TWI631734B - 發光二極體裝置及其封裝方法 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體裝置包含一基板、一發光單元、一引線單元，及一封裝單元，該發光單元設置於該基板的表面，該引線單元電連接於該基板與該發光單元之間，該封裝單元是用快閃式熱蒸鍍的方式鍍覆於該發光單元與該引線單元，該封裝單元包括高折射玻璃與螢光材。由於該封裝單元是由螢光材混入高折射玻璃而形成的，不會有使用有機膠材時所產生的材質劣化或是泛黃等問題，因此安定性較佳，除此之外，無機的高折射玻璃的折射率相較於有機膠材來說較高，除了可提升光取效率之外，不會因光無法導出而侷限於該封裝單元內部，或被構裝材料吸收導致效能與壽命降低。

Description

發光二極體裝置及其封裝方法
本發明是有關於一種發光二極體，特別是指一種發光二極體裝置。
發光二極體(以下簡稱為LED)的節能與環保的特性，被認為將會是取代白熾燈與螢光燈的光源，目前欲利用LED來製作白色光源的話，通常是利用光色的組合來達成，而在各種光色組合的技術中，以螢光材料結合有機膠材來進行LED的封裝為最便捷且最省成本的方法，而隨著LED產業的發展，目前更注重的是能兼具高效率與安定性的高功率白光LED。
然而，以螢光材料結合有機膠材的封裝方式已無法滿足目前的發展需求，有機膠材雖有質輕、透光性佳、成本低及低溫成形容易等優點，但應用於高功率或短波長之LED時，有機膠材容易劣化導致脆裂，或是容易因泛黃變色，影響光的穿透率且光取效率也差，以安定性及使用壽命來說都不佳，此外，由於光從高折射率材料進入低折射率材料時，介面容易發生全反射現象，使光無法 被有效導出，如圖1所示，為工研院電光所所做之封裝材折射率對光取效率的曲線圖，當晶片折射率為2.5時，封裝材的折射率越接近2的光取效率最好，然而，一般有機膠材的折射率約為1.4-1.53，因此光取效率並不高。
因此，本發明之目的，即在提供一種高安定性、光取效率佳且壽命長的白光發光二極體。
於是，本發明發光二極體裝置包含一基板、一發光單元、一引線單元，及一封裝單元。
該發光單元設置於該基板的表面。
該引線單元電連接於該基板與該發光單元之間。
該封裝單元是用快閃式熱蒸鍍的方式鍍覆於該發光單元與該引線單元，該封裝單元包括高折射玻璃與螢光材，該高折射玻璃的第一材料可選自由As2O3、B2O3、Bi2O3、V2O5及Sb2O3其中一種及組合所組成的群體，高折射玻璃的第二材料可選自由SiO2、Bi2O3、BaO、PbO、GeO2、ZnO、SiC、AlN、Si3N4、BN、BaO2、Y2O3、La2O3、CeO2、Gd2O3及Nd2O3其中一種及組合所組成的群體。
本發明之功效在於：由於該封裝單元是由螢光材混入高折射玻璃而形成的，不會有使用有機膠材時所產生的材質劣化或 是泛黃等問題，因此安定性較佳，除此之外，無機的高折射玻璃的折射率相較於有機膠材來說較高，使自晶片發出的光較容易被導出該封裝單元，不易產生全反射，除了可提升光取效率之外，不會因光無法導出而侷限於該封裝單元內部，或被構裝材料吸收導致效能與壽命降低。
本發明的另一目的，即再提供一種製備上述發光二極體裝置的封裝方法。
