TWI601909B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種發光裝置之製造方法。
發光二極體(light-emitting diode；LED)具有耗能低、低發熱、操作壽命長、防震、體積小、反應速度快以及輸出的光波長穩定等良好光電特性，因此發光二極體慢慢地取代傳統之照明產品。隨著光電科技的發展，固態照明在照明效率、操作壽命以及亮度等方面有顯著的進步，因此近年來發光二極體已經被應用於一般的家用照明上。目前，發光二極體燈泡之成本仍高於傳統之白熾燈泡，該如何降低發光二極體燈泡之製作成本，仍是一個重要的議題。
因此，本發明係關於一種製造發光裝置之方法。
製造發光裝置之方法，包含：提供複數個物理性相分離之支撐體；提供一第一發光元件及一第二發光元件，係分別固定於支撐體上；以及改變第一發光元件與第二發光元件之相對位置使第一發光元件與第二發光元件實質上不位於同一直線上。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下
10、21‧‧‧載具
100、200、300、600、700、800、900、1000、1100‧‧‧發光裝置
101‧‧‧支撐支架
102、102A、102B、102C、102D‧‧‧延伸支架
1021‧‧‧第一延伸支架
1022‧‧‧第二延伸支架
1023‧‧‧第三延伸支架
1024‧‧‧第四延伸支架
1025‧‧‧第五延伸支架
1021‧‧‧第一區域
1022‧‧‧第二區域
1023‧‧‧孔洞
1025‧‧‧接觸部分
103‧‧‧連接支架
104‧‧‧中間支架
11‧‧‧第一發光群組
12‧‧‧第二發光群組
111、111A、121、121A‧‧‧發光單元
20、20A、20B、20C、20D、20E、20F‧‧‧發光元件
201、7000‧‧‧基板
202‧‧‧發光單元
2021、7001‧‧‧第一型半導體層
2022、7002‧‧‧活性層
2023、7003‧‧‧第二型半導體層
203‧‧‧電極墊
204‧‧‧電連接結構
205‧‧‧絕緣結構
221‧‧‧圖案化晶種層
2211‧‧‧第一區域
2212‧‧‧第二區域
2213‧‧‧第三區域
222‧‧‧圖案化金屬層
222A、222B‧‧‧金屬層
2221‧‧‧第一區域
2222‧‧‧第二區域
2223‧‧‧第三區域
211‧‧‧第一載具部
2111‧‧‧第一表面
2112‧‧‧第二表面
212‧‧‧第二載具部
2121‧‧‧第三表面
2122‧‧‧第四表面
23‧‧‧導電件
30‧‧‧第一包覆結構
301、401‧‧‧突出部
40‧‧‧第二包覆結構
7004‧‧‧第一導電部
7005‧‧‧第二導電部
70041、70051‧‧‧電極接觸面
7006‧‧‧保護層
7008‧‧‧孔隙
7015‧‧‧導線結構
7024‧‧‧第一擴大電極部
7025‧‧‧第二擴大電極部
7026‧‧‧第一透明結構
7027‧‧‧第二透明結構
70241、70251、70061、70062‧‧‧側邊
80‧‧‧基座
81‧‧‧凹槽
90、901‧‧‧燈殼
902、91‧‧‧導線支架
903‧‧‧基座
904、92‧‧‧電連接件
第1A~1D圖顯示本發明之第一實施例中一發光裝置之製造流程圖。
第2A~2E圖顯示本發明之第二實施例中一發光裝置之製造流程圖。
第2F圖顯示本發明之另一實施例中一發光裝置之示意圖。
第2G圖顯示本發明之另一實施例中一發光裝置之示意圖。
第3A~3B圖顯示一發光元件設置在兩延伸支架間之製造流程剖面圖。
第3C圖顯示本發明之另一實施例中一發光元件設置在兩延伸支架間之剖面圖。
第3D圖顯示本發明之另一實施例中一發光元件設置在兩延伸支架間之剖面圖。
第3E圖顯示本發明之另一實施例中一發光元件設置在兩延伸支架間之剖面圖。
第4A~4B圖顯示本發明之第三實施例中一發光裝置之製造流程圖。
第4C圖顯示本發明之第三實施例中一發光裝置之示意圖。
第4D圖顯示本發明之另一實施例中一發光裝置之示意圖。
第4E圖顯示第4D圖之發光裝置設置於一燈泡內之示意圖。
第5A圖顯示本發明之第四實施例中發光元件固定於載具上之示意圖。
第5B圖顯示本發明之第五實施例中發光元件固定於載具上之示意圖。
第5C圖顯示本發明之第六實施例中發光元件固定於載具上之示意圖。
第5D圖顯示本發明之第六實施例中一發光裝置之示意圖。
第6A圖顯示本發明之第七實施例中發光元件固定於載具上之示意圖。
第6B圖顯示本發明之第七實施例中發光裝置之示意圖。
第6C圖顯示第6B圖之發光裝置設置於一燈泡內之示意圖。
第6D圖為一電路示意圖。
第6E圖為另一電路示意圖。
第6F圖顯示本發明之第八實施例發光元件固定於載具上之示意圖。
第6G圖顯示第6F圖之發光裝置設置於一燈泡內之示意圖。
第7A~7B圖顯示本發明之第九實施例中一發光裝置之部分製造流程剖面圖。
第8圖顯示本發明之第十實施例中發光元件固定於載具上之示意圖。
第9A~9F圖顯示本發明之第十一實施例中一發光裝置之製造流程剖面圖。
第9G圖顯示第十一實施例中發光裝置接合於一基座上。
第10A~10C圖顯示金屬層之上視圖。
第11A~11D圖顯示本發明之第十二實施例中一發光裝置之製造流程剖面圖。
第12A~12C圖顯示本發明之中發光單元之剖面圖。
以下實施例將伴隨著圖式說明本發明之概念，在圖式或說明中，相似或相同之部分係使用相同之標號，並且在圖式中，元件之形狀或厚度可擴大或縮小。需特別注意的是，圖中未繪示或描述之元件，可以是熟習此技藝之人士所知之形式。
