TWI664751B - 發光元件及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種發光元件包括一載件、一發光晶片與一蓋體。蓋體配置於載件上。載件包括一板體、一導引金屬層以及一密封材料。板體具有一第一表面、一相對第一表面的第二表面及一通氣貫孔。通氣貫孔區分成一第一部孔與一第二部孔。第一部孔從第一表面延伸至第二部孔，而第二部孔從第二表面延伸至第一部孔。導引金屬層形成於第二表面上與第二部孔內，並覆蓋第二部孔的孔壁。導引金屬層從第二部孔延伸至第二表面，且不覆蓋第一部孔的孔壁與第一表面。密封材料密封第二部孔，而導引金屬層圍繞密封材料。

Description

發光元件及其製造方法
本發明是有關於一種發光元件及其製造方法，特別是有關於一種具有通氣貫孔（through vent）的發光元件及其製造方法。
在目前具有空腔（cavity）的發光二極體封裝件（Light Emitting Diode Package，LED Package）中，為了避免空腔裡面的發光二極體晶片（LED die）因長時間接觸外界水氣與氧氣而受到損傷（suffering），空腔必須是封閉的（closed），以密封（sealing）發光二極體晶片，而且空腔內的環境是真空環境或惰氣氣氛（noble gas atmosphere）。因此，現有發光二極體封裝件的製造方法需要使用大型真空腔體（large vacuum chamber），以在真空環境下將發光二極體晶片周遭的空氣排出。然而，大型真空腔體的費用相當高昂，而且需要花費相當多的時間才能使腔內環境從大氣環境轉變成適當的真空環境，所以這種發光二極體封裝件普遍需要花費較多的時間與金錢來製造。
本發明提供一種發光元件，其所具有的通氣貫孔能用來排出發光晶片所處的空腔內的空氣。
本發明提供一種發光元件的製造方法，其利用上述通氣貫孔來將發光晶片密封於空腔內，以幫助防止發光晶片接觸到外界水氣與氧氣。
本發明所提供的發光元件包括一載件（carrier）、一發光晶片與一蓋體。載件包括一板體（board）、一導引金屬層（guiding metal layer）、一密封材料（sealing material）以及一線路層。板體具有一第一表面、一相對第一表面的第二表面以及一通氣貫孔，其中通氣貫孔區分成一第一部孔（first partial hole）與一連通第一部孔的第二部孔。第一部孔從第一表面延伸至第二部孔，而第二部孔從第二表面延伸至第一部孔。導引金屬層形成於第二表面上與第二部孔內，並覆蓋第二部孔的孔壁，其中導引金屬層從第二部孔延伸至第二表面，並且不覆蓋第一部孔的孔壁與第一表面。密封材料填入於第二部孔內，並密封第二部孔，其中導引金屬層圍繞密封材料。線路層形成於第一表面上。發光晶片裝設（mounted）於第一表面上，並電連接線路層。蓋體配置於載件上，其中蓋體與板體之間形成一空腔，而發光晶片位於空腔內。
在本發明的一實施例中，上述第二部孔具有一凹槽與一連通孔。凹槽從第二表面延伸至連通孔，而連通孔從凹槽底部延伸至第一部孔。
在本發明的一實施例中，上述導引金屬層覆蓋連通孔的孔壁與凹槽的側壁。
在本發明的一實施例中，上述密封材料接觸導引金屬層。
在本發明的一實施例中，上述密封材料為金屬材料。
在本發明的一實施例中，上述蓋體具有一容置槽，而空腔由容置槽與板體所定義。
在本發明的一實施例中，上述載件包括一支撐框。支撐框凸出於第一表面，並圍繞發光晶片，且支撐框固定於板體與蓋體之間。
在本發明的一實施例中，上述蓋體包括一蓋板以及一支撐框。支撐框圍繞發光晶片，並固定於板體與蓋板之間。
在本發明的一實施例中，上述蓋板是透明的。
在本發明的一實施例中，上述蓋板是不透明的。
在本發明的一實施例中，上述發光晶片為紅外光光源、可見光光源或紫外光光源。
在本發明的一實施例中，上述發光元件還包括一惰性填充氣體。惰性填充氣體充滿空腔內，並選自於由惰性氣體與氮氣所組成的群組。
