TWI581461B - Manufacturing method of light emitting device - Google Patents

Description

發光裝置之製造方法

本發明係有關於一種發光裝置之製造方法。

世界最早的發光二極體產品出現在西元1968年，之後光電產業陸續研發出許多顏色發光二極體，而直至西元1993年日本日亞公司成功開發出發光效率較高的藍綠光發光二極體後，方使全彩化的發光二極體產品得以實現。由於，在GaInN系的藍色及綠色發光二極體開發完成後，白光發光二極體即成為業界追求的對象。從1996年日亞化學量產白光發光二極體開始，全球發光二極體業者紛紛將研發的重點轉移至白光發光二極體，其完全可以取代現有白熾燈實現室內外照明，亦將廣泛地、革命性地取代傳統之白熾燈等現有之光源，進而成為符合節能環保主題之主要光源。因此發光二極體因具高耐震性、壽命長、耗電量少等特性，而廣泛應用於民眾之日常生活中，例如：家電用品、各種儀器之指示燈或光源等，且戶外發光裝置或顯示裝置亦越來越普遍地採用發光二極體做為發光元件，例如：交通號誌、戶外電子看板，且隨著現今顯示裝置受到節能省碳之風氣影響，液晶顯示器之背光源亦逐漸普遍採用發光二極體做為背光源主流，其原因在於發光二極體可符合高亮度、低耗電之需求，也就是發光二極體可符合省電節能之綠色環保訴求，又可提供高亮度的照明，其中尤以白光發光二極體做為光源的發明為較佳之照明應用。

傳統固態半導體白光光源主要有以下三種方式：第一種白光光源是以紅、藍、綠三色發光二極體晶粒組成白光發光模組，其具有高發光效率、高演色性優點，但同時也造成需利用具不同色光的發光二極體晶粒，因此此種白光發光模組需配合不同的磊晶材料製作而成，連帶導致發光模組本身之電壓特性也受到不同晶粒的電性而隨之不同，進而導致發光 模組之製造成本偏高，且其控制線路設計複雜，以及混光效果差；第二種白光光源是以藍光發光二極體，並激發黃色釔鋁石榴石(YAG)螢光粉產生白光，此種白光光源為現今光電產業市場的主流趨勢，其技術特徵在於填充混有黃光YAG螢光粉的光學膠於藍光發光二極體晶片的外圍，以讓此藍光發光二極體晶片所發出藍光入射至光學膠中，而藍光激發黃光YAG螢光粉轉換藍光成黃光，其中該黃光之波長約為400~530nm，利用藍光發光二極體晶片所發出的光線激發，同時也會有部份的藍光發射出來，此部份未參與光轉換之藍光配合上螢光粉所發出的黃色光，即形成藍光、黃光二波長所混合的白光。第三種白光光源是以含有三色螢光粉之紫外光發光二極體透過明天光學膠中激發含出均勻之藍光、混有一定比例之藍色、綠色、紅色螢光粉，激發後可得到三波長之白光。

而，對白光發光二極體封裝技術方面，在發展高功率以及大面積發光二極體照明模組時，其散熱問題將嚴重影響到元件壽命之外，現行發光二極體封裝上常用的點膠、封灌、模壓工藝方式，因現今產業所採用之發光二極體之封裝基於經濟上的考量，認為採用環氧樹脂進行封裝，如此易在使用過程中變稠，導致螢光粉層較難控制氣泡產生、缺料、黑點以及螢光膠中發生螢光粉沉澱等較難避免的缺陷，且螢光粉層為非平整面，因而造成色光的發光均勻度無法保持一致，且易造成白光發光二極體產品在不同發光角度的色溫差異。雖然隨著螢光粉或封裝膠的不斷改良下，白光發光二極體改善了出光效率，也改善了光轉換效率，但白光發光二極體也面臨了其他問題，例如：螢光粉層厚度不斷地增厚，或者螢光粉或封裝膠覆蓋白光發光二極體的外部電極，使白光發光二極體的電性接觸不良等問題，且螢光粉層經不斷改良仍然為非平整面，因此色溫均勻度的問題仍然存在。

