TW201507209A - 發光二極體封裝結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體封裝結構，包括一發光二極體、一波長轉換層、一透明層及一介面層。發光二極體具有一上表面。波長轉換層配置於發光二極體的上表面上，波長轉換層包括一螢光物質以及一封裝膠層，而螢光物質分散於封裝膠層內。透明層包覆發光二極體及波長轉換層。介面層位於波長轉換層與透明層之間，其中介面層包含有與波長轉換層相同的螢光物質，且在介面層中的螢光物質的比例低於在波長轉換層中的螢光物質的比例。本發明更提供一種發光二極體封裝的製造方法。

Description

發光二極體封裝結構及其製造方法

本發明是有關於一種封裝結構及其製造方法，且特別是有關於一種發光二極體封裝結構及其製造方法。

在製造習知的發光二極體封裝結構時，為了得到不同的色光，例如是白光，會先在發光二極體的出光面上形成螢光膠層。形成螢光膠層的方式可以是將發光二極體先設置於封裝基座上，再利用例如是噴塗或點膠的方式使螢光膠形成於發光二極體的出光面上，並進行烘烤程序以將螢光膠固化為螢光膠層。重複數次上述的噴塗與烘烤步驟，以在出光面上形成所需厚度的螢光膠層。接著，再將封裝膠覆蓋發光二極體與螢光膠層以保護發光二極體與螢光膠層。之後，進行烘烤程序來使封裝膠固化為封裝膠層，以完成習知的發光二極體封裝結構。

然而，由於螢光膠在未固化前為液狀，因此難以控制螢光膠的流動方向，也較難控制螢光膠層的外型輪廓，且螢光膠中 的螢光物質也容易有沈澱和分布不均的問題產生，如此一來，將使得所形成的發光二極體封裝結構的光色分布差異大。另外，由於螢光膠與封裝膠皆在各自形成後便立即進行烘烤步驟，因此固化後的封裝膠層與螢光膠層容易出現脫層(delamination)，進而降低發光二極體封裝結構的結構可靠度。此外，習知的發光二極體封裝結構由於需要重複噴塗螢光膠並且烘烤，不但螢光粉的用量較大，製程上較為費時且複雜。

本發明提供一種發光二極體封裝結構，其光色較為均勻、使用較少量的螢光物質、不易分層脫離且在製作上簡單省時。

本發明提供一種發光二極體封裝的製造方法，其可製作出上述的發光二極體封裝結構。

本發明的一種發光二極體封裝的製造方法，包括下列步驟，首先，提供一發光二極體，發光二極體具有一上表面。接著，形成一波長轉換膠體於發光二極體的上表面上，其中波長轉換膠體包括一螢光物質以及一封裝膠，螢光物質分散於封裝膠內，且波長轉換膠體的厚度呈中央厚而邊緣薄的型態。再來，形成一透明膠體於波長轉換膠體上，以使波長轉換膠體均勻配置於發光二極體的上表面上，且透明膠體包覆發光二極體與波長轉換膠體。波長轉換膠體與透明膠體之間形成一介面膠體，而介面膠體包括從波長轉換膠體擴散來的部分螢光物質，且在介面膠體中的螢光 物質的比例低於在波長轉換膠體中的螢光物質的比例。最後，同時固化透明膠體、介面膠體與波長轉換膠體，而形成一透明層、一位於發光二極體的上表面上的波長轉換層以及一位於透明層與波長轉換層之間的介面層。

