TWI576985B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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TWI576985B TW103145572A TW103145572A TWI576985B TW I576985 B TWI576985 B TW I576985B TW 103145572 A TW103145572 A TW 103145572A TW 103145572 A TW103145572 A TW 103145572A TW I576985 B TWI576985 B TW I576985B
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洪翌純
呂宗霖
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億光電子工業股份有限公司
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    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape

Description

發光裝置及其製造方法 【0001】
本發明有關一種發光裝置及其製造方法，特別關於一種包括有LED晶片的發光裝置及其製造方法。

 【0002】
由於LED（發光二極體）晶片的製造成本降低、亮度提升、使用壽命增加等因素，LED晶片普遍地被用於各種發光裝置中。而在一種習知的發光裝置中，LED晶片被設置於一基板的表面上，然後朝向遠離該表面的方向發光。
【0003】
這種設置方式下，LED晶片所發射的光線幾乎都朝同一方向前進，僅有少許光線（甚至沒有任何光線）到達基板的另一側，故整體上該發光裝置的發光範圍不會大於180度；換言之，該發光裝置無法提供全周光（Omni-directional light）。因此，這樣的發光裝置在應用上會有所受限，也就是難以用於需要均勻照明的應用場合中。
【0004】
有鑑於此，提供一種可改善至少一種上述缺失的發光裝置及其製造方法，乃為此業界待解決的問題。

 【0005】
本發明之一目的在於提供一種發光裝置及其製造方法，以解決習知的發光裝置難以提供全周光的問題。
【0006】
為達上述目的，本發明所揭露的發光裝置的製造方法包含：提供一具有一第一表面及一第二表面的基板，其中該第一表面上具有一第一電路圖案，該第二表面上具有一第二電路圖案；設置複數個第一LED晶片於該第一表面；電性連接該些第一LED晶片及第一電路圖案；旋轉該基板，以使該第二表面朝上；將該基板放置於一具有複數個通孔及複數個實體部的支撐結構上，並使該些第一LED晶片分別位於該些通孔中，其中該些通孔與該些實體部係交錯地排列；設置複數個第二LED晶片於該第二表面；以及電性連接該些第二LED晶片及第二電路圖案。
【0007】
為達上述目的，本發明所揭露的發光裝置，包含：一基板，具有一第一表面及一第二表面，該第一表面係相反於該第二表面，其中該第一表面上具有一第一電路圖案，該第二表面上具有一第二電路圖案；複數個第一LED晶片，設置於該第一表面上並電性連接該第一電路圖案；以及複數個第二LED晶片，設置於該第二表面上並電性連接該第二電路圖案，其中，每一個該第二LED晶片係位於該些第一LED晶片的相鄰兩個之間的間隙的上方。
【0008】
藉此，本發明的發光裝置及其製造方法能至少提供以下的有益效果：基板的兩側皆設置有LED晶片，故LED晶片發射的光線不侷限於單方向，俾使發光裝置能提供出全周光之出光效果；此外，發光裝置在製造時，能有較佳的良率，也就是在製造過程中，不易發生基板及LED晶片損壞、LED晶片從基板上脫落等問題。
【0009】
為讓上述目的、技術特徵及技術效果能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。

 【0052】
10、10’‧‧‧發光裝置
11‧‧‧基板
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
