TW201415672A - 發光元件封裝結構 - Google Patents

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Kuan-Chieh Wang
Cheng-Hung Yang
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Lextar Electronics Corp
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Abstract

一種發光元件封裝結構包含一基板、至少一發光元件、一擋牆以及一封裝膠體。發光元件係設置於基板上。擋牆環繞發光元件以形成一容置空間，且擋牆之內壁具有複數個膠體接合微結構。封裝膠體填充覆蓋容置空間。

Description

發光元件封裝結構
本發明是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種發光元件封裝結構。
在傳統的發光二極體封裝結構中，發光二極體晶片與線路層通常係共同設置在介電層上，但由於發光二極體晶片在發光的同時必然會產生熱能，又由於介電層之散熱能力不足，往往會造成發光二極體晶片過熱的問題。因此，相關廠商遂發展出一種晶片直接封裝(Chip on Board，以下簡稱COB)的技術。
所謂COB之發光二極體封裝結構係指將發光二極體晶片下方的介電層移除，使得發光二極體晶片直接固著在導熱基板上以降低熱阻，從而幫助解決發光二極體晶片過熱的問題。在COB封裝技術中，通常會在發光二極體晶片周圍會環繞一個擋牆(又可稱dam材)，並在擋牆所環繞出的空間中填入具有螢光粉的膠體。
然而，在經過長時間的使用下，膠體與擋牆之間容易會因為外界環境的濕氣侵入，而導致擋牆與膠體出現劈裂(peeling)的現象，進一步造成發光二極體晶片之間的導線斷裂或是脫落，不僅影響產品的效能，甚至可能造成安全上的問題。
有鑑於此，本發明之一技術態樣是在提供一種發光元件封裝結構，其主要目的係在於提升擋牆與膠體之間的接著強度，以避免擋牆與膠體發生劈裂的現象。
為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種發光元件封裝結構包含一基板、至少一發光元件、一擋牆以及一封裝膠體。發光元件係設置於基板上。擋牆環繞發光元件以形成一容置空間，且擋牆之內壁具有複數個膠體接合微結構。封裝膠體填充覆蓋容置空間。
於本發明之一或多個實施方式中，膠體接合微結構係沿著擋牆環繞發光元件之方向排列。
於本發明之一或多個實施方式中，其中每一膠體接合微結構為一T型件。
於本發明之一或多個實施方式中，此些膠體接合微結構之表面共同呈波浪狀。
於本發明之一或多個實施方式中，此些膠體接合微結構為複數個截面凸出齒，其係沿著檔牆之內壁的縱向截面所排列。
於本發明之一或多個實施方式中，每一截面凸出齒呈錐狀、圓柱狀或角柱狀。
於本發明之一或多個實施方式中，擋牆與膠體接合微結構共同形成一L型件。
於本發明之一或多個實施方式中，膠體接合微結構係設置於基板上。
於本發明之一或多個實施方式中，膠體接合微結構包含至少一凸狀結構，設於膠體接合微結構背對基板之頂面 上。
於本發明之一或多個實施方式中，凸狀結構係平行於擋牆。
於本發明之一或多個實施方式中，凸狀結構呈錐狀、圓柱狀或角柱狀。
於本發明之一或多個實施方式中，此些膠體接合微結構為複數個截面凸出齒，其係沿著擋牆之內壁的縱向截面所排列。此些截面凸出齒之其中一者包含至少一凸狀結構，設於膠體接合微結構背對基板之頂面上。
於本發明之一或多個實施方式中，發光元件封裝結構可選擇性地包含一導線，其係電性連接發光元件。
於本發明之一或多個實施方式中，發光元件為發光二極體。
於本發明之一或多個實施方式中，擋牆高於發光元件表面。
於本發明之一或多個實施方式中，封裝膠體內可選擇性地包括有波長轉換物質。
