TWI528601B - 封裝方法及封裝結構 - Google Patents

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Description

封裝方法及封裝結構
本發明關於一種封裝方法及封裝結構，尤指一種可有效改善出光色均勻度及節省螢光粉用量之封裝方法及封裝結構。
請參閱第1圖，第1圖為先前技術之封裝結構1的示意圖。如第1圖所示，封裝結構1包含一封裝基板10、一發光二極體12以及一螢光膠體14。發光二極體12設置於封裝基板10上，且螢光膠體14以點膠或噴塗的方式形成於封裝基板10與發光二極體12上，以對發光二極體12進行封裝。一般而言，螢光膠體中可摻雜螢光粉，以將發光二極體12發出之光線激發為所需之光色。於先前技術中，若以點膠法進行封裝，螢光粉易沉澱於發光二極體12的出光面上，不但易造成光色不均，且螢光粉容易因受熱而產生熱衰竭，影響光轉換效率；若以噴塗法進行封裝，則因需要擋板遮蓋而造成螢光粉的浪費，提高製程成本，且噴塗法也容易造成發光角度色溫分佈過大的問題。
本發明提供一種可有效改善出光色均勻度及節省螢光粉用量之封裝方法及封裝結構，以解決上述之問題。
根據一實施例，本發明之封裝方法包含下列步驟：提供一發光模組、一模具以及一螢光膠體，其中發光模組包含一承載基板以及設置於承載基板上的至少一發光單元，模具具有至少一凹槽，且凹槽的側壁與發光單元的側表面平行；將螢光膠體填充於凹槽中；將承載基板倒置於模具上，以使發光單元進入凹槽中且使螢光膠體直接包覆發光單元；以及對承載基板與模具進行加熱壓合，以使螢光膠體固化成形。
根據另一實施例，本發明之封裝結構包含一承載基板、一發光單元以及一螢光膠體。發光單元設置於承載基板上，且發光單元具有一主要出光面。螢光膠體設置於承載基板上且直接包覆發光單元。螢光膠體包含多個第一螢光粒子以及多個第二螢光粒子，其中第一螢光粒子之放射波長小於第二螢光粒子之放射波長。第一螢光粒子於螢光膠體中具有一第一單位體積濃度，且第二螢光粒子於螢光膠體中具有一第二單位體積濃度，其中第一單位體積濃度於相對遠離主要出光面處大於第二單位體積濃度，且第一單位體積濃度於相對靠近主要出光面處小於第二單位體積濃度。
綜上所述，於製造本發明之封裝結構時，本發明係先將螢光膠體填充於模具之凹槽中，再將發光模組之承載基板倒置於模具上，以使發光單元進入凹槽中且使螢光膠體直接包覆發光單元。接著，再對承載基板與模具進行加熱壓合，以使螢光膠體固化成形，即可完成封裝。之後，對發光模組與模具進行脫模，再對發光模組進行裁切，即可得到多個本發明之封裝結構。本發明可於螢光膠體中摻雜至少兩種螢光粒子。在對承載基板與模具進行加熱壓合的過程中，放射波長較短之螢光粒子會比放射波長較長之螢光粒子沈澱得快。因此，在封裝完成後，放射波長較短之螢光粒子之單位體積濃度於相對遠離發光單元之主要出光面處會大於放射波長較長之螢光粒子之單位體積濃度，且放射波長較短之螢光粒子之單位體積濃度於相對靠近發光單元之主要出光面處會小於放射波長較長之螢光粒子之單位體積濃度。藉此，本發明可有效降低被放射波長較短之螢光粒子激發的光線再被放射波長較長之螢光粒子吸收的機會，而使封裝結構維持良好之出光效果，提升發光裝置的色飽和度。由於本發明可直接於一螢光膠體中摻雜至少兩種螢光粒子，且藉由沈澱速度的差異來達到不同螢光粒子的分層效果，不需多次加工，不僅可有效節省製程時間，且不需經由擋板來使螢光膠體成形，因此可有效減少螢光膠體中的螢光粉用量。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得 到進一步的瞭解。
1、2、2'、2"‧‧‧封裝結構
10‧‧‧封裝基板
12‧‧‧發光二極體
14、24‧‧‧螢光膠體
20‧‧‧發光模組
22、22'‧‧‧模具
200‧‧‧承載基板
202‧‧‧發光單元
204‧‧‧第一側表面
206‧‧‧主要出光面
208‧‧‧第三側表面
220‧‧‧凹槽
222‧‧‧側壁
224‧‧‧底部
240‧‧‧第一螢光粒子
242‧‧‧第二螢光粒子
244‧‧‧第二側表面
246‧‧‧上表面
248‧‧‧螢光粒子
D、d‧‧‧垂直距離
S10-S20‧‧‧步驟
第1圖為先前技術之封裝結構的示意圖。