113‧‧‧第一電路圖案
114‧‧‧第二電路圖案
115‧‧‧電極接墊
12‧‧‧第一LED晶片、LED晶片
121‧‧‧間隙
13‧‧‧第二LED晶片、LED晶片
131‧‧‧間隙
14‧‧‧異方性導電膠
15‧‧‧封膠體
20‧‧‧熱壓頭
30‧‧‧支撐結構
31‧‧‧通孔
32‧‧‧實體部
40‧‧‧連接器
S101~S117‧‧‧步驟
【0010】

　　第1圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置的製造方法的步驟流程圖。
　　第2圖為第1圖之步驟S101之示意圖。
　　第3圖為第1圖之步驟S103之示意圖。
　　第4圖為第1圖之步驟S105之示意圖。
　　第5圖為第1圖之步驟S107之示意圖。
　　第6圖為第1圖之步驟S109之示意圖。
　　第7圖為第6圖之支撐結構的俯視圖。
　　第8圖為第1圖之步驟S111之示意圖。
　　第9圖為第1圖之步驟S113之示意圖。
　　第10圖為第1圖之步驟S113之另一示意圖。
　　第11(a)圖為本發明第10圖之發光裝置之光型示意圖。
　　第11(b)圖為於第10圖之發光裝置外塗反射層之光型示意圖。
　　第12圖為第1圖之步驟S115之另一示意圖。
　　第13圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之側視圖。
　　第14圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置與連接器相連接之示意圖（封膠體未顯示）。
 【0011】
請參閱第1圖所示，其為依據本發明之較佳實施例之發光裝置的製造方法的步驟流程圖。該發光裝置的製造方法（以下簡稱為製造方法）可製造出一或複數個可提供全周光的發光裝置（例如第10圖或第11圖所示者），而該製造方法可包含步驟S101至S117，各步驟的技術內容將依序說明如下。
【0012】
請參閱第2圖所示，其為第1圖之步驟S101之示意圖。於該步驟S101中，一基板11將被提供。該基板11可為一玻璃基板、一藍寶石基板、一金屬基板或一塑膠基板等任何可形成有電路圖案的板狀結構，其中的金屬基板可包含一金屬基底以及設置於該金屬基底上及下的兩絕緣層（圖未示）。
【0013】
於結構上，該基板11可為一長方形板，且可具有一第一表面111及一第二表面112，該第二表面112與第一表面111為相反地設置，即第二表面112若朝下時，第一表面111將朝上；該第一表面111上還具有一第一電路圖案113，而第二表面112具有一第二電路圖案114。若基板11為導電材料所構成時（如金屬基板），該第一電路圖案113及第二電路圖案114係設置於一絕緣層上。另外，第一電極圖案113可由金屬材料、陶瓷導電材料或者高分子導電材料所構成。亦可選自透明導電材料，例如銦錫氧化物（indium tin oxide，ITO）。
【0014】
另說明的是，該基板11被提供後，會放置在一承載結構（圖未示）上，以進行後續的步驟。
【0015】
請參閱第3圖所示，其為第1圖之步驟S103之示意圖。於步驟S103中，複數個第一LED晶片12將被設置於該基板11的第一表面111上。該些第一LED晶片12可沿著第一表面111之一長度方向而設置，故該些第一LED晶片12至少會排列成一縱列，且該些第一LED晶片12彼此相分隔，故每個第一LED晶片12與相鄰的第一LED晶片12之間形成有一間隙121。
【0016】
在種類上，該些第一LED晶片12可為各種色光之LED晶片，而較佳地，該些第一LED晶片12可各為一白光LED晶片（白光LED晶片可為包覆有一螢光膠體的LED晶片，其中俯視觀之，白光LED晶片之面積係不大於LED晶片之1.3倍，較佳係不大於1.1倍）。此外，該些第一LED晶片12可各為一倒裝晶片（Flip chip）之形式。
【0017】
請參閱第4圖所示，其為第1圖之步驟S105之示意圖。於步驟S105中，該些第一LED晶片12及該第一電路圖案113將被相互電性連接，以使得外部之電能可透過該第一電路圖案113而供應至該些第一LED晶片12。
