TW201138166A - LED light emitting diode with high brightness and fast heat absorption and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

201138166 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 速吸熱LED發光二極體結構及其 LED發光二極體之發光亮度並能 本發明涉及一種高亮度及快 製造方法，特別為一種針對提$ 快速吸熱降溫之功效。 【先前技術】 由於現今魏意_㈣，使得人觸來·視低污染能源 籲 使用而在』明燈具使用上也逐漸由耗電率大之傳統鶴絲燈泡 逐纽變成省電燈泡，並演而發展至今具有綠色、節能、省電、 長壽命之第四代照明燈具（發光二極體，LED ; Light-Emitting Diode)燈具。 而發光一極體(LED)自i960美國RCA公司研究團隊研究至 今，仍遇到許多問題需克服，其中最需克服之問題為發光效率過 低及高功率散熱不佳問題。 由於發光二極體(LED)Lm)在3瓦以上大功率發光二極體發光 效率低於光效每瓦100流明以上的高強度氣體放電燈，使得如何 提昇LED自身之發光效率已成為重要課題，其如美國專利於2〇〇4 年 Μ 4 日公開之第 US 2004041164 號，由 THIBEAULT BRIAN 等 人所揭露所專利技術light extraction in leds through the use of internal and external optical elements」， 即提供一種加強發光二極體上之光凝聚效應技術，其主要技術特 201138166 徵為在發光二極體〇^)上方或⑽設置—光凝聚結構，並藉由該 光凝聚結構之表面進行光線反射、折射或散射，_比較有利於 光線進入該容ϋ⑽方向上，制增加發光二鋪發光亮度之功 效0 上述專利主要利用光凝聚元件或分散器所形成陣列之光凝聚 '、。構用以置於该發光二極體上方或内部，藉以提高發光亮度。然， 祕在成長轉财料時仍需加人—展開歸或分散騎以供形 成聚光所需之陣列’其在製程上較為繁獻提高了整體之製造成 本。 另於台灣智慧財產局2004年6月21日公告之第595〇15號， 其專利名稱為「裸晶式發光二_」之翻，即提供—種將發光 二極體⑽)晶粒直接製作成表面黏著型⑽)之結構，轉經過 封襄製程即可使用，其利用GaN係(藍光_晶粒的基板為透明氧 φ化銘單晶(俗稱藍寶石單晶）做為天然之最佳封裝基材，利用覆晶 技術將電極面製作成光反射面，同時鑛一層（_)保護膜層，並 製作電極凸塊，在基板面上製作微顿鏡或奈綠、絲柱以增 強絲輸出，即完成膽型之裸晶式發光二極體，不須再做封裝 ，可f接將裸晶式發光二極體與線路板連接。其特點為省成 、良率南、散細I、微小化容易，可作大功率發光元件。 上^利齡要縣封料程，並啸晶之方式進行發光作 業，但其巾必須透職殊之微小魏絲総，肋增強其發光 201138166 與製程之繁瑣性 π度’疋故’並需在晶片基板上增加複數個微小透鏡、奈米點或 奈米柱以·反射亮度’唯透鏡成本或奈米㈣仍會增加其成本 其次，上述兩者專利所借助之增光（強光)設備或結構，皆需 計算其產生光線之反射、折射絲㈣度或方向如其位置或角 度不對時，絲法有效增麟晶粒之亮度，亦可能收光效率不佳 之狀況發生。 再者，上述兩者專利雖能利用增光（強光）設備或結構進行增 光作業；然’並無法針對led發光過程中其電流對半導體材料所 產生之電阻熱進行有效的傳導，以利於後續進行_以降低整體 溫度之功效；亦可能由於增光（強光)設備或結構，進而增加整體 led之溫度’使之過熱大幅度降低使用之壽命。

