TW201411887A - 發光二極體封裝模組 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體封裝模組。發光二極體封裝模組包括一基材、一發光二極體晶片及一透明封膠凸起層。基材具有一凹槽。發光二極體晶片設置於凹槽內。透明封膠凸起層設置於凹槽上方。透明封膠凸起層具有一底表面及一外表面。透明封膠凸起層之高度為0.4~1.1公釐(mm)。底表面之半徑係為1.5公釐。外表面具有一剖面輪廓線，剖面輪廓線係為一貝茲曲線。透明封膠凸起層之折射率係為1.3~2。

Description

發光二極體封裝模組

本案是有關於一種封裝模組，且特別是有關於一種發光二極體封裝模組。

隨著照明技術的進步，發展出一種發光二極體晶片。發光二極體晶片係利用電子與電洞的結合而釋放出光子，以發出光線。發光二極體晶片具有溫度低、耗能低及體積小等優點，使得發光二極體晶片已經廣泛應用於各式電子產品中。

發光二極體晶片係為一種半導體結構，覆蓋透明封膠後以形成一發光二極體封裝模組，來避免發光二極體晶片受潮或受到微粒子的污染。在一些應用中，發光二極體晶片可以透過透明封膠將發光二極體晶片之光線以較大的角度範圍射出，以提高廣角效果。

舉例來說，傳統之發光二極體封裝模組之透明封膠採用尖銳凸角之設計以使光線能夠朝側邊方向折射，進而產生廣角效果。然而，在取放發光二極體封裝結構的過程中，容易破壞尖銳凸角，造成產品不良率居高不下。此外，尖銳凸角需要增加膠量，進而增加材料成本。因此，研究人員正致力於研發各種新式設計，以使發光二極體不僅能夠產生廣角效果，又能降低產品不良率及材料成本。

本案係有關於一種發光二極體封裝模組，其利用透明封膠凸起層之設計，使得發光二極體封裝模組不僅在廣角出光效果下可以獲得不錯的出光效率，又可降低產品不良率及材料成本。

根據本案之一實施例，提出一種發光二極體封裝模組。發光二極體封裝模組包括一基材、一發光二極體晶片及一透明封膠凸起層。基材具有一凹槽。發光二極體晶片設置於基材內。透明封膠凸起層設置於凹槽上方。透明封膠凸起層具有一底表面及一外表面。透明封膠凸起層之高度為0.4~1.1公釐(mm)。底表面之半徑係為1.5公釐。外表面具有一剖面輪廓線，剖面輪廓線係為一貝茲曲線(Bezier curve)。透明封膠凸起層之折射率係為1.3~2。

為了對本案之上述及其他方面更瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其繪示發光二極體封裝模組100之剖面圖。發光二極體封裝模組100包括一基材110、一發光二極體晶片120及一透明封膠凸起層130。基材110具有一凹槽110a。發光二極體晶片120設置於凹槽110a內。透明封膠凸起層130設置於凹槽110a上方。

發光二極體晶片120用以發出光線，其材質例如是鋁砷化鎵(AlGaAs)、鋁磷化鎵(AlGaP)、磷化銦鎵鋁(AlGaInP)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化鎵(GaP)、氮化鎵(GaN)、銦氮化鎵(InGaN)或鋁氮化鎵(AlGaN)。發光 二極體晶片120可以是圓形或矩形。在圓形之實施例中，發光二極體晶片120之半徑D3係為24~45密爾(Mil)。在矩形之實施例中，發光二極體晶片120之寬度D4係為48~90密爾(Mil)。

基材110用以承載各種電子元件。基材110之材質例如是矽材料或陶瓷材料，其可以由晶圓製程或印刷電路板製程來形成。在一實施例中，發光二極體封裝模組100更可包括一透明封膠平坦層140及一填充層150。透明封膠平坦層140設置於透明封膠凸起層130及發光二極體晶片120之間。透明封膠平坦層140係可完整地密封發光二極體晶片120，以避免水氣、微粒子破壞發光二極體晶片120。填充層150填充於凹槽110a內並覆蓋發光二極體晶片120。螢光粉分佈於填充層150中，以使發光二極體晶片120之光線能夠被轉換成各種特定顏色。

透明封膠凸起層130具有一底表面131及一外表面132。外表面132具有一剖面輪廓線C1。在一實施例中，剖面輪廓線C1係為一貝茲曲線(Bezier curve)；在另一實施例中，剖面輪廓線C1可以是由直線部與彎曲部所組成；在另一實施例中，透明封膠凸起層130之剖面實質上係為一類梯形結構。透過上述封膠凸起層130之各種設計可以幫助發光二極體晶片120之光線朝向側邊射出，進而增加光線射出之角度範圍，而達到廣角出光效果(例如大於140度)。

