TWI501424B - 發光二極體及其製造方法 - Google Patents

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Description

發光二極體及其製造方法
本發明涉及一種發光元件及其製造方法，特別設計一種發光二極體及其製造方法。
發光二極體(發光晶片)作為一種新興的光源，目前已廣泛應用於多種照明場合之中，並大有取代習知光源的趨勢。
而在目前使用的白光發光晶片中，人們通常將藍光發光晶片作為激發光源，激發YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔鋁石榴石)螢光粉得到黃光，黃光和藍光發光晶片發出的剩餘的藍光再混合後得到所需要的白光，但係這種方法得到的白光色溫偏高，對人眼的刺激較大，難於滿足普通的照明需求。
為瞭解決上述問題，通常會把紅色螢光粉加入到黃色螢光粉中來加強白光中的紅色成分，可以降低溫，但係由於目前紅色螢光粉具有較低的轉換效率，其光通量大大降低，很難得到實際應用。為瞭解決這一問題，目前通常用紅光晶片代替紅色螢光粉，藉由分別控制藉由紅光晶片和藍光晶片的電流大小來產生低色溫高顯色性的白光，並取得了良好的效果，但係通常情況下，人們都把藍光發光晶片與紅光發光晶片固定於同一水平面相互靠近的位置上。然而如此設置的藍光發光晶片與紅光發光晶片發出的光線在 二者靠近的內側強度較大，在遠離內側的二相對外側強度較弱，如此導致二者發出的光線混合後容易出現不均勻的情況，進而影響了整個發光二極體的發光效率。
有鑒於此，有必要提供一種發光效率較高的發光二極體。
一種發光二極體，其包括間隔設置的第一電極及第二電極、設於第一電極及第二電極之間的基板、及分別設置於第一電極及第二電極上頂面的發光晶片，所述第一電極的頂面位於所述第二電極頂面所在平面的一側上方，從而使得所述發光晶片之間具有一高度差，所述基板的頂面的相對兩端分別連接第一電極的頂面及第二電極的頂面相互靠近的一端，並且所述基板的頂面自靠近第一電極的一端朝向靠近第二電極的一端傾斜延伸。
一種發光二極體的製造方法，其包括：提供第一電極及第二電極，使第一電極的頂面位於第二電極的頂面上方，且第一電極的頂面平行於第二電極的頂面；提供基板，將該基板結合於第一電極及第二電極，且使基板的頂面相對兩端分別連接第一電極的頂面及第二電極的頂面相互靠近的一端，並且所述基板的頂面自靠近第一電極的一端朝向靠近第二電極的一端傾斜延伸；在該基板上形成開設有收容孔的封裝體，該收容孔包括第一收容孔及第二收容孔；提供至少二發光晶片，將發光晶片分別固定於第一電極及第二電極的頂面上，從而使得所述發光晶片之間具有一高度差，且所述 發光晶片分別位於第一收容部及第二收容部的底部；切割封裝體形成多個獨立的發光二極體。
本發明提供的發光二極體，由於收容孔的內表面及基板頂面的反射作用，使得發光晶片具有較高的發光效率，且由於發光晶片均直接貼設於第一電極、第二電極的表面，從而藉由該第一電極、第二電極增強了其散熱效果，再由於該第一電極及第二電極之間形成一高度差，從而減少了發光晶片之間的相互影響，從而提高了其發光效果。另外，所述基板的頂面自靠近第一電極的一端朝向靠近第二電極的一端傾斜延伸，其較豎直面具有更好的反射效果，出光效率更高。
1‧‧‧發光二極體
11‧‧‧第一電極
13‧‧‧第二電極
15‧‧‧第一擋牆
17‧‧‧第二擋牆
20‧‧‧基板
21‧‧‧第一金屬板
23‧‧‧第二金屬板
40‧‧‧封裝體
41‧‧‧收容孔
51、53‧‧‧發光晶片
111、131‧‧‧內側面
151‧‧‧第一主體部
153‧‧‧第一彎折部
171‧‧‧第二主體部
173‧‧‧第二彎折部
411‧‧‧第一收容部
413‧‧‧第二收容部
511‧‧‧正極焊點
513‧‧‧負極焊點
531‧‧‧正極
533‧‧‧負極
圖1為本發明提供的發光二極體的立體圖。
圖2至圖11為本發明第一實施例中的發光二極體製造方法的各步驟示意圖。
圖12為本發明第二實施例中的發光二極體製造方法中第一擋牆及第二擋牆的製造步驟示意圖。
