TWI446599B - 無邊框的ｌｅｄ晶片封裝方法及以該方法製成的發光裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種LED晶片封裝方法，特別是關於一種無邊框的LED晶片封裝方法及以該方法製成的發光裝置。
近年來，由於發光二極體(light emitting diode,LED)具有體積小、反應快、壽命長、不易衰減、外表堅固、耐震動、可全彩發光(含不可見光)、指向設計容易、低電壓、低電流、轉換損失低、熱輻射小、量產容易、環保等優點，已逐漸取代一般傳統照明設備。
為了滿足各種應用，LED在結構上有將多個LED串接成為燈串或是佈設於電路板上作為燈板的設置，並且在製程上也有各種不同的方式，COB(chip on board)即為一例。COB是一種將打線及封膠作業移植到電路板(PCB)上的製程，換言之，COB是將晶片(或稱晶粒、裸晶)黏貼到電路板上，並將其導線/焊線焊接到電路板之焊墊，然後點膠覆蓋晶片與導線，成為光源。COB相較於傳統IC封裝製程能夠減去許多步驟，故在價格上有較為便宜的優勢。
在習知的COB製程中，LED晶片在點膠封裝時，必須在整個電路板外圍設置邊框(膠框)，以將點膠的膠體擋住留存於其中，從而一次性將電路板上的所有LED晶片以膠體覆蓋，而形成一整片的平面封裝光源。然而，此種方式使得電路板上的每一點光源都被限制為只能具有同樣的發光條件，通過一致色彩的膠體以及相同的平面出光角度進行發光，而難以提供不同應用領域所需的特定頻譜及特定角度分佈之光線。
緣此，本發明之主要目的即是提供一種無邊框的LED晶片封裝方法及以該方法製成的發光裝置，能夠個別決定電路板上的每一點光源的發光條件，以對應提供滿足不同應用領域需求的光線。
本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種無邊框的LED晶片封裝方法，包含下列步驟：(a)提供一基板；(b)形成一線路層於基板之上；(c)形成厚度小於0.1mm的一薄膜於線路層之上，薄膜具有至少一通孔，通孔於基板之表面範圍內的一個或多數個位置處形成，並且每一個通孔圍出一封閉的設置區位；(d)設置厚度超過0.1mm的至少一LED晶片對應於一個封閉的設置區位，且LED晶片與線路層構成電性連接；(e)以及形成一膠體披覆於位在相同設置區位中的所有的LED晶片之上，膠體之周緣部分與通孔之側壁相接觸，並且利用內聚力作用而使膠體之中央部分凸起而高於膠體之周緣部分。
在本發明之一實施例中，當基板為導電材質所製成時，在步驟(a)與步驟(b)之間，更包括形成一絕緣層於基板之上的步驟。
在本發明之一實施例中，在步驟(b)與步驟(c)之間，更包括形成一防焊層於線路層之上的步驟。
在本發明之一實施例中，步驟(c)中，形成薄膜之方式選自噴塗、印刷、燒結、貼黏、塗佈、沉積、電鍍、濺鍍蝕刻、光阻蝕刻之一或其組合。
在本發明之一實施例中，步驟(e)中，膠體中添加有
一種以上的螢光粉。
在本發明之一實施例中，步驟(e)之後，更包括形成一外膠體披覆於膠體的步驟，其中外膠體之中央部分高於外膠體之周緣部分。
本發明更提供一種無邊框的COB型LED發光裝置，包含：一基板；一線路層，設置於基板之上；一薄膜，厚度小於0.1mm，設置於線路層之上，薄膜具有至少一通孔，通孔於基板之表面範圍內的一個或多數個位置處形成，並且每一個通孔圍出一封閉的設置區位；至少一LED晶片，厚度超過0.1mm，設置對應於一個封閉的設置區位，且與線路層構成電性連接；以及一膠體，披覆於位在相同設置區位中的所有的LED晶片之上，膠體之周緣部分與通孔之側壁相接觸，並且膠體之中央部分因內聚力作用而凸起高於膠體之周緣部分。
