TWI572059B - 發光二極體裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種發光二極體裝置,特別是指一種具有用於提高發光效率、基板反射率和晶片排列密度的結構配置的發光二極體裝置。
傳統的發光二極體(LED)裝置一般包括一藉由利用矽膠樹脂封裝一基板所形成的封裝結構,在該基板上形成有體積小且重量輕的LED晶片及一電路圖形。隨著LED裝置發光效率的增加,在一段時間後,矽膠樹脂會因為從LED裝置在高功率密度下運作所發出的光及熱的增加而老化或破裂,且含銀電路圖形的硫化風險被提高。此外,如果LED裝置包括一個易碎的陶瓷基板,該陶瓷基板很容易破裂。
因此,在本領域中仍然需要有一種LED裝置,其具有增加LED晶片的數量、改善陶瓷基板的反射率及降低封裝樹脂破裂的風險。
因此,本發明之目的,即在提供一種減少前述
先前技術的缺點的發光二極體裝置。
於是,本發明發光二極體裝置,包含:一基板、一LED晶片單元、一電路圖形、一打線單元、一玻璃層、一壩體結構及一封裝體。該基板具有一中央部。該LED晶片單元形成於所述基板之所述中央部。該電路圖形具有形成於所述基板上之一正電極及一負電極,所述正電極及所述負電極的每一個包括一沿所述中央部圍繞的圓弧部及至少一朝向所述中央部延伸且連接所述圓弧部的延伸部,所述正電極的所述延伸部是相對於所述負電極的所述延伸部。該打線單元連接所述LED晶片單元至所述正電極及所述負電極的所述延伸部。該玻璃層設置於所述基板,覆蓋所述正電極及所述負電極的所述圓弧部,並包括一對齊所述基板之所述中央部的開口單元。該壩體結構形成於所述玻璃層上並沿所述正電極及所述負電極的所述圓弧部設置。該封裝體實質上設置於所述壩體結構內以覆蓋所述正電極及所述負電極的所述延伸部、所述LED晶片單元及所述打線單元。
本發明所述發光二極體裝置,其中,所述基板是一具有0.5至1μm的一表面粗糙度(Rz)、在25℃範圍由15至24W/mk的一導熱係數及範圍由0.8至1.2的一厚度的陶瓷基板。
本發明所述發光二極體裝置,其中,所述陶瓷基板包括一以氧化鋁為基礎的材料與鋯(Zr)、鈣(Ca)、鋇(Ba)及鎂(Mg)中至少一種的混合。
本發明所述發光二極體裝置,其中,所述基板具有在400nm至450nm的波長範圍中不小於97%的反射率。
本發明所述發光二極體裝置,其中,所述基板具有不大於零且以下列公式決定之視孔隙度PA:PA(%)=[(Ww-Wd)/(Ww-Ws)]×100%。
其中:Wd代表所述基板在乾燥時的重量。
Ws代表所述基板被懸吊在水中時的重量。
Ww代表所述基板從水中取出時的重量。
本發明所述發光二極體裝置,其中,所述玻璃層具有一部位覆蓋在所述電路圖形的所述正電極及負電極的圓弧部上,該部位具有大於150μm的寬度及大於10μm的厚度。
本發明所述發光二極體裝置,其中,在所述基板的一周邊邊緣及所述玻璃層的一周邊邊緣間的一距離約為200μm。
本發明所述發光二極體裝置,其中,所述電路圖形的所述延伸部具有一被所述打線單元連接的曲面,在所述曲面的一最高點及所述基板的一頂面間的一距離是大於11μm,在所述曲面的一最低點及所述基板的所述頂面的一距離是大於7μm,被定義為最高點及最低點之間的距離的表面粗糙度(Rz)大於4μm。
本發明所述發光二極體裝置,其中,所述正電
極及負電極的所述延伸部中的每一個的所述曲面都具有形成有最低點的打線接合次部及一形成有最高點且由所述打線接合次部朝遠離所述圓弧部方向延伸的周邊次部,所述周邊次部具有一大於5度的弧度,及一在其方向上大於70μm的延伸長度。
本發明所述發光二極體裝置,其中,所述LED
晶片單元具有多個LED晶片,所述封裝體是由含有螢光粉的無苯環矽膠樹脂製成,且具有一小於1.5的折射率(n)、一範圍在266至323×10-6/℃及一當所述LED晶片中最大溫差大於20度時伸長率大於80%的其中一特性。
本發明之功效在於:透過上述結構排列,本發
明提供的該LED裝置能夠安裝LED晶片的數量增加,且具有改善陶瓷基板的反射率及在高發光效率及高功率密度的要求下,降低封裝樹脂破裂的風險。
1‧‧‧LED裝置
11‧‧‧基板
111‧‧‧中央部
12‧‧‧LED晶片單元
13‧‧‧電路圖形
131、132‧‧‧正電極、負電極