第1A~1D圖顯示本發明之第一實施例中一發光裝置100之製造流程圖。參照第1A圖，提供一載具10及複數個發光元件20。載具10包含一對支撐支架101及複數對延伸支架102，每一對延伸支架102係彼此平行排列且與支撐支架101彼此物理性連接。複數個發光元件20係分別放置並固定於每對延伸支架102上且發光元件20具有一大於延伸支架102之寬度。當然，根據實際的設計應用，發光元件20可具有小於或等於延伸支架102之寬度。延伸支架102係作為一支撐體以支撐發光元件20。參照第1B圖，形成一第一包覆結構30於發光元件20及部分延伸支架102上以完全地覆蓋並包覆發光元件20。部分延伸支架102係未被第一包覆結構30所包覆或覆蓋而曝露於外界環境(例如：空氣)。參照第1C圖，形成一第二包覆結構40於第一包覆結構30上且完全地覆蓋並包覆第一包覆結構30以提供進一步保護(例如：可以防水氣或防塵)。參照第1D圖所示，分離延伸支架102及支撐支架101以形成發光裝置100。在本實施例中，發光裝置100僅包含一對延伸支架102及一發光元件20。需注意的是，延伸支架102及發光元
件20可隨發光裝置100長度之實際需求所調整，例如：發光元件20之長度為1公分且當發光元件20設置在延伸支架102之上時，設計延伸支架102之長度使發光裝置總長為4公分；或者發光元件20為0.5公分時，增長延伸支架102之長度使發光裝置總長仍為4公分；或者發光元件20為3公分時，設計延伸支架102之長度使發光裝置總長為4公分。需注意的是，上述發光裝置總長為4公分僅作為例示而非用來限制本發明。
第2A~2D圖顯示本發明之第二實施例中一發光裝置200之製造流程圖。參照第2A圖，提供一載具10及複數個發光元件20。載具10包含一對支撐支架101及複數個延伸支架組，每一延伸支架組係彼此平行排列且與支撐支架101彼此物理性連接。每一延伸支架組包含複數個延伸支架102，複數個發光元件20係分別放置於兩延伸支架102間且固定於兩延伸支架102上(本實施例中，每一延伸支架組包含五個延伸支架：第一延伸支架1021、第二延伸支架1022、第三延伸支架1023、第四延伸支架1024、第五延伸支架1025，且四個發光元件20分別設置在相鄰的延伸支架之間)。發光元件20藉由延伸支架102彼此串聯電性連接。延伸支架102係作為一支撐體以支撐發光元件20且發光元件20彼此排列於同一直線上。參照第2B圖所示，形成第一包覆結構30於複數個發光元件20及部分延伸支架102上以完全地覆蓋並包覆發光元件20。部分延伸支架102係未被第一包覆結構30所包覆或覆蓋而曝露於外界環境(例如：空氣)。參照第2C圖，形成第二包覆結構40於第一包覆結構30且完全地覆蓋並包覆第一包覆結構30以提供進一步保護。參照第2D圖所示，分離每一延伸支架組之相對兩端的延伸支架102A及支撐支架101以形成發光裝置200。每一延伸支架組中，不與支撐支架101相連結之延伸支架102B與固定其上之發光元件20彼此連結且不分離。參照第2E圖所示，彎折延伸支架102B形成一角度(θ1為銳角)於發光元件20之間，藉此，形成一具有M型結構之發光裝置200且發光元件20排列於非同一直線上。需
注意的是，如第2E圖所示，發光元件20彼此實質上係位於同一平面，且具有發光單元(請參第3A圖)之一側皆朝向同一方向。於其他實施例中，可彎折延伸支架102B使發光元件20彼此位於不同平面(請參第2F圖)，且具有發光單元之一側可朝向不同方向。如第2G圖所示，發光裝置200亦可具有菱形(θ2為銳角以及θ3鈍角)或其他形狀。同樣地，被彎折之延伸支架102B及部分延伸支架102A亦係未被第一包覆結構30及第二包覆結構40所包覆或覆蓋而曝露於外界環境(例如：空氣)。延伸支架102與發光元件20的數目可依實際需求或依照所需之形狀而增加或減少。支撐支架及延伸支架包含可彎折、可饒性、可延展、可形變之金屬。支撐支架之材料與延伸支架之材料可相同或相異。在本實施例中，支撐支架係用以支撐延伸支架，且僅彎折延伸支架，因此支撐支架之延展性可低於延伸支架。支撐支架之材料可包含銅、金、鉑、銀、鋼、鐵、鋁或其合金。延伸支架之材料可包含銅、金、鉑、銀、鋁或其合金。一般來說，可彎折或可延展之金屬材料之晶格係屬於面心立方晶格(FCC)；較不可彎折或較不可延展之金屬材料之晶格係屬於密排六方晶格(HCP)。
在第2A圖中，因每一延伸支架組之延伸支架102彼此不相連，因此載具10設置於一載板(圖未示)上，以使支撐支架101及延伸支架102可固定於載板上。接著，再固定發光元件20於延伸支架102上。或者，載板具有複數個凹槽以設置支撐支架101及延伸支架102於其內。固定發光元件20於延伸支架102上後，移除載板。之後，形成第一包覆結構及/或第二包覆結構(第2B圖及第2C圖)。第一包覆結構及第二包覆結構可利用點膠、噴塗或鑄模(例如：射出鑄模或擠壓鑄模)等方式而形成。
第3A~3B圖僅例示一發光元件20設置在兩延伸支架102間。參照第3A圖所示，發光元件20包含基板201；複數個發光單元202形成在基板201上；及兩電極墊203，形成在基板201之兩端且與複數個發光單元202形成電連接。每一