請參見圖1，本發明提供的發光二極體1，其包括一第一電極11及一第二電極13、設於第一電極11及第二電極13之間的基板20、分別設於第一電極11及第二電極13上的第一擋牆15及第二擋牆17、分別位於第一電極11及第二電極13上的發光晶片51、53以及圍設發光晶片51、53並覆蓋第一電極11及第二電極13的封裝體40。
該第一電極11及第二電極13均為厚度均勻的矩形板體，且第一電 極11的厚度大於第二電極13的厚度，因此，當第一電極11及第二電極13安裝於同一平面時，其底面平齊、第一電極11的頂面位於第二電極13的頂面之上，即該第一電極11及第二電極13的頂面之間形成一高度差。
該基板20為一縱長的梯形絕緣板體，其設置於第一電極11及第二電極13相互靠近的內側面111、131之間。該基板20的底面呈矩形且與該第一電極11及第二電極13的底面平行共面，基板20的左側面呈矩形、貼設在第一電極11的內側面111上且其尺寸與該內側面111相等，基板20的右側面呈矩形、貼設在第二電極13的內側面131上且其尺寸與該內側面131相等，基板20的頂面為連接左側面頂端及右側面頂端的矩形表面，其自左側面的頂端朝向右側面的頂端向下傾斜設置。該基板20的頂面的相對兩端分別連接第一電極11的頂面及第二電極13的頂面相互靠近的一端，並且該基板20的頂面自靠近第一電極11的一端朝向靠近第二電極13的一端傾斜延伸。該基板20的頂面與該第二電極13的頂面之間形成有一夾角θ1，該夾角θ1的範圍為40至60度之間，優選地，該夾角θ1的角度為57.5度。
該第一擋牆15及第二擋牆17均為厚度均勻的L形的金屬條，且其橫截面均為矩形，第一擋牆15及第二擋牆17分別貼設於第一電極11、第二電極13的頂面。
其中第一擋牆15的外側面與第一電極11與第一擋牆15外側面相應的側面平行共面，第二擋牆17的外側面與第二電極13與第二擋牆17相應的側面平行共面。
該每一第一擋牆15包括一第一主體部151及自該第一主體部151垂 直向右彎折的一第一彎折部153，該第一主體部151貼設於第一電極11的左側頂面，其外側面與第一電極11相應的左側面平行共面，且其遠離第一彎折部153的一端面與第一電極11相應的前側面平行共面。該第一彎折部153貼設於第一電極11與第一彎折部153相應的後側頂面，其外側面與第一電極11相應的後側面平行共面，其遠離第一主體部151的一端面位於第一電極11的右側頂面內側。
該每一第二擋牆17包括一第二主體部171及自該第二主體部171垂直向左彎折的一第二彎折部173，該第二主體部171貼設於第二電極13遠離第一電極11的右側頂面，其外側面與第二電極13相應的右側面平行共面，且其遠離第二彎折部173的一端面與第二電極13相應的前側面平行共面。該第二彎折部173貼設於第二電極13與第二彎折部173相應的後側頂面，其外側面與第一電極11相應的後側面平行共面，其遠離第二主體部171的一端面位於第二電極13的左側頂面內側，且與第一彎折部153相對間隔設置。
該封裝體40覆蓋第一電極11、第二電極13及第一擋牆15、第二擋牆17於其內，且該第一電極11的左側面及後側面、第二電極13的右側面及後側面、第一擋牆15及第二擋牆17的外側面均外露於該封裝體40的一側表面。
該封裝體40的中部開設有一收容孔41，其用以圍設發光晶片51、53於其底部，該收容孔41的橫截面為橢圓面，且其內徑沿封裝體40的厚度方向自上向下逐漸減小，該收容孔41的內部填充有包覆該發光晶片51、53的螢光粉。
本發明提供的該發光二極體1的製造方法，包括如下步驟：
第一步，請參見圖2至圖3，提供至少二第一電極11、二第二電極13及至少二第一金屬板21、二第二金屬板23，並將第一金屬板21及第二金屬板23分別貼設於該第一電極11及第二電極13一側表面；
第二步，請參見圖4，採用蝕刻的方式蝕刻二第一金屬板21及二第二金屬板23，以去除部分第一金屬板21及部分第二金屬板23，從而在第一電極11與第二電極13相互遠離的兩側頂面上形成第一擋牆15及第二擋牆17，且使得所述第一主體部151的外側面與第一電極11的左側面平行共面，第一彎折部153的外側面與第一電極11的後側面平行共面，第二主體部171的外側面與第二電極13的右側面平行共面，第二彎折部173的外側面與第二電極13的後側面平行共面。
