TW201729436A - 具有光形調整結構之發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭露一晶片級封裝發光裝置及其製造方法，該發光裝置包含覆晶式LED晶片及光形調整結構以形成單色光發光裝置，其亦可更包含設置於LED晶片上之螢光結構以形成白光發光裝置。其中，本發明所揭露之光形調整結構係由重量百分比不大於30%的光散射性微粒混合於高分子材料中所形成，並設置於發光裝置之側部、或設置於發光裝置之上部。藉此，光形調整結構可因光學散射特性而使部分光線改變其傳遞路徑，設置於發光裝置之側部時，可減少側向射出的光線，而設置於發光裝置的上部時，可減少正向射出的光線，故而可調整發光裝置的光形與發光角度。

Description

具有光形調整結構之發光裝置及其製造方法
本發明有關一種發光裝置及其製造方法，特別關於一種具有光形調整結構之晶片級封裝發光裝置及其製造方法。
隨著LED技術的演進，晶片級封裝(chip scale packaging，CSP)發光裝置以其明顯的優勢於近年開始受到廣大的重視。以最廣泛被使用之白光CSP發光裝置為例，如第1A圖所示，先前技術所揭露之白光CSP發光裝置係由一覆晶式LED晶片71與一包覆LED晶片的螢光結構72所組成，其螢光結構72覆蓋LED晶片71的上表面與四個立面，故CSP發光裝置可從其頂面及四個側面發出光線，即由不同方向的五個面發出光線(五面發光)。
相較於傳統支架型(PLCC-type)LED，CSP發光裝置具有以下優點：(1)不需要金線及額外的支架，因此可明顯節省材料成本；(2)因省略了支架，可進一步降低LED晶片與散熱板之間的熱阻，因此在相同操作條件下將具有較低的操作溫度，或進而增加操作功率；(3)較低的操作溫度可使LED晶片具有較高的晶片量子轉換效率；(4)大幅縮小的封裝尺寸使 得在設計模組或燈具時，具有更大的設計彈性；(5)具有小發光面積，因此可縮小光展量(Etendue)，使得二次光學更容易設計，亦或藉此獲得高發光強度(intensity)。
CSP發光裝置具有諸多優點，然而先前技術所揭露之CSP發光裝置為五面發光，因此具有較大的發光角度，依CSP發光裝置之不同尺寸比例，其發光角度約介於140度至160度之間，遠大於傳統支架型LED之發光角度(約120度)。雖大發光角度之CSP發光裝置於部分應用具有其優勢，但較大的發光角度卻不適合於需小發光角度之光源的應用，例如，側向式背光模組或投射燈等應用皆需採用具有小發光角度之光源以提升光線在傳遞上之能量利用效率(光源運用得光率)，因此，CSP發光裝置需進一步具有較小之發光角度才能滿足此類應用需求。
雖然傳統上可於LED封裝體上製作一次光學透鏡，使光形可進一步聚集，以得到所需之小發光角度。然而，對於尺寸大幅縮小的CSP發光裝置而言，其在有限的空間內並不適合設置一次光學透鏡，此舉除了會大幅增加生產成本，亦會明顯增加CSP發光裝置的外形尺寸而失去其小尺寸的優勢。
又，如第1B圖所示，其為另一種先前技術所揭露之頂面發光CSP發光裝置，可提供較小之發光角度。該CSP發光裝置係由一覆晶式LED晶片71、一螢光結構72及一反射結構73所構成，螢光結構72覆蓋LED晶片71的上表面，而反射結構73包覆該LED晶片71的四個立面，在這樣的結構下，CSP發光裝置僅能從其頂面發出光線(頂面發光)，因此整體上可具有較小的發光角度，其發光角度介於120度至130度之間。然而，如第1C 圖所示，該頂面發光CSP發光裝置之反射結構73係由高濃度之光散射性微粒混合於高分子材料中所形成，通常光散射性微粒之重量百分比濃度需大於30%，以達到將光線反射之效用，但部分光子(例如路徑P)會於反射結構73內過度損耗(dissipation)，例如光子於反射結構73內P’(光子路徑終點)處被吸收，故導致了其因光子損耗而使封裝體發光效率下降；又，於製作上，需要另一道製程將反射材料覆蓋LED晶片的四個立面，這使製程變得更為複雜；若需進一步使用精密模具(mold)以更準確地控制反射結構的製程時，亦會明顯增加生產成本。
有鑒於此，如何提供一製程簡易、低生產成本及不增加外形尺寸的技術方案，並能避免光子於封裝體內被吸收而過度損耗之情況下，來調整先前技術所揭露之CSP發光裝置的發光角度或光形，使其縮小發光角度，甚至進一步增加發光角度，以符合不同應用所需，係可有效解決CSP發光裝置目前於應用上所遭遇之問題。
本發明之一目的在於提供一種晶片級封裝(chip scale packaging，CSP)發光裝置及其製造方法，該發光裝置具有簡易製程與低生產成本，可於不增加先前技術所揭露之CSP發光裝置外形尺寸之下具有小發光角度(如120度至140度)，亦可藉由設計不同之光形調整結構(beam shaping structure)而增加本發明所揭露之CSP發光裝置之發光角度(如160度至170度)，以滿足更多的應用需求。