發光單元202包含一第一型半導體層2021、一活性層2022、及一第二型半導體層2023，第一型半導體層2021及第二型半導體層2023例如為包覆層(cladding layer)或限制層(confinement layer)，可分別提供電子、電洞，使電子、電洞於活性層2022中結合以發光。在此實施例中，基板201為成長基板且複數個發光單元202共同磊晶形成在基板201上。發光元件20更包含一電連接結構204形成在基板201上；及一絕緣結構205形成在電連接結構204與發光單元202與基板201之間。電連接結構204電連接發光單元202及電極墊203，藉此彼此串聯連接。在另一實施例中，發光單元202彼此可並聯、反向並聯、或以橋式結構而形成電連接。注意的是，每一發光單元202可各自形成正負電極(圖未示)，且藉由電連接結構204連接每一發光單元202之正負電極以彼此串聯連接。電極墊203與延伸支架102可利用焊接製程(soldering process)或黏著製程(adhesive process)彼此固定並完成電連接。於焊接製程時，電極墊203之材料可為合金(alloy)、金屬(metal)或焊料(solder)，且藉由一共晶焊接(eutectic soldering)製程將發光元件20與延伸支架102相連接。於黏著製程時，可於電極墊203與延伸支架102間形成一粘著劑，例如膏狀形式或薄膜形式的異向性導電膠(anisotropically conductive adhesive：ACA)，即異方性導電膜(anisotropically conductive film；ACF)，在結合壓力和熱的共同作用下，完成電性連結，並使粘著劑永久地固化(cure)及熱穩定。粘著劑亦包含銀膠或錫膏。在一實施例中，發光單元202可利用一接合層固定在基板201上以形成發光元件20。第一型半導體層2021、一活性層2022、及一第二型半導體層2023之材料可包含Ⅲ-V族半導體材料，例如AlxInyGa(1-x-y)N或AlxInyGa(1-x-y)P，其中0≦x,y≦1：(x+y)≦1。依據活性層2022之材料，發光元件20可發出波長介於610nm及650nm之間的紅光，波長介於530nm及570nm之間的綠光，或是波長介於450nm及490nm之間的藍光。形成第一型半導體層2021、一活性層2022、及一第二型半導體層2023的方法沒有特別限制，
除了有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)，亦可使用分子束磊晶(MBE)、氫化物氣相沉積法(HVPE)、蒸鍍法或離子電鍍方法。在一實施例中，基板201為長條狀且具有一長度及一寬度；長度至少為寬度之10倍以上。
參照第3A圖所示，第一包覆結構30完全地包覆發光元件20並覆蓋部分之延伸支架102，藉此發光元件20中並未被曝露出且未與外界環境(空氣)接觸。此外，第一包覆結構30係直接接觸成長基板201。參照第3B圖，第二包覆結構40亦完全地包覆第一包覆結構30且覆蓋部分之延伸支架102以提供進一步保護。第一包覆結構30或/及第二包覆結構40可包含波長轉換材料、擴散粉、散熱粒子或其組合。當第二包覆結構40含有波長轉換材料時，可進一步形成一第三包覆結構包覆第二包覆結構40以達到防水氣或防塵之功用。包覆結構的數目可依實際需求做變化。波長轉換材料係用以吸收發光單元202所發出的第一波長光以發射出與第一波長的光，第一波長不同之第二波長。波長轉換材料包含但不限於黃綠色螢光粉及紅色螢光粉。黃綠色螢光粉之成分係例如鋁氧化物(YAG或TAG)、矽酸鹽、釩酸鹽、鹼土金屬硒化物、或金屬氮化物。紅色螢光粉之成分係例如矽酸鹽、釩酸鹽、鹼土金屬硫化物、金屬氮氧化物、或鎢鉬酸鹽族混合物。擴散粉包含無機微粒(例如：二氧化矽)或有機物微粒(例如：高分子聚合物)。散熱粒子包含金屬、金屬氧化物(例如：氧化鋁)、或非金屬氧化物(例如：氧化硼或氮化硼)。在此實施例中，第一包覆結構30具有一第一厚度(t1)(可為平均厚度、或最大、最小厚度)，第二包覆結構40具有一第二厚度(t2)形成在第一包覆結構30上；其中第二厚度為一均勻厚度，且第一厚度(t1)大於第二厚度(t2)。在另一實施例中，第一厚度可小於或等於第二厚度。或者，第二厚度可為一非均勻厚度。第一包覆結構30與第二包覆結構40可利用點膠、噴塗或鑄模(例如：射出鑄模或擠壓鑄模)等方式而形成。需注意的是，當利用點膠或噴塗形成第一包覆結構30與第二包覆結構40時，其剖面可呈一橢
圓或半圓形狀(例如：第3B圖所示)。當利用鑄模方式而形成第一包覆結構30與第二包覆結構40時，其剖面可呈一似長方形(第3C圖所示)。亦可設計模具形狀，使第一包覆結構30或/及第二包覆結構40具有橢圓、半圓形或其他形狀。更者，可設計模具形狀使第一包覆結構30或/及第二包覆結構40具有突出部301、401。突出部301、401的位置係對應每一發光單元202以改變發光元件20之發光光形(如第3D圖所示)。突出部301、401具有半圓形之剖面，但亦可具有弧形、三角形、梯形、或其他多邊形之剖面。在另一實施例中，如第3E圖所示，突出部301、401的位置係未對應每一發光單元202之位置，即突出部301、401與發光單元202彼此交錯排列且實質上未互相重疊，藉此可減少光於不同材料之介面處所產生的全反射，以增加出光效率。
第一包覆結構30包含環氧樹脂、矽膠(例如：PDMS)、矽橡膠(silicone rubber)、矽樹脂(silicone resin)、彈性PU、多孔PU、丙烯酸橡膠(acrylic rubber)、或玻璃。第二包覆結構40包含環氧樹脂、矽膠(例如：PDMS)、矽橡膠(silicone rubber)、矽樹脂(silicone resin)、彈性PU、多孔PU、丙烯酸橡膠(acrylic rubber)、或玻璃。第一包覆結構30與第二包覆結構40之材料可為相同或相異。需注意的是，當發光裝置具有多層包覆結構時，每一層之包覆結構之材料可相同或相異。