【0018】
第一LED晶片12及第一電路圖案113之間的電性連接，可使用各種接合技術來達成之，例如直接接合（direct bonding）、共晶接合（eutectic bonding）、金球或凸塊接合、銀膠或錫膏接合等。
【0019】
於本實施例中，該些第一LED晶片12係透過一異方性導電膠（Anisotropic Conductive Paste, ACP）14來電性連接該第一電路圖案113，該異方性導電膠14係受到壓力及熱後才會產生垂直向的導電性。
【0020】
於步驟S103中（如第3圖所示），該異方性導電膠14會在第一LED晶片12設置於第一表面111之前，先設置於該第一表面111上，然後第一LED晶片12再設置於該異方性導電膠14上（因此，第一LED晶片12為間接地設置於第一表面111上）。爾後於步驟S105中，透過熱壓合（hot pressing）之方式使該異方性導電膠14產生導電性，俾使第一LED晶片12的兩電極（圖未示）與第一電路圖案113產生電性連接。
【0021】
該熱壓合可透過一熱壓裝置（圖未示）來實施之。具體而言，基板11會被移入一熱壓裝置中，然後一熱壓頭20會從該些第一LED晶片12之上方來下壓該些第一LED晶片12，以經由該些第一LED晶片12來提供熱能及壓力至該異方性導電膠14中。換言之，該熱壓合是從該些第一LED晶片12之上方來進行。
【0022】
該異方性導電膠14受到熱能及壓力後，會開始產生垂直方向的導電性。在一種較佳情況下，該熱壓合的熱能之溫度不大於攝氏230度，較佳係攝氏180度至230攝氏度；且該熱壓合的時間不超過120秒，較佳係30秒至120秒。換言之，該熱壓合係為低溫及短時間者，即可使該異方性導電膠14產生導電性。
【0023】
相較於直接接合、金球/凸塊接合或共晶接合的操作條件，熱壓合異方性導電膠所需的溫度較低且時間較短。低溫及短時間的熱壓合對於第一LED晶片12及基板11而言皆有益，原因在於：第一LED晶片12不會受到長時間的高溫作用而損壞，尤其當第一LED晶片12為白光LED晶片時，長時間的高溫會讓螢光膠體變色；基板11不會受到長時間的壓力而破裂，尤其當基板11為較脆的玻璃基板時，長時間的壓力易造成玻璃基板破裂。
【0024】
請參閱第5圖所示，其為第1圖之步驟S107之示意圖。於步驟107中，當第一LED晶片12及第一電路圖案113之間達成電性連接後，該基板11將被旋轉，以使基板11的第二表面112朝上；換言之，第一表面111將朝下。
【0025】
請參閱第6圖所示，其為第1圖之步驟S109之示意圖。於步驟S109中，第二表面112朝上的該基板11將被放置於一具有複數個通孔31及複數個實體部32的支撐結構30上，且該些第一LED晶片12（以及異方性導電膠14）將分別位於該些通孔31中。換言之，該些實體部32將位於第一LED晶片12之間的間隙121中，且該些實體部32抵靠著該基板11。
【0026】
請配合參閱第7圖，其為第6圖之支撐結構的俯視圖。該支撐結構30可較該基板11為厚（例如支撐結構30的厚度可為250至300微米），且該支撐結構30可為一長型板狀結構，而該些通孔31與該些實體部32係沿著支撐結構30的一長度方向而交錯地排列。通孔31是支撐結構30被貫穿地移除的部分，而實體部32係支撐結構30未有被移除的部分。
【0027】
支撐結構30較佳地可選用結構強度較佳且可承受操作溫度（以熱壓製程而言係指熱壓溫度）的材料來製成，例如該支撐結構30可為一鋼板。
【0028】
參閱第8圖所示，其為第1圖之步驟S111之示意圖。在步驟S111中，當基板11放置於支撐結構30上後，複數個第二LED晶片13將被設置於該基板11的第二表面112上。該些第二LED晶片13可沿著第二表面112之一長度方向而設置，故該些第二LED晶片13至少會排列成一縱列；並且，該些第二LED晶片13彼此相分隔，故每個第二LED晶片13與相鄰的第二LED晶片13之間形成有一間隙131。
【0029】