為達上述目的，本發明所揭露的一種小發光角度CSP發光裝 置，其包含一覆晶式LED晶片、一螢光結構及一光形調整結構。覆晶式LED晶片具有一上表面、一下表面、一立面及一電極組；螢光結構形成於LED晶片的上表面與立面上；光形調整結構覆蓋該螢光結構之側部；該光形調整結構包含一高分子材料及一光散射性微粒，該光散射性微粒分佈於該高分子材料中，且該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比為相對低濃度，且不大於30%，如此可避免光子於光形調整結構內過度損耗(dissipation)，並使部分光線散射至其他方向而減少發光角度。
為達上述目的，本發明另揭露一種大發光角度CSP發光裝置，其包含一LED晶片、一螢光結構、一透光結構以及一光形調整結構。LED晶片具有一上表面、一立面及一電極組；螢光結構形成於該LED晶片之上表面與立面上；透光結構形成於該螢光結構上；光形調整結構覆蓋該透光結構之一頂面，該光形調整結構包含一高分子材料及一光散射性微粒，該光散射性微粒分佈於該高分子材料中，且該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比為相對低濃度，且不大於30%，如此可避免光子於光形調整結構內過度損耗(dissipation)，並使部分光線散射至其他方向而增加發光角度。
為達上述目的，本發明又揭露一種小發光角度之單色光CSP發光裝置，其包含一LED晶片及一光形調整結構。LED晶片具有一上表面、一立面及一電極組；光形調整結構至少覆蓋該立面，該光形調整結構包含一高分子材料及一光散射性微粒，該光散射性微粒分佈於該高分子材料中，且該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比為相對低濃度，且不大於30%，如此可避免光子於光形調整結構內過度損耗 (dissipation)，並使部分光線散射至其他方向而減少發光角度。
為達上述目的，本發明再揭露一種發光裝置的製造方法，其包含以下步驟：放置複數個LED晶片於一離形材料上，以形成一LED晶片陣列；形成複數個封裝構造於該等LED晶片上，該等封裝構造彼此相連；以及切割該等封裝構造。在切割該等封裝構造之前或之後，可移除該離形材料。
藉此，本發明所揭露之發光裝置及其製造方法能至少提供以下的有益效果：發光裝置的光形調整結構係具有較低濃度的光散射性微粒(重量百分比不大於30%)，當光線通過光形調整結構時，可使部分光線散射至其他方向，並使原光傳遞方向的光線強度衰減，同時亦可降低光子於光形調整結構內之損耗(dissipation)，故可提升整體之發光效率。
因此，當光形調整結構被設置於本發明所揭露之發光裝置的側部時，從LED晶片立面方向(例如水平方向)所射出之光線在通過光形調整結構的過程中，會有一部分被散射至其他方向，而另一部分則維持原方向(或接近原方向)前進；如此，從發光裝置的側部(例如水平方向)射出的光線將會減少，而從發光裝置的頂部(例如垂直方向)射出的光線則會增加，使得整體上的發光角度減小，藉此，本發明所揭露之發光裝置可具有小發光角度(例如可減小至120度至140度)。
又，當本發明所揭露之光形調整結構被設置於LED晶片的上方，並與LED晶片的上表面保持一距離時，可使從發光裝置之頂部(例如垂直方向)射出的光線衰減，使從發光裝置的側部(例如水平方向)射出的光線增加，因而使得整體上的發光角度增加(例如可增加至160度至170 度)。
此外，本發明所揭露之光形調整結構具有製程簡易、容易控制與製作成本低廉之特性，且可容易地製作於CSP發光裝置內而不增加其外形尺寸，因此適合應用於CSP發光裝置之發光角度之調整。
為讓上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。
1A、1B、1C、1D、1E‧‧‧發光裝置
100‧‧‧LED晶片陣列
10‧‧‧LED晶片
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
13‧‧‧立面
14‧‧‧電極組
200‧‧‧封裝構造
20‧‧‧螢光結構
21‧‧‧頂部
211‧‧‧頂面
22‧‧‧側部
221‧‧‧側面
222‧‧‧底面
23‧‧‧延伸部
231‧‧‧頂面
30、30’‧‧‧光形調整結構、BSS
301‧‧‧高分子材料
302‧‧‧光散射性微粒
31‧‧‧頂面
32‧‧‧側面
33‧‧‧底面
40、40’‧‧‧透光結構
41‧‧‧頂面
50‧‧‧軟性緩衝結構
71‧‧‧LED晶片
72‧‧‧螢光結構
73‧‧‧反射結構
900‧‧‧離形材料