於本發明之一或多個實施方式中，波長轉換物質包括螢光粉、色素、顏料或其組合。
於上述實施方式中，擋牆之內壁可設置有多個膠體接合微結構，其具有各種不同的凸出形狀並與封裝膠體相接合，藉以提升封裝膠體與擋牆之間的接著強度，從而幫助阻礙濕氣侵入，並進一步避免劈裂現象的發生。
以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細 節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第一實施方式
第1圖繪示依據本發明第一實施方式之發光元件封裝結構之俯視圖。如圖所示，本實施方式之發光元件封裝結構包含一基板100、至少一發光元件200、一擋牆300以及一封裝膠體500。發光元件200係設置於基板100上。擋牆300環繞發光元件200以形成一容置空間310，且擋牆300之內壁320具有複數個膠體接合微結構400。封裝膠體500填充覆蓋容置空間310。
於本實施方式中，膠體結合微結構400係凸出於擋牆300之內壁320並與擋牆300之內壁320共同接合封裝膠體500，故可增加擋牆300與封裝膠體500接觸的表面積，並提升封裝膠體500與擋牆300之間的接著強度，藉以阻礙濕氣侵入，並進一步避免劈裂現象的發生。
於本實施方式中，膠體接合微結構400係沿著擋牆300環繞發光元件200之方向排列。具體來說，擋牆300可呈 矩形的環狀結構，亦即，擋牆300之內壁320呈矩形。膠體接合微結構400可沿著矩形的內壁320來排列。換句話說，如第1圖所示，由俯視觀之，所有膠體接合微結構400可共同構成一大致矩形輪廓。
第2圖繪示第1圖之發光元件封裝結構之局部俯視圖。如第2圖所示，膠體接合微結構400可為一T型件。具體來說，膠體接合微結構400可包含一凸出部402以及一連接部404。連接部404之一端係連接於擋牆300之內壁320上，而另一端係連接凸出部402。凸出部402的截面面積係大於連接部404的截面面積。換句話說，由俯視觀之，凸出部402較連接部404更寬，故凸出部402與連接部404可共同形成T型件。
藉由T型的設計，凸出部402與內壁320可共同夾住部分封裝膠體500，故可進一步提升封裝膠體500與膠體接合微結構400及內壁320之間的接著強度，並阻礙外界濕氣侵入。此外，由於部分封裝膠體500a係夾在凸出部402與擋牆300之內壁320之間，故當封裝膠體500a因受熱而膨脹或收縮時，凸出部402與擋牆300之內壁320可抵抗封裝膠體500a膨脹或收縮的力量，使得封裝膠體500a與擋牆300之內壁320之間較不容易出現劈裂(peeling)的現象。
本實施方式之膠體接合微結構400可選擇性地藉由在擋牆300上沖壓(punch)來形成。膠體接合微結構400亦可選擇性地與擋牆300共同射出成型所形成。膠體接合微結構400還可選擇性地以貼合的方式固著於擋牆300之內壁 320。
於部分實施方式中，發光元件200可為發光二極體(Light Emitting Diode,LED)。具體來說，發光元件200可為未封裝的發光二極體晶片，其係以晶片直接封裝(Chip on Board,COB)的方式直接設置於基板100上。發光二極體晶片可為紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片、藍光發光二極體晶片或紫外光發光二極體晶片，但不以此為限。
於部分實施方式中，發光裝置可進一步包括一導線600，其係電性連接發光元件200。導線600不僅可用來電性連接兩個相鄰的發光元件200，亦可用來電性連接發光元件200與基板100上的電路層(未示於圖中)，以提供發光元件200電力。於部分實施方式中，導線600可為金線，但並不以此為限。
