TWI606615B - 低成本囊封發光裝置 - Google Patents

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Description

低成本囊封發光裝置
本發明係關於發光裝置之領域，且特定而言係關於一種藉助具有大於其光進入表面之一光出射表面之一實質上平頂囊封劑來囊封之發光裝置，及一種用於產生該裝置之方法。
固態發光裝置(LED)正用於不斷增加的各種應用中，且隨著市場容量增加，每一裝置之成本變得越來越重要。同樣地，隨著市場競爭加劇，競爭性產品之相關效能亦變得越來越重要。
為改良光輸出效率，發光裝置通常包含用於沿所意欲之方向反射雜散光之反射元件。圖1A及1B圖解說明具有反射元件之實例性發光裝置。
在圖1A中，將發光元件110放置於一反射杯120中，反射杯通常亦用作一觸點130用於將該元件耦合至一外部電源。元件110通常將包含在兩個電極之間具有發光材料之一三明治組態，一下部電極經由反射杯120連接至觸點130，且一上部電極線接合至另一觸點130。隨後將發光元件110、反射杯120及電極130囊封於一囊封材料170中，諸如以一透鏡之形狀模製之一環氧樹脂。
在圖1B中，將發光元件110安裝於一基板160上，且環繞元件110之區域塗佈有一反射層125，諸如一白色電介質。在此實例中，電路跡線140耦合至元件110，且通孔導通體 145將跡線140耦合至基板160之下表面處之電極135。以此方式，發光裝置可直接安裝於一印刷電路板或其他安裝表面上。
圖1A之實例性裝置有利地包含一反射杯，其經塑形以將光輸出引導成一集中光束，但在安裝及線接合並隨後囊封發光元件110的同時該製造製程亦需要反射杯120之支援。另一方面，圖1B之實例性裝置之製造可係比圖1A之裝置之製造更簡單，但大體而言出於高取光效率之目的而需要囊封劑150係實質上大且彎曲的，且反射表面125並不與反射杯120一樣地引導光。
提供一種更簡單之手段以製造一種具有增強光輸出並向前引導光之一反射結構之發光裝置將係有利的。
此優勢及/或其他優勢可藉由一種製造製程實現，該製造製程包含：將發光元件安裝於一膜上，然後用一反射結構環繞該膜上之每一發光元件。其後，用一囊封劑填充該反射結構，將該發光元件黏附於該反射結構內。然後可移除該膜，曝露觸點用於將該發光元件耦合至一外部電源。將該反射結構內之該等已囊封的發光元件切塊/單粒化以提供個別發光裝置。該囊封劑可經模製或以其他方式塑形以提供一期望之光學功能。
貫穿該等圖式，相同參考編號指示類似或對應之特徵或功能。該等圖式僅出於例示性目的而包含且不意欲限定本 發明之範疇。
參照附圖進一步詳細地且藉由實例來闡釋本發明。
在以下說明中，出於闡釋而非限定之目的，陳述諸如特定架構、介面、技術等等之特定細節，以提供對本發明之概念之一透徹理解。然而，熟習此項技術者將易知，本發明可在背離此等特定細節之其他實施例中實踐。同樣地，此說明書之文字係關於如圖中所圖解說明之實例性實施例，而不意欲限定超出申請專利範圍中明確包含之限定之所主張發明。出於簡明及清晰之目的，省略習知之裝置、電路及方法之詳細說明，以免用不必要的細節模糊本發明之說明。
圖2A至2D圖解說明具有整體反射結構之發光裝置之一實例性製造。
圖2A圖解說明發光元件110在一膜210上之放置。在一較佳實施例中，發光元件110經結構化以在其下部表面上具有觸點230，以促進在移除膜210時耦合至一外部電源。元件110可使用一習用拾取及放置製程放置於膜210上。另一選擇係，可將元件110區塊放置於一彈性膜上，該彈性膜隨後經拉伸以分離元件110來適當地設置元件110。本文使用之術語「膜」廣義而言係為將其與一「基板」區別，乃因膜本身未必需要提供結構支撐。一撓性膜由於其與一剛性膜相比之較低成本而尤其適於此製程，但一剛性膜可良好地適於膜之重複使用。