D1‧‧‧垂直方向
D2‧‧‧水平方向
L、L1、L2‧‧‧光線
W‧‧‧第一特徵尺寸、特徵尺寸
T‧‧‧第二特徵尺寸、特徵尺寸
P‧‧‧光子路徑
P’‧‧‧光子路徑終點
第1A圖及第1B圖分別為先前技術所揭露之發光裝置全剖視圖；第1C圖為第1B圖所示的發光裝置的光線示意圖；第2A圖及第2B圖分別為依據本發明之第1較佳實施例之發光裝置的立體圖及全剖視圖；第2C圖為第2B圖所示的發光裝置的光線示意圖；第3A圖及第3B圖分別為第2B圖所示的發光裝置的其他態樣的示意圖；第4圖為依據本發明之第2較佳實施例之發光裝置的全剖視圖；第5圖為依據本發明之第3較佳實施例之發光裝置的全剖視圖；第6圖為依據本發明之第4較佳實施例之發光裝置的全剖視圖；第7A圖及第7B圖分別為依據本發明之第5較佳實施例之發光裝置的立體圖及全剖視圖；以及第8A圖至第9B圖分別為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的步驟之示意圖。
請參閱第2A及2B圖所示，其為依據本發明之第1較佳實施例之發光裝置1A的立體圖及全剖視圖。發光裝置1A可包含一LED晶片10、一螢光結構20、一光形調整結構(beam shaping structure，或可簡稱為BSS)30及一透光結構40，而螢光結構20、BSS 30及透光結構40又可構成可透光的一封裝構造200；該些元件的技術內容將依序說明如下。
LED晶片10為一覆晶式LED晶片，其包含一上表面11、一下表面12、一立面13及一電極組14。上表面11與下表面12為相對且相反地設置，而立面13形成於上表面11與下表面12之間、且連接上表面11與下表面12。換言之，立面13是沿著上表面11之邊緣與下表面12之邊緣而形成，故立面13相對於上表面11與下表面12為環形(例如矩型環)。
電極組14設置於下表面12上，且可具有二個以上之電極。電能(圖未示)可透過電極組14供應至LED晶片10內，以使LED晶片10發出光線。由於可產生光線之發光層(圖未示)通常接近LED晶片10內部之下方，發光層所產生之光線會穿透LED晶片10之上表面11與立面13而向外傳遞。換言之，光線至少可從朝向不同方向之五個面射出。
螢光結構20可改變「從LED晶片10之上表面11及立面13所發出」的光線之波長。也就是，LED晶片10所發出之光線(例如為藍光)在通過螢光結構20時，一部分的光線接觸到螢光結構20的螢光材料而被轉換波長(例如變為黃光)，而另一部分的光線未有接觸到螢光材料而維持其既有波長；兩部分的光線爾後相混合而形成具有所需顏色之光束(例如為白 光)。
結構上，螢光結構20可包含一頂部21、一側部22及一延伸部23，頂部21形成且覆蓋於LED晶片10之上表面11上，可改變上表面11所射出之光線的波長；而側部22形成且覆蓋於LED晶片10之立面13上，可改變立面13所射出之光線的波長；延伸部23則是自側部22向外延伸(即朝向遠離立面13之方向延伸)。側部22及延伸部23皆呈環狀，圍繞該LED晶片10；延伸部23的厚度可小於晶片10的厚度。
此外，頂部21具有一頂面211，其沿著一垂直方向D1(即LED晶片10的厚度方向)與LED晶片10之上表面11相距；側部22具有一側面221，其沿著一水平方向D2(即與垂直方向D1相互垂直之方向)與LED晶片10之立面13相距；延伸部23具有一頂面231，其沿著垂直方向D1與LED晶片10之上表面11相距，且位於上表面11之下方。
光形調整結構(BSS)30可改變從螢光結構20所射出之光線的光形(radiation pattern)，也就是，可減小該光線之發光角度(beam angle)，該發光角度通常被定義為「半功率角」，即一光源於空間中之某個方向具有一相對最大輻射通量密度，該最大輻射通量密度值之一半的兩點之間所夾的角度稱為半功率角。
具體而言，在未設置BSS 30的情況下，從螢光結構20所射出的光線可構成一指向性的光束(beam)，該光束具有一發光角度(例如140度至160度)；當BSS 30設置後，該發光角度將會減小(例如減為120度至140度)。
更具體而言，BSS 30可覆蓋螢光結構20之側部22之側面221 及延伸部23之頂面231，並且依據不同製程條件之控制，可形成不同的樣態。例如，如第2A圖及第2B圖所示，BSS 30之頂面31與螢光結構20之頂部21之頂面211可實質齊平，即，螢光結構20之頂部21不被BSS 30所遮蔽。兩頂面31及211實質齊平可指：在製程能力及製程公差下，兩頂面31及211係預期無段差。