第2圖為根據本發明一實施例之封裝方法的流程圖。
第3圖至第5圖為搭配第2圖的製程示意圖。
第6圖為根據本發明一實施例之封裝結構的示意圖。
第7圖為根據本發明另一實施例之封裝結構的示意圖。
第8圖為根據本發明另一實施例之發光模組與模具的示意圖。
第9圖為根據本發明另一實施例之封裝結構的示意圖。
請參閱第2圖至第6圖，第2圖為根據本發明一實施例之封裝方法的流程圖，第3圖至第5圖為搭配第2圖的製程示意圖，第6圖為根據本發明一實施例之封裝結構2的示意圖。第2圖中的封裝方法係用以製造第6圖中的封裝結構2。
首先，執行第2圖中的步驟S10，提供一發光模組20、一模具22以及一螢光膠體24，其中發光模組20包含一承載基板200以及設置於承載基板200上的至少一發光單元202，模具22具有至少一凹槽220，且凹槽220的側壁222與發光單元202的第一側表面204平行，如第3圖所示。接著，執行第2圖中的步驟S12，將螢光膠體24填充於模具22之凹槽220中，如第3圖所示。於此實施例中，螢光膠體24可包含多個第一螢光粒子240以及多個第二螢光粒子242，其中第一螢光粒子240之放射波長小於第二螢光粒子242之放射波長，且第一螢光粒子240及第二螢光粒子242的放射波長皆大於發光單元202的發光波長。舉例而言，當發光單元202為藍光發光二極體時，第一螢光粒子240可為綠色螢光粒子，放射波長例如是介於490至570奈米之間，而第二螢光粒子242可為紅色螢光粒子，放射波長例如是介於620 至750奈米之間，以激發出白光，但不以此為限。此外，承載基板200可為陶瓷基板或其它基板，發光單元202可為覆晶式發光二極體，且螢光膠體24可為矽膠或其它透明膠體摻雜螢光粒子，但不以此為限。
接著，執行第2圖中的步驟S14，將承載基板200倒置於模具22上，以使發光單元202進入凹槽220中且使螢光膠體24直接包覆發光單元202，如第4圖所示。於此實施例中，凹槽220的個數等於發光單元202的個數。因此，在將承載基板200倒置於模具22上後，每一個發光單元202皆會進入一個對應的凹槽220中而被螢光膠體24包覆，且螢光膠體24直接與發光單元202接觸。發光單元202具有主要出光面206。在發光單元202進入對應的凹槽220中後，發光單元202之主要出光面206與凹槽220之底部224間的垂直距離D介於90微米與200微米之間。此外，凹槽220係與發光單元202共形，例如，皆呈矩形，但不以此為限，凹槽220與發光單元202亦可具有不同形狀，例如，凹槽220之底部224呈弧形(未繪示)，且發光單元202呈矩形。
接著，執行第2圖中的步驟S16，對承載基板200與模具22進行加熱壓合，以使螢光膠體24固化成形，如第4圖所示。於此實施例中，對承載基板200與模具22進行加熱壓合之溫度可介於100℃與150℃之間。舉例而言，可於120℃之溫度下對承載基板200與模具22進行加熱壓合10分鐘，以使螢光膠體24固化成形。在對承載基板200與模具22進行加熱壓合後，第一螢光粒子240於螢光膠體24中具有一第一單位體積濃度，且第二螢光粒子242於螢光膠體24中具有一第二單位體積濃度。
在對承載基板200與模具22進行加熱壓合的過程中，短波長之第一螢光粒子240會比長波長之第二螢光粒子242沈澱得快。因此，在封裝完成後，第一螢光粒子240之第一單位體積濃度於相對遠離發光單元202之主要出光面206處會大於第二螢光粒子242之第二單位體積濃度，且第一螢光粒子240之第一單位體積濃度於相對靠近發光單元202之主要出光面206處 會小於第二螢光粒子242之第二單位體積濃度。需說明的是，本發明可根據實際的濃度分佈需求來設定加熱壓合之溫度與時間，不以上述實施例為限。
接著，執行第2圖中的步驟S18，對發光模組20與模具22進行脫模，如第5圖所示。於此實施例中，可預先對模具22之凹槽220進行拋光，以利脫模。接著，執行第2圖中的步驟S20，對發光模組20進行裁切，即可得到多個如第6圖所示之封裝結構2。