在本發明之一實施例中，基板為導電材質所製成，基板與線路層之間更設置有一絕緣層。
在本發明之一實施例中，更包括有一防焊層，設置於線路層與薄膜之間。
在本發明之一實施例中，薄膜之厚度範圍在0.005~0.1mm之間。
在本發明之一實施例中，薄膜以一耐高溫材質所製成。
在本發明之一實施例中，膠體中添加有一種以上的螢光粉。
在本發明之一實施例中，更包含一外膠體，披覆於膠體，並且外膠體之中央部分高於外膠體之周緣部分。
經由本發明所採用之技術手段，能夠於每一點光源的設置區位形成具有弧度的膠體。此種弧形的膠體具有如同透鏡的作用，能夠藉由弧度的改變而對應提供不同的出光角度，而不被限於平面的出光角度。並且，不用在沒有LED晶片之處花費多餘的膠體來填充，能夠大幅減少膠材之浪費。更重要的是，能夠個別地對每一點光源藉由LED晶片、膠體、螢光粉、外膠體等發光條件的控制，而決定其發光結果。從而，利用單點光源的發光或是複數點光源的混光，提供具有特定頻譜及特定角度分佈之光線，以滿足不同應用領域的需求。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。
參閱第1圖，其係顯示依據本發明的無邊框的LED晶片封裝方法的流程圖，並請配合第2圖至第9圖對本實施例做一說明如後。
首先，提供一基板1(步驟110)。基板1的種類很多，諸如鋁基板、銅基板之類導電材質所製成的基板，或是石墨基板、鑽石基板、矽基板、玻璃纖維基板之類非導電材質所製成的基板(絕緣基板)都能夠採用。其中，當基板1為導電材質所製成時，則在基板1之上形成一絕緣層15(步驟115)。絕緣層15的用途在於使基板1與之後會形成的線路層相絕緣，以免對線路層的電傳遞造成不良影響。在基板1為絕緣基板的情況中，基板1之上則可提供或不提供絕緣層15。
接著，在基板1(或絕緣層15)之上形成一線路層2(步驟120)。線路層2可為銀、銅、銀膠之類的導電線路層，其上形成有供LED晶片連接的線路圖型。形成線路層2的方式很多，在本發明中並沒有特別限制，任何的方式都能夠採用。
可選擇地，在線路層2之上可形成一防焊層25(步驟125)。防焊層25為一種絕緣的防護層，用以保護線路層2之線路圖型，也能夠防止元件被焊到不正確的位置。防焊層25上有時會另外形成一網印面層(圖未示)，其上通常印有字符以標示各元件的設置位置。
接著，在線路層2(或防焊層25)之上形成一薄膜3(步驟130)。詳細而言，薄膜3之厚度範圍在0.005~0.1 mm之間，有別於習知技術中最少也要數mm厚度的邊框。形成薄膜3之方式較佳地是採印刷，其較為快速及便於精確調整。當然，本發明並不限制於此，噴塗、燒結、貼黏、塗佈、沉積、電鍍、濺鍍蝕刻、光阻蝕刻之一或組合都是可採用的形成薄膜3的方式。薄膜3的材質同樣沒有特別限制，但最好是以一耐高溫材質所製成，並且能夠與線路層2或防焊層25之間有高度結合性為佳。例如，薄膜3的材質可選自金屬顆粒、陶瓷顆粒、玻纖、PC、樹酯型液體(Epoxy、Silicon等)、油墨、奈米型粉末之一或其組合，以耐受後段製程的高溫烘烤而不產生嚴重黃化、剝離及龜裂現象。此外，當薄膜3的材質為導電材質時，最好避免因薄膜3與線路層2的電性接觸而對線路層2的電傳遞造成影響。在這種情況下，若提供有前述的防焊層25，便能夠有效解決這些問題。
薄膜3具有至少一通孔31，通孔31是在基板1之表面範圍內的一個或多數個位置處形成，並且每一個通孔31圍出一封閉的設置區位P。由於每一個通孔31所圍出的設置區位P代表之後製成的每一單點光源的位置，因此可視需求而使這些通孔31為圓形排列、矩陣排列、放射狀排列、不規則狀排列等。為了後續步驟的方便，通孔31的形狀最好為圓形，但也可以為橢圓形或是任意的多邊形。通孔31的孔徑不宜過大，較佳的範圍是在5倍~1.1倍的X0之間(X0代表單一設置區位P中的所有LED晶片的佈設範圍的最大寬度)。