於其他態樣中，如第3A圖所示，BSS 30還可進一步覆蓋螢光結構20之頂部21之頂面211；或是如第3B圖所示，BSS 30之頂面31可低於螢光結構20之頂部21之頂面211，也就是，除了頂部21不被遮蔽外，側部22僅部分地被BSS 30所遮蔽。換言之，BSS 30至少為一環狀結構，其圍繞螢光結構20之側部22、並可選擇地(optionally)將頂部21遮蔽、亦可選擇地僅部分遮蔽螢光結構20之側部22。
請復參閱第2A及2B圖，BSS 30材料上可包含一高分子材料301及一光散射性微粒302，光散射性微粒302分佈於高分子材料301中。光散射性微粒302可使光線散射、改變光線的前進方向，因此其材料可包含二氧化鈦(TiO2)、氮化硼(BN)、二氧化矽(SiO2)或三氧化二鋁(Al2O3)等可造成光線散射者。高分子材料301用以固定光散射性微粒302，且不會遮蔽光線，因此其材料可包含矽膠、環氧樹脂或橡膠等可使光線穿過者；較佳地，高分子材料301為熱固化者。
光散射性微粒302在BSS 30中的一重量百分比不大於30%，以避免過多的光散射性微粒302造成光線難以穿過BSS 30。換言之，BSS 30具有較低濃度的光散射性微粒302。
較佳地，光散射性微粒302係均勻地分佈於固化後的高分子 材料301中，但也有可能光散射性微粒302因為重力或其他製程變因而非預期地均勻。或者，亦可使光散射性微粒302特定地集中(即不分佈)於某一處，舉例而言，光散射性微粒302可不分佈於螢光結構20之頂部21上方的高分子材料301中，以使從頂部21射出之光線不會因光散射性微粒302而散射。
然後，透光結構40形成於BSS 30上，且覆蓋BSS 30之頂面31，以保護BSS 30及螢光結構20。若BSS 30未有覆蓋螢光結構20之頂部21時(如第2B及3B圖所示)，透光結構40可同時形成且覆蓋螢光結構20之頂面211及BSS 30之頂面31上。
接著請配合參閱第2C圖所示的發光裝置1A內的光線示意圖，以說明發光裝置1A之發光角度的調整。
形成於螢光結構20之側部22上的光形調整結構(BSS)30係具有較低濃度的光散射性微粒(重量百分比不大於30%)302，故「從LED晶片10射出、然後經過螢光結構20、且偏向水平方向D2」的光線L可進入至BSS 30中。在BSS 30中，光線L的一部分(光線L1)沒有接觸到光散射性微粒302時(或被光散射性微粒302散射，但僅輕微改變方向)，會繼續保持(或接近)原方向(即接近水平方向D2)前進，然後從BSS 30的側面32射出；光線L的另一部分接觸到光散射性微粒302後大幅改變其前進方向，其中的一部分光線(光線L2)會轉為偏向垂直方向D1，然後從BSS 30的頂面31射出。
換言之，原本光線L都是偏向水平方向D2傳遞，但經過BSS 30後，僅光線L1偏向水平方向D2而射出，光線L2則偏向垂直方向D1射出。如此，整體上發光裝置1A的側向射出(edge-emitting)光線L減少，而發光 裝置1A的頂向射出(top-emitting)的光線L增加；因此，發光裝置1A所射出的光線L所構成的光束將具有較小的發光角度(其係與習知未有BSS的發光裝置做比較)。同時，因光形調整結構具有較低濃度的光散射性微粒，可降低光子於光形調整結構內之損耗(dissipation)，故可提升整體之發光效率。
接著說明BSS 30的兩項主要設計參數(光散射性微粒302的重量百分濃度、及BSS 30的尺寸)對於發光角度的影響。
當光散射性微粒302的重量百分比較大時，照射角度將較小。如下表所示的測試結果，測試條件一(重量百分比為1.5%)所對應的照射角度約為128度，大於測試條件二(重量百分比為2.5%)所對應的照射角度約為126度。這樣的原因在於，光散射性微粒302的重量百分比較大時，光線L在通過BSS 30的過程中較易碰撞到光散射性微粒302而產生光學散射，進而轉變前進方向，因此造成發光裝置1A的側向射出光線減少、而頂向射出光線增加，故整體上的發光角度隨之變小。
光散射性微粒302的重量百分比較佳地可設定為不大於10%、且不小於0.1%，以使發光裝置1A能提供120度至140度左右發光角度的光束。
依據測試結果，BSS 30的設計參數所對應的照射角度如下表所示：
關於BSS 30的尺寸(如第2C圖所示)，當BSS 30的第一特徵尺寸(定義為螢光結構20之側面221與BSS 30的側面32之間的水平距離)W與第二特徵尺寸(定義為BSS 30的頂面31與底面33之間的垂直距離)T的比例(W/T)較大時，發光角度將會較小。如上表所示的測試結果，測試條件一(比例為180/150)所對應的照射角度約為128度，大於測試條件三(比例為250/150)所對應的照射角度約為124度。
這樣的原因在於：當兩特徵尺寸W、T的比例(W/T)較大時，沿著水平方向D2的光線L需要穿越BSS的距離較長，因此碰撞到光散射性微粒302而產生散射並轉向的機率明顯上升，但轉向後沿著垂直方向D1的光線L需要穿越BSS的距離較短，因此碰撞到光散射性微粒302而再次產生散射而轉向的機會明顯較小；因此，發光裝置1A的側向射出光線會減少、頂向射出光線會增加，使得整體上光束的發光角度隨之變小。