在本發明的一實施例中，上述的形成波長轉換膠體於發光二極體的上表面上的方法包括點膠或噴塗。

在本發明的一實施例中，上述的形成透明膠體於波長轉換膠體上的方法包括點膠、壓模或噴塗。

在本發明的一實施例中，上述的透明膠體的黏滯係數小於波長轉換膠體之封裝膠的黏滯係數。

在本發明的一實施例中，上述的封裝膠的黏滯係數介於2500cP至5000cP之間。

在本發明的一實施例中，上述的同時固化透明膠體、介面膠體與波長轉換膠體的固化溫度介於20℃至200℃之間，且固化時間介於0.5小時至5小時之間。

本發明的一種發光二極體封裝結構，包括一發光二極體、一波長轉換層、一透明層及一介面層。發光二極體具有一上表面。波長轉換層配置於發光二極體的上表面上，其中波長轉換層包括一螢光物質以及一封裝膠層，而螢光物質分散於封裝膠層內。透明層包覆發光二極體及波長轉換層。介面層位於波長轉換層與透明層之間，其中介面層包含有與波長轉換層相同的螢光物質，且在介面層中的螢光物質的比例低於在波長轉換層中的螢光 物質的比例。

在本發明的一實施例中，上述的發光二極體更具有與上表面相連的一側表面，而透明層直接接觸側表面。

在本發明的一實施例中，上述的介面層中的螢光物質的比例為在波長轉換層中的螢光物質的比例的0.01倍至0.1倍。

在本發明的一實施例中，更包括一呈凹穴狀的晶片座，發光二極體配置於晶片座內且與晶片座電性連接，波長轉換層、介面層和透明層皆配置晶片座內。

在本發明的一實施例中，更包括一基板，發光二極體配置於基板上且與基板電性連接，波長轉換層、介面層和透明層皆配置於基板上。

基於上述，本發明之發光二極體封裝的製造方法先在發光二極體的上表面上形成中央厚而邊緣薄的波長轉換膠體。接著，藉由透明膠體形成在波長轉換膠體上時的下壓力量，使波長轉換膠體均勻地分布在上表面上並形成一介面膠體。最後，同時固化波長轉換膠體、介面膠體與透明膠體而形成波長轉換層、介面層以及透明層。本發明的發光二極體封裝結構的製造方法不但可節省螢光物質的用量，且可製造出光色均勻且亮度較亮的發光二極體封裝結構。此外，由於透明膠體、介面膠體與波長轉換膠體是同時被固化，因此不會有分層脫離的狀況，並且在製作上也較為簡單省時，可提高發光二極體封裝結構的結構可靠度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉 實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

50‧‧‧晶片座

100、100a‧‧‧發光二極體封裝結構

110‧‧‧發光二極體

112‧‧‧上表面

114‧‧‧側表面

120‧‧‧波長轉換膠體

122‧‧‧螢光物質

124‧‧‧封裝膠

124’‧‧‧封裝膠層

120’‧‧‧波長轉換層

130‧‧‧透明膠體

130’、130a’‧‧‧透明層

140‧‧‧介面膠體

140’‧‧‧介面層

150‧‧‧基板

圖1至圖4是依照本發明的一實施例的一種發光二極體封裝的製造方法的流程示意圖。

圖5是依照本發明的一實施例的一種發光二極體封裝結構的示意圖。

圖6是依照本發明的另一實施例的一種發光二極體封裝結構的示意圖。

圖1至圖4是依照本發明的一實施例的一種發光二極體封裝的製造方法的流程示意圖。本實施例的發光二極體封裝的製造方法，包括下列步驟，首先，請參閱圖1，提供一發光二極體110，其中發光二極體110具有一上表面112。在本實施例中，發光二極體110較佳是以只有正面發光的發光二極體為例，也就是說，發光二極體110的上表面112為唯一出光面，但發光二極體110的種類不以此為限制。如圖1所示，發光二極體110可容置在呈凹穴狀的晶片座50中，但並不以此為限。