在本發明的一實施例中，上述空腔內的環境為真空。
在本發明所提供的發光元件的製造方法中，首先，提供一載件，其中載件具有一第一表面、一相對第一表面的第二表面、一從第一表面延伸至第二表面的通氣貫孔以及一導引金屬層，而導引金屬層從通氣貫孔內部延伸至第二表面。接著，將一發光晶片裝設於第一表面上。之後，形成一填充金屬材料於導引金屬層上，其中填充金屬材料不密封通氣貫孔。接著，在發光晶片裝設於第一表面上之後，將一蓋體配置於載件上，其中蓋體與載件之間形成一空腔，而發光晶片位於空腔內。之後，從第二表面上的通氣貫孔排出空腔內的氣體。然後，熔化填充金屬材料，以使填充金屬材料沿著導引金屬層流入通氣貫孔內。接著，凝固填充金屬材料，以使填充金屬材料變成一密封通氣貫孔的密封材料。
在本發明的一實施例中，上述排出空腔內的氣體的方法包括將載件與蓋體置放於一真空環境中，而真空環境形成於一真空腔體內。
在本發明的一實施例中，在排出空腔內的氣體之後，通入一惰性填充氣體於真空腔體內，以使惰性填充氣體從第二表面上的通氣貫孔進入空腔中。
在本發明的一實施例中，當凝固填充金屬材料時，惰性填充氣體充滿空腔內。
在本發明的一實施例中，當凝固填充金屬材料時，空腔內的環境為真空。
在本發明的一實施例中，在熔化填充金屬材料之前，更包括倒置載件，以使第二表面朝上。
基於上述，利用通氣貫孔，可將發光元件的空腔內的空氣排出，並搭配使用密封材料來密封通氣貫孔，以幫助防止發光晶片接觸到外界水氣與氧氣，從而保護發光晶片不受水氣與氧氣的損傷。
為讓本發明的特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參閱圖1，發光元件100包括載件110以及發光晶片130。載件110可以是線路板，例如印刷線路板（Printed Circuit Board，PCB）。以圖1為例，載件110包括板體111以及線路層114a與114b，其中板體111的構成材料可以是樹脂或陶瓷。板體111具有第一表面111a以及一相對第一表面111a的第二表面111b，而線路層114a與114b分別形成於第一表面111a上與第二表面111b上。由此可見，在圖1所示的實施例中，載件110為雙面線路板（double sided circuit board）。不過，在其他實施例中，載件110也可為單面線路板（single sided circuit board）或多層線路板（multilayer circuit board）。也就是說，載件110所包括的線路層的數量可以僅為一層或至少三層。
發光晶片130可以是發光二極體晶片，並具有出光面131，而發光晶片130可從出光面131發出光線L1。此外，發光晶片130所發出的光線L1可以是紅外光（infrared light，IR）、可見光或紫外光（ultraviolet light，UV）。所以，發光晶片130可以是紅外光光源、可見光光源或紫外光光源。發光晶片130裝設於載件110上。以圖1為例，發光晶片130可經由打線接合（wire bonding）而裝設於載件110的第一表面111a上，並且電連接線路層114a。當然，發光晶片130也可以採用其他手段而裝設於載件110，例如覆晶接合（flip chip）。此外，載件110還可以包括一根或多根導電柱115，而這些導電柱115位於板體111內，並且連接線路層114a與114b，以使這兩層線路層114a與114b能彼此電連接。
載件110還包括導引金屬層112，而板體111還具有通氣貫孔111h，其中通氣貫孔111h是從第一表面111a延伸至第二表面111b，而導引金屬層112形成於第二表面111b上以及部分通氣貫孔111h內。通氣貫孔111h區分成第一部孔H1與第二部孔H2，其中第二部孔H2與第一部孔H1連通。第一部孔H1從第一表面111a延伸至第二部孔H2，而第二部孔H2從第二表面111b延伸至第一部孔H1。導引金屬層112形成於第二部孔H2內，並覆蓋第二部孔H2的孔壁，但不覆蓋第一部孔H1的孔壁以及第一表面111a。換句話說，導引金屬層112是從通氣貫孔111h內部延伸至第二表面111b。由此可知，導引金屬層112僅形成於板體111的其中一面（即第二表面111b）以及通氣貫孔111h的其中一段（即第二部孔H2）。
