TW201620157A - 封裝結構及其製法與成型基材 - Google Patents

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北卿 凌
德忠 劉
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Abstract

一種成型基材，係包括：離型膜；以及形成於該離型膜上之複數螢光顆粒，且各該螢光顆粒間具有複數空氣間隙，故本發明之封裝結構之製法，係先設置至少一發光元件於一承載件上，再形成透明黏固膠體層於該承載件與該發光元件上，再設置該成型基材於該透明黏固膠體層上，且該些螢光顆粒位於該透明黏固膠體層與該離型膜之間，使該透明黏固膠體層流入該空氣間隙中，以固定該些螢光顆粒而成為螢光層，之後移除該離型膜，藉以得到均勻的螢光層。

Description

封裝結構及其製法與成型基材
本發明係有關一種封裝結構及其製法，尤指一種發光式封裝結構及其製法與成型基材。
隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品在型態上趨於輕薄短小，在功能上則逐漸邁入高性能、高功能、高速度化的研發方向。其中，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)因具有壽命長、體積小、高耐震性及耗電量低等優點，故廣泛地應用於照光需求之電子產品中，因此，於工業上、各種電子產品、生活家電之應用日趨普及。
第20120187427號美國專利、第20080157103號美國專利、第20070096131號美國專利等係為飛利浦露明光學公司(Philips Lumileds Lighting Company)用於製作LED之技術，而第20130181167號美國專利、第20130072592號美國專利、第20050277058號美國專利等係為信越化學股份有限公司(Shin-Etsu)用於製作LED之技術。
第1圖係為習知成型基材之剖面示意圖。如第1圖所示，所述之成型基材1係包括：一離型膜10、以及形成於該離型膜10上之螢光層13，該螢光層13係包含複數螢光 顆粒11、及包覆該些螢光顆粒11之半硬化階段(俗稱B-stage)膠體12，且各該螢光顆粒11間係緊密相鄰且填滿該半硬化階段膠體。
於製作該成型基材1時，係用機械方式將該螢光層13壓合至該離型膜10上，但由於該離型膜10通常具有5%之厚度差，故該螢光層13會產生10%之厚度差，造成該成型基材1之厚度不均勻。
再者，利用機械方式形成該螢光層13，難以將該螢光層13圖案化佈設，故僅能於一整版面之離型膜10上形成一整版面之螢光層13。
第1A至1C圖係為習知LED封裝件9應用該成型基材1之製法的剖面示意圖。
如第1A圖所示，設置至少一發光元件91於一承載件90上。
如第1B圖所示，設置該成型基材1於該承載件90與該發光元件91上，且加熱該半硬化階段膠體12，使該螢光層13黏固於該承載件90與該發光元件91上。
如第1C圖所示，移除該離型膜10。
然而，習知LED封裝件9之製法中，該成型基材1僅能使用於平面式之承載件90，而無法用於具凹槽之承載件90。具體地，如第1C’圖所示，該凹槽900之壁面係作為反射面，且該螢光層13會沿著該反射面佈設，故該發光元件91側面所發出之光線會經過兩次螢光層13(如圖中之虛線a)至該反射面，造成螢光轉換LED之顏色不佳(如 該反射面所反射之光線呈黃色)。
再者，藉由該半硬化階段膠體12黏固於該發光元件91上，由於該發光元件91之邊緣(edge)與該承載件90間具有約垂直之坡度，故該半硬化階段膠體12之流動會使其於該發光元件91之側面的厚度不一致，如第1C圖所示之底腳的高度h過高，導致該發光元件91之側面之顏色均勻性不佳。
又，由於該螢光層13會產生10%之厚度差，導致該LED封裝件9之光色點不一致、以及螢光轉換發光元件91之顏色均勻性變差，且將厚度不均勻的成型基材1設於該承載件90與該發光元件91上，再加熱該半硬化階段膠體12，導致於加熱後難以形成均勻之螢光層13。
另外，若該承載件90上排列複數發光元件91時，因已先將該半硬化階段膠體12包覆該些螢光顆粒11，故僅能整版面佈設該螢光層13，而無法將該螢光層13設計成圖案化以對應設於各該發光元件91上，導致螢光材料之浪費。再者，前述使用該具半硬化階段膠體之螢光層的製程不僅成本高，且相較於使用傳統矽膠進行黏固之方式，前述製程之可靠度亦差。
因此，如何克服習知技術中之種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。
