TWI384646B - 發光元件及其製作方法 - Google Patents

Description

發光元件及其製作方法

本發明係有關於一種發光元件之製作方法，持別是關於一種發光二極體元件之製作方法，及以此方法形成之發光二極體元件。

由於固態發光及液晶顯示器背光的重要應用，近來半導體發光二極體元件的發展，吸引了很多注意，極有機會取代現有的光源設備，如日光燈、白織燈泡等。在節省能源的固態發光及液晶顯示器背光的白光光源發展中，白光發光二極體成為眾所矚目的主題。白光發光二極體係採用藍光發光二極體發光單元，再於其表面塗佈一層黃色(YAG)螢光粉，藉由藍光激發螢光膠體，使之產生不同波長的光，混合原本之藍光顏色以產生白光，或以紫外光發光單元混合RGB三波長螢光粉製作白光發光二極體。

第1圖顯示一習知發光二極體元件之製作方法，其係先將一發光二極體晶片102放置在一支架碗杯104內，使用一注射器112以點膠方式將螢光膠108注入支架碗杯104中，接著進行烘烤步驟，使螢光膠108固化，由於重力的影響，經過一段時間後，螢光膠108下部部份的螢光粉濃度會較上部部份的螢光粉濃度高(圖式中的106概要性的表示螢光粉)，亦即，接近晶片102表面和支架碗杯104之底部的螢光粉濃度較高，因晶片高溫操作易造成螢光粉老化的問題。螢光膠108於烘烤後，表面會產生內縮現象，造成表面110不平整，厚度不易控制。

第2圖顯示另一習知發光二極體元件之製作方法，其係使用一注射器206以點膠方式將螢光膠202塗佈在晶片204表面，此種方法不易均勻塗佈螢光膠202之厚度，。此種方法同樣會造成接近晶片204表面之螢光膠202的螢光粉濃度較高，導致晶片高溫操作造成螢光粉老化的問題。

本發明提出一種發光二極體元件之製作方法，及此方法形成之結構。

本發明提供一種發光元件之製作方法，包括以下步驟：提供一支架，其上包括一晶片；將支架以倒插之方式置入一第一模具之模穴中；於第一模具之模穴中填入螢光膠；進行一第一次固化步驟，使螢光膠成型，形成一螢光粉層，及進行一離模步驟。

本發明提供一種發光元件，包括以下單元：一支架；一晶片，設置於支架上；一螢光粉層，至少包覆部份支架和晶片；及一封膠層，包覆螢光粉層，其中螢光粉層中遠離晶片之螢光粉濃度較鄰近晶片的螢光粉濃度高。

以下配合第3A圖~第3D圖描述本發明一實施例發光二極體元件之製作方法。請參照第3A圖，提供一支架308，包括一第一金屬腳306，一第二金屬腳302和例如銅所組成之承載平台304。進行一固晶打線步驟，將發光二極體晶片314固定於承載平台304上，並以一第一連接導線310使晶片314和第一金屬腳306電性連接，以一第二連接導線312使晶片314和第二金屬腳302電性連接。本實施例之發光二極體晶片係為一中功率晶片(例如功率大於0.5W)或高功率晶片(例如功率大於1W)，將晶片314固定於承載平台304上係有助於晶片314之散熱。

請參照第3B圖，將已固晶打線之支架308以倒插方式使部份之支架308連同晶片314置入第一模具316之模穴318中。於模穴318中灌入螢光粉膠，接著進行第一次烘烤固化步驟，使螢光粉膠成型，形成一螢光粉層320。如第3B圖所示，本實施例之螢光粉層320至少包覆晶片314之周圍，且螢光粉層320另外可包覆部份之支架308，值得注意的是，螢光粉層320在製作過程中，因重力之故，螢光粉層320下部部份的螢光粉濃度會較上部部份的螢光粉濃度高(圖式中的322概要性的表示螢光粉)，所以接近模穴318之側壁和底部之螢光粉濃度較高，亦即，螢光粉層320周圍之螢光粉濃度較高，而鄰接晶片314的螢光粉濃度較低，因而可減少螢光粉沉澱在晶片314表面產生老化之問題。此外，一般LED晶片314有正向光較強，側向光較弱的傾向，而上述沉澱的特性會使鄰近模穴318底部之部份螢光粉層320的螢光粉濃度較高，鄰近模穴318側壁之部份螢光粉層320的螢光粉濃度則相對較低，此種螢光粉之分佈可彌補LED晶片正向光較強的特性，使之發出的光色澤更均勻。

