TW201637248A

TW201637248A - Ｌｅｄ封裝結構及其製造方法

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Publication number: TW201637248A
Application number: TW104111810A
Authority: TW
Inventors: 黃建中
Original assignee: 弘凱光電（深圳）有限公司; 弘凱光電股份有限公司
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2016-10-16

Abstract

一種LED封裝結構，包括：載板、設於載板上的LED晶片、及位於載板上且包覆LED晶片的透光膠體。透光膠體的外表面包含有第一出光面及圍繞在第一出光面外緣的第二出光面，上述第一出光面位在透光膠體遠離載板的部位，而第二出光面是相連於第一出光面與載板之間。第一出光面未設有任何光學微結構，而第二出光面上設有一光學微結構，用以使自LED晶片發出並穿過第二出光面的光線能經由光學微結構而改變其路徑。藉此，提供一種出光均勻的LED封裝結構。此外，本發明另提供LED封裝結構的製造方法。

Description

LED封裝結構及其製造方法

本發明是有關一種LED封裝結構，且特別是有關於一種於側緣形成有光學微結構的LED封裝結構及其製造方法。

LED發光元件作為一種體積小、抗震性高、省電及使用壽命長的發光器件，被廣泛應用電子裝置、照明裝置等各個領域。所述LED發光元件包括LED晶片及包覆於LED晶片外部的透光體，LED發光元件僅需在特定方向(如：正向)發光，而其他方向(如：側向)不需要發光。然而，由於透光體並不具備遮光功能，因而LED發光元件除了上述特定方向外，其他方向易產生漏光，使得LED發光元件所發出的光線色澤不一致，並且相鄰的LED發光元件之間更是會產生串光的現象。

於是，本發明人有感上述缺失之可改善，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明實施例在於提供一種LED封裝結構及其製造方法，其能有效改善習用LED發光元件因側向漏光而產生之缺失。

本發明實施例提供一種LED封裝結構，包括：一載板，其具有位於相反兩側的一第一板面與一第二板面；一LED晶片，其安裝於該載板的第一板面；以及一透光膠體，其設於該載板的第一板面並且包覆該LED晶片，該透光膠體的外表面包含有一第一出光面及圍繞在該第一出光面外緣的一第二出光面；其中，該第一出光面位在該透光膠體遠離該載板的部位，而該第二出光面是相連於該第一出光面與該載板之間，並且該第一出光面未設有任何光學微結構，而該第二出光面上設有一光學微結構，用以使自該LED晶片發出並穿過該第二出光面的光線能經由該光學微結構而改變其路徑。

本發明實施例另提供一種LED封裝結構的製造方法，包括：提供一載板及安裝於該載板上的一LED晶片；將一透光膠體設於該載板並包覆該LED晶片；其中，該透光膠體的外表面包含有一第一出光面及圍繞在該第一出光面外緣的一第二出光面，該第一出光面位在該透光膠體遠離該載板的部位，而該第二出光面是相連於該第一出光面與該載板之間；以及加工該透光膠體的第二出光面，以使該透光膠體僅於該第二出光面形成一光學微結構。

本發明實施例又提供一種LED封裝結構的製造方法，包括：提供一載板及安裝於該載板上的一LED晶片；將一模具形成有相對於該LED晶片的一模穴，並且僅在該模穴之內表面鄰近其穴口處加工成形有一微結構；於該模穴內且對應該載板及該LED晶片，形成包覆該LED晶片並位於該載板上的一透光膠體；以及自該模具取出該載板及其上的該LED晶片與該透光膠體，並且對應於該模穴微結構的該透光膠體表面部位成形有一光學微結構。

綜上所述，本發明實施例所提供的LED封裝結構及其製造方法，透過僅在透光膠體的外表面底部(即第二出光面)形成有光學微結構，藉以使所述LED晶片之漏光能被光學微結構改變其路徑，進而形成散射，令LED晶片之出光達到均勻化之效果，避免色偏發生。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