請參照第2圖，其繪示光二極體封裝模組100之立體圖，封膠凸起層130不是透過任何尖銳的凸角來幫助光線 的折射，所以無須擔心尖銳的凸角在進行發光二極體封裝模組100取放時容易遭到破壞的情況。

透明封膠凸起層130用以保護發光二極體晶片120不會受潮或者受到微粒子的污染。透明封膠凸起層130係為透明狀，以使發光二極體晶片120之光線能夠穿透透明封膠凸起層130。透明封膠凸起層130更可以使光線折射後能夠以較大的角度範圍射出。透明封膠凸起層130之材質可以是環氧樹脂、聚氨酯、有機矽、丙烯酸樹脂或聚酯。

就透明封膠凸起層130之折射率而言，透明封膠凸起層130之折射率為1.3~2。在折射率為1.3~2的情況下，光線穿出透明封膠凸起層130時，透明封膠凸起層130與空氣之間的介面上將形成折射，使得光線能夠以較大的角度範圍射出。研究人員更進一步發現在透明封膠凸起層130之折射率為1.5的情況下，不僅可擁有廣角出光效果，更可以獲得較佳的出光效率。

在一實施例中，剖面輪廓線C1包括一第一直線部C11、一彎曲部C13及一第二直線部C12。第一直線部C11位於透明封膠凸起層130之一頂端133，並自頂端133之一中心點134向外實質上水平延伸。也就是說，第一直線部C11實質上平行於底表面131。第一直線部C11之長度D5例如是大於0.2公釐。可藉由改變第一直線部C11之長度D5以調整發光二極體晶片120之光線朝向正上方射出的比例。

彎曲部C13連接於第一直線部C11。彎曲部C13係平滑地朝向底表面131彎曲。彎曲部C13之各處可以具有固 定之曲率半徑；或者，彎曲部C13之幾個部位可以分別具有不同的曲率半徑；或者彎曲部C13可以按照一特定數值曲線來形成，例如是貝茲曲線。彎曲部C13可以將發光二極體晶片120所射出之光線朝各種不同方向折射。彎曲部C13的曲率半徑會影響到光線的折射方向。除了曲率半徑以外，第一直線部C11的長度D5也會改變彎曲部C13與發光二極體晶片120的位置關係，進而影響到光線的折射方向。

第二直線部C12連接於彎曲部C13及底表面131，而與底表面131形成一銳角。第二直線部C12之長度D6例如是大於0.2公釐。可藉由改變第二直線部C12之長度D6以調整發光二極體晶片120之光線朝向某一特定側面方向射出的比例。

上述剖面輪廓線C1之設計不僅適用於第1圖之左側部份，亦適用於第1圖之右側部份。在一實施例中，透明封膠凸起層130之頂面之任一處的剖面均可採用同樣的設計，而成旋轉對稱結構。

請參照第3圖，其繪示第1圖之透明封膠凸起層130之剖面之示意圖。僅就透明封膠凸起層130之剖面而言，透明封膠凸起層130之剖面實質上係為一類梯形結構135。類梯形結構135具有二圓角R1、R2。此二圓角R1、R2可以使發光二極體晶片120之光線的折射角度採漸進式的變化。此外，類梯形結構135之一上底D7小於類梯形結構135之一下底D8。

此外，透明封膠平坦層140與透明封膠凸起層130可 以選用相同的材質，使得光線抵達透明封膠凸起層130與空氣之介面時，才發生折射。或者，透明封膠平坦層140與透明封膠凸起層130可以選用不同的材質。光線抵達透明封膠平坦層140與透明封膠凸起層130時，發生第一次折射；光線抵達透明封膠凸起層130與空氣之介面時，發生第二次折射。兩次折射將使得光線射出之方向與範圍產生改變。

請參照第4圖，其繪示在廣角出光效果下，採用半徑為24密爾發光二極體晶片120之發光二極體模組100在透明封膠凸起層130之高度D1、透明封膠凸起層130之體積與出光效率之關係示意圖。經過實驗發現，底表面131之半徑D2在1.5公釐時，透明封膠凸起層130之高度D1在為0.4~1.1公釐(mm)之範圍內可以使發光二極體模組100獲得不錯出光效率及較少的用膠量。當高度D1大於1.1公釐時，封膠凸起層130曲率過大，此反而將會造成聚光現象。當高度D1小於0.4公釐時，封膠凸起層曲率過小，光線向側邊折射之角度反而不夠大。

如第4圖所示，透明封膠凸起層130之高度D1在0.4~1.1公釐的範圍內，隨著透明封膠凸起層130之高度D1增加，透明封膠凸起層130之體積不斷地增加，而增加用膠量。此外，透明封膠凸起層130之高度D1在0.6~0.8公釐之間時，出光效率表現的最好。因此，當透明封膠凸起層130之高度D1在0.6~0.8公釐時，不僅可以獲得最好的出光效率，也可將透明封膠凸起層130之體積降到最低。

