TW201108473A - Light emitting diode package structure - Google Patents

Description

201108473 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種發光二極體封裝結構，特別是指 一種具有圖案化基板並可提升光輸出功率的發光二極體封 裝結構。 【先前技術】 參閱圖1，以往發光二極體（LED)封裝結構1，主要包 含：一個界定出一安裝槽111的光杯U、一設置在該光杯 11中的發光單元12、一用於黏固該發光單元12的黏膠層 13，以及一填充於該安裝槽1U並包覆該發光單元12的封 裝層14。其中，該發光單元12包括由下往上依序堆疊之一 基板121、一緩衝層122、一第一披覆層123、一發光層 124、一第二披覆層125，以及二個各別電連接該等第一、 二彼覆層123、125的電極126 ^以往黏膠層13是使用具有 高度透光性的絕緣膠，使該發光單元12㈣向光線可以向 下通過該黏膠層Π之後，受到光杯u表面向上反射，以提 高光輸出功率。然而，絕緣膠是熱的不良導體，散熱性不 佳，造成該發光二極體封裝結構1容县田办 、 冉 谷勿因為過熱而影鲤到

其壽命及可靠度。 B 囚此，傻來該黏膠層13 ?文用具有良好導教性及導電 的銀膠’銀膠具有較佳的錄功纟，可以改善散熱問超 但是由於銀膠有吸光作用’會吸收大部分的背向光線 而降低整個封裝結構之光輸出功率。 ’ 如圖2所示，為了改善銀膠材質 何負之黏膠層13造成乾 201108473 出功率下降，另一種發光二極體封裝結構1，其黏膠層13 同樣是使用銀膠，但是在該基板121之背面增加設置一層 具有高度反光性之反射層15，因此該發光單元12之背向光 線可叉該反射層15反射而往上射出，所以銀膠配合該反射 層15之設計，使該封裝結構具有較佳之散熱性、較長之壽 命、高可靠度及較高的光輸出功率。 此外，台灣專利公告號第561632號專利案，提供另一 種提升光輸出功率之結構，主要是將該基板之朝上的表面 圖案化，使其向上的表面為凹凸不平之表面，透過適當大 小與形狀的圖案化粗糙表面設計，亦可達到提高光輸出功 率之效果。 當然’還有許多不同封裝結構可以提升led的光輸出 功率’由於方式很多，不勝枚舉，在此不再詳細說明。综 合上述，提升光輸出功率為LED產業當前重要的課題。 【發明内容】 因此’本發明之目的，即在提供一種具有較高之光輸 出功率的發光二極齄封裝結構。 於是’本發明發光二極體封裝結構，包含：一光杯、 發光單元、一黏膠層，以及一封裝層。該光杯包括一個 界定出一安装槽的槽面，所述槽面具有一個結合面部。該 發光單元包括一基板，以及一披覆在該基板上的反射層， 該基板包括一個朝向該光杯之結合面部的第一面，以及一 個與該第一面反向間隔且非平整的第二面，該反射層披覆 在該基板之第一面。該黏膠層位於該光杯之結合面部與該 201108473 反射層之間，並將該發光單元m结合在該結合面部。該 封裝層設置在該安裝槽並包覆該發光單元。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之三個較佳實施例的壯說明中，將可 清楚的呈現。在本發明Κ纟田描述之前，要注意的是，在 以下的发明内谷中’類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3，本發明發光二極體封裝結構之第一較佳實施 例包3 . —光杯2、一發光單元3、一黏膠層4,以及一 裝層5。 Τ 刀丁不令物J、型膠 ，或以上之混合物製成，該光杯2包括一個界定出一安裝 槽22的槽面21 ’該槽面21具有—個水平位於底部的結合 面2U ’以及—個自該結合面部211之周緣向上圍繞的環 繞面部212。 、 該發光單兀3设置在該光杯2之安裝槽22，並包括一 個間隔地位於該結合面冑211之上方的基板Μ，本實施例 之基板31為藍f石基板，厚度約為90/zm。該基板31星 有一個朝向該結合面部211的第一面311，以及一個與該第 —面3U反向間隔的第二面312。 /閱圖3 4,所述第二面312具有數個突出面部313 敕该等突出面’ 313使該第二面312呈現凹凸不平之非平 表面纟實知例之突出面部313約呈圓錐尖頭狀，為週 讀排列，®錐底料2_、間距為1μιη、高度為15恤 201108473 。但是實施時，不以該等突出面部313之形狀為限制。 該發光單元3更包括一個彼覆在該第一面311的反射層 32、一個披覆在該第二面312的緩衝層33、由鄰近而遠離 該基板31的一第一坡覆層34、一發光層35、一第二披覆 層36，以及二個各別電連接該等第一、二披覆層34、36以 供電流輸入的電極37。 其中，所述反射層32可以使用鋁（A1)、銅（cu)、鈦（Ti) 、錫（Sn)、鋅（Zn)、金（Au)、鎳（Ni)、銀（Ag)…等具有高度 反光性之材質或合金，該反射層32之厚度為d，且較佳地 300奈米（nm)Sd$15〇〇奈米（nm)，當該反射層32之厚度小 於30〇nm時，厚度太薄造成反射率不佳，而且容易產生金 屬剝離現現象；當膜層厚度大於15〇〇nm時，厚度太厚造成 不易切割成晶片。本實施例之反射層32為5〇〇 nm。 該發光單元3為氮化鎵（GaN)系的發光二極體晶粒，該 緩衝層33為GaN材料製成，該第—披覆層34為⑽材料 製成的η型半導體層，該第二披覆層36為_材料製成的 P型半導體層’該發光層35是由多層膜層堆疊之多重量子 井結構(MultipleQuantumWell，簡稱MQw)。由於該等緩衝 層33、第二披覆層34、36...等膜層，非本發明之改良 重點’故不再詳細說明。而各膜層的結構與材料也不須以 上述為限制。 該轉層4塗佈在該反㈣32與該光杯2之結合面部 1之間’並用於將該發光單元3緊固結合於光杯2之安裝 曰22。本實施例之黏膠層4是採用肥特浦公司之 201108473 500L9802HR2型號的銀膠，其塗佈厚度可以為 500〜lOOOnm。由銀膠材料形成的黏膠層4具有良好導熱性