第4A~4C圖顯示本發明之第三實施例中一發光裝置300之製造流程圖。載具10包含一對支撐支架101及複數個延伸支架組，每一延伸支架組係彼此平行排列且與支撐支架101彼此物理性連接。每一延伸支架組包含複數個延伸支架102。載具10更包含複數個連接支架103。連接支架103係以一平行於支撐支架101之方向彼此排列並物理性連接延伸支架102，藉此載具10係形成一網路結構(net structure)。複數個發光元件20係分別放置於兩延伸支架102間且固定於兩延伸支架102上。發光元件20可藉由延伸支架102彼此電性連接。在本實施例
中，發光元件20未設置在連接支架103上。延伸支架102或/且連接支架103可作為一支撐體而支撐發光元件20且發光元件20彼此排列於同一直線上。參照第4B圖所示，形成一第一包覆結構30於複數個發光元件20及部分延伸支架102上以完全地覆蓋並包覆發光元件20。部分延伸支架102及連接支架103係曝露於外界環境(例如：空氣)。在此實施例中，第一包覆結構30可包含波長轉換材料、擴散粉、散熱粒子或其組合。選擇性地，第二包覆結構40(圖未示)亦可完全地包覆第一包覆結構30並覆蓋部分之延伸支架102以提供進一步保護。接著，分離每一延伸支架組之相對兩端的延伸支架102A及支撐支架101，且選擇性地分離連接支架103，藉此以形成不同形狀之發光裝置300。例如，在此實施例中，參照第4C圖，發光裝置300包含四個彼此平行排列且位於同一平面但不同直線上並電性連接之發光元件20；接著，參照第4D圖，彎折連接支架103使得延伸支架102C往延伸支架102B之方向靠近，藉此發光元件20彼此不位於同一平面且具有發光單元之一側朝向不同方向。選擇性地，可彎折延伸支架102或/及連接支架103使發光元件20彼此位於同一平面。當然，在另一實施例中，可選擇性地切割延伸支架102或/及連接支架103，且根據所需形狀而彎折未切割之延伸支架102或/及連接支架103。同樣地，被彎折之延伸支架102及連接支架103亦係未被第一包覆結構3所包覆或覆蓋而曝露於外界環境(例如：空氣)。
第4E圖顯示第4D圖之發光裝置300設置於一燈泡內之示意圖。燈泡包含一燈殼90、發光裝置300、導線支架91及電連接件92。導線支架91係電連接至發光裝置300使得發光元件20彼此串聯連接。此外，導線支架91亦用以支撐發光裝置300使得發光裝置300可以一預定形狀位於燈泡內之一特定位置。發光元件20係往各個方向發光以使燈泡具有一發光角度大於270度之全週光。導線支架91包含銅、金、鉑、銀、鋼、鐵、鋁或其合金。電連接件92用以與外部電路
電連接。電連接件92可為螺旋式(例如：E12、E14、E72等)燈頭、或接頭式(例如：B22)燈頭。
第5A圖顯示本發明之第四實施例中一發光元件20位於載具10上之示意圖。載具10係包含一對支撐支架101及複數個延伸支架組，每一延伸支架組係彼此平行排列且與支撐支架101彼此物理性連接。每一延伸支架組包含複數個延伸支架102。需注意的是，與支撐支架101相連之延伸支架102具有一T型形狀，而未與支撐支架101連接之延伸支架102具有十字形狀，亦即每一延伸支架102具有一第一區域1021及一第二區域1022且第二區域1022之寬度係大於第一區域1021之寬度。複數個發光元件20係分別放置於兩延伸支架102間且固定於兩延伸支架102之第一區域1021上。藉由第二區域1022寬度之設計，可增加發光裝置之散熱面積，藉此幫助發光元件20所產生的熱傳至外界。同樣地，如同第2A圖，因每一延伸支架組之延伸支架102彼此不相連，因此載具10設置於一載板(圖未示)上，以使支撐支架101及延伸支架102可固定於載板上。接著，再固定發光元件200於延伸支架102上。或者，載板具有複數個凹槽以設置支撐支架101及延伸支架102於其內。固定發光元件200於延伸支架102上後，移除載板。之後，參照第2B~2G圖，可形成第一包覆結構30或/且第二包覆結構40；接著分離延伸支架102及支撐支架101並彎折延伸支架102以形成具有一預定結構之發光裝置。
第5B圖顯示本發明之第五實施例中發光元件20位於載具10上之示意圖。載具10包含一對支撐支架101及複數個延伸支架組，每一延伸支架組係彼此平行排列且與支撐支架101彼此物理性連接。每一延伸支架組包含複數個延伸支架102。載具10更包含複數個連接支架103。連接支架103係以一平行於支撐支架101之方向彼此排列並物理性連接延伸支架102，藉此，載具10形成一網路結構(net structure)。複數個發光元件20分別放置於兩延伸支架102間且固定於兩延伸支架102上。發光元件20可藉由延伸支架102彼此電性連接。在本實施例
中，發光元件20未設置在連接支架103。延伸支架102或/且連接支架103可作為一支撐體以支撐發光元件20且發光元件20彼此排列於同一直線上。如同第5A圖，與支撐支架101相連之延伸支架102具有一T型形狀，而未與支撐支架101連接之延伸支架102具有十字形狀，亦即每一延伸支架102具有一第一區域1021及一第二區域1022且第二區域1022之寬度係大於第一區域1021之寬度。複數個發光元件20係分別放置於兩延伸支架102間且固定於兩延伸支架102之第一區域1021上。藉由第二區域1022寬度之設計，可增加發光裝置之散熱面積，藉此幫助發光元件20所產生的熱傳至外界。當然，也可設計連接支架103之寬度，亦也可幫助發光元件20所產生的熱傳至外界。同樣地，參照第4B~4D圖，可形成第一包覆結構30或/且第二包覆結構40；接著，可選擇性地分離延伸支架102及連接支架103並彎折延伸支架102或/且連接支架103以形成具有一預定結構之發光裝置。