有鑑於此’仍需提供一種高亮度及快速吸熱le:d發光二極體 • 結構及其製造方法，近一步解決上述us第US 2004041164號及TW 第595015號專利技術所存在之不足’除了無需增加特殊製程或設 備（結構）用以增強LED發光亮度外，更無須針對増光（強光)設備 或結構進行光線角度之設計，即可達到發光二極體(led)之增光功 效’另’亦能透過反光介質之另一特性進行快速吸熱並進行後續 導熱轉換作業，有效達到發光二極體(LED)快速降溫功效，以提升 發光二極體之可用壽命。 201138166 【發明内容】 本發明之高亮度及快速吸熱LED發光二極體及其製造方法， 其^要目的為利用一封裝樹脂中均勻混合反光介質，並藉由該反 光"質之晶袼結晶構造，用以反射、折射絲射該發光晶片之亮 度，使其達到增強整體LE：D之發光亮度》 本發明之向亮度及快速吸熱LED發光二極體及其製造方法， 其另目的在於發光二極體之封裝過辦置人—反光介質用以快 歧錄光晶發糾峨生之無，制介__之面積擴 大月b進行後續導熱轉換作業’有效達到發光二極體⑽)快速降溫 功效。 本發明之高亮度及快速吸熱⑽發光二鋪及其製造方法， 其主要由-發光晶肢反光角度板所組成並將該發光晶片置於 一具有高散熱·之職基座上，動—金屬導線絲座上之導 線連接層所連結，以成為-電性流通之裝置，且可由導線連接層 之兩端進行電性連接作業；其次，在封裝基座上方之容置空間中 #填充包錢歧光介質之縣翻旨以包_含之祕件並予以保 護’並由該反光介質之另-紐進躲速吸熱及反射、折射或散 射該發光晶片之亮度’達到快速導熱及增強亮度之功效；M， 再以光透樹脂置於封裝樹脂之最上層，使之能聚集光線，以達到 增強亮度能透射至遠處之功效。 【實施方式】 其如第一圖麻，係林發明高亮纽快速健LED發光二 極體及其製造方法之未封膠結構示賴。其主要由—發光晶片】、 201138166

一金屬導線2、封裝基座3、反光角度板4所組成，其發光晶片1 可為-般SMD所用之晶片或所成之晶粒元件，其上端具有一組電 極(P、η極，圖未揭露）’並透過一封裝基座3直接固定及黏著於 封裝基座3凹槽處之散熱層31上，使其生產製造之過程中無需利 用支架進行固定連結，·並糊絕緣層32進行雜絕緣後，由該封 裝基座3之-導線連接層33(可為一銅羯或㈣），一端與金屬導 線（包含’正極、負極金屬導線)進行連結’以供該金屬導線2在 與發光晶片1之ρ極、η極電極連結後，構成—電性流通環境；並 可藉由導線連接層33之_延伸進行電性連接健，並以基座上 ^防焊層34(加上反光及散熱介質之材料，可械熱漆、陶:是粉、 氧化紹、料)進行導線連接層33之倾健，使在發光之過程 中除可防焊亦可防止金屬氧化之狀況發生，賴前麟f之特性 使能财高溫我有熱齡献應，_使金料雜為容易固定 不易鬆脫；其次’在封裝基座3上方置人—材質可為塑膠、玻璃 纖維或金屬具有反光散麟質等之姆應反光纽板4，以形成— 容置空間’肢存放上述晶片封裝树；且藉由該反光角度板* 進行亮光反射、折射或散射作業。 如第二圖所示’係為本發明高亮度及快速吸熱發光二極 體及其製造方法之__示賴。其主要在反光角驗4内針 對置入於封裝基座3凹槽最底層(散熱層31)上之發光晶片）及其 連結導線連接層33所用之金屬導線2進行固定及黏貼作業。其先 行在於反光板4内部封裝基座3之導線連接層犯，連同所置 201138166 入之發光晶片1及金屬導線2所建構之表面進行—比例之薄膜真 空Si〇2封膠作業’用以固賴封裝元件並進行保護作業後並於 "亥置入空間中填充具有複數不規則形狀(如，多邊形菱形、星形、 長條形、方形··.等）反光介質5之封裝樹脂6 ;以供該發光晶片i 進行發光時，利用一反光介質5之不規則晶格結晶構造，用以反 射、折射或散射該發光晶片1之亮光，使其達到增強整體led之 發光亮度；其次，該反光介質5在發光晶片丨進行發光時，能快 速吸收發光晶片1發光時所產生之熱能轉換，用以快速降低封裝 内部初期所產生之高熱，並因介質與Si〇2所接觸之面積擴大以便 進行後續導熱轉換作業，有效達到發光二極體(LED)快速降溫功 效。 如第三圖所示，係為本發明高亮度及快速吸熱LED發光二極 體及其製造方法之較佳實施範例。主要由一發光晶片1、一金屬導 線2、封裝基座3、反光角度板4及光透樹脂8所組成；其中，在 φ 發光晶片1之上方處亦包含一利用鋁石榴石型螢光粉或三基色螢 光粉所構成之螢光層7，以供依據使用者之色溫需求產生一特定激 發光並與發光晶片1產生之光混合散出後，藉由最外層具有半弧 圓面之光透樹脂8進行聚光及亮光透射之作業，達到需要之光罩 角度’其中’該產生之亮光係藉由一反光介質5之不規則晶格結 晶構造’用以反射、折射或散射該發光晶片1之亮光，使其達到 增強整體LED之發光亮度。 本發明之目的及特色係藉由下列實施方式及圖式加以說明， 201138166 該實施例係作為實施方式之例舉說明，其目的為熟悉此技藝之人 士可由本說明書所揭示之内容輕易地瞭解本發明之其他優點與功 效，而非用以限定本發明之範疇。 201138166 【圖式簡單說明】 第一圖為本發明高亮度及快速吸熱led發光二極體及其製 造方法之未封膠結構示意圖。 第二圖為本發明高亮度及快速吸熱LED發光二極體及其製 造方法之封膠結構示意圖。 第三圖為本發明高亮度及快速吸熱LED發光二極體及其製 造方法之較佳實施範例。 【主要元件符號說明】 1發光晶片 2金屬導線 3封裝基座 31散熱層 32絕緣層 33導線連接層 34防焊層 4反光角度板 5反光介質 6封裝樹脂 7螢光層 8光透樹脂