及導電性’藉由銀膠之散熱效果幫助LED散熱，改善LED 散熱問題。 、矽膠或塑膠等封裝材料製成。當前述發光單元3利用黏 膠層4黏固於該脉2之安裝槽22後，再於該安裝槽μ

填入該封裝層5而包覆該發光單元3,即完成封裳結構。 本發明藉由該基板31之第二面312為凹凸不平之圖案 化設計’配合該反射層32，使該發光單元3之背向光線向 下射入時，首先由該反射層32將光線向上反射，而光線通 過不同材質之連接界面時，必然會有部分反射、部分折射 2是由於該基板31之第二面312的凹凸設計，可以提升 折射的光線比率，降低光線被向下反射的比率，因而 鐽升光線穿過該基板31而向 功率。下而、#匀上射出的置，有效提升光輸出 效下面透過貰施例與比較例朗本發明具有之較佳功 參閲表1，顯示本發明樣品 及光輸出功率測試結果。样。 較例1〜3之結構差異 相同之处構所製 7印1為本發明第-較佳實施例 二L 封裝結構，比較例“3與本發明之差異在 1之弟二面312是否有凹凸不平㈣，％ 者疋否有設置該反射層32。表格中的 構::十或 31之第二面扣是未圖案化的平拍表的面：基板」代表基板 十坦表面，「圖案基板」代表 201108473 如本發明一般，該第二面312具有凹凸不平結構。光輸出 力率的提升百分比皆是以比較例1為基準，例如比較例2 之提升百分比之計算：[(6 84_6 57)/6 57]χ1〇〇%=4 1%，比較 例3及樣品丨之計算方法亦相同。 由表1結果可知，比較例2與比較例i的不同，在於 柁加該反射層32，光輸出功率可提升4·丨％ ^比較例3改用 圖案基板時，光輸出功率提升231%，這是因為比較例丄、 2使用上下表面皆為平面的基板，使光線易於在lED内部 形成全反射，所以内部光線不斷反射而被發光材料本身吸 收，造成總出光量低，折射到基板的光量也低。而本發明 樣品1使用圖案化的基板31配合該反射層32,光輸出功率 提升37.6%，大於比較例2、3之提升總和，亦即大於 27.2% (4.1%+23.1%)，本發明的提升幅度相冑大。可見得 圖案化基板31與該反射層32之間具有極佳之正向回饋效 果。 本發明具有如此大的提升幅度，推測是因為該圖案化 的第二面312結構’可以改變光線角度，避免光線在㈣ 内部形成全反射，由於角度關係，透過該凹凸的第二面M2 而穿透進人該基板31中的光也特财，亦即基板Μ可以 補捉大部分由上往下射人的背向光線，背向光線通過該基 板31後，文該反射層32向上反射而朝該第二面312入射 時，光線受該第二面312折射的比率高、反射的比率低， 而且即使部分光線被該第二面312反射而再度朝下行進， 此反射光線又可再度受該反射層32向上反射而朝該第二面 201108473 312射入，如此相辅相成以提高總出光量與光輪出功率 表1

