於第一實施例，本實施例之發光元件封裝結構2〇〇並不 具有透明殼體，且本實施例之氣體腔116係為一氣泡由封裝 膠體108之第一封裝部118之凹處122與第二封裝部12〇所 包覆而成，而氣體腔116係位於封裝膠體1〇8内部且位於發 光兀件104之正上方。此外，氣體腔116面對第一封裝部118 一侧之形狀係與第一封裝部118之凹處形狀相同，且氣體腔 116面對第二封裝部120 —側的形狀則為一圓弧面。 Ο 為了清楚說明本發明發光元件封裝結構之功效，以下以 第一實施例為範例進行說明。請參考第5圖，並與第2圖進 行比較’第5圖為本發明第一實施例之發光元件封裝結構之 發光強度與發光角度關係示意圖。如第5圖所示，本發明之 發光元件封装結構於零度之光強度，即位於光轴中心之光強 度係約略為4瓦/球面度(W/sr)，相較之下，習知發光元件封 裝結構於零度之光強度約略為1.1瓦/球面度，因此本發明之 發光元件封裝結構位於光軸中心之光強度大於習知發光元 9 201029229 件封裝^構。此外’本發明之發光元件財 正75度至90度與負75度至9〇 霉於毛先角度 0 15 ^則到之光強度係 約略為G.15瓦/球面度，約略相同於習知 之發光角度於正75度至90度㈣75/^ q件封狀構 又興貝75度至9〇度時#強声 (約略為（U5瓦/球面度）。由此可知，本發=之先強度 結構不僅增加光軸N之光Μ :發U件封裝 線之光強度，將有助於提升=觀邊方向所發出光 ❹ 離。 人觀看良誕樹上聖誕燈之距 此外，本發明係揭露上述發光元件封装結構之製作方法。 考第6圖，第6圖林發.光元件封魏構之製作 = 圖:如第6圖所示，發光元件封裝結構之製作方法流程包含=列= 驟. 步驟隊提供—發光元件結構，其巾發光树結構包含一第 一封膠部’邱-封膠部之上表面具有一 步驟S20 :將一膠體注入一封膠模具中； 步驟S3G .將發光元件結構插人封賴具中，以於膠體與第一 封膠部之間形成-氣體腔，並使膠體包覆第一封 部；以及 步驟S4G :進行—輯製程，使賴賴為-第二封膠部於第 —封膠部外’並絲下封賴具，_祕光元件 封襞結構。 201029229 其中’於步驟sio中，提供發光 步驟S丨02:將一發光元件接合於；=驟包含下列緣 件、導線封膠部包覆發光元 為了清楚描述本發明第一實施例之發光 m φ 法，請參考第7圖至第10圖，並 裝、，。構之I作方 流赚第7圖至第10圖為本發明;=3圏’且配合第6圖之 之製作方法示賴。如帛7 W妓树封裝結構 光元件104以及-導線架1〇2進〔驟^02中提供一發 然後進仃一固晶接合製程(die b〇ndmgP劃SS) ’將發光元件⑽接合於導線架102上。接 著’於步驟SH)4中進行—銲線製程⑼心⑽㈣⑽ 將複數條導線剛電性連接發光元件104與導線架102。 之後’如第8圖所示，於步驟難中進行-封膠製程， 以形成第-封膠部m包覆發光元件1〇4'導線⑽以及部 分導線架H)2,至此即完成—發光元件結構⑼其中第一 封膠部118之上表面具有至少一凹處122。值得注意的是， 本實施例之發光元件結構150係為具有單一發光元件刚以 及第-封膠部118之結構’但發光元件結構亦可為具有複數 個分別被[封膠部包覆之發先元件，且各發光元件係設置 於導線架上之半成品結構。此外，發Μ件結構15G可為一 201029229 側射型發光二極體。 然後，如第9圖所示，將一透明殼體114接合於發光元 件結構150之凹處122上，其中氣體腔116係位於透明殼體 114中，且位於發光元件104之主要發光面112之正上方。 接著，如第10圖所示，於步驟S20中進行另一封膠製 程’將一膠體152注入至一封膠模具154中，並於步驟S30 中將具有透明殼體114之發光元件結構150倒立，且插入具 有膠體152之封膠模具154中，以於膠體152與發光元件結 構150之間形成一氣體腔116 ’並使膠體152包覆透明殼體 114以及發光元件結構150之第一封膠部118。值得注意的 是’本實施例係於步驟S10與步驟S20之間先將透明殼體114 接合於發光元件結構150之凹處122上’使位於透明殼體114 内之氣體腔116得以形成於膠體152與發光元件結構150之