於是，本發明製備發光二極體裝置的封裝方法，該發光二極體裝置包含一基板、設置於該基板的表面的一發光單元，及電連接於該基板與該發光單元之間的一引線單元，該封裝方法包含以下步驟：
(A)準備高折射玻璃粉、螢光材與有機黏劑，將高折射玻璃粉、螢光材與有機黏劑加水形成混合物，其中，高折射玻璃粉的體積須大於螢光材的體積。(B)將混合物烘乾並通過篩網，接著將過篩後的混合物粉體壓成錠後，以沖壓的方式形成數顆靶材。(C)利用該等靶材以快閃式熱蒸鍍的方式鍍在該發光單元與該引線單元上，形成一封裝單元。
1‧‧‧基板
4‧‧‧封裝單元
2‧‧‧發光單元
100‧‧‧步驟
21‧‧‧發光二極體晶粒
200‧‧‧步驟
3‧‧‧引線單元
300‧‧‧步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一曲線圖，說明先前技術中LED的封裝材折射率對光取效率的影響；圖2是一立體圖，說明本發明發光二極體裝置的一實施例；及圖3是一流程圖，說明發光二極體裝置的封裝方法。
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。
如圖2所示，本發明發光二極體裝置的一實施例，包含一基板1、一發光單元2、一引線單元3，及一封裝單元4。
該基板1為易導熱的透明的高折射玻璃，且該高折射玻璃內部混入螢光材，螢光材混入的重量比例約為5-40%。高折射玻璃的第一材料可選自由As2O3、B2O3、Bi2O3、V2O5及Sb2O3其中一種及組合所組成的群體，高折射玻璃的第二材料可選自由SiO2、Bi2O3、BaO、PbO、GeO2、ZnO、SiC、AlN、Si3N4、BN、BaO2、Y2O3、La2O3、CeO2、Gd2O3及Nd2O3其中一種及組合所組成的 群體。在本實施例中，該高折射玻璃的成分是由重量比例7%的SiO2、25%的B2O3及68%的PbO所組成。
該發光單元2設置於該基板1的表面，該發光單元2為一長寬高為0.5 X 0.5 X 0.1mm且發出430至465nm的發光二極體晶粒21，該發光二極體晶粒21的材料可選自由GaN、AlGaInP、AsGa、InGaN所組成之群體。
該引線單元3電連接於該基板1與該發光單元2之間，該引線單元3是以印刷的方式形成的，該引線單元3的材質可為銀膠及錫膏其中一種。
該封裝單元4是用快閃式熱蒸鍍的方式鍍覆於該發光單元2與該引線單元3，該封裝單元4的厚度介於50-500μm，該封裝單元4包括高折射玻璃與螢光材。高折射玻璃的材料與前述的該基板1的高折射玻璃的材料相同，螢光材包括藍色螢光粉、綠色螢光粉，及紅色螢光粉，該螢光材可選自由鋁酸鹽系螢光材料(Aluminate)、矽酸鹽系螢光材料(Silicate)、氮化物系螢光材料(Nitride)，及氮氧化矽螢光材料(Oxynitride)其中一種及組合所組成的群體，本發明所使用的螢光材是由重量比例50-60%於藍光激發下發射峰值介於470-490nm的藍光螢光粉、20-30%於藍光激發下發射峰值介於520-540nm的綠色螢光粉及10~20%於藍光激發下發射峰值介於600-650nm的紅色螢光粉所組成，在本實施例 中，藍色螢光粉的重量比例為56%，綠色螢光粉的重量比例為28%，紅色螢光粉的重量比例為16%。該封裝單元4的折射率介於1.9-2.2，在本實施例中，該封裝單元4的折射率約為1.99。