如第4圖所示，在將承載基板200倒置於模具22上使發光單元 202進入對應的凹槽220中後，凹槽220的側壁222與發光單元202的第一側表面204平行，因此，如第6圖所示，在封裝結構2製造完成後，發光單元202之第一側表面204會與螢光膠體24之第二側表面244平行。此外，如第4圖與第6圖所示，發光單元202之主要出光面206與凹槽220之底部224間的垂直距離D係等於發光單元202之主要出光面206與螢光膠體24之上表面246間的垂直距離D。因此，發光單元202之主要出光面206與螢光膠體24之上表面246間的垂直距離D亦介於90微米與200微米之間，如此一來，由於螢光膠體24的薄型化，封裝結構2可有較佳的出光效果。再者，由於凹槽220係與發光單元202共形，因此，螢光膠體24亦與發光單元202共形，如此一來，螢光膠體24的外形與發光單元202所發出的光形可有較好的匹配性，可提高封裝結構2整體出光的均勻效果。
在封裝結構2製造完成後，由於第一螢光粒子240之第一單位體積濃度於相對遠離發光單元202之主要出光面206處大於第二螢光粒子242之第二單位體積濃度，且第一螢光粒子240之第一單位體積濃度於相對靠近發光單元202之主要出光面206處小於第二螢光粒子242之第二單位體積濃度，本發明可有效降低被第一螢光粒子240激發的短波長光線再被第二螢光粒子242吸收的機會，而使封裝結構2具有較佳的色飽和度。此外，由於本發明可直接於同一螢光膠體24中摻雜兩種螢光粒子(例如，第一螢光粒子240與第二螢光粒子242)，且藉由沈澱速度的差異來達到不同螢光粒子的分 層效果，不需多次加工，不僅可有效節省製程時間，還可有效減少螢光膠體24中的螢光粉用量。再者，如第4圖所示，在對承載基板200與模具22進行加熱壓合的過程中，第一螢光粒子240與第二螢光粒子242皆會向下沈澱而遠離發光單元202，可有效防止第一螢光粒子240與第二螢光粒子242因高溫而造成的光衰現象。更甚者，當發光單元202可側向出光時，藉由模具22之凹槽202的適當設計，本發明可使發光單元202之主要出光面206與螢光膠體24之上表面246的垂直距離D小於發光單元202之第一側表面204與螢光膠體24之第二側表面244之垂直距離d，以增進側向出光效果，擴大出光角度。
配合第6圖，請參閱第7圖，第7圖為根據本發明另一實施例之封裝結構2'的示意圖。第2圖中的封裝方法亦可用以製造第7圖中的封裝結構2'。封裝結構2'與上述的封裝結構2的主要不同之處在於，封裝結構2'之螢光膠體24僅包含一種螢光粒子248，其中多個螢光粒子248之單位體積濃度朝遠離發光單元202之主要出光面206的方向遞增，如第7圖所示。換言之，本發明可根據實際出光需求，選擇性地於螢光膠體24中摻雜至少一種螢光粒子。需說明的是，第7圖中與第6圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第3圖與第6圖，請參閱第8圖與第9圖，第8圖為根據本發明另一實施例之發光模組20與模具22'的示意圖，第9圖為根據本發明另一實施例之封裝結構2"的示意圖。第2圖中的封裝方法配合第8圖中的模具22'可用以製造第9圖中的封裝結構2"。模具22'與上述的模具22的主要不同之處在於，模具22'僅具有一個凹槽220，如第8圖所示。換言之，本發明可利用模具22'上的單一凹槽220同時封裝多個發光單元202。如第9圖所示，在以第2圖中的封裝方法配合第8圖中的模具22'製造完成第9圖中的封裝結構2"後，螢光膠體24之第二側表面244會與承載基板200之第三側表面208切齊，在此實施例中，可提升單位體積的封裝數量。需說明的是，第8、9圖 中與第3、6圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
綜上所述，於製造本發明之封裝結構時，本發明係先將螢光膠體填充於模具之凹槽中，再將發光模組之承載基板倒置於模具上，以使發光單元進入凹槽中且使螢光膠體直接包覆發光單元。接著，再對承載基板與模具進行加熱壓合，以使螢光膠體固化成形，即可完成封裝。之後，對發光模組與模具進行脫模，再對發光模組進行裁切，即可得到多個本發明之封裝結構。本發明可於螢光膠體中摻雜至少兩種螢光粒子。在對承載基板與模具進行加熱壓合的過程中，放射波長較短之螢光粒子會比放射波長較長之螢光粒子沈澱得快。因此，在封裝完成後，放射波長較短之螢光粒子之單位體積濃度於相對遠離發光單元之主要出光面處會大於放射波長較長之螢光粒子之單位體積濃度，且放射波長較短之螢光粒子之單位體積濃度於相對靠近發光單元之主要出光面處會小於放射波長較長之螢光粒子之單位體積濃度。