TWI683452B - 光電封裝體 - Google Patents

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Abstract

一種光電封裝體包括一線路基板、一發光晶片、一光學封膠以及一光擴散層。線路基板具有一承載平面以及一位於承載平面的線路層。發光晶片用於發出一光線，並裝設於承載平面上，且電連接線路層。光學封膠覆蓋承載平面，並包覆發光晶片。光學封膠位於光線的傳遞路徑上。光擴散層覆蓋光學封膠上。光學封膠位於線路基板與光擴散層之間，並位於光線的傳遞路徑上。光學封膠的折射率較佳是大於或等於光擴散層的折射率。

Description

光電封裝體
本發明是有關於一種光電封裝體，且特別是關於一種具有光擴散層（optical diffusion layer）的光電封裝體。
發光二極體（Light Emitting Diodes，LED）是一種半導體封裝體（semiconductor package），並具有能發出光線的二極體裸晶（diode die）。一般而言，發光二極體大多具有偏小的出光角（viewing angle），以至於發光二極體會集中發出光線，導致發光二極體難以均勻地發光。因此，發光二極體很適合用來製作小範圍照明的燈具，例如手電筒，但製作例如天花板燈（ceiling fitting或ceiling light）等大範圍照明的燈具則須額外搭配其他光學元件才會有較佳的視覺效果。
本發明提供一種光電封裝體，其包括用來擴散（diffuse）光線的光擴散層。
本發明所提供的光電封裝體，其包括一線路基板（wiring substrate）、一發光晶片、一光學封膠以及一光擴散層（optical diffusion layer）。線路基板具有一承載平面（holding plane）以及一位於承載平面的線路層。發光晶片裝設（mounted）於承載平面上，並電連接線路層，其中發光晶片用於發出光線。光學封膠覆蓋承載平面，並包覆發光晶片，其中光學封膠位於光線的傳遞路徑上。光擴散層覆蓋光學封膠上，其中光學封膠位於線路基板與光擴散層之間，並且位於光線的傳遞路徑上，而光學封膠的折射率較佳是大於或等於光擴散層的折射率。
在本發明的一實施例中，上述發光晶片具有一出光面，而光學封膠覆蓋及接觸出光面。
在本發明的一實施例中，上述發光晶片還具有一相對出光面的背面，背面與承載平面彼此面對面。
在本發明的一實施例中，上述發光晶片為發光二極體晶片。
在本發明的一實施例中，上述光學封膠的側邊與光擴散層的側邊彼此切齊（be flush with）。
在本發明的一實施例中，上述光學封膠含有螢光材料，螢光材料用於被光線激發而發出螢光。
在本發明的一實施例中，上述光擴散層的穿透率介於50%至90%之間。
在本發明的一實施例中，上述發光晶片打線裝設（wire-bonding）於承載平面上。
在本發明的一實施例中，上述發光晶片覆晶（flip-chip）裝設於承載平面上。
在本發明的一實施例中，上述線路基板為印刷線路板（Printed Circuit Board，PCB）或封裝載板（package carrier）。
在本發明的一實施例中，上述發光晶片的數量為多個，而這些發光晶片以晶片直接封裝（Chip On Board，COB）方式裝設於這線路基板。
本發明因採用以上光擴散層與光封膠層來擴散光線，因而增加光電封裝體的出光角，進而促使光線均勻地出射。相較於習知發光二極體而言，本發明的光電封裝體有利於製作大範圍照明的燈具，例如天花板燈。
為讓本發明之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。
圖1是本發明一實施例的光電封裝體的剖面示意圖。請參閱圖1，光電封裝體100包括線路基板110與至少一個發光晶片120，其中發光晶片120裝設於線路基板110。線路基板110具有承載平面111a，而發光晶片120具有出光面122a以及相對出光面122a的背面122b，其中背面122b與承載平面111a彼此面對面。
在圖1的實施例中，光電封裝體100包括兩個發光晶片120，而這些發光晶片120打線裝設於承載平面111a上。不過，在其他實施例中，光電封裝體100所包括的發光晶片120的數量可以僅一個或二個以上，且發光晶片120可覆晶裝設於承載平面111a上。所以，光電封裝體100所包括的發光晶片120的數量不限定為兩個，而且發光晶片120也不限定只能打線裝設於承載平面111a。
發光晶片120能從出光面122a發出光線L1，且可以是尚未封裝（unpackaged）的發光二極體裸晶（LED die）或是已封裝（packaged）的發光二極體晶片（LED chip）。線路基板110可為印刷線路板或封裝載板，而在圖1實施例中，線路基板110包括絕緣層111、線路層112a、112b以及多根導體柱113。線路層112a與112b分別配置於絕緣層111的相對兩側，其中絕緣層111具有承載平面111a，而線路層112a位於承載平面111a。這些導體柱113配置於絕緣層111中，並且連接線路層112a與112b，以使線路層112a與112b能彼此電性導通。此外，當發光晶片120為上述發光二極體裸晶時，這些發光晶片120能以晶片直接封裝方式（COP）裝設於線路基板110，而光電封裝體100也可以製作成一種離散元件（discrete component）。
特別一提的是，在圖1所示的實施例中，包括兩層線路層112a與112b的線路基板110實質上為雙面線路板（double-sided wiring board），但在其他實施例中，線路基板110所包括的線路層的數目可以僅為一層或二層以上，即線路基板110實質上也可為單面線路板（single-sided wiring board）或多層線路板（multilayer wiring board），不限定只能是雙面線路板。
光電封裝體100還包括光學封膠130與光擴散層140。光學封膠130覆蓋承載平面111a與發光晶片120，而光擴散層140覆蓋光學封膠130上，其中光學封膠130位於線路基板110與光擴散層140之間。光學封膠130包覆發光晶片120，並且覆蓋及接觸出光面122a，所以光學封膠130會位於光線L1的傳遞路徑上。在本發明的一個實施例中，光學封膠130可含有螢光材料，其能被光線L1激發而發出螢光。也就是說，在光線L1通過含有螢光材料的光學封膠130之後，光線L1的波長及顏色會發生改變。