第三步，請參見圖5，提供基板20，將該基板20設置在第一電極11、第二電極13之間並使其與第一電極11、第二電極13固定連接，該基板20與二第一電極11、二第二電極13共同形成二間隔的基座30。
該基板20夾設於該第一電極11及第二電極13相互靠近的內側面111、131之間，其沿基座30橫向延伸的長度等於第一電極11及第二電極13沿基座30橫向延伸的長度，且基板20相對兩端面分別與第一電極11及第二電極13的前側面和後側面平行共面。
第四步，請參見圖6至圖7，在基座30上形成一覆蓋基座30的封裝體40，並使第一主體部151及第二主體部171覆蓋於封裝體40內，第一彎折部153及第二彎折部173的外側面外露於該封裝體40的相應一側表面。其中，圖7為圖6沿VII-VII線的剖視圖。
該封裝體40的材質為環氧樹脂，矽樹脂或聚鄰苯二甲醯胺(Polyphthalamide,PPA)中的任何一種具有反射作用的材料。
該封裝體40的相對兩側具有二收容孔41，該收容孔41分別對應位於二基座30的第一電極11及第二電極13的頂面上，且位於第一擋牆15及第二擋牆17之間。該收容孔41自封裝體40遠離基板20的頂面向靠近基板20的底面斜向下延伸形成，該收容孔41的內表面為一自封裝體40頂面向封裝體40底面斜向下延伸的環面，且收容孔41的內表面分別延伸至第一電極11及第二電極13的頂面，該收容孔41的孔徑沿封裝體40的厚度方向自上向下逐漸減小。由於第一電極11的厚度大於第二電極13的厚度且第一電極11的底面與第二電極13的底面共面，收容孔41靠近第二電極13的一側內表面沿封裝體40斜向下延伸至第二電極13的距離大於收容孔41靠近第一電極11的一側內表面沿封裝體40斜向下延伸至第一電極11的距離，且自第一電極11的頂面垂直向上延伸至封裝體40頂面的距離小於自第二電極13的頂面垂直向上延伸至封裝體40頂面的距離。如此，則在該收容孔41內形成相互連通的一第一收容部411及一第二收容部413。
該第一收容部411由收容孔41靠近第一電極11頂面一側的內表面、第一電極11的頂面所在的平面、靠近第二電極13頂面一側的內表面位於第一電極11頂面所在平面上方的部分共同圍設形成，其沿I-I線的截面為梯形，其內徑沿封裝體40的厚度方向自上向下逐漸減小。該第一收容部411朝向第一電極11傾斜延伸的內表面與第一電極11頂面之間形成一夾角θ2，該夾角θ2的大小為40至60度之間，優選地，本實施例中，該夾角θ2為57.5度。
該第二收容部413由靠近第二電極13頂面一側的內表面位於第一電極11頂面所在平面下方的部分、第二電極13的頂面以及基板20的頂面圍設形成，其沿I-I線的截面也為梯形，其沿封裝體40縱向延伸的寬度自上向下逐漸減小。該第二收容部413朝向第二電極13傾斜延伸的內表面與第二電極13頂面之間形成一夾角θ3，該夾角θ3的大小為40至60度之間，優選地，本實施例中，該夾角θ3為57.5度。
第五步，請參見圖8，提供至少二發光晶片51、53，使該發光晶片51、53分別位於第一電極11及第二電極13的頂面上，並分別電性連接至第一電極11及第二電極13。本實施例中的發光晶片51、53至少為一藍光發光晶片及一紅光發光晶片。
該藍光發光晶片的頂部上方具有一正極焊點511及一負極焊點513，該紅光發光晶片的頂部和底部分別具有一正極531及一負極533，固定時，將藍光發光晶片固定於第一電極11上，並該藍光發光晶片的正極焊點511及負極焊點513分別藉由金屬引線電性連接至第一電極11及第二電極13，與此同時，將該紅光發光晶片的正極531藉由金屬引線連接至第一電極11，將紅光發光晶片的負極533直接與第二電極13電性連接，這樣以來，該藍光發光晶片與紅光發光晶片並聯於該發光二極體1的電路中，工作時，將會有電流分別藉由該藍光發光晶片及紅光發光晶片，此時，藉由外部的電路(圖未示)分別控制流過該藍光發光晶片與紅光發光晶片的電流的大小，即可控制二者的發光效率，進而可以控制二者的混光效果，使其達到最佳的混光效果。再由於該藍光發光晶片於紅光發光晶片分別位於第一收容部411及第二收容部413的底部，而第 一收容部411及第二收容部413的內表面以及基板的頂面均為斜面，因此可以將入射至該斜面的光線反射集中於該收容孔41的中部出射，其較內表面為豎直面的收容部具有更好的反射效果，從而提高發光晶片51、53的發光效率。