鑑於上述習知技術之缺失，本發明提供一種成型基材，係包括：離型膜；以及複數螢光顆粒，係形成於該離 型膜上，且該些螢光顆粒間具有空氣間隙。
前述之成型基材中，該離型膜係為一般非導電離型膜、導電離型膜或透明導電離型膜。
前述之成型基材中，該螢光顆粒之表面形成有黏著材料，該黏著材料可全面包覆該螢光顆粒表面或散佈於該螢光顆粒表面上。該黏著材料例如為半硬化階段膠體。
前述之成型基材中，該些螢光顆粒係可選擇為均勻佈設或圖案化佈設於該離型膜上。
本發明復提供一種封裝結構之製法，係包括：設置至少一發光元件於一承載件上；形成透明黏固膠體層於該發光元件上；設置前述之成型基材於該透明黏固膠體層上，使該些螢光顆粒位於該透明黏固膠體層與該離型膜之間；使該透明黏固膠體層流入該空氣間隙中，以固定該些螢光顆粒而成為螢光層；以及移除該離型膜。
本發明復提供一種封裝結構，係包括：一承載件；一發光元件，係設於該承載件上；以及一螢光層，係形成於該發光元件表面，且該螢光層包含有：複數螢光顆粒，該些螢光顆粒間具有間隙；形成於該螢光顆粒表面之黏著材料；以及填充於該些螢光顆粒間隙的黏固膠體。該黏固膠體為非半硬化階段膠體。該黏著材料為半硬化階段膠體。
由上可知，本發明之封裝結構及其製法與成型基材，係藉由先利用靜電塗佈技術將螢光顆粒均勻散佈於該離型膜上，且該些螢光顆粒間具有空氣間隙，再形成透明黏固膠體層於該發光元件上，之後將該成型基材設於該透明黏 固膠體層上，使該透明黏固膠體層流入該空氣間隙中，以固定該些螢光顆粒而成為螢光層，故所得的螢光層得以非常平整，且於非平坦表面上亦能形成均勻且平整之螢光層，因而可提供優異的光學性質。
1、2、3、4、5‧‧‧成型基材
10、20、40、50‧‧‧離型膜
11、21、31、41、51‧‧‧螢光顆粒
12‧‧‧半硬化階段膠體
13、23、630、730‧‧‧螢光層
22‧‧‧黏著材料
8、8’‧‧‧封裝結構
80、90、500、600、700‧‧‧承載件
800、900‧‧‧凹槽
800a‧‧‧壁面
81、91、510、610、710‧‧‧發光元件
82、52‧‧‧透明黏固膠體層
9‧‧‧LED封裝件
S‧‧‧空氣間隙
h‧‧‧高度
42、53‧‧‧黏著膠體
601、701‧‧‧導電部
第1圖係為習知成型基材之剖面示意圖；第1A至1C圖係為習知LED封裝件之製法之剖面示意圖；第1C’圖係為第1C圖之另一製法；第2圖係為本發明之成型基材之剖面示意圖；其中，第2’及2”圖係為第2圖之不同態樣之局部放大圖；第2A至2E圖係為本發明之封裝結構之製法的剖面示意圖；其中，第2A’及2E’圖係為第2A及2E圖之另一實施例，第2C’及2D’圖係為第2C及2D圖之局部放大示意圖；第3及3’圖係為本發明之成型基材之另一實施例之剖面與上視示意圖；第4圖係為本發明之成型基材之另一實施例之剖面示意圖；第5A至5C圖係為本發明之封裝結構之製法另一實施例的剖面示意圖；第6A及6B圖係為本發明之封裝結構另一實施例的剖面示意圖；以及第7圖係為本發明之封裝結構另一實施例的剖面示意 圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
第2圖係為本發明成型基材之剖面示意圖。如第2圖所示，所述之成型基材2係包括：一離型膜20、以及形成於該離型膜20上之複數螢光顆粒21。
所述之離型膜20係為一般非導電離型膜、導電離型膜或透明導電離型膜。
所述之各該螢光顆粒21間具有空氣間隙S，且該螢光顆粒21之表面形成有黏著材料22，該黏著材料22可全面包覆於該螢光顆粒21表面或散佈於該螢光顆粒21表面， 如第2’及2”圖所示，該黏著材料22係為半硬化階段(俗稱B-stage)膠體，例如為半硬化階段矽膠。
具體地，係藉由靜電吸附之方式將各該螢光顆粒21形成於該離型膜20上，以取代習知機械方式製程，因而易於控制該成型基材2之厚度，且該些螢光顆粒21係可透過形成於其表面之黏著材料22而相互連結。
另外請參閱第3及3’圖，亦可利用阻層將該些螢光顆粒31圖案化佈設於該離型膜20上，以構成如圖所示之成型基材3。
再者，當該離型膜20為導電離型膜時，可防止於該離型膜20上形成靜電，以提升製程可靠度。
第2A至2D圖係為本發明之封裝結構之製法的剖面示意圖。
如第2A圖所示，設置至少一發光元件81於一承載件80上。
於本實施例中，該發光元件81係為發光二極體。
如第2A’圖所示，於其它實施例中，該承載件80具有供容置該發光元件81之凹槽800。
如第2B圖所示，透過例如塗佈方式形成一透明黏固膠體層82於該承載件80與該發光元件81上，或至少形成於該發光元件81表面。
於本實施例中，該透明黏固膠體層82係為一般矽膠(silicone)、其它液態(liquid)膠材或其它非B階段之膠體。
如第2C圖所示，設置該成型基材2於該透明黏固膠體層82上，且該些螢光顆粒21位於該透明黏固膠體層82與該離型膜20之間。
