TWI411142B - 發光裝置及其封裝方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種發光裝置及其封裝方法，特別是有關於一種可簡化封裝製程且能精準對位之發光裝置及其封裝方法。
隨著光電產業的發展，發光元件例如發光二極體(LED)已被廣泛地運用於各種電子產品的顯示應用上。
請參照圖1所示，習知之LED發光裝置1係於基板10上設置絕緣層11，發光元件12則設置於絕緣層11上，再以打線接合(wire bonding)方式與設置於絕緣層11上之金屬層13形成電性連接，最後以封裝層14包覆發光元件12，以保護發光元件12不受到機械、熱、水氣或其他因素影響而破壞。
然而，習知作法以封裝層14包覆發光元件12時需考慮定位的問題，形成封裝層14時需盡量讓發光元件12的位置設置於中央，如果發光元件12未如預期設置在封裝層14的中央，便會影響發光元件12的出光效率、光均勻度、光型、色溫等。然而若要將發光元件12精準定位在封裝層14中央，則需要利用機械治具進行對位，但如此一來會增加生產的複雜度及效率，而提高生產的成本。
本發明之目的在於提供一種可簡化封裝製程且能精準對位之發光裝置及其封裝方法。
緣是，為達上述目的，依據本發明之發光裝置包括一基板、一發光元件、至少一擋塊及至少一覆蓋層。發光元件設置於基板上，該擋塊突出於基板表面，以連續或非連續方式繞設於發光元件周圍，形成一第一容置區，該至少一覆蓋層設置於第一容置區，並覆蓋該發光元件。
其中該第一擋塊以等距離或非等距離圍繞該發光元件，該第一容置區或該第二容置區較佳為環狀、圓形、橢圓形、三角形、矩形、多邊形或不規則形之封閉或非封閉區域，該基板之材質較佳為銅、鋁、陶瓷或高導熱性材料，該基板表面可為平面、凸面或凹面，其表面較佳為具有光反射性材料。
該發光裝置更包括一第二擋塊，以連續或非連續方式繞設於第一擋塊周圍，並於第一擋塊及第二擋塊之間形成一環狀之第二容置區，該第一擋塊或該第二擋塊較佳為具有彈性，以緩衝應力。該至少一覆蓋層之高度較佳為低於、等於或高於該第一擋塊或第二擋塊之高度。
該第一擋塊或該第二擋塊較佳為球體、橢圓體、環狀、圓弧狀、錐體、立方體、多邊形體或不規則體，該第一擋塊或該第二擋塊為一透光或不透光材質，其材質包括矽膠、橡膠、樹脂、玻璃、壓克力、UV膠或絕緣材料，該第一擋塊或第二擋塊較佳以點膠、壓膜成型或網版印刷方式設置於基板上，可用以反射發光元件所發出之光線。每一該第一擋塊或該第二擋塊分別具有接近該發光元件之一第一端，和相對於該第一端遠離該發光元件之一第二端，該第一端和第二端分別塗佈或僅其中一端塗佈一轉變光折射率材料，以提高該發光裝置之出光效率。
該至少一覆蓋層可為僅設置於第一容置區，或同時設置於第一容置區及第二容置區，該至少一覆蓋層之表面為凹面、凸面、平面、鏡面或粗糙表面，其材質為透光材質，該至少一覆蓋層包括一光學透鏡層、一填充膠層或一混合材料層，該光學透鏡層可設置於該填充膠層、該混合材料層、該第一擋塊或該第二檔塊上，該擋塊可提供支撐與固定該光學透鏡層之功能，該混合材料層可設置於該填充膠層或該發光元件上。該光學透鏡層可為玻璃、壓克力、UV膠、石英或高透光性材料所構成，該混合材料層包括一填充膠和一混合材料，該混合材料較佳為螢光材料、轉換光波長材料或非晶體材質，該混合材料分佈於該填充膠之狀態為均勻散佈、不均勻散佈、濃度漸層變化、分佈於下方或分佈於上方。該填充膠較佳為環氧樹脂(epoxy)、矽樹脂(silicone)、樹脂(resin)或絕緣材料。
為達上述目的，依據本發明之發光裝置封裝方法包括：提供一基板；設置一發光元件於該基板上；設置至少一第一擋塊於基板表面，該至少一第一擋塊以連續或非連續方式繞設於發光元件周圍，形成一第一容置區；以及設置至少一覆蓋層於該第一容置區，以覆蓋該發光元件。
以下將參照相關圖式，以說明依據本發明之較佳實施例，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參閱第2A圖，依據本發明之發光裝置包括一基板24、一發光元件21、至少一第一擋塊221和至少一覆蓋層23,，該第一擋塊221突出於基板24表面，繞設於發光元件21周圍，以形成一第一容置區A1，該覆蓋層23設置於第一容置區A1，並覆蓋該發光元件21。
其中該基板24之材質為銅、鋁、陶瓷或高導熱性材料，其具有導熱及電路連接功能，該基板表面可為平面、凸面或凹面，其表面較佳為具有光反射性材料。該第一擋塊221以等距離圍繞發光元件21，使發光元件21位於第一容置區A1之中央，但第一擋塊221亦可以非等距離圍繞發光元件21。該覆蓋層23之表面為凸面，但並不以此為限，亦可為凹面、平面、鏡面或粗糙表面，而覆蓋層23之高度高於第一擋塊221之高度，但覆蓋層亦可設置為低於或等於第一擋塊221之高度。
第一擋塊221可以連續方式繞設於發光元件21周圍，如第3A圖所示；亦可以非連續方式繞設於發光元件21周圍，如第3B圖所示。該第一擋塊221以非連續方式設置，可避免覆蓋層23填入該第一容置區A1時，在第一容置區A1內產生氣泡，亦可提供覆蓋層23在固化時之應力釋放途徑。