1311、1321‧‧‧圓弧部
1312、1322‧‧‧延伸部
1313‧‧‧打線接合次部
1314‧‧‧周邊次部
133‧‧‧鎳/金或鎳鈀金層
14‧‧‧第一打線單元
141‧‧‧第一打線
15‧‧‧第二打線單元
151‧‧‧第二打線
16‧‧‧玻璃層
161‧‧‧第一開口
162‧‧‧第二開口
163‧‧‧第三開口
164‧‧‧第四開口
165‧‧‧周邊邊緣
17‧‧‧壩體結構
18‧‧‧封裝體
19‧‧‧端子部
20‧‧‧感測部
21‧‧‧標記部
22‧‧‧齊納二極體
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現,其中:圖1是一示意圖,說明本發明LED裝置的一實施例;圖2是一俯視圖,說明該實施例的該LED裝置的第一種LED晶片單元的排列方式;圖3是一立體分解示意圖,說明如圖2所示之該實施例的該LED裝置;圖4是一曲線圖,說明該實施例的該LED裝置採用不同厚度的基板的條件下LED晶片發光的波長與基板反射率的
關係;圖5A是一俯視圖,說明該實施例的該LED裝置的第一種LED晶片單元的排列方式;圖5B是一俯視圖,說明該實施例的該LED裝置的第二種LED晶片單元的排列方式;圖6A是一俯視圖,說明該實施例的該LED裝置的第三種LED晶片單元的排列方式;圖6B是一俯視圖,說明該實施例的該LED裝置的第四種LED晶片單元的排列方式;圖6C是一俯視圖,說明該實施例的該LED裝置的第五種LED晶片單元的排列方式;圖7A是一局部剖視圖,說明該LED裝置的一LED晶片單元及一電路圖形之間藉由第一打線接合的電連接;圖7B是一局部剖視放大圖,說明該實施例的LED裝置的電路圖形與第一打線的接合區域;圖8A和圖8B是示意圖,說明該LED裝置的一單層壩體結構,其覆蓋該實施例的該LED裝置的一玻璃層;圖8C和圖8D是示意圖,說明該LED裝置的一雙層壩體結構,其覆蓋該實施例的該LED裝置的該玻璃層;圖9是一曲線圖,說明形成壩體結構對該實施例的該LED裝置的該基板的光反射率的增加的影響;及圖10顯示該實施例的該LED裝置的可選擇的基板的掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)照片。
在本發明被詳細描述之前,應當注意在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1至圖3,本發明發光二極體(LED)裝置1之實施例包括一具有一中央部111的基板11,一包括多個形成於該基板11的中央部111上的LED晶片的LED晶片單元12,一打線單元,一設置在基板11上的玻璃層16,一形成在該玻璃層16的壩體結構17,及一實質上設置在壩體結構17內的封裝體18。
電路圖形13具有形成於基板11上的一正電極131及一負電極132。每一個正電極131及負電極132包括一個沿所述中央部111環繞並包圍該中央部111的圓弧部1311、1321,及至少一個從圓弧部1311、1321朝向中央部111延伸且連接所述圓弧部1311、1321的延伸部1312、1322。該正電極131的該延伸部1312是相對於該負電極132的該延伸部1322。
該打線單元包括一連接LED晶片單元12中至少一LED晶片至一電路圖形13的第一打線單元14及一以串聯方式連接該LED晶片單元12中任意二個相鄰的LED晶片的第二打線單元15。
該第一打線單元14將LED晶片單元12連接至正電極131及負電極132的延伸部1312、1322。
玻璃層16設置於所述基板11,部分覆蓋正電極131及負電極132的圓弧部1311、1321並包括一對齊基
板11之中央部111的開口單元。
壩體結構17形成在玻璃層16上,並沿著該正電極131及該負電極132的圓弧部1311、1321設置。
封裝體18被設置在壩體結構17內以覆蓋正電極131及負電極132的延伸部1312、1322、LED晶片單元12及第一及第二打線單元14、15。
較佳地,該基板11是由陶瓷材料製成的陶瓷基板。為了提高LED裝置1的發光效率及亮度,LED晶片單元12具有多個安裝在基板11的LED晶片。然而,從LED晶片產生的熱量需要適當地消散,以保持LED裝置1的可靠性。