有鑑於此，我們將提出一新穎發光裝置之製造方法，除了可改善螢光粉覆蓋電極的缺點外，更改善發光裝置之厚度問題，使具發光二極體之發光裝置的厚度有效減少。

本發明之一目的在於提供一種發光裝置之製造方法，其利用 電極避免受到螢光粉的覆蓋，以提高電極之導電性。

本發明之另一目的在於提供一種發光裝置之製造方法，其利用保護層保護電極，且螢光粉層之高度不超過保護層之高度，以讓發光裝置之厚度減少並改善色溫均勻度。

本發明係提供一種發光裝置之製造方法，其先提供一基板，然後形成一發光單元於該基板上，形成至少一電極，該電極電性連接該發光二極體，形成保護層於該電極上，形成一螢光粉層於該發光單元上，該螢光粉層覆蓋該發光單元與該保護層，移除該保護層上之部分螢光粉層並平整該螢光粉層；以及移除該保護層。本發明係在製作發光裝置的過程利用保護層避免螢光粉層影響電極的導電性，且本發明更改善發光裝置之螢光粉厚度與均勻性問題，使具發光二極體之發光裝置的厚度有效減少，同時在白光色溫控制的穩定性也大為提高。

茲為使 貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：

10‧‧‧第一發光裝置

102‧‧‧螢光粉層

12‧‧‧基板

14‧‧‧發光單元

16‧‧‧第一電極

162‧‧‧第一保護層

18‧‧‧第二電極

182‧‧‧第二保護層

20‧‧‧第二發光裝置

202‧‧‧螢光粉層

22‧‧‧基板

24‧‧‧發光單元

26‧‧‧第一電極

262‧‧‧第一保護層

28‧‧‧第二電極

282‧‧‧第二保護層

30‧‧‧第三發光裝置

32‧‧‧基板

34‧‧‧發光模組

342‧‧‧第一導電墊

344‧‧‧第二導電墊

346‧‧‧承載基板

348‧‧‧第一連接單元

350‧‧‧第二連接單元

352‧‧‧第一導電支撐墊

354‧‧‧第二導電支撐墊

356‧‧‧發光單元

36‧‧‧第一電極

362‧‧‧第一保護層

38‧‧‧第二電極

382‧‧‧第二保護層

40‧‧‧第四發光裝置

402‧‧‧螢光粉層

42‧‧‧基板

44‧‧‧發光單元

46‧‧‧上電極

462‧‧‧保護層

第一A圖為本發明之一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第一B圖為本發明之一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第一C圖為本發明之一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第一D圖為本發明之一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第一E圖為本發明之一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第一F圖為本發明之一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第一G圖為本發明之一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第二A圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第二B圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第二C圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第二D圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖； 第二E圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第二F圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第二G圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三A圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三B圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三C圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三D圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三E圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三F圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三G圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三H圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三I圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第三J圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第四A圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第四B圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第四C圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第四D圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第四E圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；第四F圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖；以及第四G圖為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖。

請參閱第一A圖至第一G圖，其為本發明之一較佳實施例之實施步驟的示意圖。如第一A圖至第一G圖所示，其表示本發明之一第一發光裝置10之製作流程。首先如第一A圖所示，提供一基板12，該基板12之材料係選自於Al₂O₃、SiC、GaAs、GaN、AlN、GaP、Si、ZnO及MnO、Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族、Ⅳ族、Ⅳ-Ⅳ族及上述之任意組合之其中之一。如第一B圖所示，形成一發光單元14於該基板12上，其中本實施例之發 光單元14為一正面型發光二極體晶片，因此如第一C圖所示，一第一電極16與一第二電極18分別形成於該發光單元14上，其中該第一電極16與該第二電極18之材料為選自於金、銀、鉛、銦、錫、導電膠及上述之組合的其中之一。如第一D圖所示，一第一保護層162與一第二保護層182分別形成於該第一電極16與該第二電極18，其中該第一保護層162與該第二保護層182之材料選自於介電材料、有機材料或乾料。