於部分實施方式中，封裝膠體500可包括有波長轉換物質700。具體來說，波長轉換物質700可摻雜於封裝膠體500內，其可被發光元件200的放射光所激發，而使發光元件200之放射光的波長在激發波長轉換物質700後被轉換。於部分實施方式中，波長轉換物質700可為螢光粉、色素、顏料或其組合，例如：紅色、綠色、黃色或藍色等顏色的螢光粉，但顏色不以此為限。
第二實施方式
第3圖繪示依據本發明之第二實施方式之俯視圖。本實施方式與第1圖之實施方式的主要差異係在於：本實施方式之多個膠體接合微結構410的表面412共同呈波浪 狀。具體來說，於本實施方式中，每一個膠體接合微結構410之表面412均呈弧面狀，且均與封裝膠體500相接合。膠體接合微結構410係依序連接並環繞發光元件200及封裝膠體500。換句話說，每一個膠體接合微結構410的表面412均連接著下一個膠體接合微結構410的表面412而無間斷，故形成複數個無間斷的弧面，而呈波浪狀。
進一步而言，相鄰兩個膠體接合微結構410的表面412係以一弧面轉折部414相連接。換言之，弧面轉折部414之兩側即緊鄰著兩個曲率不同的弧狀表面412。
由於膠體接合微結構410的表面412共同呈波浪狀，故可增加膠體接合微結構410與封裝膠體500之接觸面積，提升膠體接合微結構410與封裝膠體500的接著強度，從而幫助阻礙濕氣侵入，並進一步避免劈裂現象的發生。
於本實施方式中，擋牆300可呈圓形的環狀結構，膠體接合微結構410可佈滿擋牆300的內側，而形成一具有波浪狀的圓圈。
本實施方式之膠體接合微結構410可選擇性地藉由在擋牆300上沖壓(punch)來形成。膠體接合微結構410亦可選擇性地與擋牆300共同射出成型所形成。膠體接合微結構410還可選擇性地以貼合的方式固著於擋牆300之內壁320。
第三實施方式
第4圖繪示依據本發明之第三實施方式之發光元件封裝結構之剖面圖。本實施方式與第3圖之實施方式的主要 差異係在於：膠體接合微結構420為截面凸出齒422，這些截面凸出齒422係沿著擋牆300之內壁320的縱向截面所排列。具體來說，截面凸出齒422係凸出於擋牆300之內壁320，且以基板100朝向擋牆300之頂面330的方向排列。
由於截面凸出齒422係沿著擋牆300之內壁320的縱向截面所排列，故可避免外部濕氣由擋牆300之頂面330沿著內壁320往基板100前進，從而避免劈裂現象的發生。
於本實施方式中，截面凸出齒422呈錐狀。具體來說，截面凸出齒422可由擋牆300之內壁320往發光元件200逐漸縮小而呈錐狀。另外，於本實施方式中，擋牆300係高於發光元件200之表面，以避免發光元件200暴露於外界環境中。
錐狀的截面凸出齒422之製法可如下所述：先將具有錐狀空腔的模具放置於基板100上，在擋牆300尚未固化前以噴塗或灌膠的方式將截面凸出齒422的材料附著於擋牆300之內壁320上，接著進行烘烤後固化成型，最後再將模具取下而留下擋牆300及錐狀的截面凸出齒422。除了上述方法外，錐狀的截面凸出齒422亦可直接以具有螺紋之鑽頭直接鑽入一塊狀dam材，以直接形成內壁320具有截面凸出齒422之擋牆300，其中截面凸出齒422之形狀係與鑽頭之螺紋紋路相配合。
第四實施方式
第5圖繪示依據本發明之第四實施方式之發光元件封 裝結構之局部剖面圖。本實施方式與第4圖之實施方式的主要差異係在於：本實施方式之膠體接合微結構430係為圓柱狀的截面凸出齒432。具體來說，截面凸出齒432為一圓柱體且截面凸出齒432上遠離擋牆300之端部434係呈半球體。由於截面凸出齒432係沿著擋牆300之內壁320的縱向截面所排列，故可避免外部濕氣由擋牆300之頂面330沿著內壁320往基板100前進，從而避免劈裂現象的發生。
圓柱狀的截面凸出齒432之製法可如下所述：先將具有圓柱狀空腔的模具放置於基板100上，在擋牆300尚未固化前以噴塗或灌膠的方式將截面凸出齒432的材料附著於擋牆300之內壁320上，接著進行烘烤後固化成型，再將模具取下而留下擋牆300及圓柱狀的截面凸出齒432。