在圖1所示的實施例中，第二部孔H2可具有連通孔H21與凹槽（depression）H22。凹槽H22從第二表面111b延伸至連通孔H21，而連通孔H21是從凹槽H22的底部延伸至第一部孔H1。因此，第二部孔H2可以是孔徑不均勻（constant）的孔洞。導引金屬層112覆蓋連通孔H21的孔壁與凹槽H22的側壁。以圖1為例，導引金屬層112可以全面性覆蓋連通孔H21與凹槽H22的所有表面，但不覆蓋第一部孔H1的任何表面。此外，通氣貫孔111h可用機械鑽孔與雷射鑽孔其中至少一種手段來形成，而導引金屬層112可用無電電鍍（electroless plating）或濺鍍（sputtering）來形成。載件110還包括密封材料113，而密封材料113可為金屬材料，例如錫膏。密封材料113填入於部分通氣貫孔111h內，並用來密封通氣貫孔111h。詳細而言，密封材料113填入於第二部孔H2內，以密封第二部孔H2。密封材料113會接觸導引金屬層112，而導引金屬層112圍繞密封材料113，如圖1所示。此外，密封材料113的熔點高於發光晶片130的工作溫度。例如，當運作中的發光晶片130所產生的工作溫度可約為150℃，而可作為密封材料113的錫膏的熔點約是220℃，其高於前述150℃的工作溫度。由於密封材料113的熔點高於發光晶片130的工作溫度，所以運作中的發光晶片130所產生的熱能難以熔化密封材料113。
發光元件100還包括蓋體120，其配置及固定於載件110上。蓋體120與板體111之間形成空腔C1，而發光晶片130位於空腔C1內，其中通氣貫孔111h與空腔C1連通。在圖1所示的實施例中，蓋體120可包括蓋板（covering plate）121及支撐框（supporting frame）122。支撐框122圍繞發光晶片130，並固定於板體111與蓋板121之間，其中支撐框122固定於板體111與蓋板121之間的方法可以是膠黏（gluing）或共晶接合（eutectic bonding）。蓋板121與支撐框122會定義出容置槽（圖1未標示），而空腔C1是由蓋體120所具有的容置槽以及板體111所定義。如此，空腔C1得以形成在蓋體120與板體111之間。
在圖1所示的實施例中，蓋板121可以是透明的（transparent）。例如，蓋板121可以是由玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate，PMMA，也就是壓克力）等透明材料所製成。而且，蓋板121還可具有將光線集中（converging）或發散（diverging）的功能。以圖1為例，蓋板121具有凸透鏡結構而能集中發光晶片130所發出的光線L1。不過，在其他實施例中，蓋板121可以不具有任何集中或發散光線的功能，所以蓋板121也可以是兩面都平坦的玻璃板。此外，雖然圖1實施例的蓋板121是透明的，但在其他實施例中，蓋板121也可以是不透明的（opaque）。
在圖1所示的實施例中，發光元件100可以還包括惰性填充氣體140，其充滿空腔C1內。惰性填充氣體140為不會損傷發光晶片130的氣體，並選自於由惰性氣體（noble gas）與氮氣所組成的群組。也就是說，惰性填充氣體140可以是惰性氣體或氮氣。或者，惰性填充氣體140可包含惰性氣體與氮氣。雖然通氣貫孔111h與空腔C1連通，但是密封材料113能密封通氣貫孔111h，讓外界水氣與氧氣不會進入空腔C1內，以保持空腔C1處於惰氣氣氛（noble gas atmosphere）、氮氣氣氛或氮氣與惰性氣體混合的氣氛，防止發光晶片130接觸到外界水氣與氧氣。如此，發光晶片130不會因接觸外界水氣與氧氣而受到損傷。此外，在其他實施例中，空腔C1內的環境也可為真空，所以空腔C1內也可不充滿任何氣體。