接著，請參閱圖2，形成一波長轉換膠體120於發光二極體110的上表面112上，其中波長轉換膠體120包括一螢光物質 122和一封裝膠124，且波長轉換膠體120的厚度呈中央厚而邊緣薄的型態。更具體來說，本實施例的波長轉換膠體120是由螢光物質122與封裝膠124所組成，其中螢光物質122均勻地分散於封裝膠124內。此處，封裝膠124可為環氧樹脂(epoxy)或矽膠(silicone)等，且封裝膠124的黏滯係數介於2500cP至5000cP之間，較佳是介於3500cP至5000cP之間，利用高黏滯數係數的特性，使波長轉換膠體120的流動性較低，且波長轉換膠體120又可藉由很強的內聚的力量，使波長轉換膠體120分布於發光二極體110的上表面112上且形成中央厚而邊緣薄的型態，而不易坍塌，但封裝膠124的種類不以此為限制。

在本實施例中，波長轉換膠體120以點膠(dispensing)的方式形成於發光二極體110的整個上表面112上。當波長轉換膠體120被點下後，波長轉換膠體120呈中央厚而邊緣薄的形狀。 由於封裝膠124具有較高的表面張力及黏滯係數，而使得波長轉換膠體120可維持被點下時中央厚而邊緣薄的形狀，例如是一平凸透鏡狀，而不會輕易地從發光二極體110的上表面112向兩側流下。此外，封裝膠124的高黏滯係數可使得螢光物質122均勻地懸浮於封裝膠124中，而不會沈澱集中於某一區域，使發光二極體110的出光經過波長轉換膠體120時，能夠有均勻的出光性。

值得一提的是，上述的點膠方式僅是其中一種在發光二極體110的上表面112上形成波長轉換膠體120的方式。在其他未繪示的實施例中，波長轉換膠體120亦可透過噴塗或是其他適 合的方法以中央厚而邊緣薄的型態形成於發光二極體110的上表面112上。

再來，如圖3與圖4所示，形成一透明膠體130於波長轉換膠體120上，以使波長轉換膠體120均勻配置於發光二極體110的上表面112上，且透明膠體130包覆發光二極體110與波長轉換膠體120。此處，波長轉換膠體120與透明膠體130之間形成一介面膠體140，而介面膠體140包括從波長轉換膠體120擴散來的部分螢光物質122，且在介面膠體140中的螢光物質122的比例低於在波長轉換膠體120中的螢光物質122的比例。

在本實施例中，透明膠體130的材料種類可與封裝膠124相同，例如是環氧樹脂或矽膠，當然，透明膠體130的種類可與封裝膠124不同。在本實施例中，透明膠體130是以點膠的方式形成於波長轉換膠體120上。當透明膠體130被點下至波長轉換膠體120的上時，較佳是點下至波長轉換膠體120的中央區域上，透明膠體130的下壓力量會使原本位於中央部位的部分波長轉換膠體120往邊緣部位移動，而使得波長轉換膠體120均勻地分布在發光二極體110的上表面112上。也就是說，位於上表面112上的波長轉換膠體120在被透明膠體130覆蓋之後，波長轉換膠體120在中央的厚度約略接近於邊緣的厚度。此時，由於波長轉換膠體120的高黏滯係數，波長轉換膠體120仍會停留在上表面112上，只是原本中央較厚的部分被透明膠體130下壓而往邊緣移動，但不會流到發光二極體110連接上表面112的一側表面114 上。特別說明的是，透明膠體130的黏滯係數也可以小於封裝膠124的黏滯係數，較佳是介於2500cP至3500cP之間，黏滯係數低的透明膠體130具有較佳的分散性，故透明膠體130可勻勻地分布在波長轉換膠體120上並均勻接觸發光二極體110的側表面114，達到更佳的保護效果。

此外，由於波長轉換膠體120及透明膠體130具有流動性，當透明膠體130形成在波長轉換膠體120上之後，波長轉換膠體120及透明膠體130的交界處會存在兩種膠體的混合物質，即為介面膠體140。由於介面膠體140為波長轉換膠體120及透明膠體130的混合物，介面膠體140中的螢光物質122的比例會低於波長轉換膠體120中的螢光物質122的比例。在本實施例中，介面膠體140中的螢光物質122的比例為在波長轉換膠體120中的螢光物質122的比例的0.01倍至0.1倍。當然，螢光物質122在介面膠體140與在波長轉換膠體120中所佔有的比例並不以此為限制，且透明膠體130亦可透過壓模或噴塗的方法形成於波長轉換膠體120上。特別說明的是，介面膠體120中的螢光物質122的比例，可以透過透明膠體130形成在波長轉換膠體120上之後且在同時固化前的時間而定，可視實際需求而定，在此並不限制。