參閱表2,為本發明樣品2與比較例4〜6之測試結果， 本發明樣品2同樣是利用第一較佳實施例結構所製出，但 疋為藍光LED封裝結構，而比較例4〜6為傳錢光咖封 裝結構。其中，光輸出功率是以比較例4為基準，由表2 結果可知，本發明製成的藍光LED封裝結構，同樣可以大

幅提升光輸出功率，提升百分比為14.5%，此數值超過比較 例5及比較例6之總和。 表2 —---— 樣品 基板形式 反射層 光輪出功率 (mW) 提升百分比 比較例4 平基板 平基板 圖案基板 圖案基板 無 有 無 有 15.11 16.05 15.71 17.30 比較例5 比^^ 6 2 201108473 练上所述，藉由銀膠製成的黏膠層4具有良好的散熱 I·生’可降低led過熱的問題，進而提升LED壽命與可靠度 而該基板31之第二面312凹凸不平設計配合該反射層32 ，可大幅提升光輸出功率，確實達到本發明之目的。 >閱圖5本發明發光二極體封裝結構之第二較佳實施 例，是改變該基板31的第二面312結構，所述第二面312 包括數個向上弧突的突出面冑313。此種型態之突出面部 313同樣可以增加光線向上射出。 參閱圖6，本發明發光二極體封裝結構之第三較佳實施籲 例，該基板31的第二面312包括：數個彼此間隔的突出面 部313，以及數個連接在該等突出面部313之間且較為低陷 並呈水平的連接面部314。而且該等突出面部313可以如圖 6所示，兩側周緣310為上下平直延伸，另外，亦可以是由 上往下逐漸向外斜伸之設計，使突出面部33約呈梯形。 因此，本發明之第二面312的圖案化設計不須加以限 制，只要該第二面312為非平整表面，並具有提升光線向 上射出之功效即可。 · 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一種已知發光二極體封裝結構之示意圖； 圖2是一另種已知發光二極體封裝結構之示意圖； 10 201108473 圖3是本發明發光二極體封裝結構之一第一較佳實施 例的示意圖； 圖 4是由掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy，簡稱SEM)拍攝的照片，顯示該第一較佳實施例 之一基板的局部型態； 圖5是本發明發光二極體封裝結構之一第二較佳實施 例的示意圖；及 圖6是本發明發光二極體封裝結構之一第三較佳實施 例的示意圖。

11 201108473 【主要元件符號說明】 2…… •…光杯 313… -…突出面部 21 ···.· •…槽面 314… •…連接面部 211… •…結合面部 32…… •…反射層 212… …·環繞面部 33…… •…缓衝層 22…… •…安裝槽 34…… —苐披覆層 3…… •…發光單元 35…… …·發光層 31 ·.·,· ，…基板 36…… —第一彼覆層 310… …·周緣 37…… •…電極 311… —第 面 4 ....... •…黏膠層 312… •…第二面 5 ....... …·封裝層 12

Claims (1)

1. 201108473 七、申請專利範圍： 1. 一種發光二極體封裝結構，包含： 一光杯’包括一個界定出一安裝槽的槽面，所述槽 面具有一個結合面部； 一發光單元，包括一基板，以及一彼覆在該基板上 的反射層’該基板包括一個朝向該光杯之結合面部的第 一面’以及一個與該第一面反向間隔且非平整的第二面 ，該反射層彼覆在該基板之第一面； 籲 一黏膠層，位於該光杯之結合面部與該反射層之間 ’並將該發光單元固定結合在該結合面部；及 一封裝層’設置在該安裝槽並包覆該發光單元。 2. 依據申請專利範圍第丨項所述之發光二極體封裝結構， 其中，該黏膠層為銀膠。 3. 依據申請專利範圍第丨項所述之發光二極體封裝結構， 其中，該反射層之厚度為d，且3〇〇奈米$d^i5〇〇奈米 〇

   依據申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構， 其中，该基板之第二面包括數個突出面部。 依據申請專利範圍第i項所述之發光二極體 其中’該基板之第二面包括數個彼此間隔的突出、面部 以及數個連接在料突出面部之^且較為低陷料 面部。 6.依據申請專利範圍第i項所述之發光二極體封裝 其中，該發光單元為氮化鎵系的發光二極體晶報、。 13