第5C圖顯示本發明之第六實施例中發光元件20位於載具10上之示意圖。載具10係包含一對支撐支架101及複數個延伸支架組，每一延伸支架組係彼此平行排列且與支撐支架101彼此物理性連接。每一延伸支架組包含複數個延伸支架102。發光元件20包含第一發光群組20A及第二發光群組20B。第一發光群組20A係放置且固定於每一延伸支架組之兩延伸支架102間；第二發光群組20B係與第一發光群組20A垂直地且設置於鄰近之延伸支架組之兩延伸支架102間，藉此，發光元件20形成一網路結構(net structure)且彼此可以橋式方式形成電連接。第一發光群組20A係延著第一方向(D1)排列，第二發光群組20B係延著第二方向(D2)排列，第一方向係垂直第二方向。同樣地，可形成第一包覆結構30或/且第二包覆結構40；接著選擇性地分離延伸支架102並彎折延伸支架102以形成具有一預定結構之發光裝置。參照第5D圖，發光裝置600係以橋式方式形成電連接，且具有發光單元之一側朝向相同方向。如同第5A圖，延伸支架102之設計亦幫助散熱。
第6A圖顯示本發明第七實施例之發光元件20位於載具10上之示意圖。載具10包含一對支撐支架101及複數個延伸支架組，每一延伸支架組係彼此平行排列且與支撐支架101彼此物理性連接。每一延伸支架組包含複數個延伸支架102。在此實施例中，以四個延伸支架組為例，且每一延伸支架組包含三個延伸支架102及兩個發光元件20設置於延伸支架102上。載具10更包含複數個連接支架103。連接支架103係以一平行於支撐支架101之方向彼此排列並物理性連接延伸支架102。需注意的是，連接支架103僅連接相鄰之兩延伸支架組。接著，分離延伸支架102及支撐支架101以形成一發光裝置700。如第6B圖所示，彎折延伸支架102或/及連接支架103使得發光裝置700成為一預定形狀。發光裝置700包含兩組延伸支架組、四個發光元件20。如第6C圖所示，發光裝置700設置於一蠟燭燈中。蠟燭燈包含一燈殼901、一導線支架902、一基座903及一電連接件904。電連接件904可為螺旋式(例如：E12、E14、E72等)燈頭、或接頭式(例如：B22)燈頭。
發光裝置700係利用延伸支架102固定於並電連接至導線支架902。導線支架902亦用以支撐發光裝置700使得發光裝置700可以一預定形狀位於蠟燭燈內之一特定位置。第6D圖顯示於第6C圖中發光裝置700之電路示意圖。發光元件20C、20D為並聯連接；發光元件20E、20F為並聯連接；之後，彼此再串聯連接。或者，發光裝置700可電連接至一交流電源且第6E圖顯示發光裝置700之另一電路示意圖，於正循環下時，發光元件20C、20F會發光；於負循環下，發光元件20D、20E會發光。
第6F圖顯示本發明第八實施例之發光元件20位於載具10上之示意圖。載具10包含一對支撐支架101及複數個延伸支架組，每一延伸支架組係彼此平行排列且與支撐支架101彼此物理性連接。每一延伸支架組包含複數個延伸支架102。延伸支架102具有一第一區域1021及一第二區域1022且第二區域1022
之寬度或面積係大於第一區域1021之寬度或面積。第二區域1022係與支撐支架101物理性連接。同樣地，如同第2A圖，因每一延伸支架組之延伸支架102彼此不相連，因此載具10設置於一載板(圖未示)上，以使支撐支架101及延伸支架102可固定於載板上。接著，再固定發光元件20於延伸支架102上。或者，載板具有複數個凹槽以設置支撐支架101及延伸支架102於其內。固定發光元件20於延伸支架102上後，移除載板。接著，分離延伸支架102及支撐支架101以形成一發光裝置800，並彎折延伸支架102使得發光裝置800成為一預定形狀。如第6G圖所示，發光裝置800設置於一蠟燭燈中。在此實施例中，由於延伸支架之第二區域1022具有較大面積，除了可增加發光裝置800之散熱面積，亦可作為一支撐使得發光裝置800直接固定於基座903上。蠟燭燈亦包含一燈殼901及一電連接件904。
第7A~7B圖顯示本發明之第九實施例之一發光裝置900之製造流程示意圖。第7A圖類似第1C圖，不同的是，延伸支架102與支撐支架101之接觸部分1025具有錐形(tapered)的結構，藉此，延伸支架102與支撐支架101的連接強度較第1C圖小。因此，如第7B圖所示，當施加一力於接觸部分1025時，延伸支架102與支撐支架101可輕易地分離。藉由接觸部分1025的設置，可簡化製程流程。再者，延伸支架102更包含一孔洞1023。一連接導線(圖未示)可穿過孔洞1023並使發光裝置900固定於一燈泡內。或者，當複數個發光裝置900設置於一燈泡內時，連接導線可穿過每一發光裝置900之孔洞，藉此固定並支撐每一發光裝置成一預定形狀。連接導線包含金屬，可並聯、串聯、或串並聯接複數個發光裝置。
第8A圖顯示本發明之第十實施例中發光元件20位於載具10上之示意圖。複數個發光元件20係分別放置於兩延伸支架102間且固定於兩延伸支架102上。發光元件20藉由延伸支架102彼此串聯電性連接。延伸支架102係作為一
支撐體以支撐發光元件20且發光元件20彼此排列於同一直線上。更者，第一包覆結構30(圖未示)可形成於複數個發光元件20及部分延伸支架102上以完全地覆蓋並包覆發光元件20。部分延伸支架102係未被第一包覆結構30所包覆或覆蓋而曝露於外界環境(例如：空氣)。第二包覆結構40(圖未示)可完全地覆蓋並包覆第一包覆結構30以提供進一步保護。在本實施例中，載具10更包含一連接支架103，係以一平行於支撐支架101之方向彼此排列；及一中間支架104用以物理性連接延伸支架102、102D及連接支架103，藉此載具10係形成一網路結構(net structure)。此外，部分延伸支架102D僅用以提供支撐，並未設置發光元件20於其上。連接支架103與延伸支架102、102D之接觸部分具有錐形(tapered)的結構，以及中間支架104與延伸支架102、102D及連接支架103之接觸部分亦具有錐形(tapered)的結構，因此，當施加一力於接觸部分時，可輕易地分離連接支架103與延伸支架102、102D，藉此形成發光裝置。中間支架104的設置亦可簡化製程流程。