本發明藉由該透明黏固膠體層82之佈設，以減緩該發光元件81之邊緣(edge)與該承載件80間之坡度，使該成型基材2能維持一致性的厚度而形成於該發光元件81之周圍(如第2C’圖所示)。
如第2D及2D’圖所示，其中該第2D’圖係為第2D圖之局部放大示意圖，下壓該離型膜20，使該透明黏固膠體層82流入螢光顆粒21間隙中，並排除原本形成於該間隙中的空氣，以固定該些螢光顆粒21，並使該透明黏固膠體層82與該些螢光顆粒21結合成為螢光層23。
如第2E圖所示，塑形該螢光層23後，移除該離型膜20。
本發明藉由該透明黏固膠體層82減緩該發光元件81之邊緣(edge)與該承載件80間之坡度，使該螢光層23於發光元件81之側面的厚度幾乎一致，即底腳的高度t縮小(甚至無底腳)，如該底腳的高度t遠低於該發光元件81之高度，藉以提升該發光元件81之側面之顏色均勻性。
再者，將厚度均勻的成型基材2設於該承載件80與該發光元件81上，再使該透明黏固膠體層82流入該螢光顆粒原先之空氣間隙S中，使該螢光層23之厚度能維持一致性，且配合原本該成型基材2之厚度一致性極佳，故該封裝結構8之光色點一致、以及螢光轉換發光元件81之顏色 均勻性良好。
透過前述製程，本發明復提供一種封裝結構，係包括：一承載件80；一發光元件81，係設於該承載件80上；以及一螢光層23，係形成於該發光元件81表面。
該螢光層23包含有：複數螢光顆粒21，該些螢光顆粒21間具有間隙；形成於該螢光顆粒21表面之黏著材料；以及填充於該些螢光顆粒21間隙的黏固膠體。該黏固膠體為非半硬化階段膠體，該黏著材料為半硬化階段膠體。
再者，若接續第2A’圖之製程，將形成如第2E’圖所示之封裝結構8’。具體地，藉由該些螢光顆粒31之圖案化佈設，該凹槽800之壁面800a係作為反射面，且該螢光層23不會形成於該反射面上，故該發光元件81側面所發出之光線僅經過一次螢光層23(如圖中之虛線b)至該反射面，以避免螢光轉換LED之顏色不佳之問題。
於本實施例中，若該承載件80上排列複數發光元件81時，可利用如第3及3’圖所示之成型基材3，以將該些圖案化之螢光顆粒31對應設於各該發光元件91上，故能避免螢光材料之浪費。
於後續製程中，亦可形成保護層(圖略)或如透鏡之透光層(圖略)於該螢光層23上。
又，若該承載件80上具有複數個該發光元件81時，於移除該離型膜20之後或之前，可沿切割路徑進行切單作業。
另外請參閱第4圖，係為本發明之成型基材另一實施 例之剖面示意圖。如圖所示，所述之成型基材4係包括：一離型膜40；形成於該離型膜40上之複數螢光顆粒41，各該螢光顆粒41間具有間隙，且該螢光顆粒41之表面形成有黏著材料，該黏著材料可全面包覆於該螢光顆粒41表面或散佈於該螢光顆粒41表面，該黏著材料係為半硬化階段膠體；以及填充於該些螢光顆粒間隙的黏著膠體42，該黏著膠體42為半硬化階段膠體。同樣地，如前所述，可藉由靜電吸附之方式將各該螢光顆粒41形成於該離型膜40上，且該螢光顆粒41可均勻佈設或圖案化佈設於該離型膜40上。
請參閱第5A至5C圖，係為本發明之封裝結構及其製法另一實施態樣之剖面示意圖。
如第5A圖所示，設置至少一發光元件510於一承載件500上，接著形成一透明黏固膠體層52於該發光元件表面，並加熱固化該透明黏固膠體層52。
如第5B圖所示，提供一如前述的成型基材5，該成型基材5包括有一離型膜50及形成於該離型膜上之複數螢光顆粒51，以將該成型基材5透過一黏著膠體53壓附於該固化的透明黏固膠體層52，其中該黏著膠體53係可先塗佈於該固化的透明黏固膠體層52上再壓附該成型基材5，亦或該黏著膠體53係先塗佈於成型基材5上再壓附於該固化的透明黏固膠體層52上，以使該黏著膠體53填充於螢光顆粒51間隙而構成一螢光層。
如第5C圖所示，移除該離型膜50，以構成本發明另 一實施態樣之封裝結構。該封裝結構係包括：一承載件500；一發光元件510，係設於該承載件500上；一透明黏固膠體層52，係形成於該發光元件510上；以及一螢光層，係形成於該透明黏固膠體層52上，且該螢光層包含有複數螢光顆粒51，該些螢光顆粒51間具有間隙、形成於該螢光顆粒51表面之黏著材料、以及填充於該些螢光顆粒51間隙的黏著膠體53。
請參閱第6A及6B圖，係為本發明之封裝結構另一實施態樣之剖面示意圖。本發明前述的成型基材亦可應用於覆晶式或垂直式的封裝結構。該封裝結構係包括有一設有複數導電部601之承載件600；一接置於該承載件600之發光元件610，於該導電部701與發光元件間形成有填充料，且該發光元件係可以覆晶、打線或塗佈導電膠方式電性連接至該導電部601；以及一螢光層630，係形成於該發光元件610上。該螢光層係以本發明前述的成型基材製得。