圖2A至圖2E是圖1中的發光元件的製造方法的剖面示意圖。請參閱圖2A，在本實施例的發光元件100的製造方法中，首先，提供包括導引金屬層112的載件110。接著，將發光晶片130裝設於第一表面111a上。例如，採用打線接合或覆晶接合來將發光晶片130裝設於第一表面111a上。
請參閱圖2B，在發光晶片130裝設於第一表面111a上之後，將蓋體120配置於載件110上，以在蓋體120與載件110之間形成空腔C1，其中發光晶片130位於空腔C1內。將蓋體120配置於載件110的方法有多種方法，例如膠黏或共晶接合。此外，上述蓋體120配置於載件110的步驟是在大氣環境下進行，而這與現有發光二極體封裝件的製造方法有所不同。根據現有發光二極體封裝件的製造方法，蓋體120配置於載件110的步驟是在真空環境下進行，以至於現有發光二極體封裝件的製造方法必須要使用大型真空腔體來進行。因此，相較於現有技術而言，蓋體120配置於載件110的步驟可在大氣環境下進行，無需在大型真空腔體內的真空環境下進行。
接著，形成填充金屬材料113i於導引金屬層112上。填充金屬材料113i可為錫膏，且在後續流程中，填充金屬材料113i會熔化而變成密封通氣貫孔111h的密封材料113（請參閱圖2E）。不過，此時的填充金屬材料113i不密封通氣貫孔111h，如圖2B所示。此外，當蓋體120是採用共晶接合而配置於載件110時，填充金屬材料113i適合在蓋體120配置於載件110之後而形成，以避免在前述共晶接合過程中，填充金屬材料113i因受熱熔化而堵住通氣貫孔111h。
請參閱圖2C，接著，從第二表面111b上的通氣貫孔111h排出空腔C1內的氣體。詳細而言，在蓋體120配置於載件110上之後，將載件110與蓋體120置放於由真空腔體21所形成的真空環境V1中，其中真空腔體21可連接一台幫浦22與一個氣閥（valve）23。另外，當載件110與蓋體120置放於真空環境V1時，可以倒置載件110，以使第二表面111b朝上，蓋體120朝下。
氣閥23可外接至少一瓶氣瓶（未繪示），而此氣瓶內裝有惰性氣體（noble gas）或氮氣。或者，氣閥23可外接兩瓶氣瓶，而這兩瓶氣瓶分別裝有惰性氣體與氮氣。氣閥23能控制上述氣瓶內的氣體（例如惰性氣體或氮氣）進入真空腔體21內。此外，在圖2C至圖2E中，塗黑的氣閥23表示關閉的氣閥23，其會阻擋氣瓶內的氣體進入真空腔體21內。空白的氣閥23表示打開的氣閥23，其會允許氣瓶內的氣體進入真空腔體21內。
幫浦22例如是轉葉幫浦（rotary vane pump），而真空環境V1的壓力約在10-3 托爾（torr）以內。不過，真空腔體21也可額外連接另一台幫浦，其例如是渦輪幫浦（turbo pump），而真空環境V1的壓力可介於10-3 托爾至10-6 托爾之間。由於通氣貫孔111h與空腔C1連通，且填充金屬材料113i不密封通氣貫孔111h，因此空腔C1內的氣體會從第二表面111b上的通氣貫孔111h排出至真空環境V1中，之後被幫浦22排放到外面大氣環境中。
請參閱圖2D，在排出空腔C1內的氣體後，接著，打開氣閥23，通入惰性填充氣體140於真空腔體21內，以使惰性填充氣體140從第二表面111b上的通氣貫孔111h進入空腔C1中。請參閱圖2D與圖2E，之後，熔化填充金屬材料113i，以使填充金屬材料113i沿著導引金屬層112流入通氣貫孔111h內，其中填充金屬材料113i可利用熱傳導（thermal conduction）或輻射加熱至熔化。舉例來說，填充金屬材料113i可用裝設於真空腔體21內的電阻加熱器（未繪示）來加熱。或者，填充金屬材料113i也可用雷射或紅外光加熱而熔化。由於填充金屬材料113i與導引金屬層112都是金屬，所以填充金屬材料113i與導引金屬層112之間會有較強的附著力，以至於熔化的填充金屬材料113i能沿著導引金屬層112流動。