第五實施方式
第6圖繪示依據本發明之第五實施方式之發光元件封裝結構之局部剖面圖。本實施方式與第5圖之主要差異係在於：本實施方式之膠體接合微結構440為角柱狀的截面凸出齒442。具體來說，截面凸出齒442為一角柱體且截面凸出齒442上遠離擋牆300之端部444係呈梯形。由於截面凸出齒442係沿著擋牆300之內壁320的縱向截面所排列，故可避免外部濕氣由擋牆300之頂面330沿著內壁320往基板100前進，從而避免劈裂現象的發生。
角柱狀的截面凸出齒442之製法可如下所述：先將具有角柱狀空腔的模具放置於基板100上，在擋牆300尚未 固化前以噴塗或灌膠的方式將截面凸出齒442的材料附著於擋牆300之內壁320上，接著進行烘烤後固化成型，再將模具取下而留下擋牆300及角柱狀的截面凸出齒442。
第六實施方式
第7圖繪示依據本發明之第六實施方式之剖面圖。如圖所示，本實施方式與前述實施方式的主要差異係在於：本實施方式之擋牆300與膠體接合微結構450共同形成一L型件。具體來說，膠體接合微結構450係由擋牆300之內壁320靠近基板100處朝向發光元件200所延伸而成，故膠體接合微結構450可與擋牆300共同形成L形件。於部分實施方式中，膠體接合微結構450可設置於基板100上。換句話說，膠體接合微結構450係與基板100相接觸。
由於膠體接合微結構450與擋牆300形成L形件，故可增加封裝膠體500與膠體接合微結構450及擋牆300之接觸面積，從而避免外界濕氣侵入，並減少劈裂現象。
於本實施方式中，膠體接合微結構450形成於擋牆300之內壁320之方式可包含，但不侷限於，噴塗點膠、沖壓、射出成型、材料堆疊貼合或是網版塗佈印刷等方式。
第七實施方式
第8圖繪示依據本發明之第七實施方式之剖面圖。本實施方式與第7圖之實施方式的主要差異係在於：本實施方式之膠體接合微結構460可包含一頂面462及至少一凸狀結構464。頂面462係背對基板100，而凸狀結構464係 設於膠體接合微結構460之頂面462上。
由於本實施方式更進一步採用凸狀結構464凸設於膠體接合微結構460之頂面462，故可進一步增加封裝膠體500與膠體接合微結構460及擋牆300之接觸面積，且更進一步避免外界濕氣侵入並減少劈裂現象。另外，由於部分封裝膠體500b係夾在凸狀結構464與擋牆300之內壁320之間，故當封裝膠體500b因受熱而膨脹或收縮時，凸狀結構464與擋牆300之內壁320可抵抗封裝膠體500b膨脹或收縮的力量，使得封裝膠體500b與擋牆300之內壁320之間較不容易出現劈裂(peeling)的現象。
本實施方式係以一個凸狀結構464做說明，惟實際上，製造者可根據產品需求採用複數個凸狀結構464，這些凸狀結構464可共同排列於膠體接合微結構460之頂面462上。
於本實施方式中，凸狀結構464可平行於擋牆300。具體來說，凸狀結構464之長度方向可平行於擋牆300之內壁320。於本實施方式中，凸狀結構464可呈圓柱狀。
本實施方式之凸狀結構464可與膠體接合微結構460共同形成，其形成方式可包含，但不侷限於，噴塗點膠、沖壓、射出成型、材料堆疊貼合或是網版塗佈印刷等方式。
第八實施方式
第9圖繪示依據本發明之第八實施方式之剖面圖。本實施方式與第8圖之實施方式的主要差異係在於：本實施方式之膠體接合微結構470所包含之凸狀結構474係呈錐 狀。具體來說，凸狀結構474係凸立於膠體接合微結構470之頂面472上，且凸狀結構474係沿著遠離膠體接合微結構470之頂面472的方向逐漸縮小而具有一尖端476，故可呈錐狀。
由於部分封裝膠體500b係夾在凸狀結構474與擋牆300之內壁320之間，故當封裝膠體500b因受熱而膨脹或收縮時，凸狀結構474與擋牆300之內壁320可抵抗封裝膠體500b膨脹或收縮的力量，使得封裝膠體500b與擋牆300之內壁320之間較不容易出現劈裂(peeling)的現象。