此外，每個該第二LED晶片13係位於該些第一LED晶片12的相鄰兩個之間的間隙121的上方；換言之，每個該第二LED晶片13位於該些實體部32的其中一個之上方。所述「上方」應是指「正上方」，因此該第二LED晶片13位於該間隙121（或實體部32）之上方時。較佳地，該第二LED晶片13與該間隙121（或實體部32）在垂直方向的投影係至少部分地重疊。
【0030】
在種類上，該些第二LED晶片13可為各種色光之LED晶片，而較佳地，該些第二LED晶片13可各為一白光LED晶片。此外，該些第二LED晶片13可各為一倒裝晶片之形式。
【0031】
請參閱第9圖所示，其為第1圖之步驟S113之示意圖。於步驟S113中，該些第二LED晶片13及該第二電路圖案114將被相互電性連接，以使得外部之電能可透過該第二電路圖案114而供應至該些第二LED晶片13。
【0032】
該些第二LED晶片13及該第二電路圖案114之間的電性連接，亦可藉由各種接合技術來達成之。於本實施例中，該些第二LED晶片13也是透過一異方性導電膠14來電性連接該第二電路圖案114。因此，於步驟S111中，該異方性導電膠14會在第二LED晶片13設置於第二表面112之前，先設置於該第二表面112上，然後第二LED晶片13再設置於該異方性導電膠14上。
【0033】
爾後於步驟S113中，透過熱壓合之方式使該異方性導電膠14產生導電性，俾使第二LED晶片13及第二電路圖案114產生電性連接。於熱壓合時，基板11及支撐結構30亦會被移入熱壓裝置（圖未示）中，然後熱壓頭20會從該些第二LED晶片13之上方來下壓該些第二LED晶片13。因此，該熱壓合是從該些第二LED晶片13之上方來進行。
【0034】
較佳地，該熱壓合係為低溫及短時間者，故較不會造成第二LED晶片13及基板11損壞。此外，當第二LED晶片13進行熱壓合時，位於下方的第一LED晶片12不會從第一表面111上脫落。原因在於，由於熱壓合產生的熱能的溫度低且作用時間短、且該熱能是來自於上方，故不會造成下方的第一LED晶片12與第一表面111之間的接合材料（例如異方性導電膠14）熱融化。
【0035】
另說明的是，當第二LED晶片13進行熱壓合時，位於第二LED晶片13及基板11下方的支撐結構30的實體部32可支撐著該基板11，使基板11不易彎曲而斷裂。尤其當基板11為較脆的玻璃基板時，基板11的彎曲易造成基板11的斷裂。
【0036】
請參閱第10圖所示，其為第1圖之步驟S113之另一示意圖。當步驟S113結束後，一可供利用的發光裝置10即被製造出。由於該發光裝置10的上下兩側都可發射出光線，故該發光裝置10可視為提供出一全周光出光效果。
【0037】
另外，該發光裝置10的該些第一LED晶片12的相鄰兩個之間的該間隙121中，係無反射層被設置於該第一表面111上；而該些第二LED晶片13的相鄰兩個之間的該間隙131中，係無反射層被設置於該第二表面112上。換言之，在發光裝置10的製造過程中，可選擇不在基板11的第一表面111及第二表面112上設置反射層。
【0038】
請參閱第11(a)及11(b)圖，所示，第11(a)圖為為本發明第10圖之發光裝置之光型示意圖，其上並無反射層；11(b)圖則為於第10圖之發光裝置外塗反射層之光型示意圖。在第11(a)及11(b)圖中，W-0線代表沿發光裝置正面（W-0線中之90o 位置）至背面（W-0線中之-90o 位置）之發光強度，而W-90線為沿發光裝置右側（W-90線中之90o 位置）至左側（W-90線中之-90o 位置）之發光強度。比較第11(a)及11(b)圖可知，當發光裝置10的基板11沒有反射層且為透光者（例如玻璃基板或藍寶石基板）時，其側邊發光強度較具有反射層者高。此即代表不具有反射層之發光裝置10具有較佳的側邊出光效果，可滿足全周光出光效果之需求。
【0039】
請參閱第12圖所示，其為第1圖之步驟S115之示意圖。當步驟S113完成後，發光裝置10可選擇地接著進行一封膠步驟（步驟S115）及/或一切割步驟（S117）。於步驟S115中，一封膠體15將被設置於基板11之第一表面111及第二表面112上，以包覆該些第一LED晶片12及該些第二LED晶片13。該封膠體15可保護第一LED晶片12及第二LED晶片13，亦可用以調整第一LED晶片12及第二LED晶片13所發射出的光線的顏色。因此，該封膠體15可為一透明膠體或一螢光膠體。