承接上述，如第一E圖所示，形成一螢光粉層102於發光單元14上，螢光粉層102之材料選自於黃色釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，簡稱YAG)，黃色鋱鋁石榴石(Terbium Aluminum Garnet，簡稱TAG)，黃色矽酸鹽(Silicate)，例如具Sr2SiO4或Sr3SiO5晶相之組合物，硫化物(Sulfate)，氮化物(Nitrate)，或上述材料之任意組合，更選自於透明樹脂、矽膠、或上述材料之任意組合，其中該透明樹脂可為環氧樹脂、聚乙稀或聚丙稀等。如第一F圖所示，利用切削法或研磨法移除該第一保護層162與該第二保護層182上之部分該螢光粉層102，也就是將高度超過該第一保護層162與該第二保護層182的部分螢光粉層102移除，使螢光粉層102的厚度不超過該第一保護層162與該第二保護層182之厚度，其中切削法係水刀或機械刀具進行切削，研磨法係採用砂輪進行研磨，以讓螢光粉層102之厚度等於或小於該第一保護層162與該第二保護層182之厚度，螢光粉層102之厚度為10微米至50微米。如第一G圖所示，利用蝕刻法移去該第一保護層162與該第二保護層182，其中蝕刻法係採用濕蝕刻或乾蝕刻。如此本實施例即可讓該第一電極16與該第二電極18避免受到該螢光粉層102的覆蓋，進而避免該第一電極16與該第二電極18降低導電性，甚至可避免該第一電極16與該第二電極18受該螢光粉層102的影響而接觸不良，此外，本發明可將該螢光粉層102經修整後的出光面為一平整面，所以本發明之發光裝置10的色溫均勻度較佳，且更改善發光裝置之螢光粉厚度，使具發光二極體之發光裝置的厚度有效減少，同時在白光色溫控制的穩定性也大為提高。

請參閱第二A圖至第二G圖，其為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖。如第二A圖至第二G圖所示，其表示本發明之一 第二發光裝置20之製作流程。首先如第二A圖所示，提供一導電基板22，該基板22之材料係選自於半導體、金屬或其合金。如第二B圖所示，形成一發光單元24於該基板22上，其中本實施例之發光單元24為一覆晶式發光二極體晶片，因此如第二C圖所示，一第一電極26與一第二電極28分別形成於該基板22上，且該第一電極26與該第二電極28分別電性連接於發光單元24，其中該第一電極26與該第二電極28之材料為選自於金、銀、鉛、銦、錫、導電膠及上述之組合的其中之一。如第二D圖所示，一第一保護層262與一第二保護層282分別形成於該第一電極26與該第二電極28，其中該第一保護層262與該第二保護層282之材料選自於介電材料、有機材料或乾料。

承接上述，如第二E圖所示，形成一螢光粉層202於發光單元24上，螢光粉層202之材料選自於黃色釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，簡稱YAG)，黃色鋱鋁石榴石(Terbium Aluminum Garnet，簡稱TAG)，黃色矽酸鹽(Silicate)，例如具Sr2SiO4或Sr3SiO5晶相之組合物，硫化物(Sulfate)，氮化物(Nitrate)，或上述材料之任意組合，更選自於透明樹脂、矽膠、或上述材料之任意組合，其中該透明樹脂可為環氧樹脂、聚乙稀或聚丙稀等。如第二F圖所示，利用切削法或研磨法平整該螢光粉層202、該第一保護層262與該第二保護層282，使螢光粉層202的厚度不超過該第一保護層262與該第二保護層182之厚度，其中切削法係水刀或機械刀具進行切削，研磨法係採用砂輪進行研磨，以讓螢光粉層202之厚度等於或小於該第一保護層262與該第二保護層282之厚度，螢光粉層202之厚度為10微米至50微米。如第二G圖所示，利用蝕刻法移去該第一保護層262與該第二保護層282，其中蝕刻法係採用濕蝕刻或乾蝕刻。如此本實施例即可讓該第一電極26與該第二電極28避免受到該螢光粉層202的覆蓋，進而避免該第一電極26與該第二電極28降低導電性，甚至可避免該第一電極26與該第二電極28受該螢光粉層202的影響而接觸不良，進而避免被誤判為不良品。此外，本發明更可將該螢光粉層102經修整後的出光面為一平整面，所以本發明之發光裝置10的色溫均勻度較佳，更改善發光裝置之螢光粉厚度，使具發光二極體之發光裝置的厚度有效減少，同時在白光色溫控制的 穩定性也大為提高。