接著，分別在每一個設置區位P中設置至少一厚度超過0.1mm的LED晶片4(步驟140)。並且，為了使LED晶片4能夠接收電力而發亮，LED晶片4會透過導線(金線)而與線路層2構成電性連接。雖然在本實施例中，每一個設置區位P中僅設置一個LED晶片4，但是也能夠將複數個LED晶片4設置於同一個設置區位P中。此外，每一個LED晶片4的發光波段可視情況而任意選擇，並不必定要相同。並且，設置完成的LED晶片4，其上表面可略高於薄膜3之上表面。換言之，LED晶片4的位置可高出通孔31外，並不一定如圖中所示般位於通孔31之內部或下方。
LED晶片4設置完成後，則個別於每一個設置區位P形成一膠體5披覆於相同設置區位P的所有LED晶片4(步驟150)。膠體5的上膠方式可採用噴塗、點膠、沉浸等多項方式。要注意的是，在本發明中，膠體5必須利用內聚力作用而形成於設置區位P。內聚力是指在同種物質內部的相鄰分子之間存在的相互吸引的作用力。膠體5之周緣部分52與通孔31之側壁相接觸，藉由膠體5之內聚力的應用，膠體5之中央部分51會凸起而高於膠體5之周緣部分52，使得膠體5從剖視圖來看呈現弧形。此種弧形的膠體5具有如同透鏡的作用，能夠藉由弧度的改變而對應提供不同的出光角度，而不被限於平面的出光角度。並且，相較於習知技術中必須花費大量膠體來填滿邊框內的範圍，本發明的方法不用在沒有LED晶片4之處花費多餘的膠體5，能夠大幅減少膠材之浪費。更重要的是，由於是對每一個設置區位P個別上膠，因此在製程中能夠對單一設置區位P的膠體5就發光條件進行個別控制。例如，控制膠體5的種類，諸如有色膠體或透明膠體。又例如，可在膠體5中添加一種或多種的螢光粉55，當然也可不添加螢光粉55。
另外，在形成膠體5之後，可進一步形成一外膠體6披覆於膠體5(步驟155)。其中，外膠體6之中央部分61高於外膠體6之周緣部分62，並且外膠體6之周緣部分62位在通孔31外而與薄膜3之上表面相接觸。藉由形成外膠體6，能夠進一步改變出光角度，以及提供不同的發光色彩的搭配。
從而，能夠製成一無邊框的COB型LED發光裝置(如第9圖所示)，包括有基板1、線路層2、薄膜3、至少一LED晶片4、及膠體5。線路層2設置於基板1之上。薄膜3設置於線路層2之上，並且具有至少一通孔31，通孔31係於基板1之表面範圍內的一個或多數個位置處形成，並且每一個通孔31圍出一封閉的設置區位P。LED晶片4設置對應於一個封閉的設置區位P，且與線路層2構成電性連接。膠體5披覆於位在相同設置區位P中的所有的LED晶片4之上，膠體5之周緣部分52與通孔31之側壁相接觸，並且膠體5之中央部分51因內聚力作用而凸起高於膠體5之周緣部分55。並且，選擇性地，在基板1與線路層2之間可設置有絕緣層15，在線路層2與薄膜3可設置有防焊層25，在膠體5可添加有一種以上的螢光粉55，以及膠體5上可披覆有外膠體6。
藉由上述方式，能夠個別地對每一點光源藉由LED晶片4、膠體5、螢光粉55、外膠體6等發光條件的控制，而決定其發光結果。從而，利用單點光源的發光或是複數點光源的混光，提供具有特定頻譜及特定角度分佈之光線，以滿足不同應用領域的需求。
由以上之實施例可知，本發明所提供之無邊框的LED晶片封裝方法及以該方法製成的發光裝置確具產業上之利用價值，故本發明業已符合於專利之要件。惟以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。
1．．．基板
15．．．絕緣層
2．．．線路層
25．．．防焊層
3．．．薄膜
31．．．通孔
4．．．LED晶片