請參閱第7圖，係為本發明之封裝結構另一實施態樣之剖面示意圖。本發明前述的成型基材亦可應用於三維(3D)發光二極體的封裝結構。該封裝結構係包括有一設有複數導電部701之承載件700；一接置於該承載件700之發光元件710，於該導電部701與發光元件710間形成有填充料，且該導電部701對應於發光元件710之一側形成有斜面；以及一螢光層730，係形成於該發光元件710上。該螢光層係以本發明前述的成型基材製得。
由上可知，本發明之封裝結構及其製法與成型基材， 係藉由先利用靜電塗佈技術將螢光顆粒均勻散佈於該離型膜上，且該些螢光顆粒間具有空氣間隙，再形成透明黏固膠體層於該發光元件上，之後將該成型基材設於該透明黏固膠體層上，使該透明黏固膠體層流入該空氣間隙中，以固定該些螢光顆粒而成為螢光層，故所得的螢光層得以非常平整，且於非平坦表面上亦能形成均勻且平整之螢光層，因而可提供優異的光學性質。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
2‧‧‧成型基材
20‧‧‧離型膜
21‧‧‧螢光顆粒
S‧‧‧空氣間隙

Claims (43)

  1. 一種成型基材，係包括：離型膜；以及複數螢光顆粒，係形成於該離型膜上，且該些螢光顆粒間具有複數空氣間隙。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成型基材，其中，該離型膜係為一般非導電離型膜、導電離型膜、或透明導電離型膜。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之成型基材，其中，該些螢光顆粒藉由靜電吸附方式形成於該離型膜。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之成型基材，其中，該螢光顆粒之表面形成有黏著材料。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之成型基材，其中，該黏著材料係為半硬化階段膠體。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之成型基材，其中，該黏著材料係全面包覆該螢光顆料表面或散佈於該螢光顆料表面上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之成型基材，其中，該些螢光顆粒係均勻佈設或圖案化佈設於該離型膜上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之成型基材，復包括有形成於該離型膜上且充填於該些螢光顆粒間隙之黏著膠體。
  9. 一種封裝結構之製法，係包括：設置至少一發光元件於一承載件上；形成透明黏固膠體層於該發光元件表面； 設置如申請專利範圍第1項所述之成型基材於該透明黏固膠體層上，且該些螢光顆粒位於該透明黏固膠體層與該離型膜之間；使部分該透明黏固膠體層充填於該螢光顆粒間隙中，以由該螢光顆粒與充填於該間隙之部分該透明黏固膠體層形成螢光層；以及移除該離型膜。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該發光元件係為發光二極體。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該承載件上具有複數個該發光元件時，於移除該離型膜之後或之前，進行切單製程。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該透明黏固膠體層係為非半硬化階段之膠體。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該離型膜係為一般非導電離型膜、導電離型膜、或透明導電離型膜。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該些螢光顆粒藉由靜電吸附方式形成於該離型膜。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該螢光顆粒之表面形成有黏著材料。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之封裝結構之製法，其中，該黏著材料為半硬化階段膠體。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之封裝結構之製法，其 中，該黏著材料係全面包覆該螢光顆料表面或散佈於該螢光顆料表面上。
  18. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該些螢光顆粒係均勻佈設或圖案化佈設於該離型膜上。