藉此，本發明可有效降低被放射波長較短之螢光粒子所激發的光線再被放射波長較長之螢光粒子吸收的機會，而使封裝結構維持良好之出光效果及色飽和度。由於本發明可直接於同一螢光膠體中摻雜至少兩種螢光粒子，且藉由沈澱速度的差異來達到不同螢光粒子的分層效果，不需多次加工，不僅可有效節省製程時間，且不需經由擋板來使螢光膠體成形，因此可有效減少螢光膠體中的螢光粉用量。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
S10-S20‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種封裝方法，包含：提供一發光模組、一模具以及一螢光膠體，其中該發光模組包含一承載基板以及設置於該承載基板上的至少一發光單元，該模具具有至少一凹槽，其中該凹槽的側壁與該發光單元的側表面平行；將該螢光膠體填充於該凹槽中；將該承載基板倒置於該模具上，以使該發光單元進入該凹槽中且使該螢光膠體直接包覆該發光單元，其中該螢光膠體包含多個第一螢光粒子以及多個第二螢光粒子，該等第一螢光粒子之放射波長小於該等第二螢光粒子之放射波長，且該等第一螢光粒子之沉澱速度較該等第二螢光粒子之沉澱速度快；以及對該承載基板與該模具進行加熱壓合，以使該螢光膠體固化成形。
  2. 如請求項1所述之封裝方法，其中對該承載基板與該模具進行加熱壓合之溫度介於100℃與150℃之間。
  3. 如請求項1所述之封裝方法，其中該發光單元具有一主要出光面，該螢光膠體包含多個螢光粒子，該等螢光粒子之單位體積濃度朝遠離該主要出光面的方向遞增。
  4. 如請求項1所述之封裝方法，其中在對該承載基板與該模具進行加熱壓合後，該等第一螢光粒子於該螢光膠體中具有一第一單位體積濃度，且該等第二螢光粒子於該螢光膠體中具有一第二單位體積濃度；該發光單元具有一主要出光面，該第一單位體積濃度於相對遠離該主要出光面處大於該第二單位體積濃度，且該第一單位體積濃度於相對靠近該主要出光面處小於該第二單位體積濃度。
  5. 如請求項4所述之封裝方法，其中該發光單元為藍光發光二極體，該等第一螢光粒子之放射波長介於490至570奈米之間，且該等第二螢光粒 子之放射波長介於620至750奈米之間。
  6. 如請求項1所述之封裝方法，其中該發光單元具有一主要出光面，在該發光單元進入該凹槽中後，該主要出光面與該凹槽之底部間的垂直距離介於90微米與200微米之間。
  7. 如請求項1所述之封裝方法，其中該凹槽與該發光單元共形。
  8. 如請求項1所述之封裝方法，其中該凹槽的個數等於該發光單元的個數。
  9. 一種封裝結構，包含：一承載基板；一發光單元，設置於該承載基板上，該發光單元具有一主要出光面；以及一螢光膠體，設置於該承載基板上且直接包覆該發光單元，該螢光膠體包含多個第一螢光粒子以及多個第二螢光粒子，該等第一螢光粒子之放射波長小於該等第二螢光粒子之放射波長，該等第一螢光粒子於該螢光膠體中具有一第一單位體積濃度，該等第二螢光粒子於該螢光膠體中具有一第二單位體積濃度，該第一單位體積濃度於相對遠離該主要出光面處大於該第二單位體積濃度，且該第一單位體積濃度於相對靠近該主要出光面處小於該第二單位體積濃度。
  10. 如請求項9所述之封裝結構，其中該發光單元為藍光發光二極體，該等第一螢光粒子之放射波長介於490至570奈米之間，且該等第二螢光粒子之放射波長介於620至750奈米之間。
  11. 如請求項9所述之封裝結構，其中該發光單元為覆晶式發光二極體。
  12. 如請求項9所述之封裝結構，其中該螢光膠體具有一上表面，該主要出光面平行該上表面，該主要出光面與該上表面間的垂直距離介於90微米與200微米之間。
  13. 如請求項9所述之封裝結構，其中該發光單元之一第一側表面與該螢光膠體之一第二側表面平行。
  14. 如請求項9所述之封裝結構，其中該主要出光面與該上表面的垂直距離小於該發光單元之一第一側表面與該螢光膠體之一第二側表面之垂直距離。
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