當然，也可以將藍光發光晶片設置於第一電極11上，將紅光發光晶片設置於第二電極13上，然後使二者並聯於該發光二極體1的電路中。
由於第一電極11及第二電極13之間具有一高度差，而藍光發光晶片與紅光發光晶片分別位於第一電極11及第二電極13上，因此該藍光發光晶片與紅光發光晶片之間也形成一高度差，使得該藍光發光晶片與紅光發光晶片不在同一平面且相距較遠，從而能夠相對減小藍光發光晶片發出的熱量對紅光發光晶片的幹擾，再由於該紅光發光晶片的負極直接貼設於第二電極13的頂面上，從而使得該第二電極13能夠迅速地將紅光發光晶片發出的熱量導出，增強了紅光發光晶片的散熱效果，保證了紅光發光晶片的穩定性，相對提高了其發光效率，於此同時，由於第一收容部411及第二收容部413的內表面的反射作用，使得藍光發光晶片與紅光發光晶片發出的光線都能集中於收容孔41頂面出射，提高了其發光效率。
第六步，請參見圖9，在該封裝體40的收容孔41內填充螢光粉形成一封裝層43，該封裝層43覆蓋發光晶片51、53於該收容孔41的底部。本實施例中，該螢光粉為黃色螢光粉及綠色螢光粉的混合物。具體的，將螢光粉均勻填充於該收容孔41內，並使螢光粉包覆該發光晶片51、53。
第七步，請參見圖10至圖11，切割封裝體40形成多個獨立的發光二極體1。具體的，沿圖中所示的虛線切割該封裝體40，並使得第一擋牆15的第一主體部151及第二擋牆17的第二主體部171的外側面分別外露於該封裝體40的一側表面。由於第一主體部151及第二主體部171也外露於封裝體40，因此在該發光二極體1與電路板貼設時，該第一主體部151及第二主體部171外露於空氣中，從而增強了該發光二極體1的散熱效果。
第二實施例中，請參見圖12，該第一電極11、第二電極13以及第一金屬板21以及第二金屬板23的組合方式也可以採用電鍍的方式形成。具體的，首先提供至少二第一電極11及二第二電極13，然後在第一電極11及第二電極13相互遠離的兩側分別電鍍形成第一擋牆15及第二擋牆17。
當然，該第一電極11、第二電極13以及第一金屬板21、第二金屬板23的組合方式也可以採用壓模的方式形成。
該發光二極體與電路板貼設時，首先，由於藍光發光晶片及紅光發光晶片分別收容於第一收容部及第二收容部內，因此該藍光發光晶片與紅光發光晶片發出的光線經由該第一收容部及第二收容部的內表面的反射後，均能集中於收容杯的中部出射，從而提高了其發光效率，相對提高了其混合後的均勻度；其次，可以藉由外部電路(圖未示)分別控制藍光發光晶片與紅光發光晶片的工作電流，進而可以控制二者的混光效果至最佳，從而提高二者的混光效果；再次，由於藍光發光晶片與紅光發光晶片處於不同的平面內，且二者之間具有一高度差，從而減小了藍光發光晶片與紅光發光晶片之間的相互影響，提高了二者的工作穩定性；最後 ，由於紅光發光晶片的底部電極直接貼設於第二電極，從而增強了該紅光發光晶片的散熱效果，延長了其使用壽命。
1‧‧‧發光二極體
11‧‧‧第一電極
13‧‧‧第二電極
15‧‧‧第一擋牆
17‧‧‧第二擋牆
20‧‧‧基板
40‧‧‧封裝體
41‧‧‧收容孔
51、53‧‧‧發光晶片
111、131‧‧‧內側面
151‧‧‧第一主體部
153‧‧‧第一彎折部
171‧‧‧第二主體部
173‧‧‧第二彎折部

Claims (8)