該第一容置區A1較佳為圓形，如第3A和3B圖所示，但亦可為橢圓形、三角形、矩形、多邊形或不規則形。
該發光裝置可進一步包括一第二擋塊222，如第3C圖所示，繞設於第一擋塊221周圍，並於第一擋塊221及第二擋塊222之間形成一環狀之第二容置區A2，該第二擋塊222可以非連續方式繞設於第一擋塊221周圍，但不以此為限，亦可以連續方式繞設於第一擋塊221周圍。
該第一擋塊或該第二擋塊較佳為具有彈性之透光或不透光材質，較佳為矽膠、橡膠、樹脂、玻璃、壓克力、UV膠或絕緣材料，該第一擋塊或該第二擋塊為球體、橢圓體、環狀、圓弧狀、錐體、立方體、多邊形體或不規則
體，該第一擋塊或第二擋塊可以點膠、壓膜成型或網版印刷方式設置於基板上。
請參閱第2F圖，每一該第一擋塊221或該第二擋塊分別具有接近該發光元件21之一第一端e1，和相對於該第一端e1遠離該發光元件21之一第二端e2，該第一端e1或第二端e2可分別塗佈有一轉變光折射率材料25，或僅其中一端塗佈有該轉變光折射率材料25，用以提高該發光裝置之出光效率，其光折射率之變化可依實際需要而定，另外，該第一擋塊221或該第二擋塊亦可用以反射該發光元件21所發出的光線。
本發明之發光裝置中之該覆蓋層可為一光學透鏡層、填充膠層或混合材料層，亦可為其任意結合之多層結構，如第2B圖所示，一填充膠層231設置於第一容置區A1，該填充膠層231之高度等於該第一擋塊221之高度，光學透鏡層232則設置於填充膠層231上。另外，在雙層擋塊的結構中，填充膠層231可同時設置在第一容置區A1和第二容置區A2，其高度等於第二擋塊222的高度，光學透鏡層232則設置在填充膠層231上，如第2C圖所示，而填充膠層231亦可僅設置在第一容置區A1，而混合材料層233由填充膠層231上方延伸設置在第二容置區A2內，如第2D圖所示。
再者，混合材料層233可設置在發光元件21上，填充膠層231設置在混合材料層233上，並覆蓋混合材料層233及發光元件21，如第2E圖所示，而光學透鏡層232則設置在填充膠層231上，此時，填充膠層231僅設置於第一容置區A1，第二容置區A2不填充任何材料，該填
充膠層231之高度高於第一擋塊221之高度，第二擋塊222則與填充膠層231共同支撐光學透鏡層232。
該光學透鏡層232之材料包括玻璃、壓克力或UV膠，該混合材料層233包括一填充膠和一混合材料，該混合材料分佈於該填充膠之狀態為均勻散佈、不均勻散佈、濃度漸層變化、分佈於下方或分佈於上方，該混合材料較佳為螢光材料、轉換光波長材料或非晶體材質，該填充膠較佳為環氧樹脂、矽樹脂、樹脂或絕緣材料。
本發明之發光裝置及其封裝方法藉由第一與第二擋塊結合覆蓋層可達到簡化封裝製程並能精準對位的目的，而透過填充膠層、光學透鏡層和混合材料層不同排列組合變化，可進一步達到改變出光效率、控制色溫變異及控制不同視角光線的均勻性等光學效果。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
10‧‧‧基板
11‧‧‧絕緣層
12‧‧‧發光元件
13‧‧‧金屬層
14‧‧‧封裝層
21‧‧‧發光元件
221‧‧‧第一擋塊
222‧‧‧第二擋塊
23‧‧‧覆蓋層
231‧‧‧填充膠層
232‧‧‧光學透鏡層
233‧‧‧混合材料層
24‧‧‧基板
25‧‧‧轉變光折射率材料
A1‧‧‧第一容置區
A2‧‧‧第二容置區
e1‧‧‧第一端
e2‧‧‧第二端
第1圖顯示習知發光裝置之剖面圖；第2A~2F圖顯示依據本發明之發光裝置之較佳實施例之剖面圖；以及第3A~3C圖顯示依據本發明之發光裝置之較佳實施例之上視圖。
21‧‧‧發光元件
221‧‧‧第一擋塊
23‧‧‧覆蓋層
24‧‧‧基板
A1‧‧‧第一容置區
Claims (50)
- 一種發光裝置，包括：一基板；一發光元件，設置於該基板上；至少一第一擋塊，突出於該基板表面，該至少一第一擋塊以連續或非連續方式繞設於該發光元件周圍，形成一第一容置區；以及至少一覆蓋層，覆蓋該發光元件，其中該至少一覆蓋層包括一光學透鏡層和一填充膠層，該光學透鏡層直接覆蓋於該第一擋塊之部分區域和該填充膠層之上。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該至少一第一擋塊以等距離或非等距離圍繞該發光元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一容置區為環狀、圓形、橢圓形、三角形、矩形、多邊形或不規則形。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其更包括至少一第二擋塊，以連續或非連續方式繞設於該至少一第一擋塊周圍，並於該至少一第一擋塊及該至少一第二擋塊之間形成一第二容置區。