由於本實施例是以第一模具316之模穴318構成螢光粉層320之形狀，可使螢光粉層320之外觀和形狀得到精準的控制，具有良好的再現性。此外，本實施例可對支架308倒插入第一模具316之模穴318的動作作出定位，使支架308插入模穴318的深度固定，如此可以很容易的控制晶片314周圍螢光粉層320之厚度(t₁ 、t₂ )，達成均勻混光之效果。

請參照第3C圖，進行一離模步驟，接著將包覆螢光粉層320之部份支架308連同晶片314置入第二模具328之模穴330中。接著，於模穴330中灌入透明膠，進行第二次烘烤固化步驟，使透明膠成型，形成一封膠層324(或可稱為外觀膠)。在一實施例中，此透明膠可以為樹脂膠或矽膠。請參照第3D圖，進行一離模步驟，完成本實施例之發光元件，本實施例之封膠層324尚可包括一鏡片狀的結構326。值得注意的是，根據上述倒插製程之效果，本實施例遠離晶片314之螢光粉層320(螢光粉層320之頂部和側壁)的螢光粉濃度較鄰近晶片314之螢光粉層320的螢光粉濃度高，另外，鄰近螢光粉層320頂部之螢光粉濃度較鄰近螢光粉層320側壁之螢光粉濃度高。

以下配合第4A圖~第4D圖描述本發明另一實施例發光二極體元件之製作方法。請參照第4A圖，提供一支架408，包括一第一金屬腳406，一第二金屬腳402和例如銅所組成之承載平台404。進行一固晶打線步驟，將發光二極體晶片410固定於承載平台404上，並以一第一連接導線412使晶片410和第一金屬腳406電性連接，以一第二連接導線414使晶片410和第二金屬腳402電性連接。本實施例之發光二極體晶片410係為一中功率晶片(例如功率大於0.5W)或高功率晶片(例如功率大於1W)，將晶片410固定於承載平台404上係有助於晶片410散熱。在固晶打線步驟後，本實施例以點膠之方式，形成一例如矽膠或其它軟膠之透明膠層416，覆蓋晶片410和部份之承載平台404。

請參照第4B圖，將支架408以倒插方式使部份之支架408連同晶片410置入第一模具418之模穴420中。接著，於模穴420中灌入螢光粉膠，進行第一次烘烤固化步驟，使螢光粉膠成型，形成一螢光粉層422。請參照第4C圖，進行一離模步驟，接著將形成有螢光粉層422之部份支架408連同晶片410置入第二模具424之模穴426中。於模穴426中灌入透明膠，進行第二次烘烤固化步驟，使透明膠成型，形成一封膠層428(或可稱為外觀膠)。請參照第4D圖，進行一離模步驟，完成本實施例之發光元件。值得注意的是，本實施例和上述實施例之差異，在於本實施例於晶片410上形成一透明膠層416，進一步使螢光粉層422和晶片410隔離，以避免螢光粉層422因接觸晶片410而導致晶片410高溫操作造成螢光粉老化的問題。另外，由於本實施例形成有例如樹脂之透明膠層416，可減少形成螢光粉層422之螢光膠的用量。

第5圖顯示本發明又另一實施例發光元件，其相對於第4A圖~第4D圖實施例發光元件之差異，在於本實施例在形成透明膠層416a時，採用模具成型方式製作，以較精準控制透明膠層416a之外觀和尺寸，並藉此方式形成之透明膠層416a的厚度可較厚，進一步節省螢光膠的用量，以達節省成本之目的。熟習此技藝人士可根據上述實施例了解本實施例發光元件封裝結構之製作方法，為簡潔，在此不詳細描述本實施例之步驟。

本發明上述實施例之發光元件封裝結構，其鄰接LED晶片之部份螢光粉層之螢光粉濃度相對較低，或著LED晶片和螢光粉層係以透明膠層隔離，減少晶片高溫操作造成螢光粉老化的問題。此外，螢光粉層之外觀和形狀可得到精準的控制，具有良好的再現性。

以上提供之實施例係用以描述本發明不同之技術特徵，但根據本發明之概念，其可包括或運用於更廣泛之技術範圍。須注意的是，實施例僅用以揭示本發明製程、裝置、組成、製造和使用之特定方法，並不用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。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。