請參照第5圖，其繪示在廣角出光效果下，採用半徑為45密爾發光二極體晶片120之發光二極體模組100在透明封膠凸起層130之高度D1、透明封膠凸起層130之體積與出光效率之關係示意圖。如第5圖所示，隨著透明封膠凸起層130之高度D1增加，透明封膠凸起層130之體積不斷地增加，而增加用膠量。在另一方面，透明封膠凸起層130之高度D1在0.4~1.1公釐之間時，出光效率呈現緩步增加的現象。在此實施例中，當透明封膠凸起層130之高度D1在0.6~0.7公釐之間時，有相對較佳的出光效率及較小的用膠量。

綜合考量第4圖及第5圖之後，可以瞭解當透明封膠凸起層130之高度D1在0.6~0.7公釐時，可以在第4圖及第5圖獲得較佳的出光效率，也可大幅降低透明封膠凸起層130之體積。

請參照第6圖，其繪示另一實施例之發光二極體封裝模組200之示意圖。在另一實施例中，發光二極體封裝模組200可以不設置1圖之透明封膠平坦層140。在此實施例中，透明封膠凸起層230也可採用上述各種設計，以在廣角出光效果下獲得不錯的出光效率並可降低透明封膠凸起層230體積。

綜上所述，雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案。本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200‧‧‧發光二極體封裝模組

110‧‧‧基材

110a‧‧‧凹槽

120‧‧‧發光二極體晶片

130、230‧‧‧透明封膠凸起層

131‧‧‧底表面

132‧‧‧外表面

133‧‧‧頂端

134‧‧‧中心點

135‧‧‧類梯形結構

140‧‧‧透明封膠平坦層

150‧‧‧填充層

C1‧‧‧剖面輪廓線

C11‧‧‧第一直線部

C12‧‧‧彎曲部

C13‧‧‧第二直線部

D1‧‧‧高度

D2、D3‧‧‧半徑

D4‧‧‧寬度

D5、D6‧‧‧長度

D7‧‧‧上底

D8‧‧‧下底

R1、R2‧‧‧圓角

第1圖繪示發光二極體封裝模組之剖面圖。

第2圖繪示發光二極體封裝模組之立體圖。

第3圖繪示第1圖之透明封膠凸起層之剖面之示意圖。

第4圖繪示採用半徑為24密爾發光二極體晶片之發光二極體模組在透明封膠凸起層之高度、透明封膠凸起層之體積與出光效率之關係示意圖。

第5圖繪示採用半徑為45密爾發光二極體晶片之發光二極體模組在透明封膠凸起層之高度、透明封膠凸起層之體積與出光效率之關係示意圖。

第6圖繪示另一實施例之發光二極體封裝模組之示意圖。

100‧‧‧發光二極體封裝模組

110‧‧‧基材

110a‧‧‧凹槽

120‧‧‧發光二極體晶片

130‧‧‧透明封膠凸起層

131‧‧‧底表面

132‧‧‧外表面

133‧‧‧頂端

134‧‧‧中心點

140‧‧‧透明封膠平坦層

150‧‧‧填充層

C1‧‧‧剖面輪廓線

C11‧‧‧第一直線部

C12‧‧‧彎曲部

C13‧‧‧第二直線部

D1‧‧‧高度

D2、D3‧‧‧半徑

D4‧‧‧寬度

D5、D6‧‧‧長度

Claims (9)

1. 一種發光二極體封裝模組，包括：一基材，具有一凹槽；一發光二極體晶片，設置於該凹槽內；以及一透明封膠凸起層，設置於該凹槽上方，該透明封膠凸起層具有一底表面及一外表面，該透明封膠凸起層之高度為0.4~1.1公釐(mm)，該底表面之半徑係為1.5公釐，該外表面具有一剖面輪廓線，該剖面輪廓線係為一貝茲曲線(Bezier curve)，其中該透明封膠凸起層之折射率係為1.3~2。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝模組，其中該發光二極體晶片之半徑係為24密爾，該透明封膠凸起層之高度係為0.6~0.8公釐。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝模組，其中該發光二極體晶片之半徑係為45密爾，該透明封膠凸起層之高度係為0.6~0.7公釐。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝模組，其中該剖面輪廓線包括：一第一直線部，位於該透明封膠凸起層之一頂端，並自該頂端之一中心點向外實質上水平延伸；一彎曲部，連接於該第一直線部；以及一第二直線部，連接該彎曲部及該底表面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝模組，其中該第一直線部之長度大於0.2公釐。
6. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝模 組，其中該第二直線部之長度大於0.2公釐。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝模組，更包括：一透明封膠平坦層，設置於該透明封膠凸起層及該發光二極體晶片之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝模組，更包括：一填充層，填充於該凹槽內，並覆蓋該發光二極體晶片。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝模組，其中該透明封膠凸起層之折射率係為1.5。