較佳地,該基板11包括一以氧化鋁為基礎的材料與鋯(Zr)、鈣(Ca)、鋇(Ba)及鎂(Mg)其中至少一種的混合。較佳地,該基板11由選自Al2O3-Zr、Al2O3-ZrO2、Al2O3-BaAl2-Si2O8、Al2O3-CaAl2-Si2O8及Al2O3-MgAl2O4組成的群組中的複合材料製成。
由於氧化鋁粉末具有30W/mK(瓦/米開爾文)的導熱係數且氧化鋯粉末具有3W/mK的導熱係數,增加在基板11中使用的氧化鋯粉末的量會降低的基板11整體的導熱係數。如果氧化鋯粉末的量大於30%,基板11的燒結性會降低,而氧化鋯粉末會被暴露在基板11的表面,基板11的緊緻性會被降低而變得不足。
更佳地,基板11具有在25℃時範圍在15至24W/mK的導熱係數,更佳地是在18~24W/mK。
較佳地,該基板11具有不大於0.0%的視孔隙
度及範圍在0.5至1μm(微米)的表面粗糙度(Rz),以防止電路圖形13的無電沉積試劑滲透到基板11。
參閱圖4,對於具有不同的厚度的基板11,
LED晶片單元12發光的波長相對於基板11反射率的關係的測試結果進行說明。曲線A顯示了具有40mil(密耳,千分之一英吋)之厚度之基板11條件下波長與反射率的關係,且顯示了40mil厚度的基板11在450nm處具有光反射率96.7%。曲線B顯示了具有25mil之厚度之基板11條件下波長與反射率的關係,且顯示了25mil厚度的基板11在450nm處具有光反射率92.8%。曲線C顯示了具有20mil之厚度之基板11條件下波長與反射率的關係,且顯示了20mil厚度的基板11在450nm處具有光反射率91%。曲線D顯示了具有15mil之厚度之基板11條件下波長與反射率的關係,且顯示了15mil厚度的基板11在450nm處具有光反射率90.8%。從圖4中還可注意到當基板11的厚度由15mil增加到40mil時,LED晶片單元12因基板11的厚度增加,反射率將增加約6%。
較佳地,該基板11具有從0.8至1.2mm之厚度範圍以達到改進基板11的反射率。
較佳地,該基板11具有在400nm至450nm的波長範圍中不小於97%的反射率。可選擇地,基板11具有在低於400nm的波長範圍中超過100%的反射率。特別地,此處所述的反射率需減去一個標準校準相對值5%以
進行正規化,此處是以硫酸鋇作為標準校準相對值。
考慮基板11的孔隙度特性,基板11的視孔隙度(apparent porosity,PA)是由以下公式決定:PA(%)=[(Ww-Wd)/(Ww-Ws)]×100%,其中Wd代表基板11乾燥時的重量;Ws代表基板11懸吊(suspended)在水中時的重量;而Ww代表基板11從水中取出時的重量。在本實施例中基板11懸吊在水中時之重量Ws的量測方式為,將基板11以細繩綁住後浸入水中,以一吊秤勾住細繩而將基板11吊起,使該基板11懸吊(suspended)在水中而不碰觸到容器的任何部分,且使基板11維持在全體任何一部分均沒入在水中的狀態,再量測此時基板11的重量。其中細繩的重量為可忽略,或是在單獨量測細繩的重量後自吊秤的量測結果中扣除。但不以上述為限,例如以金屬絲及秤盤供基板11放置於秤盤上的方式取代使用細繩綑綁的方式,或是不使用吊秤而在容器底面設置量秤直接測量,此外,量測流程也可以是在浸入水中後先行煮沸再行量測,只要能在相同的基準上測量即可。
本案發明人已經測試了幾種具有表1所示屬性的樣品基板(基板A至基板D)。可以從表1中所示的屬性中得出結論,基板11的視孔隙度(PA)正比於光反射率,以及基板11的視孔隙度(PA)反比於導熱係數(K)。基板A至D的掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)照片如圖10。
具體而言,由表1,基板A具有0.0%的視孔隙
度,84.3%的反射率,及24W/mk的導熱係數。基板B具有0.0%的視孔隙度,101.6%的反射率,及18.5W/mk的導熱係數。基板C具有28.5%的視孔隙度,104.2%的反射率,及5.59W/mk的導熱係數。基板D具有1.1%的視孔隙度,97%的反射率,及22.75W/mk的導熱係數。
在考慮高反射率時,基板C具有最好的表現。
然而,基板C的導熱係數是不可接受地差(最差)。在考慮高反射率及散熱能力(即,熱傳導)之間的平衡,基板B對LED裝置1的基板11而言是更好的選擇。