熔化的填充金屬材料113i可利用重力驅使而移動。例如，在本實施例中，由於置放於真空環境V1的載件110是呈現倒置狀態，所以熔化的填充金屬材料113i可受重力驅使而從第二表面111b流入通氣貫孔111h中。不過，在其他實施例中，當通氣貫孔111h具有較小的孔徑時，載件110可以不必倒置，而熔化的填充金屬材料113i可利用毛細現象而流入通氣貫孔111h內。
請參閱圖2E，之後，凝固填充金屬材料113i，以使填充金屬材料113i變成密封通氣貫孔111h的密封材料113。至此，發光元件100基本上已製造完成。此外，由於密封材料113的熔點（也等於填充金屬材料113i的熔點）高於發光晶片130的工作溫度，所以運作中的發光晶片130所產生的熱能難以熔化密封材料113。因此，當發光元件100正常運作時，密封材料113因難以熔化而能夠一直密封通氣貫孔111h，以使外界水氣與氧氣不會接觸到正在發光的發光晶片130，從而能持續保護發光晶片130不受水氣與氧氣所損傷。
承上述，當凝固填充金屬材料113i時，填充金屬材料113i會堵住通氣貫孔111h，而惰性填充氣體140會充滿及侷限在空腔C1內。不過，在其他實施例中，空腔C1內的環境也可以是真空，所以圖2D所敘述的通入惰性填充氣體140於真空腔體21內的步驟可以省略。也就是說，當凝固填充金屬材料113i時，空腔C1內可以不充滿任何氣體（例如惰性填充氣體140），即空腔C1內的環境也可以是真空。
值得一提的是，雖然圖2A至圖2E所示的發光元件100製造方法有使用真空腔體21，但由於蓋體120配置於載件110的步驟是在大氣環境下進行，所以蓋體120與載件110不用在真空環境V1下結合。也就是說，真空腔體21不需要具備龐大的容納空間來移動與結合蓋體120與載件110。所以，真空腔體21的內部空間會小於大型真空腔體的內部空間。由此可知，相較於現有技術，發光元件100的製造方法可使用小型或中型真空腔體，無須使用大型真空腔體。
請參閱圖3，其繪示本發明另一實施例的發光元件200。圖3實施例所示的發光元件200與圖1實施例所示的發光元件100相似。例如，發光元件200與100兩者製造方法相同，而且發光元件200也包括載件210、蓋體220與發光晶片130，其中這些元件之間的相對位置以及連接關係皆與發光元件100相同。以下主要敘述發光元件100與200兩者的差異。至於兩者製造方法以及相同的技術特徵，原則上不再重複敘述，也不再繪示於圖式。
有別於圖1實施例中的蓋體120，在圖3實施例中，蓋體220所包括的蓋板221及支撐框222是一體成型。也就是說，蓋板221及支撐框222兩者可由相同材料所構成，且可由同一道製造流程所製成。例如，蓋板221及支撐框222可由同一道射出成型而形成。或者，蓋體220可由一塊板材，經化學蝕刻或機械加工（machining）而形成，其中此板材例如是玻璃板或塑膠板（例如壓克力板）。所以，蓋板221及支撐框222之間可不出現明顯的分界（boundary）。當發光晶片130為紅外光光源時，蓋體220可以是不透明的，並可由塑膠板所製成，但是蓋體220能被發光晶片130所發出的紅外光完全穿透。此外，圖1中的蓋體120與圖3的蓋體220可以彼此替換，即蓋體120與220皆可用於發光元件100與200任一者。
另外，圖3所示的載件210也不同於圖1所示的載件110。具體而言，在圖3的實施例中，載件210包括板體211，而板體211也具有通氣貫孔211h，其與圖1的通氣貫孔111h相似，但是通氣貫孔211h具有均勻的孔徑。也就是說，通氣貫孔211h並不具有如圖1所示的凹槽H22。此外，值得一提的是，在圖1的發光元件100中，通氣貫孔111h也可換成圖3所示通氣貫孔211h。也就是說，圖1中的板體111也可具有如圖3所示的通氣貫孔211h。