請參閱第三A圖至第三G圖，其為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖。如第三A圖至第三G圖所示，其表示本發明之一第三發光裝置30之製作流程。首先如第三A圖所示，提供一基板32，該基板32之材料係選自於Al₂O₃、SiC、GaAs、GaN、AlN、GaP、Si、ZnO及MnO、Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族、Ⅳ族、Ⅳ-Ⅳ族及上述之任意組合之其中之一。如第三B圖所示，形成一發光模組34(如第三E圖所示)之一第一導電墊342與一第二導電墊344於基板32上，其中該第一導電墊342與該第二導電墊344之材料為選自於金、銀、鉛、銦、錫、導電膠及上述之組合的其中之一。如第三C圖所示，設置一承載基板(sub-mount)346於該第一導電墊342與該第二導電墊344上，且承載基板346中具有一第一連接單元348與一第二連接單元350，該第一連接單元348電性連接於該第一導電墊342，該第二連接單元350電性連接於該第二導電墊344，其中該承載基板346之材料係選自於Al₂O₃、SiC、GaAs、GaN、AlN、GaP、Si、ZnO及MnO、Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族、Ⅳ族、Ⅳ-Ⅳ族及上述之任意組合之其中之一。

承接上述，如第三D圖所示，形成一第一導電支撐墊352與一第二導電支撐電354於該承載基板342上，該第一導電支撐墊352電性連接於該第一連接單元348，該第二導電支撐墊354電性連接於該第二連接單元350，其中該第一導電支撐墊352與該第二導電支撐電354之材料可為選自於金、銀、鉛、銦、錫、導電膠及上述之組合的其中之一。如第三E圖所示，設置一發光單元356於該第一導電支撐墊352與該第二導電支撐電354上，該發光單元356電性連接於該第一導電支撐墊352與該第二導電支撐電354，其中該發光單元356係設置至少一發光二極體，且該發光二極體為一垂直式發光二極體、一覆晶式發光二極體或一正面型發光二極體。

接續上述，如第三F圖所示，一第一電極36與一第二電極38分別形成於該基板32上，且位於該發光模組34之二側，該第一電極36電性連接於該第一導電墊342，該第二電極38電性連接於該第二導電墊344，其中該第一電極36與該第二電極38之材料為選自於金、銀、鉛、銦、錫、導電膠及上述之組合的其中之一。如第三G圖所示，一第一保護層362 與一第二保護層382分別形成於該第一電極36與該第二電極38，其中該第一保護層362與該第二保護層382之材料選自於介電材料、有機材料或乾料。如第三H圖所示，形成一螢光粉層302於發光模組34上，螢光粉層302之材料選自於黃色釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，簡稱YAG)，黃色鋱鋁石榴石(Terbium Aluminum Gamet，簡稱TAG)，黃色矽酸鹽(Silicate)，例如具Sr2SiO4或Sr3SiO5晶相之組合物，硫化物(Sulfate)，氮化物(Nitrate)，或上述材料之任意組合，更選自於透明樹脂、矽膠、或上述材料之任意組合，其中該透明樹脂可為環氧樹脂、聚乙稀或聚丙稀等。如第三I圖所示，利用切削法或研磨法移除該第一保護層362與該第二保護層382上的部分該螢光粉層302，也就是將高度超過該第一保護層362與該第二保護層382的部分螢光粉層302移除，使螢光粉層302的厚度不超過該第一保護層362與該第二保護層382之厚度，以及獲得出光面較為平整知該螢光粉層302，其中切削法係水刀或機械刀具進行切削，研磨法係採用砂輪進行研磨，以讓螢光粉層302之厚度等於或小於該第一保護層362與該第二保護層382之厚度，螢光粉層302之厚度為10微米至50微米。如第三J圖所示，利用蝕刻法移去該第一保護層362與該第二保護層382，其中蝕刻法係採用濕蝕刻或乾蝕刻。如此本實施例即可讓該第一電極36與該第二電極38避免受到該螢光粉層302的覆蓋，進而避免該第一電極36與該第二電極38降低導電性，甚至可避免該第一電極36與該第二電極38受該螢光粉層302的影響而接觸不良，進而避免被誤判為不良品，此外，本發明可將該螢光粉層102經修整後的出光面為一平整面，所以本發明之發光裝置10的色溫均勻度較佳。本發明更改善發光裝置之螢光粉厚度，使具發光二極體之發光裝置的厚度有效減少，同時在白光色溫控制的穩定性也大為提高。