第9A~9F圖顯示本發明之第十一實施例之一發光裝置1000之製造流程剖面圖。參照第9A圖，可利用微影蝕刻製程以形成一圖案化晶種結構221於一載具21上。圖案化晶種結構221包含一第一區域2211、一第二區域2212及一第三區域2213。第一區域2211及第三區域2213包含複數個彼此物理性分離之晶種層。第二區域2212設置在第一區域2211及第三區域2213之間並電性連接第一區域2211及第三區域2213(參照第10A圖)。參照第9B圖，同樣地，亦可利用微影蝕刻製程以形成一圖案化金屬層222於相對應之圖案化晶種結構221上，金屬層222之面積及形狀與晶種結構221之面積及形狀實質上相等。金屬層222亦包含一第一區域2221，對應於晶種結構221之第一區域2211；一第二區域2222，對應於晶種結構221之第二區域2212；及一第三區域2223，對應於晶種結構221之第三區域2213。參照第9C圖，一第一發光群組11包含複數個發光單元111分別設置
在金屬層222之第一區域2221；及一第二發光群組12包含複數個發光單元121分別設置在金屬層222之第三區域2223；金屬層222之第二區域2222上無設置發光單元111、121。藉由設計金屬層的相對位置，可使設置其上之發光單元111，121以串聯、並聯、串並連接、橋式連接、或反向並聯等方式彼此連接。參照第9D圖，進行一蝕刻步驟以移除晶種結構221。在本實施例中，因晶種結構221第二區域2212之晶種層線寬(或面積)比第一區域2211晶種層線寬(或面積)較小(參照第10A圖)，當第二區域2212完全被蝕刻或移除時，第一區域2211僅一部分被蝕刻且仍有一部分形成於載具21上，藉此發光單元111、121仍固定於載具21上。再者，因晶種結構221之第二區域2212完全被蝕刻或移除，金屬層222之第二區域2222呈現一懸空狀態，亦即金屬層222之第二區域2222未與載具21直接接觸，但仍與金屬層222之第一區域2221及第三區域2223電性連接。相對地，晶種結構221之第一區域2211未被完全蝕刻或移除，因此金屬層222之第一區域2221仍連接在載具21上而未呈現懸空狀態。需注意的是，於移除晶種結構221步驟之後，晶種結構221之第一區域2211(第三區域2213)之線寬(面積)小於形成於其上之金屬層222之第一區域2221(第三區域2223)之線寬(面積)。金屬層222與相對應晶種結構221共同形成一T形剖面。參照第9E及第10B圖，相對於懸空之金屬層222第二區域2222的位置，切割載具21以形成一第一載具部211及一第二載具部212。第一載具部211具有一第一表面2111及一第二表面2112，第二載具部212具有一第三表面2121及一第四表面2122。第一發光群組11位於第二表面上2112及第二發光群組12位於第四表面2122上。參照第9F圖，改變第一發光群組11及第二發光群組12之相對位置，使第一發光群組11及第二發光群組12實質上不位於同一直線上。此外，因金屬層222之第二區域2222懸空並具有可延展性，當改變第一發光群組11及第二發光群組12之相對位置時，金屬層222之第二區域2222係被拉伸且彎折並造成形狀的改變(參照第10C圖)。需注意的是，
金屬層222之第二區域2222於拉伸步驟後仍與金屬層222之第一區域2221及第三區域2223彼此電連接。在本實施例中，第一發光群組11及第二發光群組12面向不同方向且彼此串聯電性連接。第一表面2111及第三表面2121互相平行且相面對。需注意的是，於改變相對位置步驟前，第一表面2111(第二表面2212)與第三表面2121(第四表面2122)實質上位於同一直線，然而於改變相對位置步驟後，第一表面2111(第二表面2212)與第三表面2121(第四表面2122)不位於同一直線上。更者，於改變相對位置步驟前，位於第一載具部211之金屬層222A及位於第二載具部212之金屬層222B係面向同一方向且位於載具21之同一側，然而於改變相對位置步驟後，金屬層222A與金屬層222B係面對不同方向。由於金屬層222A、222B面對不同方向，發光裝置1000可視為以載具之同一側之不同兩面與外部電路(例如：電源供應器、電路板、或電子元件)電連接。舉例來說，如第9G圖所示，一基座80，其具有一對凹槽81。發光裝置1000係以金屬層222A、222B接合於對應之凹槽81中以形成電連接。在一實施例中，基座80可為燈泡中之電路板，且發光裝置1000可為燈泡中之發光燈條。
第10A圖顯示於改變第一發光群組11及第二發光群組12之相對位置步驟之前，金屬層222之上視圖(相對應於第9D圖，但為了使圖式清楚，僅繪製金屬層222)。金屬層222之第二區域2222具有複數個曲折部。第10B圖顯示切割載具21後之上視圖。參照第10C圖，第一載具部211及第二載具部212係朝相對方向移動，藉此金屬層222之第二區域2222被拉長且相較於第10A圖，第二區域2222之曲折部具有一較大之曲率半徑，亦即曲折部較為平緩。再者，第10C圖中第一載具部211及第二載具部212之間的距離大於第10B圖中第一載具部211及第二載具部212之間的距離。在第10C圖中，僅顯示拉伸但未彎折金屬層222之第二區域2222，而後可彎折金屬層222之第二區域2222以形成第9F圖中之發光裝置1000。在另一實施例中，可直接彎折金屬層222之第二區域2222以形成第9F圖中