100‧‧‧LED封裝結構

1‧‧‧載板

11‧‧‧第一板面

12‧‧‧第二板面

2‧‧‧LED晶片

21‧‧‧發光面

22‧‧‧安裝面

23‧‧‧環側面

3‧‧‧透光膠體

31‧‧‧第一出光面

32‧‧‧第二出光面

321‧‧‧光學微結構

200‧‧‧模具

201‧‧‧模穴

202‧‧‧穴口

203‧‧‧微結構

300‧‧‧保護層

圖1A為本發明LED封裝結構的示意圖。

圖1B為本發明LED封裝結構的另一示意圖。

圖1C為本發明LED封裝結構的又一示意圖。

圖2為本發明LED封裝結構的製造方法之步驟S101示意圖。

圖3為本發明LED封裝結構的製造方法之步驟S102示意圖。

圖4為本發明LED封裝結構的製造方法之步驟S103示意圖。

圖5為本發明LED封裝結構的製造方法之步驟S104示意圖。

圖6為本發明LED封裝結構的製造方法之步驟S105示意圖。

圖7為本發明LED封裝結構的製造方法之步驟S202示意圖。

圖8為本發明LED封裝結構的製造方法之步驟S203示意圖。

圖9為本發明LED封裝結構的製造方法之步驟S204示意圖。

圖10為本發明LED封裝結構的製造方法之步驟S205示意圖。

請參閱圖1A至圖10，其為本發明的一實施例，需先說明的是，本實施例對應圖式所提及之相關數量與外型，僅用以具體地說明本發明的實施方式，以便於了解其內容，而非用以侷限本發明的權利範圍。

如圖1A所示，本實施例為一種LED封裝結構100，包括一載板1、一LED晶片2、及一透光膠體3。其中，上述LED晶片2與透光膠體3皆設於載板1上，並且透光膠體3包覆於LED晶片2。有關本實施例所提出之LED封裝結構100的具體構造，大致說明如下：所述載板1的類型於本實施例中並不加以侷限，舉例而言：本實施例之載板1可以採用陶瓷板、電路板、或導線架等類型。再者，所述載板1具有位於相反兩側的一第一板面11與一第二板面12(如圖1A中的載板1頂板面與底板面)。

所述LED晶片2於本實施例中可以是各種發光型態之類型，如：紅光LED晶片、藍光LED晶片、綠光LED晶片、白光LED晶片、紫外光LED晶片、或紅外光LED晶片等各種類型，在此不加以限制。再者，所述LED晶片2具有一發光面21、一安裝面22、及圍繞於上述發光面21與安裝面22邊緣的一環側面23，上述發光面21與安裝面22即分別為圖1A中LED晶片2的頂面與底面，並且所述LED晶片2是以其安裝面22安裝於上述載板1的第一板面11，而LED晶片2的發光面21則是位於遠離載板1的一側。

其中，有關上述LED晶片2與載板1之間的連接方式，可以是透過打線連接(wire bonding)或是覆晶連接(flip chip bonding)等各種方式，在此不加以侷限。

所述透光膠體3於本實施例中即為LED晶片2的一次光學透鏡，透光膠體3設於載板1的第一板面11並且完整包覆LED晶片2的發光面21與環側面23。其中，透光膠體3的外表面呈曲面狀，並且透光膠體3的外表面包含有一第一出光面31及圍繞在第一出光面31外緣的一第二出光面32。

就所述第一出光面31與第二出光面32所在的位置來看，上述第一出光面31位在透光膠體3遠離載板1的部位(即為圖1A中的透光膠體3頂部)，並且LED晶片2位於第一出光面31朝上述載板1正投影所形成的區域之內。所述第二出光面32大致呈環狀且位在透光膠體3相鄰接於載板1的部位(即為圖1A中的透光膠體3左側與右側)，亦即，第二出光面32相連於第一出光面31與載板1之間。換個角度說，LED晶片2位在第二出光面32所包圍的區域之內，亦即，第二出光面32正投影於第一板面11之法線向量的高度是大於LED晶片2的厚度(即安裝面22與發光面21之距離)。