在圖2B處，反射結構250係設置於膜210上，環繞每一發 光元件110。在圖2C中圖解說明發光裝置之一實例性框架之一俯視圖。在此實例中，結構250包含一組平面，其相對於對應發光元件110成角度。該等成角度之側壁用於有效地反射光供用於額外光提取並自發光元件110向前引導由反射結構250反射之光。
可以多種方式將結構250添加至膜210。可僅將反射材料之具有用於發光元件110之開口之一預成型框架放置在膜210上。另一選擇係，可使用經圖案化以避免將反射材料放置於元件110之位置處之一模具將結構250直接模製於膜210上。舉例而言，可使用半導體製造技術領域中常見的技術將白色電介質材料之一漿體注射模製於膜210上。另一選擇係，可將一反射塗層施加於一經塑形結構頂部上以形成反射結構250。
亦有另一選擇係，可使用一習用拾取及放置製程將個別反射結構250放置於膜上，而非提供或形成包含多個反射結構之一框架。鑒於本揭示內容，用於放置或形成環繞膜上之發光元件110之其他技術將對熟習此項技術者顯而易見。
在將發光元件110及反射結構250設置於膜210上之後，施加一囊封劑270，填充反射結構250並將發光元件110黏附至此等反射結構250，如圖2D所圖解說明。一旦囊封劑將發光元件110黏附至反射結構250，即可移除膜210，曝露觸點230用於耦合至一外部電源。
為進一步促進耦合至觸點230，反射結構250之一下部層 可包括一易移除材料，以便在移除時，觸點230將稍微低於結構250之剩餘表面延伸。施加至反射結構及/或LED晶片之底部觸點之此一犧牲性可移除層亦可用於在移除之後自膜移除任何過量材料。
如圖2D中所圖解說明，囊封劑之上部表面可係平整的。在諸多應用中，發光裝置耦合至一直線波導或具有一相對平整之光輸入表面之其他結構。舉例而言，邊緣照明波導正越來越多地用於提供對顯示器之背景照明，而表面照明波導正越來越多地用於提供高強度邊緣照明燈。藉由在LED上提供對應於傳輸元件上之一平整表面之一平整表面，增加進入至波導之光耦合效率。藉由圍繞發光元件提供一反射結構，可實質上獨立於發光元件之大小及形狀來定製發光裝置之輸出表面之大小及形狀以符合傳輸元件。
熟習此項技術者將認識到，可使用各種形狀中之任一者來形成反射結構。舉例而言，圖3A圖解說明與圖2A之平面表面250相比係彎曲的一反射表面350。同樣地，圖3B圖解說明自頂部觀看係圓形的一結構360。
囊封劑亦可以各種形狀形成以達成一期望之光學效應。舉例而言，囊封劑可係拱形的，類似於圖1中之囊封劑170之拱形形狀，其可將光輸出散佈成跨越一寬廣之輸出角度。另一方面，圖3C圖解說明用於結合反射器來提取光之一更複雜形狀，並提供一經引導之光輸出。
圖4圖解說明一實例性流程圖，以促進製造具有整體反射結構之一發光裝置。在410處，將發光元件放置於一膜 上，且在420處，將具有用於發光元件之孔隙之反射結構放置或形成於膜上。
熟習此項技術者將認識到，此放置及/或形成之次序可係相反的，乃因可在膜上提供或形成該等結構，且可將發光元件放置於提供用於接納該等發光元件之孔隙內。同樣地，可藉由將膜施加至反射結構之一框架之一下部表面來實現該等結構在膜上之放置。
在其中孔隙之一下部端之一形狀對應於發光元件之形狀之一實施例中，該孔隙可提供參考基準用於放置每一發光元件，藉此促進在一習用拾取及放置製程中準確放置每一發光元件。
隨著反射結構及發光元件設置於其在膜上之期望相對位置處，在430處，將一囊封劑放置於反射結構內。大體而言，囊封劑將填充該結構，但期望之光輸出特性可要求該結構之一部分填充。在440處，可再次端視期望之光輸出特性而將囊封劑模製成一期望形狀。