另一方面，除了BSS 30外，透光結構40亦會影響光束的照射角度。發光裝置1A可依設計需求選擇地(optionally)包含透光結構40，當發光裝置1A包括透光結構40時，光線通過透光結構40會折射，故整體上光束的照射角度會擴大。依據一測試結果，有透光結構40時，光束的發光角度約為125度，而無透光結構40時(圖未示)，光束的發光角度約為120度。
透光結構40除了影響照射角度外，對於發光裝置1A整體上的光汲取效率或光轉換效率亦有助益。也就是，透光結構40的折射係數可選擇小於螢光結構20及BSS 30的折射係數，以接近外界(空氣)之折射係數，俾減少光線在螢光結構20(或BSS 30)、透光結構40與外界之介面上產生全反射而無法有效射出發光裝置1A之外。
因此，設計者可依據所需發光角度及光汲取效率，選擇是否採用包括透光結構40之發光裝置1A。
再一方面，如第2B、3A及3B圖所示，BSS 30對於螢光結構20有不同覆蓋情況，此不同覆蓋的情況亦可作為控制發光裝置1A之發光角度的設計條件。
以上是發光裝置1A的技術內容的說明，接著說明依據本發明其他實施例的發光裝置的技術內容，而各實施例的發光裝置的技術內容應可互相參考，故相同的部分將省略或簡化。
請參閱第4圖所示，其為依據本發明之第2較佳實施例之發光裝置1B的全剖視圖。發光裝置1B與前述發光裝置1A不同處至少在於：發光裝置1B的螢光結構20不包括延伸部23，故形成於螢光結構20之側部22上的光形調整結構(BSS)30可進一步向下延伸至側部22之底面222(底面222係與側面221相連接)；因此，BSS 30之底面33係與側部22之底面222實質地齊平，且還可與LED晶片10之下表面12實質地齊平。此外，發光裝置1B之螢光結構20的厚度可大於發光裝置1A之螢光結構20的厚度。
請參閱第5圖所示，其為依據本發明之第3較佳實施例之發光裝置1C的全剖視圖。發光裝置1C與前述發光裝置1A及1B不同處至少在於： 發光裝置1C更包含一軟性緩衝結構50，其覆蓋於LED晶片10之上表面11及立面13，而螢光結構20形成於軟性緩衝結構50上。BSS 30可形成於螢光結構20的側部22，亦可進一步覆蓋螢光結構20的頂部21。
軟性緩衝結構50可提升螢光結構20與LED晶片10之間的結合力量，且可減緩因各元件之間熱膨脹係數不匹配所產生的內應力，還可使螢光結構20內之螢光材料具有近似共形化分佈(approximately conformal coating)之功效。軟性緩衝結構50的進一步說明可參考申請人所申請的臺灣專利申請案(申請號為TW104144441)，該專利申請案的技術內容以引用方式全文併入本文。
請參閱第6圖所示，其為依據本發明之第4較佳實施例之發光裝置1D的示意圖。發光裝置1D與前述發光裝置1A至1C不同處至少在於：發光裝置1D不包含螢光結構20，故BSS 30係直接覆蓋於LED晶片10之立面13、且可選擇地覆蓋LED晶片10之上表面11；由於不含螢光結構20，LED晶片10所發出的光線的波長不會被改變，故發光裝置1D可提供紅光、綠光、藍光、紅外光或紫外光等單色光，並且具有小發光角度。
上述各發光裝置1A至1D係將BSS 30設置於發光裝置的側部，可用來減小發光角度，使其光形符合小發光角度之應用。而以下將說明依據本發明之第5較佳實施例之發光裝置1E，其藉由將BSS 30’設置於LED晶片10或螢光結構20之上方來增加光束的照射角度。
請參閱第7A及7B圖所示，其為發光裝置1E的立體圖及全剖視圖(亦為光線示意圖)。類似發光裝置1A，發光裝置1E亦包含一LED晶片10、一螢光結構20、一光形調整結構(BSS)30’及一透光結構40’，各元件 的技術內容可參考發光裝置1A的對應者，但BSS 30’及透光結構40’在配置上不同於發光裝置1A的BSS 30及透光結構40。
具體而言，透光結構40’係直接地形成於螢光結構20上、並覆蓋螢光結構20的頂部21、側部22以及延伸部23；此外，透光結構40’的頂面41在垂直方向D1係與LED晶片10之上表面11及頂部21之頂面211相距。BSS 30’則形成且覆蓋透光結構40’之頂面41，故在垂直方向D1與LED晶片10及螢光結構20相距；BSS 30’還可為厚度均勻的一層狀結構，亦可僅部分覆蓋透光結構40’之頂面41。
BSS 30’具有低密度的光散射性微粒(重量百分比不大於30%，較佳地介於0.1%至10%)302，故「從LED晶片10射出、然後通過透光結構40’」的光線L可進入至BSS 30’中。在BSS 30’中，光線L的一部分(光線L1)可維持(或接近)其原路徑而從BSS 30’的頂面31射出，而光線L的另一部分在碰觸到光散射性微粒302後因光散射現象而較大幅度地改變其前進方向，其中一部分(光線L2)改為偏向水平方向D2、然後從BSS 30’的側面32射出。