請參閱圖4，其繪示本發明另一實施例的發光元件300。圖4實施例所示的發光元件300與圖1實施例所示的發光元件100相似。例如，發光元件300與100兩者製造方法相同，而且發光元件300也包括載件310、蓋體320與發光晶片130，其中這些元件之間的相對位置以及連接關係皆與發光元件100相同。以下主要敘述發光元件100與300兩者的差異。至於兩者製造方法以及相同的技術特徵，原則上不再重複敘述，也不再繪示於圖式。
發光元件300與100兩者最大差異在於載件310。比較圖1與圖4，載件310的外型明顯不同於圖1中的平板狀載件110。詳細而言，載件310包括板體311與支撐框316。支撐框316凸出於板體311的第一表面311a，並圍繞發光晶片130，且支撐框316固定於板體311與蓋體320之間。板體311與支撐框316可為一體成型，即板體311與支撐框316可由相同材料所構成，且可由同一道製造流程所製成。例如，板體311與支撐框316可經由陶瓷燒結而形成。所以，板體311與支撐框316之間不會出現明顯的分界。此外，圖1與圖3中的載件110與210皆可以換成圖3中的載件310，所以圖3的載件310也可用於圖1與圖3的發光元件100與200。
發光元件300與100之間還有另一個差異，其在於蓋體320。詳細而言，蓋體320為一塊兩面都平坦的平板，其可以是透明的。例如，蓋體320可以是玻璃板或是壓克力板。當然，如同圖3實施例所述的蓋體220，蓋體320也可以是不透明的，並且可被紅外光完全穿透。所以，蓋體320不限定是透明的。此外，蓋體320也可以是透鏡，例如凸透鏡或凹透鏡，而圖1中的蓋板121與圖4中的蓋體320可以彼此替換，即蓋體320與蓋板121皆可用於發光元件100與300任一者。
綜上所述，利用通氣貫孔，可將發光元件的空腔內的空氣排出，並搭配使用密封材料來密封通氣貫孔，如此，密封材料不僅能阻擋水氣與氧氣從外界環境並經由通氣貫孔進入空腔內，而且還能保持空腔處於真空環境，或是處於惰氣氣氛、氮氣氣氛或氮氣與惰性氣體混合的氣氛，從而保護發光晶片不受水氣與氧氣的損傷。此外，本發明實施例的發光元件製造方法可在小型或中型真空腔體（請參閱圖2C至圖2D）內進行，無須使用大型真空腔體。相較於現有技術，本發明實施例的發光元件製造方法具有低製造成本的優點。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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。
21‧‧‧真空腔體
22‧‧‧幫浦
23‧‧‧氣閥
100、200、300‧‧‧發光元件
110、210、310‧‧‧載件
111、211、311‧‧‧板體
111a、311a‧‧‧第一表面
111b‧‧‧第二表面
111h、211h‧‧‧通氣貫孔
112‧‧‧導引金屬層
113‧‧‧密封材料
113i‧‧‧填充金屬材料
114a、114b‧‧‧線路層
115‧‧‧導電柱
120、220、320‧‧‧蓋體
121、221‧‧‧蓋板
122、222、316‧‧‧支撐框
130‧‧‧發光晶片
131‧‧‧出光面
140‧‧‧惰性填充氣體
C1‧‧‧空腔
H1‧‧‧第一部孔
H2‧‧‧第二部孔
H21‧‧‧連通孔
H22‧‧‧凹槽
L1‧‧‧光線
V1‧‧‧真空環境
圖1是本發明一實施例的發光元件的剖面示意圖。 圖2A至圖2E是圖1中的發光元件的製造方法的剖面示意圖。 圖3是本發明另一實施例的發光元件的剖面示意圖。 圖4是本發明另一實施例的發光元件的剖面示意圖。

Claims (19)