間0 然後，於步驟S40中進行一烘烤製程，使膠體成型為第 二封膠部120於發光元件結構上。最後，取下封膠膜具，以 形成第一實施例之發光元件封裝結構1〇〇，如第3圖所示。 本發明之發光元件封裝結構之製作方法並不限於僅製作單 顆發光元件封裝結構，亦可1製作複數個發光元件封裝姓 構，而若㈣減個科元件料結構，聽另於取下^ 12 201029229 « 模具後’再進行一切割製程(cutting process)，以形成單顆發 光元件封袭結構。 本發明另揭露第二實施例之發光元件封裝結構之製作 方法，請參考第11圖，並請一併參考第7圖以及第4圖， 第11圖為本發明第二實施例之發光元件封裝結構之製作方 法示意圖。如第6圖與第7圖所示，相較於第一實施例之製 ❹作方法’本實施例之製作方法於形成發光元件結構之步驟係 與第一實施例之製作方法的步驟S10相同，因此於此不再贊 述。接著，如第10圖所示，於步驟S20中進行封膠製程， 將一膠體152注入至一封膠模具154中，然後於步驟S3〇中 直接將具有凹處122之發光元件結構150倒立插入具有膠體 152之封膠膜具154中。值得注意的是，不同於第一實施例 形成氣體腔116之方法，本實施例係藉由第一封膠部118之 凹處122可存留空氣於凹處122中’使發光元件結構15〇於 參插入膠體152時可於膠體152與發光元件結構150之間形成 一氣體腔116，其中此氣體腔116係為一包含空氣之氣泡。 最後，於步驟S40中進行一烘烤製程，使膠體成型為第二封 膠部120於發光元件結構外。取下封膠膜具154，以形成第 二實施例之發光元件封裝結構200，如第4圖所示。 綜上所述，本發明藉由二階段之封膠製程，於發光元件 封裝結構中形成一氣體腔，使位於氣體腔下方之發光元件所 13 201029229 射出之光線會經過氣體腔，而有部分光線產生反射，以具有 偏離光軸約略90度之光線射出。並且，本發明係將封裝結 構之上表面製作成凸面，可將穿透氣體腔之光線聚焦在一 起，藉此發光元件封裝結構位於光軸中心之光強度因而提 升。因此’本發明不僅增加發光元件封裝結構光軸中心之光 強度，且其側邊方向亦有足夠光強度之光線射出，因而改善 習知發光元件封裝結構光強度不足之問題。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申嗜專 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知應用於聖誕燈之發光元件封裝結構剖面示意 圖。 Ο 第2圖立為習知發光元件封裝結構之發光強度與發光角度關係 不思圖。 之剖面示意 第3圖為本發明第—實施例之發光元件封裝結構 圖。 構之剖面示意 第4圖為本發明第二實施例之發光元件封裝結 圖0 第5::Λ發明第—實施例之發光元件封裝結構之發光強声 與發光角度關係示意圖。 狀赞先強度 :程示意圖 第6圖為本發明發光元件封裝結構之製作方法流： 201029229 第7圖至第10圖為本發明第一實施例之發光元件封裝結構 之製作方法示意圖。 第11圖為本發明第二實施例之發光元件封裝結構之製作方 法示意圖。 [ 主要元件符號說明】 10 發光元件封裝結構 12 導線架 14 發光元件 16 封裝膠體 18 引腳 20 導線 22 凹處 100 發光元件封裝結構 102 導線架 104 發光元件 106 導線 108 封裝膠體 110 引腳 112 主要發光面 114 透明殼體 116 氣體腔 118 第一封膠部 120 第二封膠部 122 凹處 150 發光元件結構 152 膠體 154 封膠模具 200 發光元件封裝結構

Claims (1)

1. 201029229 七、申請專利範圍： 1. 一種發光元件封裝結構，其包含： 一導線架； 一發光元件，設置於該導線架上，且該發光元件具有一主 要發光面； 複數條導線，電性連接該發光元件以及該導線架；以及 一封裝膠體，包覆該發光元件、該等導線以及部份該導線 架，該封裝膠體之内部具有一氣體腔，位於該發光元 件之該主要發光面之正上方，且該氣體腔内包含至少 一氣體。 2. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，另包含一透明殼 體，設置於該封裝膠體之内部，且該氣體腔係位於該透明 殼體之内部。 3. 如請求項2所述之發光元件封裝結構，其中該透明殼體 與該封裝膠體係具有相同之折射率。 4. 如請求項2所述之發光元件封裝結構，其中該透明殼體 係為一圓球殼體。 5. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該氣體包括 16 201029229 空氣。 6. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該封裝膠體 包含一第一封膠部以及一第二封膠部，該第二封膠部係包 覆部份該第一封膠部，且該氣體腔係位於該第一封膠部與 該第二封膠部之間。 7. 如請求項6所述之發光元件封裝結構，其中該第一封膠 部具有一凹處，該凹處係面對該氣體腔。 8. 如請求項7所述之發光元件封裝結構，其中該凹處之形 狀係為一倒圓錐狀。 9. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該封裝膠體 之折射率係大於該氣體之折射率。 Φ 10. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該第一封膠 部與該第二封膠部係具有相同之折射率。 11. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該封裝膠體 之上表面係為一凸面。 12. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該封裝膠體 17 201029229 包含至少一封裝材料。 13. —種發光元件封裝結構之製作方法，其包含： 提供一發光元件結構，其中該發光元件結構包含一第一 封膠部，且該第一封膠部之上表面具有一凹處； 將一膠體注入一封膠模具中； 將該發光元件結構插入該封膠模具中，以於該膠體與該 第一封膠部之間形成一氣體腔，並使該膠體包覆該第 一封膠部；以及 進行一烘烤製程，使該膠體成型為一第二封膠部於該第 一封膠部外，以形成該發光元件封裝結構。 14. 如請求項13之製作方法，其中將該發光元件結構插入 該封膠模具中之步驟前，另包含將一透明殼體接合於該發 光元件結構之該凹處上。 15. 如請求項14之製作方法，其中該氣體腔係位於該透明 殼體中。 16. 如請求項14之製作方法，其中該透明殼體之材料係包 含玻璃、石英、高透光性樹脂、石夕膠或上述之組合。 17. 如請求項13之製作方法，其中該氣體腔包括空氣。 18 201029229 18. 如請求項13之製作方法，其中提供該發光元件結構之 步驟包含： 將至少一發光元件接合於一導線架上； 將複數條導線電性連接該發光元件與該導線架；以及 進行一封膠製程，以形成該第一封膠部包覆該發光元 件、該等導線以及部份該導線架。 19. 如請求項13之製作方法，其中於該烘烤製程之後，另 包含移除該封膠膜具。 八、圖式：

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