本實施方式之凸狀結構474可與膠體接合微結構470共同形成，其形成方式可包含，但不侷限於，噴塗點膠、沖壓、射出成型、材料堆疊貼合或是網版塗佈印刷等方式。
第九實施方式
第10圖繪示依據本發明之第九實施方式之剖面圖。本實施方式與第9圖之實施方式的主要差異係在於：本實施方式之膠體接合微結構480所包含之凸狀結構484係呈角柱狀。具體來說，凸狀結構484係凸立於膠體接合微結構480之頂面482上的一角柱體，且凸狀結構484由剖面觀之可呈梯形。另外，由於部分封裝膠體500b係夾在凸狀結構484與擋牆300之內壁320之間，故當封裝膠體500b因受熱而膨脹或收縮時，凸狀結構484與擋牆300之內壁320可抵抗封裝膠體500b膨脹或收縮的力量，使得封裝膠體500b與擋牆300之內壁320之間較不容易出現劈裂(peeling)的現象。
本實施方式之凸狀結構484可與膠體接合微結構480共同形成，其形成方式可包含，但不侷限於，噴塗點膠、沖壓、射出成型、材料堆疊貼合或是網版塗佈印刷等方式。
第十實施方式
第11圖繪示依據本發明之第十實施方式之剖面圖。本實施方式與第10圖之實施方式的主要差異係在於：本實施方式之膠體接合微結構490為截面凸出齒492，這些截面凸出齒492係沿著擋牆300之內壁320的縱向截面所排列。其中一個截面凸出齒492包含一頂面494及至少一凸狀結構496。頂面494係背對基板100，而凸狀結構496係設於膠體接合微結構490(亦即，截面凸出齒492)之頂面494上。
於本實施方式中，具有凸狀結構496的截面凸出齒492係設置於基板100上。換句話說，具有凸狀結構496的截面凸出齒492係與基板100相接觸。
由於本實施方式之擋牆300的內壁320上不僅包含多個截面凸出齒492，且其中一個截面凸出齒492更進一步凸設有凸狀結構496，因此，本實施方式之擋牆300與封裝膠體500之接觸面積可被大幅增加，從而提升擋牆300與封裝膠體500的接著強度，而可避免外界濕氣侵入所引發的劈裂問題。另外，由於部分封裝膠體500b係夾在凸狀結構496與擋牆300之內壁320之間，故當封裝膠體500b因受熱而膨脹或收縮時，凸狀結構496與擋牆300之內壁320可抵抗封裝膠體500b膨脹或收縮的力量，使得封裝膠 體500b與擋牆300之內壁320之間較不容易出現劈裂(peeling)的現象。
於本實施方式中，截面凸出齒492之長度方向係平行於基板100，而凸狀結構496之長度方向係平行於擋牆300之內壁320。於本實施方式中，截面凸出齒492與凸狀結構496之長度方向可大致上垂直。
於本實施方式中，截面凸出齒492係繪示為圓柱狀，但在其他實施方式中，截面凸出齒492亦可呈錐狀或角柱狀等形狀。於本實施方式中，凸狀結構496係繪示為圓柱狀，但在其他實施方式中，凸狀結構496亦可呈錐狀或角柱狀等形狀。
應瞭解到，本說明書全文中關於第一特徵設置於第二特徵的上方或是第二特徵上的敘述，應包含了第一特徵與第二特徵兩者係直接接觸，以及第一特徵與第二特徵之間具有額外特徵而使第一特徵與第二特徵並非直接接觸形成等實施方式。舉例來說，本說明書所載「發光元件200設置於基板100上」之技術特徵除了包含發光元件200與基板100直接接觸的實施方式外，亦可包含發光元件200與基板100之間還存在有其他物質(例如導熱膠或導熱件)的實施方式。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧基板
200‧‧‧發光元件
300‧‧‧擋牆
310‧‧‧容置空間
320‧‧‧內壁
330‧‧‧頂面
400,410,420,430,440,450,460,470,480,490‧‧‧膠體接合微結構
402‧‧‧凸出部
404‧‧‧連接部
412‧‧‧表面
414‧‧‧弧面轉折部
422,432,442,492‧‧‧截面凸出齒
434,444‧‧‧端部
462,472,482,494‧‧‧頂面