視情況地，可在囊封之前、期間或之後將其他元件添加至該結構。舉例而言，可添加諸如一磷光體之一波長轉換元件作為一離散元件，其設置於發光元件之頂部上或囊封劑之頂部上，或由囊封劑分層/夾層，或可將該磷光體嵌入於囊封劑內。
隨著發光元件黏附至反射結構，在450處，通常可移除該膜以曝露發光元件上之觸點。另一選擇係，該膜可包含用於提供連接至發光元件之導電跡線，且在此一實施例 中，將不移除該膜。然後可將該膜黏附至用作一散熱片之一金屬條帶。可使用銀膏將LED焊接、附接至膜上之跡線，或使用微簧片或微凸塊電連接LED。
在460處，將複數個反射結構及發光元件分離或「單粒化」成個別發光裝置。此單粒化將取決於反射結構之性質。在420處，若將結構個別地放置於膜上，或作為個別結構形成於膜上，則在450處移除該膜將實現此單粒化。另一選擇係，若將結構之一框架形成或放置於膜上，則此單粒化將藉由將該框架適當地切片/切塊來實現。熟習此項技術者將認識到，可藉由在框架上形成諸如劃痕線或凹槽之分離特徵來促進框架之切片/切塊。
尤其應注意，若用作反射結構之材料適合於曝露至經單粒化發光裝置之所意欲操作環境中，則無需進一步製程來進一步「封裝」該裝置。即使該等實例性實施例圖解說明經設計以最小化反射結構之間的空間之一結構框架，但熟習此項技術者將認識到，可使得該等結構之形狀符合經單粒化發光裝置之一期望總封裝形狀。亦即，其中有發光元件之每一反射結構之腔之大小及形狀可係基於期望之光輸出特性，而每一反射表面之外部大小及形狀可係基於期望之封裝特性。
儘管已在該等圖式及前述說明中圖解說明及詳細闡述本發明，但此圖解說明及說明應認為係例示性或實例性而非限制性；本發明並不限於該等所揭示之實施例。
舉例而言，雖然該等實例性實施例已包含發光元件與反 射結構之間的一對一對應，但熟習此項技術者將認識到，此等並非限定性特徵。舉例而言，圖5A圖解說明其中一矩形反射結構530包圍複數個發光元件110之一「光帶」實施例。同樣地，圖5B圖解說明包圍複數個發光元件110之一圓形反射結構535。視情況地，反射材料之底部側可出於易於焊接之目的而圖案化有促進自對準之特徵。
在圖5A或圖5B之實例中之任一者中，複數個發光元件110可設置於一共同基板上，該共同基板具有共同地耦合至多個元件110之觸點。另一選擇係，每一元件110可直接設置於膜上以促進獨立耦合至一外部電源。將多個發光元件容納於一反射結構內之其他方法將對熟習此項技術者顯而易見。
根據對圖式、揭示內容及隨附申請專利範圍之一研究，熟習此項技術者在實踐所主張之發明時可理解及實現對所揭示實施例之其他變化。舉例而言，雖然該等實例性實施例中之反射結構包含比光輸入區域更大之一光輸出區域，但熟習此項技術者將認識到，反射結構之大小及形狀大體而言將取決於來自特定發光元件之期望光輸出特性，且可採取各種形式中之任一者。
在解譯此申請專利範圍時，應理解：a)措辭「包括」不排除一既定請求項中所列元件或動作之外的其他元件或動作之存在；b)一元件之前的措辭「一」或「一個」不排除複數個此等元件之存在； c)申請專利範圍中之任何參考符號並不限定其範疇；d)數個「構件」可由相同之物項或硬體或軟體實施之結構或功能表示；e)所揭示元件中之每一者皆可由若干硬體部分(例如，包含離散電子電路及積體電子電路)、軟體部分(例如，電腦程式化)及其任何組合構成；f)硬體部分可包含一處理器，且軟體部分可儲存在一非暫時性電腦可讀媒體上，且可經組態以致使處理器執行所揭示元件中之一或多者之某些或全部功能；g)硬體部分可由類比及數位部分中之一者或兩者構成；h)除非另外明確指定，否則所揭示裝置中之任一者或其部分可組合在一起或分離成進一步之部分；i)除非明確指示，否則不意欲要求任何特定動作序列；且j)術語「複數個元件」包含所主張元件中之兩個或兩個以上，且不暗示元件數目之任何特定範圍；亦即，複數個元件可係少至兩個元件，且亦可包含不可量測數目個元件。