  19. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該承載件具有供容置該發光元件之凹槽。
  20. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該離型膜上形成有充填於該些螢光顆粒間隙之黏著膠體。
  21. 一種封裝結構之製法，係包括：設置至少一發光元件於一承載件上；形成透明黏固膠體層於該發光元件表面，並固化該透明黏固膠體層；將如申請專利範圍第1項所述之成型基材透過一黏著膠體設置於該透明黏固膠體層上，並使該黏著膠體充填於該螢光顆粒間隙中，以由該螢光顆粒與充填於該間隙之該黏著膠體形成螢光層；以及移除該離型膜。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構之製法，其中，該發光元件係為發光二極體。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構之製法，其中，該承載件上具有複數個該發光元件時，於移除該離型膜之後或之前，進行切單製程。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構之製法，其 中，該透明黏固膠體層係為非半硬化階段之膠體。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構之製法，其中，該離型膜係為一般非導電離型膜、導電離型膜、或透明導電離型膜。
  26. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構之製法，其中，該些螢光顆粒藉由靜電吸附方式形成於該離型膜。
  27. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構之製法，其中，該螢光顆粒之表面形成有黏著材料。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之封裝結構之製法，其中，該黏著材料為半硬化階段膠體。
  29. 如申請專利範圍第27項所述之封裝結構之製法，其中，該黏著材料係全面包覆該螢光顆料表面或散佈於該螢光顆料表面上。
  30. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構之製法，其中，該些螢光顆粒係均勻佈設或圖案化佈設於該離型膜上。
  31. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構之製法，其中，該承載件具有供容置該發光元件之凹槽。
  32. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構之製法，其中，該離型膜上形成有充填於該些螢光顆粒間隙之黏著膠體。
  33. 一種封裝結構，係包括：一承載件；一發光元件，係設於該承載件上；以及 一螢光層，係形成於該發光元件表面，且該螢光層包含有複數螢光顆粒，該些螢光顆粒間具有間隙；形成於該螢光顆料表面之黏著材料；以及填充於該些螢光顆粒間隙的黏著膠體。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之封裝結構，其中，該發光元件係為發光二極體。
  35. 如申請專利範圍第33項所述之封裝結構，其中，該黏著膠體係為非半硬化階段之膠體。
  36. 如申請專利範圍第33項所述之封裝結構，其中，該黏著材料為半硬化階段膠體。
  37. 如申請專利範圍第33項所述之封裝結構，其中，該黏著材料係全面包覆該螢光顆料表面或散佈於該螢光顆料表面上。
  38. 如申請專利範圍第33項所述之封裝結構，其中，該承載件具有供容置該發光元件之凹槽。
  39. 如申請專利範圍第33項所述之封裝結構，其中，該發光元件係以覆晶、打線或塗佈導電膠方式電性連接至該承載件。
  40. 如申請專利範圍第33項所述之封裝結構，其中，該承載件設有導電部，以供電性連接該發光元件。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之封裝結構，其中，該導電部對應於發光元件之一側形成有斜面。
  42. 如申請專利範圍第40項所述之封裝結構，其中，該導電部與發光元件間形成有填充料。
  43. 如申請專利範圍第33項所述之封裝結構，復包括有一形成於該發光元件與螢光層間之透明黏固膠體層。
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