  1. 一種發光元件，包括： 一載件，包括： 一板體，具有一第一表面、一相對該第一表面的第二表面以及一通氣貫孔，其中通氣貫孔區分成一第一部孔（first partial hole）與一連通該第一部孔的第二部孔，該第一部孔從該第一表面延伸至該第二部孔，而該第二部孔從該第二表面延伸至該第一部孔； 一導引金屬層，形成於該第二表面上與該第二部孔內，並覆蓋該第二部孔的孔壁，其中該導引金屬層從該第二部孔延伸至該第二表面，並且不覆蓋該第一部孔的孔壁與該第一表面； 一密封材料，填入於該第二部孔內，並密封該第二部孔，其中該導引金屬層圍繞該密封材料； 一線路層，形成於該第一表面上；以及 一發光晶片，裝設於該第一表面上，並電連接該線路層；以及 一蓋體，配置於該載件上，其中該蓋體與該板體之間形成一空腔，而該發光晶片位於該空腔內。
  2. 如請求項1所述之發光元件，其中該第二部孔具有一凹槽與一連通孔，該凹槽從該第二表面延伸至連通孔，而該連通孔從該凹槽底部延伸至該第一部孔。
  3. 如請求項2所述之發光元件，其中該導引金屬層覆蓋該連通孔的孔壁與該凹槽的側壁。
  4. 如請求項1所述之發光元件，其中該密封材料接觸該導引金屬層。
  5. 如請求項1所述之發光元件，其中該密封材料為金屬材料。
  6. 如請求項1所述之發光元件，其中該蓋體具有一容置槽，而該空腔由該容置槽與該板體所定義。
  7. 如請求項1所述之發光元件，其中該載件包括一支撐框，該支撐框凸出於該第一表面，並圍繞該發光晶片，且該支撐框固定於該板體與該蓋體之間。
  8. 如請求項1所述之發光元件，其中該蓋體包括： 一蓋板；以及 一支撐框，圍繞該發光晶片，並固定於該板體與該蓋板之間。
  9. 如請求項8所述之發光元件，其中該蓋板是透明的。
  10. 如請求項8所述之發光元件，其中該蓋板是不透明的。
  11. 如請求項1所述之發光元件，其中該發光晶片為紅外光光源、可見光光源或紫外光光源。
  12. 如請求項1所述之發光元件，還包括一惰性填充氣體，該惰性填充氣體充滿該空腔內，並選自於由惰性氣體與氮氣所組成的群組。
  13. 如請求項1所述之發光元件，其中該空腔內的環境為真空。
  14. 一種發光元件的製造方法，包括： 提供一載件，其中該載件具有一第一表面、一相對該第一表面的第二表面、一從該第一表面延伸至該第二表面的通氣貫孔以及一導引金屬層，而該導引金屬層從該通氣貫孔內部延伸至該第二表面； 將一發光晶片裝設於該第一表面上； 在該發光晶片裝設於該第一表面上之後，將一蓋體配置於該載件上，其中該蓋體與該載件之間形成一空腔，而該發光晶片位於該空腔內； 形成一填充金屬材料於該導引金屬層上，其中該填充金屬材料不密封該通氣貫孔； 從該第二表面上的該通氣貫孔排出該空腔內的氣體； 熔化該填充金屬材料，以使該填充金屬材料沿著該導引金屬層流入該通氣貫孔內；以及 凝固該填充金屬材料，以使該填充金屬材料變成一密封該通氣貫孔的密封材料。
  15. 如請求項14所述之發光元件的製造方法，其中排出該空腔內的氣體的方法包括將該載件與該蓋體置放於一真空環境中，而該真空環境形成於一真空腔體內。
  16. 如請求項15所述之發光元件的製造方法，其中在排出該空腔內的氣體之後，通入一惰性填充氣體於該真空腔體內，以使該惰性填充氣體從該第二表面上的該通氣貫孔進入該空腔中。
  17. 如請求項16所述之發光元件的製造方法，其中當凝固該填充金屬材料時，該惰性填充氣體充滿該空腔內。
  18. 如請求項14所述之發光元件的製造方法，其中當凝固該填充金屬材料時，該空腔內的環境為真空。
  19. 如請求項14所述之發光元件的製造方法，其中在熔化該填充金屬材料之前，更包括倒置該載件，以使該第二表面朝上。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI664751B (zh) * 2017-02-24 2019-07-01 聯京光電股份有限公司 發光元件及其製造方法