參閱圖5A,圖5B及圖6A至6C,說明LED裝
置1的LED晶片單元12的不同的排列。如圖5A所示在第一種LED晶片單元排列中,正電極131及負電極132中的每一個包括四個間隔分開的延伸部1312、1322,以便形成四對相對地間隔分開的延伸部1312、1322。較佳地,四對相對地間隔分開的延伸部1312,1322中的三對是適用於被電連接至LED晶片單元12。四對相對地間隔分開的延伸部1312、1322中的剩下一對適用於電連接至一齊納二極體
22。因此,LED裝置1能夠有ESD(Electrostatic Discharge,靜電放電)保護。
四對相對地間隔分開的延伸部1312、1322中的
每一對可以具有特殊的幾何形狀。較佳地,四對相對地間隔分開的延伸部1312、1322中的每一對可以是三角形狀或矩形狀。
該LED晶片單元12包括三個LED晶片組。三
個LED晶片組中的每一個是藉由第一打線單元14之對應的第一打線141來電性連接在四對中對應的一對相對地間隔分開的延伸部1312、1322之間。每個LED晶片組包括十二個藉由第二打線單元15之對應的第二打線151而被彼此以串聯方式連接的LED晶片。四對相對地間隔分開的延伸部1312、1322中的剩下一對被連接到該齊納二極體22。
在圖5B中所示的第二種LED晶片單元排列實
質上是相同於圖5A之第一種LED晶片單元排列,除了該LED晶片單元12包括兩個被分開且以並聯方式被電連接於四對中的一對相對地間隔分開的延伸部1312、1322之間的LED晶片組。四對中的一對相對地間隔分開的延伸部1312、1322是提供給齊納二極體22。更特別地,相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的兩對並未被第一打線單元14接合。換句話說,未被接合的延伸部1312、1322在此實施例可以被省略掉。也就是說,在另一個實施例中,正電極131及負電極132中的每一個可以僅包括兩個間隔分開的延伸部1312、1322,以便形成兩對相對地間
隔分開的延伸部1312、1322,其中一對適用於被連接到LED晶片單元12的兩個LED晶片組,而另一對則適用於被連接到齊納二極體22。
在圖6A中所示的第三種LED晶片單元排列實
質上是相同於圖5A之第一種LED晶片單元排列,除了該LED晶片單元12包括兩個分別地且電性地被連接於四對中的兩對相對地間隔分開的延伸部1312、1322之間的LED晶片組。每個LED晶片組包括兩個並聯的LED晶片次組。
兩個LED晶片次組中的每一個包括三個相互間藉由第二打線單元15以串聯方式被連接的LED晶片。在本實施例中,相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中適用於被連接到LED晶片單元12的兩對被使用。相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的一對被連接到齊納二極體22。相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的另一對並未被第一打線單元14接合。換句話說,未被接合的延伸部1312、1322在此實施例可以被省略掉。也就是說,在另一個實施例中,正電極131及負電極132中的每一個可以僅包括三個間隔分開的延伸部1312、1322,其中兩對是適用於被連接到LED晶片單元12的兩個LED晶片組,而另一對則適用於被連接到齊納二極體22。
圖6B中所示的第四種LED晶片單元排列,實
質上是相同於圖5A之第一種LED晶片單元排列,除了該LED晶片單元12包括一個電性連接於四對中的一對相對地間隔分開的延伸部1312、1322之間的LED晶片組。LED
晶片組包括十二個串聯的LED晶片。相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的另一對被連接到齊納二極體22。換句話說,未被接合的延伸部1312、1322在此實施例可以被省略掉。也就是說,在另一個實施例中,正電極131及負電極132中的每一個可以包括兩個間隔分開的延伸部1312、1322,以便形成兩對相對地間隔分開的延伸部1312、1322,其中一對適用於被連接到LED晶片單元12的LED晶片組,而另一對則適用於被連接到齊納二極體22。