請參閱第四A圖至第四G圖，其為本發明之另一較佳實施例之實施步驟的示意圖。如圖所示，本發明之製造方法更可應用於製作垂直式發光二極體，其中第四A圖至第四G圖為製作一第四發光二極體40之製作過程。如第四A圖所示，提供一導電基板42，該基板42之材料係選自於半導體、金屬或其合金。如第四B圖所示，形成一發光單元44於該基板42上，其中本實施例之發光單元44為一垂直式發光二極體，因此如第四 C圖所示，一上電極46形成於該發光單元44上，且該上電極46電性連接於發光單元44，其中該上電極46之材料為選自於金、銀、鉛、銦、錫、導電膠及上述之組合的其中之一。如第二D圖所示，一保護層462分別形成於該上電極46，其中該保護層462之材料選自於介電材料、有機材料或乾料。

承接上述，如第四E圖所示，形成一螢光粉層402於發光單元24上，螢光粉層402之材料選自於黃色釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，簡稱YAG)，黃色鋱鋁石榴石(Terbium Aluminum Garnet，簡稱TAG)，黃色矽酸鹽(Silicate)，例如具Sr2SiO4或Sr3SiO5晶相之組合物，硫化物(Sulfate)，氮化物(Nitrate)，或上述材料之任意組合，更選自於透明樹脂、矽膠、或上述材料之任意組合，其中該透明樹脂可為環氧樹脂、聚乙稀或聚丙稀等。如第四F圖所示，利用切削法或研磨法平整該螢光粉層402、該保護層462，使螢光粉層402的厚度不超過該保護層462之厚度，其中切削法係水刀或機械刀具進行切削，研磨法係採用砂輪進行研磨，以讓螢光粉層402之厚度等於或小於該保護層462之厚度，螢光粉層402之厚度為10微米至50微米。如第四G圖所示，利用蝕刻法移去該保護層462，其中蝕刻法係採用濕蝕刻或乾蝕刻。如此本實施例即可讓該上電極46避免受到該螢光粉層402的覆蓋，進而避免該上電極46降低導電性，甚至可避免該上電極46受該螢光粉層402的影響而接觸不良，進而避免被誤判為不良品。此外，本發明可將該螢光粉層402經修整後的出光面為一平整面，所以本發明之發光裝置40的色溫均勻度較佳，且更改善發光裝置之螢光粉厚度，使具發光二極體之發光裝置的厚度有效減少，同時在白光色溫控制的穩定性也大為提高。綜上所述，本發明為一種發光裝置之製造方法，其係利用保護層避免螢光粉層覆蓋到基板上的電極，以避免電極之導電性受到螢光粉層的影響，如此本發明之製造方法所製作的發光裝置於外接電源的時候，可避免電極的接觸不良而造成發光裝置被判定為劣品，且本發明更可讓發光裝置降低厚度與改善色溫均勻度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許 之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧第一發光裝置

102‧‧‧螢光粉層

12‧‧‧基板

14‧‧‧發光單元

16‧‧‧第一電極

162‧‧‧第一保護層

18‧‧‧第二電極

182‧‧‧第二保護層

Claims (6)

1. 一種發光裝置之製造方法，其包含：提供一基板，該基板具有一主表面、一側表面及與該主表面相對的一底面，且該基板材料係包括Al₂O₃；形成一發光單元於該基板主表面上，並暴露部分該基板主表面；形成至少一電極，該電極電性連接該發光單元；以及形成一螢光粉層，該螢光粉層覆蓋該發光單元與該基板暴露的主表面與側表面，且該螢光粉層外圍側面與該基板底面垂直。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置之製造方法，其中在形成該螢光粉層的步驟前，還包括形成至少一保護層於該電極上，使形成該螢光粉層時，該螢光粉層覆蓋該保護層。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置之製造方法，還包括移除覆蓋該保護層之部分螢光粉層並平整該螢光粉層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置之製造方法，其中該螢光粉層的厚度為10微米至50微米。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置之製造方法，其中該發光單元為一垂直式發光二極體晶片、一覆晶式發光二極體晶片或一正面型發光二極體晶片。
6. 一種發光裝置，其包括：一基板，該基板具有一主表面、一側表面及與該主表面相對的一底面，且該基板材料係包括Al₂O₃；一發光單元形成於該基板主表面上，並暴露部分該基板主表面；至少一電極，該電極電性連接該發光單元；以及一螢光粉層，該螢光粉層覆蓋該發光單元與該基板暴露的主表面與側表面，且該螢光粉層外圍側面與該基板底面垂直。