102．．．晶片

104．．．模具

106．．．螢光粉

108．．．螢光膠

110．．．表面

112．．．注射器

202．．．螢光膠

204．．．晶片

206．．．注射器

302．．．第二金屬腳

304．．．承載平台

306．．．第一金屬腳

308．．．支架

310．．．第一連接導線

312．．．第二連接導線

314．．．晶片

316．．．第一模具

318．．．模穴

320．．．螢光粉層

322．．．螢光粉

324．．．封膠層

326．．．鏡片狀的結構

328．．．第二模具

330．．．模穴

402．．．第二金屬腳

404．．．承載平台

406．．．第一金屬腳

408．．．支架

410．．．晶片

412．．．第一連接導線

414．．．第二連接導線

416．．．透明膠層

416a．．．透明膠層

418．．．第一模具

420．．．模穴

422．．．螢光粉層

424．．．第二模具

426．．．模穴

428．．．封膠層

第1圖顯示一習知發光二極體元件之製作方法。

第2圖顯示另一習知發光二極體元件之製作方法。

第3A圖~第3D圖描述本發明一實施例發光二極體元件之製作方法。

第4A圖~第4D圖描述本發明另一實施例發光二極體元件之製作方法。

第5圖描述本發明又另一實施例發光二極體元件之剖面圖。

308．．．支架

310．．．第一連接導線

312．．．第二連接導線

314．．．晶片

316．．．第一模具

318．．．模穴

320．．．螢光粉層

322．．．螢光粉

t1、t2．．．螢光粉層之厚度

Claims (19)

1. 一種發光元件之製作方法，包括：提供一支架，其上包括一晶片；將該支架以倒插方式置入一第一模具之模穴中；於該第一模具之模穴中填入螢光膠；進行一第一次固化步驟，使該螢光膠成型，形成一螢光粉層；進行一離模步驟；將該支架以倒插方式置入一第二模具之模穴中；於該第二模具之模穴中填入膠材；進行一第二次固化步驟，使該膠材成型，形成一封膠層；及進行一離模步驟。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之製作方法，其中該膠材為透明膠。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光元件之製作方法，其中該透明膠為樹脂膠或矽膠。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之製作方法，其中該晶片為一發光二極體晶片，且該發光二極體晶片之功率大體上大於0.5W。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光元件之製作方法，其中該發光二極體晶片之功率大體上大於1W。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之製作方法，其中在將該支架以倒插方式置入該第一模具之模穴的 步驟中，係對該支架定位，使該支架置入該第一模具之模穴的深度固定。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之製作方法，其中該螢光膠中鄰近該第一模具之模穴的側壁和底部的螢光粉濃度較鄰近該晶片的螢光粉濃度高。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光元件之製作方法，其中鄰近該第一模具之模穴底部的螢光粉濃度較鄰近該第一模具之模穴側壁的螢光粉濃度高。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之製作方法，其中在將該支架以倒插方式置入該第一模具之模穴的步驟前，尚包括形成一透明膠層，至少覆蓋該晶片。
10. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件之製作方法，以點膠之方式形成該透明膠層。
11. 一種發光元件，包括：一支架；一晶片，設置於該支架；一螢光粉層，至少包覆部份該支架和該晶片；及一封膠層，包覆該螢光粉層，其中該螢光粉層中遠離該晶片之螢光粉濃度較鄰近該晶片的螢光粉濃度高；及一透明膠層，設置於該晶片和該螢光粉層間。
12. 如申請專利範圍第11項所述之發光元件，其中鄰近該螢光粉層頂部之螢光粉濃度較鄰近該螢光粉層側壁之螢光粉濃度高。
13. 如申請專利範圍第11項所述之發光元件，其中該封膠層為透明膠。
14. 如申請專利範圍第13項所述之發光元件，其中該透明膠為樹脂膠或矽膠。
15. 如申請專利範圍第11項所述之發光元件，其中該晶片為一發光二極體晶片，且該發光二極體晶片之功率大體上大於0.5W。
16. 如申請專利範圍第15項所述之發光元件，其中該發光二極體晶片之功率大體上大於1W。
17. 如申請專利範圍第11項所述之發光元件，其中該透明膠層為矽膠。
18. 一種發光元件之製作方法，包括：提供一支架，其上包括一晶片；將該支架以倒插方式置入一第一模具之模穴中；於該第一模具之模穴中填入螢光膠；進行一第一次固化步驟，使該螢光膠成型，形成一螢光粉層；進行一離模步驟，其中該支架至少包括一承載平台、一第一金屬腳和一第二金屬腳，其中在將該支架以倒插方式置入該第一模具之模穴中的步驟前，尚包括進行一打線步驟，以一第一連接導線使該晶片和該第一金屬腳電性連接，以一第二連接導線使該晶片和該第二金屬腳電性連接。
19. 一種發光元件之製作方法，包括： 提供一支架，其上包括一晶片；將該支架以倒插方式置入一第一模具之模穴中；於該第一模具之模穴中填入螢光膠；進行一第一次固化步驟，使該螢光膠成型，形成一螢光粉層；進行一離模步驟，其中在將該支架以倒插方式置入該第一模具之模穴的步驟前，尚包括以模具成型之方式形成一透明膠層，至少覆蓋該晶片。