如圖3所示，本發明一種製備發光二極體裝置的封裝方法，配合參閱圖1，該發光二極體裝置包含一基板1、設置於該基板1的表面的一發光單元2，及電連接於該基板1與該發光單元2之間的一引線單元3，其中，該基板1為透明的高折射玻璃，高折射玻璃是由重量比例7%的SiO2、25%的B2O3及68%的PbO混合後，於900℃下持溫兩小時所製得，該引線單元3以印刷的方式形成，該製備發光二極體裝置的封裝方法包含以下步驟：
步驟100：準備高折射玻璃粉、螢光材與有機黏劑，將高折射玻璃粉、螢光材與有機黏劑加水形成混合物，其中，高折射玻璃粉的體積須大於螢光材的體積，高折射玻璃粉是以同上述該基板1的高折射玻璃的製法製得後，冷卻後再粉碎成粉末，螢光材是由重量比例50-60%於藍光激發下發射峰值介於470-490nm的藍光螢光粉、20-30%於藍光激發下發射峰值介於520-540nm的綠色螢光粉及10~20%於藍光激發下發射峰值介於600-650nm的紅色螢光粉所組成，有機黏劑包含羧甲基纖維素及乙基纖維素。在本實施例中，高折射玻璃粉與螢光材的體積百分比分別為60%與40%。
步驟200：將混合物烘乾並通過篩網，接著將過篩後的混合物粉體壓成錠後，以沖壓的方式形成數顆靶材。
步驟300：利用該等靶材以快閃式熱蒸鍍的方式，用高溫將該等靶材瞬間蒸發，並於該發光單元2與該引線單元3上，鍍覆形成一厚度介於50-500μm的封裝單元4，進行快閃式熱蒸鍍的溫度低於1000℃，在本實施例中，進行快閃式熱蒸鍍的溫度約為700℃。
經由上述方法所製得的本發明發光二極體裝置具有以下的優點：
1.本發明的封裝單元4是使用高折射玻璃混合螢光材，相較於傳統使用有機膠材混合螢光粉做為封裝材料的封裝方式，本發明的該封裝單元4不會泛黃變色，且也不會因劣化而脆裂，使用壽命較長，此外，該封裝單元4的耐溫也較好，能於嚴寒的地區使用。
2.本發明的封裝單元4使用三種螢光粉分別依上述的比例混合後，能使本發明的顯色指數達到98，接近於自然的太陽光的顯色效果。
3.本發明的封裝單元4的折射率約為1.99，非常接近2，相較於傳統的封裝材折射率僅約為1.5來說，本發明的封裝方式 可達到更高的光取效率，亮度能達到接近300lm/w，同時也減少了該發光元件的光無法被導出而產生的積熱。
4.本發明是利用快閃式蒸鍍法形成該封裝單元4，不僅成型速度快，並可將該封裝單元4的厚度控制於僅有50-500μm，且該封裝單元4的厚度更加均勻，該封裝單元4的厚度較薄能使光更易被導出，也更容易散熱，除此之外，利用快閃式蒸鍍法形成該封裝單元4的成本也較低。
綜上所述，本發明發光二極體裝置使用壽命較長，耐溫較好、顯色指數高、光更易被導出使亮度更高、較易散熱且成本較低，故確實能達成本發明之目的。
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，凡是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。