【0040】
此外，第一表面111及第二表面112具有部分區域（例如左右兩側）沒有封膠體15被設置，以使得該些區域上的第一電路圖案113及第二電路圖案114具有不被封膠體15包覆之部分以做為與外部電路之銜接點（電路接墊）。藉此，可供電至LED晶片12及13。
【0041】
於步驟S117中，發光裝置10的基板11將被切割成數份，以使得一個「長度較長、具有較多個LED晶片12及13」的發光裝置10變成複數個「長度適當、具有適當數的LED晶片12及13」的發光裝置10。其中第一電路圖案113及第二電路圖案114可依照切割位置做適當設計，俾使發光裝置10中之LED晶片12及13均與銜接點電性連接，藉此連接至外部電路。
【0042】
綜合上述，該製造方法的技術效果至少有：
　　1、所製造出的發光裝置10可朝兩方向發光，以提供全周光出光效果。
　　2、第一及第二LED晶片12及13與基板11電性連接的過程中，第一及第二LED晶片12及13不易損壞，而基板11不易斷裂。
　　3、上方的第二LED晶片13與基板11在電性連接的過程中，下方的第一LED晶片12不易從基板11上掉落。
　　4、上述第2點及第3點表示所製造出的發光裝置10具有較高的良率。
　　5、所製造出的發光裝置10可不需設置反射層，故發光裝置10的光型可較佳。
【0043】
請參閱第13圖所示，其為依據本發明之較佳實施例之發光裝置的之側視圖。該發光裝置10’可由上述的發光裝置的製造方法來製造出，且該發光裝置10’的技術內容可參照上述該製造方法（以及所製造出的發光裝置10）的技術內容。因此，以下該發光裝置10’的技術內容與製造方法的技術內容的重複部分，將簡化或省略說明。
【0044】
該發光裝置10’可包含一基板11、複數個第一LED晶片12以及複數個第二LED晶片13。該基板11具有一第一表面111及一第二表面112，該第一表面111係相反於該第二表面112；該第一表面111上具有一第一電路圖案113，而該第二表面112上具有一第二電路圖案114。
【0045】
該些第一LED晶片12設置於該第一表面111上並電性連接該第一電路圖案113，而該些第二LED晶片13設置於該第二表面112上並電性連接該第二電路圖案114。並且，每一個該第二LED晶片13位於該些第一LED晶片12的相鄰兩個之間的間隙121的上方（即正上方）。藉此，發光裝置10’可朝兩方向發光，以提供全周光。
【0046】
較佳地，該些第一LED晶片12及該些第二LED晶片13係透過一異方性導電膠14來分別地電性連接該第一電路圖案113及該第二電路圖案114。藉此，該些第一及第二LED晶片12及13能可靠地與外部電路電性連接。
【0047】
該發光裝置10’可進一步包含一封膠體15，該封膠體15設置於該第一表面111及該第二表面112上，並包覆該些第一LED晶片12及該些第二LED晶片13。藉此，該些第一及第二LED晶片12及13可被該封膠體15保護。
【0048】
此外，在發光裝置10’中，該些第一LED晶片12的相鄰兩個之間的該間隙121中，係無反射層被設置於該第一表面111上；該些第二LED晶片13的相鄰兩個之間的該間隙131中，係無反射層被設置於該第二表面112上；換言之，發光裝置10’排除「反射層」的設置。藉此，該發光裝置10’發射出的光線有較佳的光型。
【0049】
另說明的是，請參閱第13圖及第14圖所示，基板11的第一表面111及第二表面112具有部分區域（例如左右兩側）沒有封膠體15被設置，以使得該些區域上的第一電路圖案113或第二電路圖案114具有不被封膠體15包覆之部分，以做為與外部電路之銜接點（即電極接墊115）。藉此，發光裝置10’的一端可直接插接至一連接器40或燈座（圖未示）中，以使該端中的電極接墊115與連接器40或燈座內的接點（圖未示）相接觸，進而使來自連接器40的電能可供應至LED晶片12及13。
【0050】
此外，發光裝置10’可應用於任何有照明需求的場合中，例如可應用於燈泡中（即設置於燈泡的燈殼內，作為燈泡的燈絲），然後該燈泡再裝設於一般照明設備中（圖未示）。或者，發光裝置10’可具直接裝設於一般的照明設備中；此時，發光裝置10’的電極接墊115可與照明設備的連接器相電性連接。