之發光裝置1000。在另一實施例中，未拉伸前之金屬層222之第二區域2222的圖案可為螺旋狀、鋸齒狀、或半圓狀。
第11A~11D圖顯示第十二實施例發光裝置1100之一製造流程剖面圖。參照第11A圖，發光裝置1100包含一載具21；一圖案化金屬層222形成在載具21上，第一發光群組11及第二發光群組12係位於圖案化金屬層222上。每一發光群組包含複數個彼此電連接之發光單元111、121。第一發光群組11中，最靠近第二發光群組12之發光單元111A與第二發光群組12中，最靠近第一發光群組11之發光單元121A，兩發光單元111A、121A之間的間距(D1)大於第一發光群組11或第二發光群組12中，鄰近發光單元111、121間的間距(D2)。參照第11B圖，一可延伸且可撓之導電件23設置在發光單元111A、121A之間且電性連接發光單元111A、121A。參照第11C圖，相對於導電件23的位置，切割載具21以形成一第一載具部211及一第二載具部212。第一載具部211與第二載具部212彼此不相連且分隔一段距離。再者，導電件23之一部分未與載具21連接且呈現懸空狀態。第一載具部211具有一第一表面2111及一第二表面2112，第二載具部212具有一第三表面2121及一第四表面2122。第一發光群組11位於第二表面2112上及第二發光群組12位於第四表面2122上。參照第11D圖，改變第一發光群組11及第二發光群組12之相對位置，使第一發光群組11及第二發光群組12實質上不位於同一直線上。此外，因導電件23懸空並具有可延展性，當改變第一發光群組11及第二發光群組12之相對位置時，導電件23係被拉伸且彎折造成形狀的改變。需注意的是，導電件23於拉伸步驟後仍與第一發光群組11及及第二發光群組12彼此電連接。在本實施例中，第一發光群組11及第二發光群組12面向不同方向且彼此串聯電性連接。第一表面2111及第三表面2121互相平行且相面對。需注意的是，於改變相對位置步驟前，第一表面2111(第二表面2212)與第三表面2121(第四表面2122)實質上位於同一直線，然而於改變相對位置步驟後，
第一表面2111(第二表面2212)與第三表面2121(第四表面2122)不位於同一直線上。更者，於改變相對位置步驟前，位於第一載具部211之金屬層222A及位於第二載具部之金屬層222B係面向同一方向且位於載具21之同一側，然而於改變相對位置步驟後，金屬層222A與金屬層222B係面對不同方向。由於金屬層222A、222B面對不同方向，發光裝置1100可視為以載具21同一側之不同兩面與外部電路(例如：電源供應器、電路板、或電子元件)電連接。同樣地，如第9G圖所示，發光裝置1100亦連接至基板80之凹槽且設置於燈泡中。導電件23可藉由打線、表面黏著技術(SMT)之方式固定在載具21上。未拉伸前之導電件23的上視圖圖案可為蜿蜒狀、螺旋狀、鋸齒狀、或半圓狀。
載具10、21包含有機材料、無機材料、或及其組合。有機材料，例如環氧樹脂(Epoxy)、聚亞醯胺(PI)、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、Su8、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)。無機材料，例如藍寶石、氧化鋅、鑽石、玻璃、石英或氮化鋁。載具10、21可為透明或不透明。金屬層包含銅、金、鉑、銀、鋁或其合金。晶種層包含鈦、銅或其合金。導電件包含銅、金、鉑、銀、鋁或其合金。
發光單元111、121之細部結構除了可具有如第3A圖所示之結構外，亦可具有如第12A~12C圖所示之結構。發光單元111、121包含一基板7000、一第一型半導體層7001、一活性層7002、及一第二型半導體層7003，第一型半導體層7001及第二型半導體層7003例如為包覆層(cladding layer)或限制層(confinement layer)，可分別提供電子、電洞，使電子、電洞於活性層7002中結合以發光。一第一導電部7004及一第二導電部7005分別形成在第二型半導體層7003及第一型半導體層上7001。發光二極體單元2000係為一覆晶式發光二極
體。第一導電部7004與第二導電部7005之間有一孔隙7008，且第一導電部7004具有一電極接觸面70041且第二導電部7005具有一電極接觸面70051；電極接觸面70041與電極接觸面70051實質上位於相同的水平面。一透明膠體覆蓋基板7000、第一型半導體層7001、活性層7002、及第二型半導體層7003且填入孔隙7008內以形成第一透明結構7026。於另一實施例中，透明膠體未完全填滿孔隙7008，因此會有空氣形成在第一導電部7004與第二導電部7005之間。第一透明結構7026具有一表面70261，實質上與電極接觸面70041、70051齊平。接著，保護層7006形成在第一透明結構7026之表面且暴露出第一導電部7004與第二導電部7005。第一擴大電極部7024及第二擴大電極部7025分別形成在第一導電部7004與第二導電部7005，亦形成在保護層7006上。發光單元111、121係利用第一擴大電極部7024及第二擴大電極部7025與金屬層222直接接觸並形成電連接。在此實施例中，第一擴大電極部7024之一側邊70241未與保護層7006之一側邊70061齊平；第二擴大電極部7025之另一側邊70251未與保護層7006之另一側邊70062齊平。