最後，同時固化透明膠體130、介面膠體140與波長轉換膠體120，而形成一透明層130’、一位於發光二極體110的出光面112上的波長轉換層120’以及一位於透明層130’與波長轉換層120’之間的介面層140’。在本實施例中，同時固化透明膠體 130、介面膠體140與波長轉換膠體120的固化溫度介於20℃至200℃之間，且固化時間介於0.5小時至5小時之間。

相較於習知的多階段固化的發光二極體封裝的製造方 法，在本實施例中，由於透明膠體130、介面膠體140與波長轉換膠體120是同時被固化，因此固化後形成的透明層130’、波長轉換層120’及介面層140’不易出現分層脫落的狀況，並且可縮短製程時間不必再分次固化，提高發光二極體封裝結構100的結構可靠度。此外，相較於習知的製程中需要多次噴塗含有螢光物質的膠體，在本實施例之發光二極體封裝的製造方法中，波長轉換膠體120被均勻形成在發光二極體110的上表面112，且透過波長轉換層120’和介面層140’，使發光二極體110的出光在經過波長轉換層120’和介面層140’相混合後，可達到各角度出光均勻的效果，又能節省螢光物質122的用量，可有效地降低製造成本。

透過上述發光二極體封裝的製造方法可完成如圖5所示的發光二極體封裝結構100。圖5是依照本發明的一實施例的一種發光二極體封裝結構的示意圖。請參閱圖5，本實施例中，發光二極體封裝結構100包括一發光二極體110、一波長轉換層120’、一透明層130’及一介面層140’。

詳細來說，發光二極體110具有上表面112及與上表面112相連的一側表面114，在圖5中，上表面112為出光面，但出光面的方向不以此為限制。波長轉換層120’以一約略均勻厚度配置於發光二極體110的上表面112上，其中波長轉換層120’是由 一螢光物質122以及一封裝膠層124’所組成，且螢光物質122分散於封裝膠層124’中。自發光二極體110所發出的光線可藉由激發波長轉換層120’中的螢光物質122以發出波長更長的光線。在本實施例中，波長轉換層120’的厚度範圍約在10微米至30微米之間，可使出光光色更均勻，但波長轉換層120’的厚度不以此為限。透明層130’直接接觸波長轉換層120’及發光二極體110’的側表面114。介面層140’位於波長轉換層120’與透明層130’之間，其中介面層140’包含有與波長轉換層120’相同的螢光物質122，且在介面層140’中的螢光物質122的比例低於在波長轉換層120’中的螢光物質122的比例。以本實施例而言，介面層140’中的螢光物質122的比例為在波長轉換層120’中的螢光物質122的比例的0.01倍至0.1倍，但不以為限制。

此處，本實施例的發光二極體封裝結構100包括一呈凹 穴狀的晶片座50。發光二極體110配置於晶片座50內且與晶片座50電性連接，波長轉換層120’、介面層140’和透明層130’皆位於晶片座50內。但也可以如圖6所示，發光二極體封裝結構100a係包括一基板150，發光二極體110配置於基板150上且與基板150電性連接，波長轉換層120’、介面層140’和透明層130a’皆位於基板150上。其中透明層130a’呈一曲面體，除了可以保護發光二極體結構100a，亦可使發光二極體110具有較佳的出光效率。