舉例來說，發光晶片120為能發出藍色光線L1的發光二極體裸晶，而光學封膠130所含有的螢光材料為黃色螢光材料。在光線L1通過光學封膠130之後，部分的藍色光線L1會被螢光材料轉變成黃色光線L1，而未被螢光材料轉變的光線L1仍維持藍色，並與前述黃色光線L1混合，從而形成白光。此外，必須說明的是，在其他實施例中，光學封膠130也可以不含有任何螢光材料，所以光學封膠130並沒有限制一定要含有螢光材料。
光擴散層140也位於光線L1的傳遞路徑上，而光學封膠130的折射率較佳是大於或等於光擴散層140的折射率，所以光線L1會在光學封膠130與光擴散層140之間的界面（boundary）產生折射，而且離開光電封裝體100的光線L1與出光面122a法線N1之間的夾角變大，以使光電封裝體100具有較大的出光角。其次，也因為光學封膠130的折射率大於光擴散層140的折射率，所以部分光線L1會在光學封膠130與光擴散層140之間的界面產生全反射（total reflection），以至於這部分光線L1會反射到線路基板110，然後被線路層112a反射。如此，光學封膠130與光擴散層140能使光線L1不會集中在法線N1方向上出射，從而降低光電封裝體100在法線N1方向上的正面發光強度。
光擴散層140能擴散光線L1。例如，光擴散層140可包括擴散劑與矽膠（未繪示），其中擴散劑具有多顆用來散射光線L1的擴散粒子，而擴散劑與矽膠的重量百分比可介於1:5至5:1之間。此外，光擴散層140的穿透率可介於50%至90%之間，以使發光晶片120沿著法線N1方向的正面發光強度可以被降低至少30%。如此，能增加光電封裝體100的出光角，以促使光線L1均勻地從光擴散層140出射，讓光電封裝體100有利於應用在大範圍照明的燈具。
須說明的是，圖1中的光線L1看似只在光擴散層140的上表面散射。然而，在實際情況中，由於光擴散層140內部存有多顆擴散粒子，所以光線L1不僅會在光擴散層140的上表面散射，而且也會在光擴散層140內被這些散射粒子散射。圖1所示的在光擴散層140上表面散射的光線L1是用於表示光線L1在通過光擴散層140之後會因散射而朝多個方向出射，並非用來解讀成光線L1僅只在光擴散層140上表面散射。此外，在其他實施例中，光學封膠130的折射率可以等於光擴散層140的折射率，而光電封裝體100可單靠光擴散層140來增加出光角，以達到光線L1均勻出射的效果。另外，光擴散層140可為單層結構或多層結構。當光擴散層140為多層結構時，光擴散層140可以採多層膜層堆疊而形成，以達到更佳的擴散效果。
圖2A至圖2C是製造圖1的光電封裝體的流程剖面示意圖。請參閱圖2A，在光電封裝體100的製造方法中，首先，提供線路板集合（wiring board group）10，其包括線路聯板（wiring panel）110p以及多個發光晶片120，而這些發光晶片120皆裝設於線路聯板110p上。線路聯板110p實質上包括多塊線路基板110（圖2A未標示），而這些線路基板110是由切割線路聯板110p而形成。換句話說，線路聯板110p是這些線路基板110彼此相連而形成的面板（panel）或基板條（strip），因此線路聯板110p也具有多面承載平面111a，並包括多層線路層112a、112b以及多根導體柱113。
請參閱圖2B，接著，在線路板集合10上依序形成光學封膠130i與光擴散層140i，其中光學封膠130i覆蓋線路板集合10，並且包覆這些發光晶片120。光擴散層140i全面性覆蓋光學封膠130的一面平面。以圖2B為例，光擴散層140i全面性覆蓋光學封膠130i的上平面。光學封膠130i與光擴散層140i兩者可為已固化的膠材，而光學封膠130i與光擴散層140i兩者的形成方法包括多種，例如塗佈（coating）、噴塗（spraying）或點膠（dispensing）。
請參閱圖2C與圖1，之後，切割（dicing）線路板集合10，以形成多個光電封裝體100。具體而言，可使用刀具20來切割光學封膠130i、光擴散層140i以及線路聯板110p，以形成圖1所示的光電封裝體100。由於光學封膠130與光擴散層140是由刀具20切割光學封膠130i與光擴散層140i而形成，所以在同一個光電封裝體100中，光學封膠130的側邊130s、光擴散層140的側邊140s以及線路基板110的側邊110s都是彼此切齊，如圖1所示。
綜上所述，利用以上光擴散層與光擴散層，可使本發明實施例中的光電封裝體具有較大的出光角，以降低法線方向上的正面發光強度，並提高法線方向以外的側向發光強度。如此，本發明實施例的光電封裝體可無需使用成本高的二次光學元件，即可使光線能均勻地出射，因此本發明實施例光電封裝體具有低成本的優點。由此可知，相較於習知發光二極體而言，本發明實施例的光電封裝體有利於製作大範圍照明的燈具，例如天花板燈。
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。
10‧‧‧線路板集合20‧‧‧刀具100‧‧‧光電封裝體110‧‧‧線路基板110p‧‧‧線路聯板110s、130s、140s‧‧‧側邊111‧‧‧絕緣層111a‧‧‧承載平面112a、112b‧‧‧線路層113‧‧‧導體柱120‧‧‧發光晶片122a‧‧‧出光面122b‧‧‧背面130、130i‧‧‧光學封膠140、140i‧‧‧光擴散層L1‧‧‧光線N1‧‧‧法線
圖1是本發明一實施例的光電封裝體的剖面示意圖。 圖2A至圖2C是製造圖1的光電封裝體的流程剖面示意圖。
100‧‧‧光電封裝體
110‧‧‧線路基板
110s、130s、140s‧‧‧側邊
111‧‧‧絕緣層
111a‧‧‧承載平面
112a、112b‧‧‧線路層
113‧‧‧導體柱
120‧‧‧發光晶片
122a‧‧‧出光面
122b‧‧‧背面
130‧‧‧光學封膠
140‧‧‧光擴散層
L1‧‧‧光線
N1‧‧‧法線