如此，整體上發光裝置1E的側向射出的光線L因此增加，而發光裝置1E的頂向射出的光線L因此減少，故導致發光裝置1E具有較大的發光角度。依據一測試結果，當BSS 30’形成於透光結構40’上時，發光裝置1E所量測到的發光角度為170度，而前案所揭露之CSP發光裝置並無設置BSS 30’(圖未示)，所量測到的發光角度為140度。因此，BSS 30’可使發光裝置1E的發光角度進一步增加，使其符合更多的應用需求。
接著將說明依據本發明的發光裝置的製造方法，該製造方法 可製造出相同或類似於上述實施例的發光裝置1A至1E，故製造方法的技術內容與發光裝置1A至1E的技術內容可相互參考。
請參閱第8A至8F圖所示，其為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的各步驟之示意圖(剖視圖)。製造方法至少包含三步驟：放置複數個LED晶片10於一離形材料900上，形成複數個封裝構造200於該等LED晶片10上，以及切割該等封裝構造200。以下將配合各圖式來進一步說明各步驟之技術內容。
如第8A圖所示，首先準備一離形材料(例如離型膜)900，而該離形材料900還可放置於一支撐結構(例如矽基板或玻璃基板，圖未示)上；接者，將複數LED晶片10(圖式係以兩個LED晶片10為例示)間隔地放置在離形材料900上，以形成一LED晶片陣列100。較佳地，各LED晶片10之電極組14可陷入至離形材料900中，使LED晶片10之下表面12被離形材料900覆蓋。
如第8B至8D圖所示，在該等LED晶片10放置好後，接著形成複數個封裝構造200於該等LED晶片10上，而該等封裝構造200可彼此一體相連。形成封裝構造200於LED晶片10的過程中，可包含以下所述的步驟。
如第8B圖所示，形成複數個螢光結構20於該等LED晶片10上，並使各螢光結構20的一側部22形成於各LED晶片10之立面13上、並使螢光結構20的一頂部21形成於各LED晶片10之上表面11上。另外，亦可使螢光結構20具有一從側部22延伸出的延伸部23(其亦形成於離形材料900的表面上)。較佳地，螢光結構20的形成可藉由申請人先前提出的公開號US2010/0119839之美國專利申請案(對應於證書號I508331之臺灣專利)所 揭露的技術來達成。
如第8C圖所示，接著形成複數個光形調整結構(BSS)30，以覆蓋各螢光結構20的側部22的一側面221以及頂部21的一頂面211。形成BSS 30時，亦可使BSS 30不覆蓋螢光結構20的頂部21(如第2A及2B圖所示)。
此外，在形成BSS 30的過程中，較佳地可先將一高分子材料301及一光散射性微粒302相混合(使固態的光散射性微粒302浸於液態的高分子材料301)，以形成BSS 30的製造材料，再以工業溶劑(例如醇類、烷類等)稀釋後藉由噴塗(spraying)之方法將其噴灑至各螢光結構20上，藉此，稀釋後的高分子材料將因重力之作用而流動，最終如第8C圖所示分佈於離型材料900與各螢光結構20上。又，亦可將BSS 30的製造材料透過點膠(dispensing)或印刷(printing)形成於各螢光結構20之側部22及頂部21上；或藉由模造成型(molding)來將BSS 30的製造材料形成於螢光結構20之側部22及頂部21上；其中，採用模造成型之方法將增加生產成本。待BSS 30的製造材料固化後，即可形成複數個BSS 30於螢光結構20上。
BSS 30雖未直接地覆蓋各LED晶片10，但可透過螢光結構20間接地遮蔽各LED晶片10之立面13以及上表面11。因此，從LED晶片10之立面13及上表面11射出的光線仍會通過BSS 30而受BSS 30作用。
下一步將如第8D圖所示，形成複數個透光結構40於該等螢光結構20及/或該等BSS 30上。在形成透光結構40時，可將透光結構40的製造材料藉由噴灑、旋轉塗佈、模造成型或點膠等適合方式，施加至螢光結構30及/或BSS 30上，然後以加熱等方式使製造材料固化。
藉由上述步驟可形成對應發光裝置1A的複數個封裝構造200，而該等封裝構造200為一體相連。若設計者依據所需之發光角度及光汲取效率而使封裝構造200不包括透光結構40，則第8D圖所示的形成透光結構40之步驟可省略。
若欲形成對應發光裝置1B的封裝構造200(如第4圖所示)時，可在第8B圖所示的步驟中，將螢光結構20形成為不包括延伸部23者(例如採用模造成型或印刷之方法形成螢光結構20)，則後續的第8C圖所示的步驟中，BSS 30將會形成於離形材料900的表面上。