Claims (1)

1. 201138166 七 申請專利範圍： 亮吸錢D發光二鋪賴，其包含： ii U發光晶片具有一p、n極電極，且該p極電極 與忒η極電極可與金屬導線進行連結，· 裝基座係與—導線連接層連結，並置於― 以供該發光晶片進行凹槽處固定及表面 m其f以連接發光晶片ρ、η極電極與導線連接 層，以形成一電性連接； 心伐 n;板’其位於封裝基座之上方，以形成-容置空間， 用以存放上述晶片封裝元件； 一 ί ί=♦其包ΐ複數反光介質並填充於該反光角度板之 ，置二間中，以包覆内含之各構件並予以保護； ί與反光角度板之兩端密合’並覆蓋於該封裝 w 層’⑽成—具有縣且_之半弧圓面。 體:槿第1項所述之高亮度及快速吸熱led發光二 極體結構，其中該封裝基座亦包含： 一===於封裝基座之底層，並提供該發光晶片進行 位置固疋作業，並可進行散熱作業； 一 ’係，散熱層之上方，其提供晶片正、負極之絕 緣閡’以達到電性絕緣之功效； 一if連位於封裝基座之表面，且具有—電性流通 将Γ以供晶片ρ、η極進行電性流通； 基座之最上層，以便進行導線連接 ^。保雜業，使在發光之過程中防止金屬氧化之狀況發 3. 利f*11第2項所述之高亮度及快速吸熱LED發光二 f體、Γ構’其中該散熱層之材質可為氧化!S、!S合金、銅、 4如申石墨、陶究或玻璃纖維材質等散熱合成材質。 . 明彳範圍第2項所述之高亮度及快速吸熱led發光二 11 201138166 金其中該導線連接層可為金，、銅等材質之-或 極體二1項所述之高亮度及快速吸熱LED發光二 勻介質混合於該封裝樹脂中，並使能均 .吸熱空反：ί過該介質在晶片發光時進行 利”職吸熱led發光二 =。、驗、_、水晶、鑽石、_等粉粒材質之-或其

   7. 8. 2二利t11第1項所述之高亮度及快速吸熱發光二 :，其中该封裝樹脂之表面覆蓋有一螢光層，以供產 ί二f發光’並可與發光晶片之產生之統合散出。 π專利範圍第7項所述之高亮度及快速吸熱LED發光二 圣體結構，財該螢光層之材質為-#S；5齡錢光粉、三 波長螢光粉。 9·如申請專利範圍第丨項所述之高亮度及快速吸熱L£：D發光二 極體結構，其中該封裝樹脂之材質為一環氧樹脂、矽膠、氟 素樹脂。

   ίο. —種高亮度及快速吸熱led發光二極體的製造方法，其包 含下列步驟： (a) 由一封裝基座之上方置入一反光角度板，以將該發光 晶片及金屬導線封裝至該反光角度板中； (b) 將該金屬導線與發光晶片ρ、η極電極連結，以供晶片 Ρ、η極能進行電性連接； (c) 於該反光角度板之容置空間中填充具有混合複數反光 介質之封裝樹脂； (d) 並於該反光角度板之兩端連結至封裝樹脂之最上層， 覆蓋一具有聚光且透射之半弧構造。 11.如申請專利範圍第1 〇項所述高亮度及快速吸熱LED發光二 12 201138166 極體的製造方法，其中步驟(b)另包含下列步驟： 其金屬導線在連接發光晶片ρ、η極電極後，另一端連接封 裝基座表面上之導線連接層，並可由導線連接層之兩端延伸 進行電性流通及連接作業。 12.如申請專利範圍第1〇項所述高亮度及快速吸熱LED發光二 極體的製造方法，其中步驟(c)另包含下列步驟： (a) 其先將純計量之封裝樹脂以抽真空之方式進行一薄膜 覆蓋作業，以固定發光晶片及金屬導線於封裝基座内； (b) 將反光介質混合於該封裝樹脂中，並使能均勻分布填 滿於該容置空間； Φ (c)於該封裝樹脂之表面覆蓋一層螢光層，以供產生一激 發光。

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