再者，就所述第一出光面31與第二出光面32的相對關係來看，所述第一出光面31大致為以LED晶片2為基準的至少90度出光角度所涵蓋的透光膠體3外表面之區域，而第二出光面32則為第一出光面31以外的透光膠體3外表面之區域。然而，於實際應用時，上述第一出光面31與第二出光面32相對於透光膠體3外表面所占的比例可依設計者需求而加以調整，在此不加以限制。需補充說明的是，上述「至少90度出光角度」一詞於本實施例中是作為界定第一出光面31所使用的範圍描述性詞語，而非限定LED晶片2本身出光角度之光學特性。

另，就所述第一出光面31與第二出光面32的具體構造來看，第一出光面31為光滑之曲面狀且其上未設有任何光學微結構，而第二出光面32上則設有一光學微結構321，用以使自LED晶片2發出並穿過第二出光面32的光線能經由光學微結構321而改變其路徑，進而能夠達到散射之效果。更詳細地說，所述LED晶片2除在預定之出光角度所發出之光線外，LED晶片2還會在側向產生些許的漏光，因而透過所述第二出光面32之光學微結構321設於LED晶片2之側向漏光路徑上，藉以使LED晶片2之漏光能被光學微結構321改變其路徑，進而形成散射，令LED晶片2之出光達到均勻化之效果，避免色偏發生。

此外，在LED晶片2的發光面21上可設有螢光粉貼片(圖略)，或者是在所述透光膠體3內可布設有螢光粉(圖略)，本實施例不加以限制。再者，所述LED封裝結構100中的LED晶片2至第一出光面31與第二出光面32的距離可以是大致相等(如圖1A)或相異(如圖1B、圖1C)，而當LED晶片2至第一出光面31的距離相異於至第二出光面32的距離時，透過光學微結構321改變自第二出光面32穿出的光線之路徑，更是能夠顯著地使LED晶片2之出光達到均勻化之效果，有效避免色偏之情事發生。

以上即為本實施例的LED封裝結構100之構造說明，以下接著介紹有關本實施例LED封裝結構100的製造方法，而於上述LED封裝結構100之構造說明中已述及之技術特徵則不再贅述。再者，本實施例所述之LED封裝結構100的製造方法不以各步驟所載之內容為限，亦即，有關下列各步驟之均等變化與修飾亦屬於本實施例之均等範圍。

請參閱圖2至圖6，其揭示一種LED封裝結構100的製造方法，該製造方法是以前加工方式形成LED封裝結構100的光學微結構321，而該製造方法包括步驟S101~S105，各步驟內容說明如下：步驟S101：如圖2，提供一載板1及安裝於載板1上的一LED晶片2。其中，所述載板1與LED晶片2之構造已於上述說明中記載，在此則不再贅述。

步驟S102：如圖3，將一模具200形成有相對於LED晶片2的一模穴201，並且僅在模穴201之內表面鄰近其穴口202處加工成形有一微結構203。

其中，本實施例的模穴201微結構203之形成，是需先在模穴201內表面無須形成有微結構203的部位設有一保護層300，亦即，透過保護層300完整覆蓋所述模穴201內表面無須形成有微結構203的部位。其後，可透過化學方式(如：藥劑腐蝕)或物理方式(如：噴砂)對未設有保護層300之模穴201內表面部位進行加工，以形成所述微結構203。並且在模穴201微結構203形成之後，去除模穴201內的保護層300。

換言之，在加工所述模穴201內表面以形成上述微結構203時，模穴201內表面無須形成有微結構203的部位將透過保護層300之保護而避免受損。再者，所述模穴201微結構203之形成，亦可透過放電加工方式，對未設有保護層300之模穴201內表面部位進行加工，藉以控制模穴201內表面上的微結構203具體圖案。

步驟S103：如圖4，將所述載板1及LED晶片2設置於模具200，且LED晶片2位在模穴201內。其中，載板1大致封閉模穴201之穴口202，以使載板1與模穴201共同包圍出後續形成透光膠體3所需之空間。

步驟S104：如圖5，注入一膠體(未標示)於上述模具200之模穴201內並填滿該模穴201，接著使膠體固化以形成包覆LED晶片2並位於載板1上的一透光膠體3。

其中，有關注入膠體於模穴201之方式，可以是由模具200形成連通模穴201的一通孔(圖略)，再經由通孔將膠體注入模穴201內；或者是，在載板1上形成有貫穿第一板面11與第二板面12的一貫孔(圖略)，並在第二板面12上經由貫孔將膠體注入模穴201內。而有關本步驟中，膠體注入模穴201的具體實施方式，本實施例不加以限制。