【0051】
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
S101~S117‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種發光裝置的製造方法，包含：提供一具有一第一表面及一第二表面的基板，其中該第一表面上具有一第一電路圖案，該第二表面上具有一第二電路圖案；設置複數個第一LED晶片於該第一表面；電性連接該些第一LED晶片及該第一電路圖案；旋轉該基板，以使該第二表面朝上；將該基板放置於一具有複數個通孔及複數個實體部的支撐結構上，並使該些第一LED晶片分別位於該些通孔中，其中該些通孔與該些實體部係交錯地排列；設置複數個第二LED晶片於該第二表面；以及電性連接該些第二LED晶片及該第二電路圖案。
  2. 如請求項1所述的發光裝置的製造方法，其中該些第一LED晶片及該些第二LED晶片係各為一倒裝晶片。
  3. 如請求項1所述的發光裝置的製造方法，其中，該些第一LED晶片及該些第二LED晶片係透過一異方性導電膠來分別地與該第一電路圖案及該第二電路圖案電性連接。
  4. 如請求項3所述的發光裝置的製造方法，其中係以熱壓合之方式進行電性連接。
  5. 如請求項4所述的發光裝置的製造方法，其中，該熱壓合的熱能之溫度不大於攝氏230度，而該熱壓合的 時間不超過120秒。
  6. 如請求項4所述的發光裝置的製造方法，其中，該熱壓合係從該些第一LED晶片或該些第二LED晶片之上方來進行。
  7. 如請求項1至6任一項所述的發光裝置的製造方法，其中，該基板為一玻璃基板、一藍寶石基板、一金屬基板或一塑膠基板。
  8. 如請求項1至6任一項所述的發光裝置的製造方法，其中，該支撐結構為一鋼板。
  9. 如請求項1至6任一項所述的發光裝置的製造方法，其中，該些第一LED晶片及該些第二LED晶片各為一白光LED晶片。
  10. 如請求項1所述的發光裝置的製造方法，更包含：將一封膠體設置於該第一表面及該第二表面上，以包覆該些第一LED晶片及該些第二LED晶片。
  11. 如請求項10所述的發光裝置的製造方法，其中，該封膠體為一透明膠體或一螢光膠體。
  12. 如請求項1所述的發光裝置的製造方法，更包含：電性連接該些第二LED晶片及該第二電路圖案後，切割該基板。
  13. 一種發光裝置，包含：一基板，具有一第一表面及一第二表面，該第一表面係相反於該第二表面，其中該第一表面上具有一第一電路圖案，該第二表面上具有一第二電路圖案； 複數個第一LED晶片，設置於該第一表面上並電性連接該第一電路圖案；以及複數個第二LED晶片，設置於該第二表面上並電性連接該第二電路圖案，其中，每一個該第二LED晶片係位於該些第一LED晶片的相鄰兩個之間的一間隙的上方；其中，該間隙之間距約等於該些第二晶片之寬度。
  14. 如請求項13所述的發光裝置，其中該些第一LED晶片及該些第二LED晶片係各為一倒裝晶片。
  15. 如請求項14所述的發光裝置，其中，該些第一LED晶片及該些第二LED晶片係透過一異方性導電膠來分別地電性連接該第一電路圖案及該第二電路圖案。
  16. 如請求項13所述的發光裝置，其中，該基板為一玻璃基板、一藍寶石基板、一金屬基板或一塑膠基板。
  17. 如請求項13所述的發光裝置，其中，該些第一LED晶片及該些第二LED晶片各為一白光LED晶片。
  18. 如請求項13至17任一項所述的發光裝置，更包含一封膠體，設置於該第一表面及該第二表面上，並包覆該些第一LED晶片及該些第二LED晶片。
  19. 如請求項18所述的發光裝置，其中，該封膠體為一透明膠體或一螢光膠體。
  20. 如請求項13至17任一項所述的發光裝置，其中，該些第一LED晶片的相鄰兩個之間的該間隙中，係無反 射層被設置於該第一表面上；該些第二LED晶片的相鄰兩個之間的間隙中，係無反射層被設置於該第二表面上。
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