在圖6C中所示的第五種LED晶片單元排列,
實質上是相同於圖5A之第一種LED晶片單元排列,除了該LED晶片單元12包括兩個分別地且電性地被電連接於四對中的兩對相對地間隔分開的延伸部1312、1322之間的LED晶片組。每個LED晶片組包括十二個串聯的LED晶片。在本實施例中,相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中兩對適用於被連接到LED晶片單元12,而相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的一對適用於被連接到齊納二極體22。更特別地,相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的一對並未被第一打線單元14接合。換句話說,未被接合的延伸部1312、1322在此實施例可以被省略掉。也就是說,在另一個實施例中,正電極131及負電極132中的每一個可以僅包括三個間隔分開的延伸部1312、1322,以便形成三對相對地間隔分開的延伸部1312、1322,其中兩對適用於被連接到LED晶片單元12
的LED晶片組,而另一對則適用於被連接到齊納二極體22。
重新參閱圖5A至圖5B,相對地間隔分開的延
伸部1312、1322的四對都存在。相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的一對是矩形狀。相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的三對是三角形狀。
在圖6A至圖6C中,存在相對地間隔分開的延
伸部1312、1322四對。相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的兩對是矩形狀。相對地間隔分開的延伸部1312、1322的四對中的兩對是三角形狀。
重新參閱圖3,正電極131及負電極132中的每
一個還包括一端子部19。該端子部19是被連接到各自的圓弧部1311、1321,以便藉由端子部19為LED晶片單元12供電。
較佳地,電路圖形13還包括一與正電極131及
負電極132分離的感測部20,且其能夠感測由設置在該基板11的中央部111上的LED晶片單元12所產生的溫度。
較佳地,電路圖形13還包括一個實質上位於鄰
近正電極131及負電極132的其中之一的用於標記正電極131及負電極132的其中之一的極性的標記部21。
較佳地,玻璃層16的開口單元具有一個供露出
基板11的中央部111及正電極131與負電極132的延伸部1312、1322的第一開口161,二個供露出正電極131及負電極132的端子部19的第二開口162,一個供露出標記部
21的第三開口163,及一個供露出感測部20的第四開口164。
圖7A是一局部剖視圖,說明LED晶片單元12
及LED裝置1的電路圖形13之間藉由打線接合的電連接,而圖7B是一局部剖視圖,說明本實施例的LED裝置1的電路圖形13的打線接合區域。在本實施例中,由銀或銅製成的電路圖形13是藉由網印製程形成於基板11上。結合圖1至3,電路圖形13的延伸部1312、1322具有一用於被連接到第一打線單元14的曲面。每個延伸部1312、1322的曲面具有一最高點,其高度被標記為A,及一最低點,其高度被標記為B,最高點A與基板11的頂面之間的距離大於15μm。最低點B與基板11的頂面之間的距離大於9μm。被定義為最高點A及最低點B之間的距離的表面粗糙度Rz大於6μm。在另一較佳實施例中,最高點A與基板11的頂面之間的距離大於11μm。最低點B與基板11的頂面之間的距離大於7μm。被定義為最高點A及最低點B之間的距離的表面粗糙度Rz大於4μm。正電極131及負電極132的延伸部1312、1322中的每一個曲面都具有一個形成有最低點的打線接合次部1313及一形成有最高點A且由打線接合次部1313朝遠離圓弧部1311方向延伸的周邊次部1314。周邊次部1314具有一被標記為R的弧度,一大於5度的被標記為F的傾斜角及一在其方向上大於70μm的被標記為C的延伸長度。本發明藉由網印方式來形成電路圖形13的打線接合區域,並且最低點B作為打線