Claims (11)

  1. 一種光電封裝體，包括：一線路基板，具有一承載平面以及一位於該承載平面的線路層：一發光晶片，裝設於該承載平面上，並電連接該線路層，其中該發光晶片用於發出一光線；一光學封膠，覆蓋該承載平面，並包覆該發光晶片，其中該光學封膠位於該光線的傳遞路徑上；以及一光擴散層，覆蓋該光學封膠上，其中該光學封膠位於該線路基板與該光擴散層之間，並且位於該光線的傳遞路徑上，而該光學封膠的折射率大於或等於該光擴散層的折射率，其中該光擴散層包括一擴散劑與一矽膠，而該擴散劑與該矽膠的重量百分比介於1：5至5：1之間。
  2. 如請求項1所述之光電封裝體，其中該發光晶片具有一出光面，而該光學封膠覆蓋及接觸該出光面。
  3. 如請求項2所述之光電封裝體，其中該發光晶片還具有一相對該出光面的背面，該背面與該承載平面彼此面對面。
  4. 如請求項1所述之光電封裝體，其中該發光晶片為發光二極體晶片。
  5. 如請求項1所述之光電封裝體，其中該光學封膠的側邊與該光擴散層的側邊彼此切齊。
  6. 如請求項1所述之光電封裝體，其中該光學封膠含有螢光材料，該螢光材料用於被該光線激發而發出螢光。
  7. 如請求項1所述之光電封裝體，其中該光擴散層的穿透率介於50% 至90%之間。
  8. 如請求項1所述之光電封裝體，其中該發光晶片打線裝設於該承載平面上。
  9. 如請求項1所述之光電封裝體，其中該發光晶片覆晶裝設於該承載平面上。
  10. 如請求項1所述之光電封裝體，其中該線路基板為印刷線路板或封裝載板。
  11. 如請求項1所述之光電封裝體，其中該發光晶片的數量為多個，而該些發光晶片以晶片直接封裝方式裝設於該線路基板。
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