Claims (14)

  1. 一種發光二極體裝置，包含：一基板；一發光單元，設置於該基板的表面；一引線單元，電連接於該基板與該發光單元之間；及一封裝單元，用快閃式熱蒸鍍的方式鍍覆於該發光單元與該引線單元，該封裝單元包括高折射玻璃與螢光材，該高折射玻璃的第一材料可選自由As2O3、B2O3、Bi2O3、V2O5及Sb2O3其中一種及組合所組成的群體，高折射玻璃的第二材料可選自由SiO2、Bi2O3、BaO、PbO、GeO2、ZnO、SiC、AlN、Si3N4、BN、BaO2、Y2O3、La2O3、CeO2、Gd2O3及Nd2O3其中一種及組合所組成的群體。
  2. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該封裝單元的厚度介於50-500μm。
  3. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該封裝單元的高折射玻璃材料的折射率介於1.9-2.2。
  4. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該發光單元為藍光發光二極體晶粒。
  5. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該發光單元為紫光發光二極體晶粒。
  6. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該基板為透明的高折射玻璃。
  7. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該螢光材包括藍色螢光粉、綠色螢光粉，及紅色螢光粉，該螢光材可選自由鋁酸鹽系螢光材料(Aluminate)、矽酸鹽系螢光材料(Silicate)、氮化物系螢光材料(Nitride)，及氮氧化矽螢光材料(Oxynitride)其中一種及組合所組成的群體。
  8. 一種製備發光二極體裝置的封裝方法，該發光二極體裝置包含一基板、設置於該基板的表面的一發光單元，及電連接於該基板與該發光單元之間的一引線單元，該封裝方法包含以下步驟：(A)準備高折射玻璃粉、螢光材與有機黏劑，將高折射玻璃粉、螢光材與有機黏劑加水形成混合物，其中，高折射玻璃粉的體積須大於螢光材的體積；(B)將混合物烘乾並通過篩網，接著將過篩後的混合物粉體壓成錠後，以沖壓的方式形成數顆靶材；及(C)利用該等靶材以快閃式熱蒸鍍的方式鍍在該發光單元與該引線單元上，形成一封裝單元。
  9. 如請求項8所述的製備發光二極體裝置的封裝方法，其中，步驟(A)中的高折射玻璃粉與螢光材的體積百分比分別為60%-95%與5%-40%。
  10. 如請求項8所述的製備發光二極體裝置的封裝方法，其中，快閃式熱蒸鍍的溫度在1000℃以下。
  11. 如請求項8所述的製備發光二極體裝置的封裝方法，其中，該封裝單元的厚度介於50-500μm。
  12. 如請求項8所述的製備發光二極體裝置的封裝方法，其中，該封裝單元的折射率介於1.9-2.2。
  13. 如請求項8所述的製備發光二極體裝置的封裝方法，其中，該高折射玻璃粉的第一材料可選自由As2O3、B2O3、Bi2O3、V2O5及Sb2O3其中一種及組合所組成的群體，高折射玻璃粉的第二材料可選自由SiO2、Bi2O3、BaO、PbO、GeO2、ZnO、SiC、AlN、Si3N4、BN、BaO2、Y2O3、La2O3、CeO2、Gd2O3及Nd2O3其中一種及組合所組成的群體。
  14. 如請求項8所述的製備發光二極體裝置的封裝方法，其中，該螢光材包括藍色螢光粉、綠色螢光粉，及紅色螢光粉，該螢光材可選自由鋁酸鹽系螢光材料(Aluminate)、矽酸鹽系螢光材料(Silicate)、氮化物系螢光材料(Nitride)，及氮氧化矽螢光材料(Oxynitride)其中一種及組合所組成的群體。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200915907A (en) * 2007-07-31 2009-04-01 Sumitomo Chemical Co Organic electro luminescence apparatus and manufacturing method thereof
TW201104912A (en) * 2009-07-31 2011-02-01 Univ Nat Taiwan Science Tech Color temperature tunable white light-emitting device
TW201346010A (zh) * 2006-08-22 2013-11-16 Mitsubishi Chem Corp 半導體組件用構件及半導體發光組件

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004127988A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Toyoda Gosei Co Ltd 白色発光装置
KR101539902B1 (ko) * 2006-09-29 2015-07-27 오스람 오엘이디 게엠베하 유기 발광 소자 및 조명 장치
JP5440010B2 (ja) * 2008-09-09 2014-03-12 日亜化学工業株式会社 光半導体装置及びその製造方法
CN101723586B (zh) * 2009-11-30 2011-08-24 浙江大学 一种应用于半导体照明的荧光粉/玻璃复合体及其制备方法
CN101891388B (zh) * 2010-07-05 2013-10-02 海洋王照明科技股份有限公司 白光发光玻璃及其制备方法
CN102324424A (zh) * 2011-09-22 2012-01-18 华南师范大学 一种荧光透明陶瓷透镜封装的白光led
CN102730980B (zh) * 2012-07-04 2014-08-13 张国生 一种高可靠高效率的led封装用荧光玻璃及其制备方法
CN103579448A (zh) * 2012-08-07 2014-02-12 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管封装结构
CN104944766B (zh) * 2015-06-08 2017-07-04 李纯 一种发光玻璃及其制备方法和应用
CN105449082A (zh) * 2015-11-18 2016-03-30 深圳市鸿兆实业发展有限公司 一种360°发光led光源的制备方法
CN105870296B (zh) * 2016-05-27 2018-06-08 江苏罗化新材料有限公司 一种高透光led封装结构及工艺
CN106206920A (zh) * 2016-08-29 2016-12-07 上海瑞丰光电子有限公司 Led封装结构、封装方法及具有该led封装结构的led灯

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201346010A (zh) * 2006-08-22 2013-11-16 Mitsubishi Chem Corp 半導體組件用構件及半導體發光組件
TW200915907A (en) * 2007-07-31 2009-04-01 Sumitomo Chemical Co Organic electro luminescence apparatus and manufacturing method thereof
TW201104912A (en) * 2009-07-31 2011-02-01 Univ Nat Taiwan Science Tech Color temperature tunable white light-emitting device

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