- 如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中該第二容置區為環狀、圓形、橢圓形、三角形、矩形、多邊形或不規則形。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之發光裝置，其中該至少一覆蓋層之高度低於、等於或高於該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊之高度。
- 如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中該至少一覆蓋層同時設置於該第一容置區及該第二容置區。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之發光裝置，其中該至少一第 一擋塊或該至少一第二擋塊為球體、橢圓體、環狀、圓弧狀、錐體、立方體、多邊形體或不規則體。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之發光裝置，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊之材質包括矽膠、橡膠、樹脂、玻璃、壓克力、UV膠或絕緣材料。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之發光裝置，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊以點膠、黏著、壓膜成型或網版印刷方式設置於該基板上。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之發光裝置，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊為透光或不透光材質。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之發光裝置，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊反射該發光元件所發出之光線。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之發光裝置，其中每一該第一擋塊或該第二擋塊分別具有接近該發光元件之一第一端，和相對於該第一端遠離該發光元件之一第二端，該第一端和該第二端分別塗佈有一轉變光折射率材料，或僅其中一端塗佈有該轉變光折射率材料。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之發光裝置，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊具有彈性。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該至少一覆蓋層之表面為凹面、凸面、平面、鏡面或粗糙表面。
- 一種發光裝置，包括：一基板；一發光元件，設置於該基板上；至少一第一擋塊，突出於該基板表面，該至少一第一擋塊以連續或非連續方式繞設於該發光元件周圍，形成一 第一容置區；以及至少一覆蓋層，覆蓋於該發光元件，其中該至少一覆蓋層包括一填充膠層和一混合材料層，該混合材料層直接覆蓋於該第一擋塊之部分區域和該填充膠層之上。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該光學透鏡層之材料包括玻璃、壓克力、UV膠、石英或高透光性材料。
- 如申請專利範圍第16項所述之發光裝置，其中該混合材料層包括一填充膠和一混合材料，該混合材料分佈於該填充膠之狀態為均勻散佈、不均勻散佈、濃度漸層變化、分佈於下方或分佈於上方。
- 如申請專利範圍第18項所述之發光裝置，其中該混合材料包括螢光材料、轉換光波長材料或非晶體材質。
- 如申請專利範圍第1、16或18項所述之發光裝置，其中該填充膠包括環氧樹脂、矽樹脂、樹脂或絕緣材料。
- 如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中該光學透鏡層設置於該第二擋塊上。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其更包括一混合材料層設置於該發光元件上。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板之材質為銅、鋁、陶瓷或高導熱性材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板之表面為平面、凸面或凹面。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板表面具有一光反射性材料。