單元的焊接點,避開兩側圓角傾斜不平,提供網印的製程良率。
此外,鎳/金或鎳鈀金層133進一步形成於電路
圖形13上,且未被玻璃層16覆蓋。換句話說,玻璃層16只覆蓋了部分電路圖形13。
亦參閱圖7A及7B,結合圖1至3,玻璃層16
部分地覆蓋電路圖形13且具有一部分疊加覆蓋在圓弧部1311、1321上。該部分具有大於150μm的寬度D及一大於10μm的厚度E,以增強玻璃層16對電路圖形13的黏附力。基板11的周邊邊緣及玻璃層16的周邊邊緣之間的距離約為200μm,使得在LED裝置1的切割運作過程中玻璃層16的損壞可以被避免。
圖8A及8B是斷面圖,說明單層形式的壩體結
構17。在圖8A中,壩體結構17形成在玻璃層16及部分的電路圖形13上。在本實施例中,玻璃層16的一周邊邊緣165從壩體結構17露出。在圖8B中,壩體結構17形成在玻璃層16及電路圖形13上。在本實施例中,在圖8A中露出的玻璃層16的周邊邊緣165被嵌入於壩體結構17內。
透過嵌入玻璃層16於壩體結構17中,LED裝置1的反射率得到改善。
圖8C及8D是斷面圖,說明兩層形式的壩體結
構17。在圖8C所示的壩體結構17是類似於圖8A所示的,除了壩體結構17是兩層結構。在圖8D所示的壩體結構17是類似於圖8B所示的,除了壩體結構17是兩層結構。
此外,參閱圖1,第一及第二打線單元14、15
僅僅被封裝體18覆蓋,而非被壩體結構17及封裝體18兩者覆蓋,可避免產生斷線。
圖9是一曲線圖,說明藉由形成壩體結構17增
加本發明LED裝置1基板11的光反射率。在圖9中,曲線E及F分別代表在沒有壩體結構17的情況下基板11及玻璃層16之組合的反射率,及基板11、玻璃層16及壩體結構17之組合的反射率。相關數據列於下表2中。
如曲線E所示,反射率在410nm的波長約為
77.5%而反射率在450nm的波長約為80%。在形成壩體結構17後,反射率在410nm的波長約為91.8%而反射率在450nm的波長約為91.5%。因此,藉由採用在基板11與玻璃層16上的壩體結構17,LED裝置1的反射率得到改善。
較佳地,壩體結構17具有比玻璃層16更高的
反射率,使玻璃層16及該基板11位在壩體結構17下之組合的反射率,在410nm至450nm的波長範圍或甚至在320nm至480nm的波長範圍內的至少一部分範圍,是從低於80%上升至超過90%。
重新參閱圖1至圖3,封裝體18形成於壩體結
構17內以封裝LED晶片單元12。封裝體18是由矽膠樹脂混合或不混合螢光粉製成,而矽膠樹脂為無苯環矽膠樹脂。
當LED裝置1運作於高功率密度下,由矽膠樹
脂製成的封裝體18往往由於因基板11的溫差而導致封裝體18不同位置的溫度差異而發生破裂。在本實施例中,該發光區域(所述LED芯片設置的區域,即基板的中央區域)舉例而言為63.6mm2,而輸入功率大於20W。功率密度為0.3145W/mm2。舉例而言,在異常情況,在該發光區域內溫差(△T)大於20度時,傾向發生膠裂。
表3說明在本測試中四種特性不同的矽膠樹脂
來混合或不混合熒光粉的實驗結果,矽膠樹脂的特性為折射率、熱膨脹係數與伸長率。
在表3中,折射率(n)小於1.5。較佳地,封
裝體18的折射率(n)約為1.4。熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion,CTE)的範圍是從266至323×10-6/℃。
較佳地,混合有螢光粉的該封裝體18之伸長率大於80%。其中A、B、C、D為四種不同的型號的矽膠樹脂搭配混合螢光粉及不混螢光粉的實驗資料。
藉由使用封裝體18,其由含有螢光粉及具有小
於1.5的折射率(n)、從266至323×10-6/℃之範圍的熱膨脹係數及伸長率大於80%的無苯環矽膠樹脂製成,LED裝置1在高功率密度且在20℃的基板溫差下運作時封裝體18的破裂可被避免。
基於上述,透過在上述結構配置及對基板11及