步驟S105：如圖6，自上述模具200取出載板1及其上的LED晶片2與透光膠體3，並且透光膠體3在與模穴201分離之後，對應於模穴201微結構203的透光膠體3表面部位成形有一光學微結構321，而對應於保護層300的透光膠體3表面部位成形為未設有任何光學微結構321的一光滑曲面。藉此，完成本實施例LED封裝結構100之製造。

此外，上述各個步驟僅用於說明以前加工方式形成光學微結構321的其中一種可行方法，但本發明不排除透過合理的實施方式加以取代。舉例來說，上述步驟S103與步驟S104可以是透過壓模成型(compression molding)方式替代，而有關壓模成型之實施方式(圖略)大致說明如下：於上述步驟S102之後，將模穴201置於下方，並使模穴201之穴口202朝上；接著在模穴201內填充適量的膠體；而後將載板1及其上的LED晶片2朝模穴201方向下壓，使LED晶片2埋置於上述膠體內，且LED晶片2周圍的載板1表面貼附於膠體；最後進行膠體固化，以形成包覆LED晶片2並位於載板1上的透光膠體3。於此之後，實施上述步驟S105，即完成本實施例LED封裝結構100之製造。

請參閱圖7至圖10，其揭示一種LED封裝結構100的製造方法，該製造方法是以後加工方式形成LED封裝結構100的光學微結構321，而該製造方法包括步驟S201~S204，各步驟說明如下(步驟S201與上述步驟S101相同，在此不加以贅述)：步驟S202：如圖7，將一透光膠體3設於載板1並包覆LED晶片2；其中，上述透光膠體3的外表面為光滑之曲面且包含有一第一出光面31及圍繞在第一出光面31外緣的一第二出光面32。並且第一出光面31位在透光膠體3遠離載板1的部位，而第二出光面32是相連於第一出光面31與載板1之間。

其中，有關透光膠體的成型方式可以是將載板1及其上的LED晶片2設置於模穴內表面未形成有任何微結構之模具(圖略)，接著透過膠體注入上述未形成有任何微結構之模具模穴內，而形成如圖7所示之透光膠體3，但實際的成型方式並不以此為限。

步驟S203：如圖8，於透光膠體3的第一出光面31上設有一保護層300，亦即，以上述保護層300完整覆蓋所述透光膠體3的第一出光面31。

步驟S204：如圖9，加工所述透光膠體3的第二出光面32，以使透光膠體3僅於第二出光面32形成一光學微結構321。

其中，本實施例的第二出光面32之光學微結構321形成，可透過化學方式(如：藥劑腐蝕)或物理方式(如：噴砂)對未設有保護層300之第二出光面32進行加工，以形成所述微結構203。換言之，在加工第二出光面32以形成所述光學微結構321時，第一出光面31將透過保護層300之保護而避免受損。

步驟S205：如圖10，去除位於透光膠體3第一出光面31上的保護層300，藉以完成本實施例LED封裝結構100之製造。

此外，本實施例於說明LED封裝結構100的製造方法時，是以單道製造流程完成一個LED封裝結構100為例，但於實際操作時，亦可以單道製造流程完成同時完成多個LED封裝結構100，藉以降低製造成本。

[本發明實施例的可能效果]

再者，當LED晶片至第一出光面的距離相異於至第二出光面的距離時，透過光學微結構改變自第二出光面穿出的光線之路徑，更是能夠顯著地使LED晶片之出光達到均勻化之效果，有效避免色偏之情事發生。

另，本實施例所述之LED封裝結構可經由保護層的設計，以利於透過前加工或是後加工之製造方法完成，而於前加工方式之製造方法中，更是能以放電加工方式對模穴內表面加工形成微結構，以控制模穴內表面上的微結構圖案，進而達到精準控制LED封裝結構上的光學微結構之效果。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。