  1. 一種發光二極體，其包括間隔設置的第一電極及第二電極、設於第一電極及第二電極之間的基板、及分別設置於第一電極及第二電極上頂面的發光晶片，其改良在於：所述第一電極的頂面位於所述第二電極頂面所在平面的一側上方，從而使得所述發光晶片之間具有一高度差，所述基板的頂面的相對兩端分別連接第一電極的頂面及第二電極的頂面相互靠近的一端，並且所述基板的頂面自靠近第一電極的一端朝向靠近第二電極的一端傾斜延伸，其中所述基板的頂面為一斜面，所述第一電極的頂面及第二電極的頂面均為平面且平行設置，所述基板的頂面與第一電極、第二電極的頂面之間形成一夾角，所述夾角的角度為57.5度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中：所述第一電極頂面所在的平面上方形成第一收容部，所述第一電極頂面所在的平面與第二電極的頂面之間形成形成第二收容部，所述發光晶片分別位於第一收容部及第二收容部的底部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體，其中：所述第一收容部朝向第一電極傾斜延伸的內表面與第一電極頂面之間形成的夾角等於所述第二收容部朝向第二電極傾斜延伸的內表面與第二電極頂面之間形成夾角，且該夾角的範圍為40至60度之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體，其中：所述夾角為57.5度。
  5. 一種發光二極體的製造方法，其包括：提供第一電極及第二電極，使第一電極的頂面位於第二電極的頂面上方，且第一電極的頂面平行於第二電極的頂面；提供基板，將該基板結合於第一電極及第二電極，且基板的頂面相對兩 端分別連接第一電極的頂面及第二電極的頂面相互靠近的一端，並且所述基板的頂面自靠近第一電極的一端朝向靠近第二電極的一端傾斜延伸；提供至少二發光晶片，將所述發光晶片分別位於第一電極及第二電極的頂面上，從而使得所述發光晶片之間具有一高度差，所述基板的頂面為斜面，所述第一電極的頂面及第二電極的頂面均為平面且平行設置，且所述斜面與第一電極、第二電極的頂面之間形成的夾角為57.5度。
  6. 一種發光二極體的製造方法，其包括：提供第一電極、第二電極以及第一金屬板及第二金屬板，並將所述第一金屬板及第二金屬板分別貼設在所述第一電極及第二電極的頂面；蝕刻第一金屬板及第二金屬板，以去除部分第一金屬板及部分第二金屬板，從而在第一電極及第二電極的頂面上形成第一擋墻及第二擋墻，其中，該第一擋牆及第二擋牆均為L形的金屬條，第一擋牆的外側面與第一電極與第一擋牆外側面相應的側面平行共面，第二擋牆的外側面與第二電極與第二擋牆相應的側面平行共面；提供基板，將該基板結合於第一電極及第二電極之間，且基板的頂面相對兩端分別連接第一電極的頂面及第二電極的頂面相互靠近的一端，並且所述基板的頂面自靠近第一電極的一端朝向靠近第二電極的一端傾斜延伸，其中，所述基板的頂面與第一電極、第二電極的頂面之間形成夾角，且所述夾角為57.5度；在基板上形成覆蓋所述第一電極、第二電極以及所述第一擋墻及第二擋墻的封裝體，所述第一擋墻的外側面外露於所述封裝體，所述第二擋墻的外側面外露於所述封裝體；提供至少二發光晶片，將所述發光晶片分別位於第一電極及第二電極的頂面上，從而使得所述發光晶片之間具有一高度差，所述封裝體環繞所 述二發光晶片。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中，還包括覆蓋所述第一電極及第二電極的封裝體，所述第一電極的頂面上形成第一擋墻，所述第二電極的頂面上形成第二擋墻，所述封裝體包覆所述第一擋墻及第二擋墻，所述第一擋墻及第二擋墻的外側面外露在所述封裝體的外部。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體，其中，所述第一擋墻包括貼設在所述第一電極頂面左側的第一主體部以及自所述第一主體部垂直向右彎折且貼設在第一電極頂面後側的第一彎折部，所述第二擋墻包括貼設在所述第二電極頂面右側的第二主體部以及自所述第二主體部垂直向左彎折且貼設在第二電極頂面後側的第二彎折部，所述第一主體部平行於所述第二主體部，所述第一彎折部與所述第二彎折部間隔相對。
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