封裝體18所做的選擇,本發明LED裝置1能夠增加裝設LED晶片的數量,並能具有改善基板的光反射率及減低封裝體18的矽膠樹脂的破裂風險。具體而言,基板11具有0.8-1.2mm的厚度除了具有改善的光強度以避免結構破壞,也沒有來自基板11背面的漏光。基板11具有在450nm波長處98%的反射率且在400nm的波長處100%以上的反射率,因而改善LED裝置1的發光效率且LED裝置1適用于短波長的應用。透過設置玻璃層16,可避免電路圖形13的污染或氧化。透過設置壩體結構17,可改善玻璃層16的光反射率。正電極131及負電極132的相對地間隔分開的延伸部1312、1322以成對的形式的排列使得LED晶片間的距離被優化且改善LED裝置1的發光效率。
惟以上所述者,僅為本發明之實施例而已,當
不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧LED裝置
11‧‧‧基板
111‧‧‧中央部
12‧‧‧LED晶片單元
13‧‧‧電路圖形
1312、1322‧‧‧延伸部
15‧‧‧第二打線單元
151‧‧‧第二打線
16‧‧‧玻璃層
163‧‧‧第三開口
164‧‧‧第四開口
17‧‧‧壩體結構
18‧‧‧封裝體
19‧‧‧端子部
20‧‧‧感測部
21‧‧‧標記部
22‧‧‧齊納二極體
Claims (10)
- 一種發光二極體裝置,包含:一基板,具有一中央部;一LED晶片單元,形成於所述基板之所述中央部;一電路圖形,具有形成於所述基板上之一正電極及一負電極,所述正電極及所述負電極的每一個包括一沿所述中央部環繞的圓弧部及至少一朝向所述中央部延伸且連接所述圓弧部的延伸部,所述正電極的所述延伸部是相對於所述負電極的所述延伸部,且該正電極的所述延伸部與該負電極的所述延伸部以成對形式排列且間隔分開;一打線單元,連接所述LED晶片單元至所述正電極及所述負電極的所述延伸部;一玻璃層,設置於所述基板,覆蓋所述正電極及所述負電極的所述圓弧部,並包括一對齊所述基板之所述中央部的開口單元;一壩體結構,形成於所述玻璃層上並沿所述正電極及所述負電極的所述圓弧部設置;及一封裝體,實質上設置於所述壩體結構內以覆蓋所述正電極及所述負電極的所述延伸部、所述LED晶片單元及所述打線單元。
- 如請求項1所述發光二極體裝置,其中,所述基板是一具有表面粗糙度(Rz)介於0.5至1μm、在25℃導熱係數介於15至24W/mk及厚度介於0.8至1.2mm的陶瓷基 板。
- 如請求項2所述發光二極體裝置,其中,所述陶瓷基板包括一以氧化鋁的材料與鋯(Zr)、鈣(Ca)、鋇(Ba)及鎂(Mg)中至少一種的混合。
- 如請求項1所述發光二極體裝置,其中,所述基板具有在400nm至450nm的波長範圍中不小於97%的反射率。
- 如請求項1所述發光二極體裝置,其中,所述基板具有不大於零且以下列公式決定之視孔隙度PA:PA(%)=[(Ww-Wd)/(Ww-Ws)]×100%;其中,Wd代表所述基板在乾燥時的重量;Ws代表所述基板被懸吊在水中時的重量;及Ww代表所述基板從水中取出時的重量。
- 如請求項1所述發光二極體裝置,其中,所述玻璃層具有一部位覆蓋在所述電路圖形的所述正電極及負電極的圓弧部上,該部位具有大於150μm的寬度及大於10μm的厚度。
- 如請求項1所述發光二極體裝置,其中,在所述基板的一周邊邊緣及所述玻璃層的一周邊邊緣間的一距離為200μm。
- 如請求項1所述發光二極體裝置,其中,所述電路圖形的所述延伸部具有一被所述打線單元連接的曲面,在所述曲面的一最高點及所述基板的一頂面間的一距離是大 於11μm,在所述曲面的一最低點及所述基板的所述頂面的一距離是大於7μm,被定義為最高點及最低點之間的距離的表面粗糙度(Rz)大於4μm。
- 如請求項8所述發光二極體裝置,其中,所述正電極及負電極的所述延伸部中的每一個的所述曲面都具有形成有最低點的打線接合次部及一形成有最高點且由所述打線接合次部朝遠離所述圓弧部方向延伸的周邊次部,所述周邊次部具有一大於5度的傾斜角,及一在其方向上大於70μm的延伸長度。
- 如請求項1所述發光二極體裝置,其中,所述LED晶片單元具有多個LED晶片,所述封裝體是由含有螢光粉的無苯環矽膠樹脂製成,且具有一小於1.5的折射率(n)、一熱膨脹係數範圍在266至323×10-6/℃及一當所述LED晶片中最大溫差大於20度時伸長率大於80%的其中一特性。
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