464,474,484,496‧‧‧凸狀結構
476‧‧‧尖端
486‧‧‧上表面
500,500a,500b‧‧‧封裝膠體
600‧‧‧導線
700‧‧‧波長轉換物質
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依據本發明第一實施方式之發光元件封裝結構之俯視圖；第2圖繪示第1圖之發光元件封裝結構之局部俯視圖；第3圖繪示依據本發明之第二實施方式之俯視圖；第4圖繪示依據本發明之第三實施方式之發光元件封裝結構之剖面圖；第5圖繪示依據本發明之第四實施方式之發光元件封裝結構之局部剖面圖；第6圖繪示依據本發明之第五實施方式之發光元件封裝結構之局部剖面圖；第7圖繪示依據本發明之第六實施方式之剖面圖；第8圖繪示依據本發明之第七實施方式之剖面圖；第9圖繪示依據本發明之第八實施方式之剖面圖；第10圖繪示依據本發明之第九實施方式之剖面圖；第11圖繪示依據本發明之第十實施方式之剖面圖。
100‧‧‧基板
200‧‧‧發光元件
300‧‧‧擋牆
310‧‧‧容置空間
320‧‧‧內壁
400‧‧‧膠體接合微結構
500‧‧‧封裝膠體
600‧‧‧導線
700‧‧‧波長轉換物質

Claims (17)

  1. 一種發光元件封裝結構，包含：一基板；至少一發光元件，設置於該基板上；一擋牆，環繞該發光元件以形成一容置空間，且該擋牆之內壁具有複數個膠體接合微結構；以及一封裝膠體，填充覆蓋該容置空間。
  2. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該些膠體接合微結構係沿著該擋牆環繞該發光元件之方向排列。
  3. 如請求項2所述之發光元件封裝結構，其中每一該些膠體接合微結構為一T型件。
  4. 如請求項2所述之發光元件封裝結構，其中該些膠體接合微結構之表面共同呈波浪狀。
  5. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該些膠體接合微結構為複數個截面凸出齒，沿著該檔牆之該內壁的縱向截面所排列。
  6. 如請求項5所述之發光元件封裝結構，其中每一該些截面凸出齒呈錐狀、圓柱狀或角柱狀。
  7. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該擋牆與該膠體接合微結構共同形成一L型件。
  8. 如請求項7所述之發光元件封裝結構，其中該膠體接合微結構係設置於該基板上。
  9. 如請求項7所述之發光元件封裝結構，其中該膠體接合微結構包含至少一凸狀結構，設於該膠體接合微結構背對該基板之頂面上。
  10. 如請求項9所述之發光元件封裝結構，其中該凸狀結構係平行於該擋牆。
  11. 如請求項9所述之發光元件封裝結構，其中該凸狀結構呈錐狀、圓柱狀或角柱狀。
  12. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該些膠體接合微結構為複數個截面凸出齒，沿著該擋牆之該內壁的縱向截面所排列，該些截面凸出齒之其中一者包含至少一凸狀結構，設於該膠體接合微結構背對該基板之頂面上。
  13. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，更包含一導線，電性連接該發光元件。
  14. 如請求項1所述之發光元件封裝結構，其中該發光元件為發光二極體。
  15. 如請求項1至14中任一項所述之發光元件封裝結構，其中該擋牆高於該發光元件表面。
  16. 如請求項15所述之發光元件封裝結構，其中該封裝膠體內更包括有波長轉換物質。
  17. 如請求項15所述之發光元件封裝結構，其中該波長轉換物質包括螢光粉、色素、顏料或其組合。
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