5．．．膠體
51．．．中央部分
52．．．周緣部分
55．．．螢光粉
6．．．外膠體
61．．．中央部分
62．．．周緣部分
P．．．設置區位
第1圖係顯示依據本發明的無邊框的LED晶片封裝方法的流程圖；
第2圖至第9圖係依序顯示依據本發明的無邊框的LED晶片封裝方法製造出一LED發光裝置的剖視圖。
Claims (13)
- 一種無邊框的LED晶片封裝方法，包含下列步驟：(a)提供一基板；(b)形成一線路層於該基板之上；(c)形成厚度小於0.1mm的一薄膜於該線路層之上，該薄膜具有至少一通孔，該通孔係於該基板之表面範圍內的一個或多數個位置處形成，並且該每一個通孔圍出一封閉的設置區位；(d)設置厚度超過0.1mm的至少一LED晶片對應於一個該封閉的設置區位，且該LED晶片與該線路層構成電性連接；以及(e)形成一膠體披覆於位在該相同設置區位中的該所有的LED晶片之上，該膠體之周緣部分與該通孔之側壁相接觸，並且利用內聚力作用而使該膠體之中央部分凸起而高於該膠體之周緣部分。
- 如申請專利範圍第1項所述之無邊框的LED晶片封裝方法，其中步驟(a)中，當該基板為導電材質所製成時，在步驟(a)與步驟(b)之間，更包括形成一絕緣層於該基板之上的步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述之無邊框的LED晶片封裝方法，在步驟(b)與步驟(c)之間，更包括形成一防焊層於該線路層之上的步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述之無邊框的LED晶片封裝方法，其中步驟(c)中，形成該薄膜之方式係選自噴塗、印刷、燒結、貼黏、塗佈、沉積、電鍍、濺鍍蝕刻、光阻蝕刻之一或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之無邊框的LED晶片封裝方法，其中步驟(e)中，該膠體中係添加有一種以上的螢光粉。
- 如申請專利範圍第1項所述之無邊框的LED晶片封 裝方法，其中步驟(e)之後，更包括形成一外膠體披覆於該膠體的步驟，其中該外膠體之中央部分高於該外膠體之周緣部分。
- 一種無邊框的COB型LED發光裝置，包含：一基板；一線路層，設置於該基板之上；一薄膜，厚度小於0.1mm，設置於該線路層之上，該薄膜具有至少一通孔，該通孔係於該基板之表面範圍內的一個或多數個位置處形成，並且該每一個通孔圍出一封閉的設置區位；至少一LED晶片，厚度超過0.1mm，設置對應於一個該封閉的設置區位，且與該線路層構成電性連接；以及一膠體，披覆於位在該相同設置區位中的該所有的LED晶片之上，該膠體之周緣部分與該通孔之側壁相接觸，並且該膠體之中央部分係因內聚力作用而凸起高於該膠體之周緣部分。
- 如申請專利範圍第7項所述之無邊框的COB型LED發光裝置，其中該基板為導電材質所製成，該基板與該線路層之間更設置有一絕緣層。
- 如申請專利範圍第7項所述之無邊框的COB型LED發光裝置，更包括有一防焊層，設置於該線路層與該薄膜之間。
- 如申請專利範圍第7項所述之無邊框的COB型LED發光裝置，其中該薄膜之厚度大於0.005mm。
- 如申請專利範圍第7項所述之無邊框的COB型LED發光裝置，其中該薄膜係以一耐高溫材質所製成。
- 如申請專利範圍第7項所述之無邊框的COB型LED發光裝置，其中該膠體中係添加有一種以上的螢光粉。
- 如申請專利範圍第7項所述之無邊框的COB型LED發光裝置，更包含一外膠體，披覆於該膠體，並且該外膠體之中央部分高於該外膠體之周緣部分。
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