若欲形成對應發光裝置1C的封裝構造200(如第5圖所示)時，可於完成第8A圖所示之步驟後，先以噴灑之方法形成複數個軟性緩衝結構50於該等LED晶片10，然後再形成該等螢光結構20於該等軟性緩衝結構50上，再接續8B圖所示之步驟。
若欲形成對應發光裝置1D的封裝構造200(如第6圖所示)時，則「螢光結構20的形成」將可省略，使得後續BSS 30形成時係直接覆蓋LED晶片10之立面13，亦可進一步覆蓋LED晶片10之上表面11。
若欲形成對應發光裝置1E的封裝構造200(如第7B圖所示)時，請參閱第9A及9B圖所示，則透光結構40’先形成於螢光結構20上、爾後BSS 30’形成於透光結構40’上。
當各種封裝構造200形成後，可如第8E圖所示，將離形材料900從LED晶片10及封裝構造200下方移除，並如第8F圖所示，切割相連的該等封裝構造200，以得到相互分離的複數個發光裝置1A(或發光裝置1B至1E之其一)；亦可先切割封裝構造200後，再移除離形材料900。
綜合上述，本發明所揭露之發光裝置之製造方法可批次生產大量的發光裝置1A至1E，使每個發光裝置包含光形調整結構，藉此使發光裝置的光形(發光角度)得調整至所需者。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
1A‧‧‧發光裝置
10‧‧‧LED晶片
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
13‧‧‧立面
14‧‧‧電極組
200‧‧‧封裝構造
20‧‧‧螢光結構
21‧‧‧頂部
211‧‧‧頂面
22‧‧‧側部
221‧‧‧側面
23‧‧‧延伸部
231‧‧‧頂面
30‧‧‧光形調整結構、BSS
301‧‧‧高分子材料
302‧‧‧光散射性微粒
31‧‧‧頂面
32‧‧‧側面
33‧‧‧底面
40‧‧‧透光結構
D1‧‧‧垂直方向
D2‧‧‧水平方向

Claims (24)

  1. 一種發光裝置，包含：一LED晶片，具有一上表面、相對於該上表面之一下表面、一立面及一電極組，該立面形成於該上表面與該下表面之間，該電極組設置於該下表面上；一螢光結構，包含一頂部及一側部，該頂部形成於該LED晶片之該上表面上，該側部形成於該LED晶片之該立面上；以及一光形調整結構(beam shaping structure)，覆蓋該螢光結構之該側部之一側面，該光形調整結構包含一高分子材料及一光散射性微粒，該光散射性微粒分佈於該高分子材料中，且該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比不大於30%。
  2. 如請求項1所述的發光裝置，其中，該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比不大於10%、且不小於0.1%。
  3. 如請求項1所述的發光裝置，其中，該光散射性微粒包含二氧化鈦(TiO2)、氮化硼(BN)、二氧化矽(SiO2)或三氧化二鋁(Al2O3)，而該高分子材料包含矽膠、環氧樹脂或橡膠。
  4. 如請求項1至3任一項所述的發光裝置，其中，該光形調整結構更覆蓋該螢光結構之該頂部之一頂面。
  5. 如請求項1至3任一項所述的發光裝置，其中，該光形調整結構之 一頂面係與該螢光結構之該頂部之一頂面實質齊平，或是該光形調整結構之該頂面係低於該螢光結構之該頂部之該頂面。
  6. 如請求項1至3任一項所述的發光裝置，其中，該螢光結構更包含一延伸部，該延伸部係自該螢光結構之該側部向外延伸，而該光形調整結構更覆蓋該螢光結構之該延伸部之一頂面。
  7. 如請求項1至3任一項所述的發光裝置，其中，該光形調整結構之一底面係與該螢光結構之該側部之一底面實質齊平。
  8. 如請求項1至3任一項所述的發光裝置，更包含一透光結構，該透光結構形成於該螢光結構及/或該光形調整結構上。
  9. 如請求項1至3任一項所述的發光裝置，更包含一軟性緩衝結構，該軟性緩衝結構覆蓋該LED晶片之該上表面及該立面；其中，該螢光結構形成於該軟性緩衝結構上。
  10. 一種發光裝置，包含：一LED晶片，具有一上表面、相對於該上表面之一下表面、一立面及一電極組，該立面形成於該上表面與該下表面之間，該電極組設置於該下表面上；一螢光結構，包含一頂部及一側部，該頂部形成於該LED晶片之該上表面上，該側部形成於該立面上；一透光結構，形成於該螢光結構上；以及一光形調整結構，覆蓋該透光結構之一頂面，該光形調整結構包含一高分子材料及一光散射性微粒，該光散射性微粒分 佈於該高分子材料中，且該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比不大於30%。