110‧‧‧發光元件
120‧‧‧反射杯
125‧‧‧反射層
130‧‧‧觸點
135‧‧‧電極
140‧‧‧電路跡線
145‧‧‧通孔導通體
150‧‧‧囊封劑
160‧‧‧基板
170‧‧‧囊封材料、囊封劑
210‧‧‧膜
230‧‧‧觸點
250‧‧‧反射結構
270‧‧‧囊封劑
350‧‧‧反射表面
360‧‧‧圓形結構
530‧‧‧矩形反射結構
535‧‧‧圓形反射結構
圖1A及1B圖解說明實例性先前技術發光裝置。
圖2A至2D圖解說明具有一整體反射結構之一發光裝置之一實例性製造。
圖3A至3C圖解說明具有一整體反射結構之一發光裝置之實例性替代特徵。
圖4圖解說明用於提供具有一整體反射結構之發光裝置 之一實例性流程圖。
圖5A至5B圖解說明具有多個發光元件之發光裝置之實例性結構。
110‧‧‧發光元件
210‧‧‧膜
230‧‧‧觸點
250‧‧‧反射結構
270‧‧‧囊封劑

Claims (14)

  1. 一種製造一發光裝置之方法，其包括：提供一可移除的膜，其具有實質上平滑的一表面，及將複數個發光元件添加於該可移除的膜上，該等發光元件之每一者具有設置於該可移除的膜之該表面上的觸點(contacts)，將複數個反射結構添加至該可移除的膜，該等反射結構係設置於該可移除的膜上以沿一所意欲之光輸出方向反射來自該等發光元件中之一或多者之光，將一囊封劑(encapsulant)添加於該等反射結構內，以將該等反射結構黏附至該等發光元件中之對應的一或多者，單粒化(singulating)該複數個反射結構，以提供包括黏附至每一反射結構之該一或多個發光元件之一發光裝置，及在添加該囊封劑之後移除該膜，曝露該等發光元件之每一者之該等觸點。
  2. 如請求項1之方法，其包含自已附接至該膜之該反射結構之一表面移除材料。
  3. 如請求項1之方法，其包含塑形該囊封劑之一光輸出表面以形成一平面表面。
  4. 如請求項1之方法，其包含塑形該囊封劑之一光輸出表面以形成一非平面表面。
  5. 如請求項1之方法，其中將該複數個反射結構添加至該 膜包含：將包括該複數個反射結構之一框架附接至該膜。
  6. 如請求項1之方法，其中將該複數個反射結構添加至該膜包含：將該複數個反射結構形成於該膜上。
  7. 如請求項1之方法，其中該膜上之該複數個反射結構提供一參考基準用於將該複數個發光元件設置於該膜上。
  8. 如請求項1之方法，其包含添加複數個波長轉換元件。
  9. 一種發光結構，其包括：一可移除的膜，其具有一實質上平滑的表面，該可移除的膜上之複數個發光元件，該等發光元件之每一者具有設置於該可移除的膜之該表面上的觸點，該可移除的膜上之複數個反射結構，該等反射結構係設置於該可移除的膜上以沿一所意欲之光輸出方向反射來自該等發光元件中之一或多者之光，及該等反射結構內之一囊封劑，其將該等發光元件中之對應的一或多者黏附於延伸通過該等反射結構之一孔隙內，其中將該可移除的膜自該等發光元件之每一者移除使該等發光元件之該等觸點曝露以促進至該等發光元件之電耦接。
  10. 如請求項9之結構，其中該囊封劑之一光輸出表面係平面的。
  11. 如請求項9之結構，其中該囊封劑之一光輸出表面係非平面的。
  12. 如請求項9之結構，其包含複數個波長轉換元件。
  13. 如請求項9之結構，其中該複數個發光元件包含設置於該膜之一表面上之觸點。
  14. 如請求項9之結構，其中該複數個反射結構包含設置於該膜之該表面上之一表面層，該表面層包括促進該表面層之移除之一材料。
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