於另一實施例中，第一擴大電極部7024之一側邊70241可與保護層7006之一側邊70061齊平；第二擴大電極部7025之一側邊70251可與保護層7006之另一側邊70062齊平。發光單元更包含一第二透明結構7027形成在第一透明結構7026上。在另一實施例中，發光單元可不具有第二透明結構7027。第一透明結構7026或第二透明結構7027包含環氧樹脂(Epoxy)、聚亞醯胺(PI)、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、SU8、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、氧化鋁(Al2O3)、SINR、旋塗玻璃(SOG)。第二透明結構7027包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、環氧樹脂(Epoxy)、石英(quartz)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、氧化矽(SiOX)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋅(ZnO)、
或矽膠(Silicone)。保護層7006透明不導電但具有高導熱係數之物質(例如：類碳鑽)，或亦可包含高反射率之物質(例如：二氧化鈦、二氧化矽或氧化鋁)。第一透明結構7026或/且第二透明結構7027可包含波長轉換材料、擴散粉、散熱粒子或其組合。
第12B圖之發光單元具有與第12A圖之發光結構具有類似的結構。第12A圖之發光單元僅包含一發光二極體，然而，第12B圖之發光單元包含複數個發光二極體。在本實施例中，每一發光二極體具有各自之基板7000。於其他實施例中，可如第3A圖所示，複數個發光二極體共同磊晶形成於一基板上。發光二極體彼此之間係利用一電連接結構204而形成電連接(串聯、並聯或串並聯)。在本實施例中，發光二極體之第二導電部7005及相鄰之發光二極體之第一導電部7004利用一導線結構7015直接接觸並形成串聯連接。第一透明結構7026覆蓋複數個發光二極體。需注意的是，僅藉由第一擴大電極部7024、第二擴大電極部7025與金屬層222電連接，即可使複數個發光二極體發光。
第12C圖之發光單元具有與第12B圖之發光結構具有類似的結構，不同的是，第12B圖之發光單元中，每一發光二極體具有各自的第一擴大電極部7024及第二擴大電極部7025，且彼此不形成電連接。藉由金屬層222的設計，使得發光單元中的複數個發光二極體在載具上彼此電連接，且可以串聯、並聯、反向並聯、或以橋式結構而形成電連接。
需注意的是，上述所描述之發光裝置可視為一小型發光燈條，當設置於照明裝置(例如：A型球泡燈、B型球泡燈、探照燈、豆燈、燈管或燈具)時，延伸支架102或金屬層可與燈泡之電路結構形成電連接。依據不同需要，可藉由延伸支架102或/及連接支架103使發光裝置具有不同之結構以使照明裝置達到全週光之效果。
需了解的是，本發明中上述之實施例在適當的情況下，是可互相組合或替換，而非僅限於所描述之特定實施例。本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作之任何顯而易見之修飾或變更接不脫離本發明之精神與範圍。
102A、102B‧‧‧延伸支架
20‧‧‧發光元件
200‧‧‧發光裝置
Claims (10)
- 一種製造發光裝置之方法，包含：提供彼此實際分離之一第一延伸支架、一第二延伸支架、以及一第三延伸支架；固定一第一發光元件於該第一延伸支架與該第二延伸支架之間，固定一第二發光元件於該第二延伸支架與該第三延伸支架之間，其中該第一延伸支架、該第二延伸支架、該第三延伸支架、該第一發光元件、以及該第二發光元件大體呈現一直線排列；以及彎折該第二延伸支架以改變該第一發光元件與該第二發光元件之相對位置使該第一發光元件與該第二發光元件實質上不位於同一直線上。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，更包含提供一載板，該第一延伸支架、該第二延伸支架、以及該第三延伸支架固定於該載板上，其中，固定該第一發光元件以及該第二發光元件之後，移除該載板。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中，該第一發光元件及該第二發光元件係藉由該等延伸支架彼此電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中，該第二延伸支架具有一錐形的結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中，該等延伸支架包含金屬。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中，該等延伸支架的材料具有一面心立方晶格。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中，於該彎折步驟之前，形成一包覆材料包覆該第一發光元件及該第二發光元件。
- 如申請專利範圍第7項所述之製造方法，其中，該第一發光元件包含一基板、及複數個發光疊層共同磊晶形成在該基板上。
- 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中，該包覆材料係直接接觸該基板。
- 如申請專利範圍第7項所述之製造方法，其中，該延伸支架具有一部分未被該包覆材料所包覆。
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