  11. 如請求項10所述的發光裝置，其中，該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比不大於10%、且不小於0.1%。
  12. 如請求項10所述的發光裝置，其中，該光散射性微粒包含二氧化鈦、氮化硼、二氧化矽或三氧化二鋁，而該高分子材料包含矽膠、環氧樹脂或橡膠。
  13. 一種發光裝置，包含：一LED晶片，具有一上表面、相對於該上表面之一下表面、一立面及一電極組，該立面形成於該上表面與該下表面之間，該電極組設置於該下表面上；以及一光形調整結構(beam shaping structure)，至少覆蓋該LED晶片之該立面，該光形調整結構包含一高分子材料及一光散射性微粒，該光散射性微粒分佈於該高分子材料中，且該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比不大於30%。
  14. 一種發光裝置的製造方法，包含：放置複數個LED晶片於一離形材料上，以形成一LED晶片陣列；形成複數個封裝構造於該等LED晶片上，該等封裝構造彼此相連；以及切割該等封裝構造，其中，在切割該等封裝構造之前或之後，移除該離形材料； 其中，形成該等封裝構造於該等LED晶片上的步驟係包含：形成複數個光形調整結構，以至少遮蔽各該LED晶片之一立面，各該光形調整結構包含一高分子材料及一光散射性微粒，該光散射性微粒分佈於該高分子材料中，且該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比不大於30%。
  15. 如請求項14所述的發光裝置的製造方法，其中，該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比不大於10%、且不小於0.1%。
  16. 如請求項14所述的發光裝置的製造方法，其中，該光散射性微粒包含二氧化鈦、氮化硼、二氧化矽或三氧化二鋁，而該高分子材料包含矽膠、環氧樹脂或橡膠。
  17. 如請求項14所述的發光裝置的製造方法，其中，形成該等封裝結構的步驟更包含：形成複數個螢光結構於該等LED晶片上，並使各該螢光結構的一頂部形成於各該LED晶片之一上表面上，且使各該螢光結構的一側部形成於各該LED晶片之該立面上；以及形成該等光形調整結構，以覆蓋各該螢光結構的該側部的一側面，以遮蔽各該LED晶片之該立面。
  18. 如請求項14-17任一項所述的發光裝置的製造方法，其中，形成該等光形調整結構的步驟更包含：將該高分子材料以及該光散射性微粒相混合後，再將其噴灑(spraying)、點膠(dispensing)或印刷(printing)至各該螢光結構之該側部上。
  19. 如請求項17所述的發光裝置的製造方法，其中，形成該等封裝構造於該等LED晶片上的步驟係更包含：形成複數個透光結構於該等螢光結構及/或該等光形調整結構上。
  20. 如請求項17所述的發光裝置的製造方法，其中，形成該等封裝構造於該等LED晶片上的步驟更包含：以噴灑之方法形成複數個軟性緩衝結構於該等LED晶片上；以及形成該等螢光結構於該等軟性緩衝結構上。
  21. 一種發光裝置的製造方法，包含：放置複數個LED晶片於一離形材料上，以形成一LED晶片陣列；形成複數個封裝構造於該等LED晶片上，該等封裝構造彼此相連；以及切割該等封裝構造；其中，在切割該等封裝構造之前或之後，移除該離形材料；其中，形成該等封裝構造於該等LED晶片上的步驟係包含：形成複數個螢光結構於該等LED晶片上，並使各該螢光結構的一頂部形成於各該LED晶片之一上表面上，且使各該螢光結構的一側部形成於各該LED晶片之一立面上；形成複數個透光結構於該等螢光結構上；及形成複數個光形調整結構，以覆蓋各該透光結構之一頂面，各該光形調整結構包含一高分子材料及一光散射性微粒，該光散射性微粒分佈於該高分子材料中，且該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比不大於30 %。
  22. 如請求項21所述的發光裝置的製造方法，其中，該光散射性微粒在該光形調整結構中的一重量百分比不大於10%、且不小於0.1%。
  23. 如請求項21所述的發光裝置的製造方法，其中，該光散射性微粒包含二氧化鈦、氮化硼、二氧化矽或三氧化二鋁，而該高分子材料包含矽膠、環氧樹脂或橡膠。
  24. 如請求項21-23任一項所述的發光裝置的製造方法，其中，形成該等光形調整結構的步驟更包含：將該高分子材料以及該光散射性微粒相混合後，再將其噴灑、點膠、模造成型(molding)、或印刷至各該透光結構之該頂面上。
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