- 一種發光裝置封裝方法，包括：提供一基板； 設置一發光元件於該基板上；設置至少一第一擋塊於該基板表面，該至少一第一擋塊以連續或非連續方式繞設於該發光元件周圍，形成一第一容置區；以及設置至少一覆蓋層，以覆蓋該發光元件，其中該至少一覆蓋層包括一光學透鏡層和一填充膠層，該光學透鏡層直接覆蓋於該第一擋塊之部分區域和該填充膠層之上。
- 如申請專利範圍第26項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一第一擋塊以等距離或非等距離圍繞該發光元件。
- 如申請專利範圍第26項所述之發光裝置封裝方法，其中該第一容置區為環狀、圓形、橢圓形、三角形、矩形、多邊形或不規則形。
- 如申請專利範圍第26項所述之發光裝置封裝方法，其更包括設置至少一第二擋塊於該基板表面，以連續或非連續方式繞設於該至少一第一擋塊周圍，並於該至少一第一擋塊及該至少一第二擋塊之間形成一第二容置區。
- 如申請專利範圍第29項所述之發光裝置封裝方法，其中該第二容置區為環狀、圓形、橢圓形、三角形、矩形、多邊形或不規則形。
- 如申請專利範圍第26或29項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一覆蓋層之高度低於、等於或高於該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊之高度。
- 如申請專利範圍第29項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一覆蓋層同時設置於該第一容置區及該第二容置區。
- 如申請專利範圍第26或29項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊為球體、橢圓體、環 狀、圓弧狀、錐體、立方體、多邊形體或不規則體。
- 如申請專利範圍第26或29項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊之材質包括矽膠、橡膠、樹脂、玻璃、壓克力、UV膠或絕緣材料。
- 如申請專利範圍第26或29項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊以點膠、黏著、壓膜成型或網版印刷方式設置於該基板上。
- 如申請專利範圍第26或29項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊為透光或不透光材質。
- 如申請專利範圍第26或29項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊反射該發光元件所發出之光線。
- 如申請專利範圍第26或29項所述之發光裝置封裝方法，其中每一該第一擋塊或該第二擋塊分別具有接近該發光元件之一第一端，和相對於該第一端遠離該發光元件之一第二端，該第一端和該第二端分別塗佈或僅其中一端塗佈一轉變光折射率材料。
- 如申請專利範圍第26或29項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一第一擋塊或該至少一第二擋塊具有彈性。
- 如申請專利範圍第26項所述之發光裝置封裝方法，其中該至少一覆蓋層之表面為凹面、凸面、平面、鏡面或粗糙表面。
- 一種發光裝置封裝方法，包括：提供一基板；設置一發光元件於該基板上；設置至少一第一擋塊於該基板表面，該至少一第一擋 塊以連續或非連續方式繞設於該發光元件周圍，形成一第一容置區；以及設置至少一覆蓋層，以覆蓋該發光元件，其中該至少一覆蓋層包括一填充膠層和一混合材料層，該混合材料層直接覆蓋於該第一擋塊之部分區域和該填充膠層之上。
- 如申請專利範圍第26項所述之發光裝置封裝方法，其中該光學透鏡層之材料包括玻璃、壓克力、UV膠、石英或高透光性材料。
- 如申請專利範圍第41項所述之發光裝置封裝方法，其中該混合材料層包括一填充膠和一混合材料，該混合材料分佈於該填充膠之狀態為均勻散佈、不均勻散佈、濃度漸層變化、分佈於下方或分佈於上方。
- 如申請專利範圍第43項所述之發光裝置封裝方法，其中該混合材料包括螢光材料、轉換光波長材料或非晶體材質。
- 如申請專利範圍第41或44項所述之發光裝置封裝方法，其中該填充膠包括環氧樹脂、矽樹脂、樹脂或絕緣材料。
- 如申請專利範圍第41項所述之發光裝置封裝方法，其中該混合材料層設置於該填充膠層上。
- 如申請專利範圍第26項所述之發光裝置封裝方法，其更包括一混合材料層設置於該發光元件上。
- 如申請專利範圍第26或41項所述之發光裝置封裝方法，其中該基板之材質為銅、鋁、陶瓷或高導熱性材料。
- 如申請專利範圍第27或41項所述之發光裝置封裝方法，其中該基板之表面為平面、凸面或凹面。
- 如申請專利範圍第27或41項所述之發光裝置封裝方法，其中該基板表面具有一光反射性材料。
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