DE102017125140B4 (de) * 2017-10-26 2021-06-10 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen eines hermetisch abgedichteten Gehäuses mit einem Halbleiterbauteil
CN111326608B (zh) * 2018-12-14 2021-05-25 成都辰显光电有限公司 发光器件、发光器件的制作方法及显示装置
CN113764560A (zh) * 2020-06-04 2021-12-07 深圳瑞识智能科技有限公司 光学集成封装半导体光源器件

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM541120U (zh) * 2017-02-24 2017-05-01 聯京光電股份有限公司 發光元件

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6919623B2 (en) * 2003-12-12 2005-07-19 The Boeing Company Hydrogen diffusion hybrid port and method of forming
JP4397339B2 (ja) * 2005-03-30 2010-01-13 オリジン電気株式会社 電子部品パッケージの製造方法及び製造装置
US8253330B2 (en) * 2010-11-30 2012-08-28 GEM Weltronics TWN Corporation Airtight multi-layer array type LED
TWI462348B (zh) * 2011-01-27 2014-11-21 矽品精密工業股份有限公司 發光裝置及其製法
JP2014072472A (ja) * 2012-10-01 2014-04-21 Seiko Instruments Inc 光学デバイス、光学デバイスの製造方法、電子デバイス製造装置、プログラム及び記録媒体
TWI535066B (zh) * 2012-11-30 2016-05-21 聯京光電股份有限公司 發光二極體封裝結構以及相關製造方法
CN203134866U (zh) * 2013-03-16 2013-08-14 深圳市邦贝尔电子有限公司 一种光组件
JP6316403B2 (ja) * 2013-03-26 2018-04-25 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 発光材料を有する気密封止された照明装置及びその製造方法
DE102013104964A1 (de) * 2013-05-14 2014-11-20 Micro-Hybrid Electronic Gmbh Hermetisch gasdichtes optoelektronisches oder elektrooptisches Bauteil sowie Verfahren zu seiner Herstellung
CN104681697A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 发光元件
TW201742271A (zh) * 2016-05-23 2017-12-01 聯京光電股份有限公司 紫外光發光二極體的封裝結構
TWI664751B (zh) * 2017-02-24 2019-07-01 聯京光電股份有限公司 發光元件及其製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM541120U (zh) * 2017-02-24 2017-05-01 聯京光電股份有限公司 發光元件

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