綜上所述，本發明之發光二極體封裝的製造方法先在發 光二極體的上表面上形成波長轉換膠體，由於波長轉換膠體中的封裝膠具有高表面張力及高黏滯係數，波長轉換膠體可維持形成時中央厚而邊緣薄的形狀。接著，藉由透明膠體形成在波長轉換膠體時的下壓力量，使波長轉換膠體均勻地分布在上表面上，並形成一介面膠層。最後，再同時固化波長轉換膠體、介面膠層以及透明膠體。此製造方法不但可節省螢光物質的用量，且可製造出光色均勻且亮度較亮的發光二極體封裝結構。此外，由於透明膠體、介面膠體與波長轉換膠體是同時被固化，在製作上較為簡單省時。以上述方法所製造的發光二極體封裝結構不易有分層脫離的狀況，可提高發光二極體封裝結構的結構可靠度，且可產生均勻且高亮度的光。

50‧‧‧晶片座

100‧‧‧發光二極體封裝結構

110‧‧‧發光二極體

112‧‧‧上表面

114‧‧‧側表面

120’‧‧‧波長轉換層

122‧‧‧螢光物質

124’‧‧‧封裝膠層

130’‧‧‧透明層

140’‧‧‧介面層

Claims (11)

1. 一種發光二極體封裝的製造方法，包括：提供一發光二極體，該發光二極體具有一上表面；形成一波長轉換膠體於該發光二極體的該上表面上，其中該波長轉換膠體包括一螢光物質以及一封裝膠，該螢光物質分散於該封裝膠內，且該波長轉換膠體的厚度呈中央厚而邊緣薄的型態；形成一透明膠體於該波長轉換膠體上，以使該波長轉換膠體均勻配置於該發光二極體的該上表面上，且該透明膠體包覆該發光二極體與該波長轉換膠體，其中該波長轉換膠體與該透明膠體之間形成一介面膠體，而該介面膠體包括從該波長轉換膠體擴散來的部分該螢光物質，且在該介面膠體中的該螢光物質的比例低於在該波長轉換膠體中的該螢光物質的比例；以及同時固化該透明膠體、該介面膠體與該波長轉換膠體，而形成一透明層、一位於該發光二極體的該上表面上的波長轉換層以及一位於該透明層與該波長轉換層之間的介面層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝的製造方法，其中形成該波長轉換膠體於該發光二極體的該上表面上的方法包括點膠或噴塗。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝的製造方法，其中形成該透明膠體於該波長轉換膠體上的方法包括點膠、壓模或噴塗。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝的製造方 法，其中該透明膠體的黏滯係數小於該波長轉換膠體之該封裝膠的黏滯係數。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝的製造方法，其中該封裝膠的黏滯係數介於2500cP至5000cP之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝的製造方法，其中同時固化該透明膠體、該介面膠體與該波長轉換膠體的固化溫度介於20℃至200℃之間，且固化時間介於0.5小時至5小時之間。
7. 一種發光二極體封裝結構，包括：一發光二極體，具有一上表面；一波長轉換層，配置於該發光二極體的該上表面上，其中該波長轉換層包括一螢光物質以及一封裝膠層，而該螢光物質分散於該封裝膠層內；一透明層，包覆該發光二極體及該波長轉換層；以及一介面層，位於該波長轉換層與該透明層之間，其中該介面層包含有與該波長轉換層相同的該螢光物質，且在該介面層中的該螢光物質的比例低於在該波長轉換層中的該螢光物質的比例。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構，其中該發光二極體更具有與該上表面相連的一側表面，而該透明層直接接觸該側表面。
9. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構，其中在該介面層中的該螢光物質的比例為在該波長轉換層中的該螢光 物質的比例的0.01倍至0.1倍。
10. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構，更包括一呈凹穴狀的晶片座，該發光二極體配置於該晶片座內且與該晶片座電性連接，該波長轉換層、該介面層和該透明層皆配置於該晶片座內。
11. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構，更包括一基板，該發光二極體配置於該基板上且與該基板電性連接，該波長轉換層、該介面層和該透明層皆配置於該基板上。