TWI759049B - 一種可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法 - Google Patents

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一種可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構和其製備方法,該製備方法包含在晶片和基板的表面上以粉體塗佈技術披覆一發光粉層,該發光粉層是由螢光粉或任一可激發光的粉體所構成;在該發光粉層的表面上固化一厚度小於0.01mm的透明膠層,使該發光粉層完全貼服在該晶片和基板的表面上,藉此完成第一次封裝,該透明膠層是由不含發光粉的透明膠水或樹脂所構成,和在該透明膠層的表面上再封裝一不產生熱能的塗層,藉由二次封裝程序製成所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構。

Description

一種可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法
本發明係提供一種可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法和其應用,藉此提高其安全性和發光效能的信賴度,達到延長發光晶片壽命之目的。
目前的發光二極體製造封裝工藝是一次封裝程序,在其製程中雖然有使用沉降劑,但還是無法使一次封裝所使用的螢光膠中所懸浮的螢光粉完全沉降在基板和晶片上,當激發光亮時,一次封裝程序中還懸浮在螢光膠中沒有沉降的螢光粉會因激發光再產生熱能,該熱能就累積在出光面的螢光膠層內部,無法藉由導熱板或基板有效地散熱,所以習知工藝製成的發光二極體普遍有發光結構缺陷和出光面溫度過高的缺點。上述的缺點使目前市場上的發光二極體的使用安全性、發光效能和壽命都受到嚴重影響,無法滿足未來照明產業和市場的需求。
綜上所述,對於開發一能降低出光面溫度的發光晶片結構,藉此提高其使用安全性和發光效能實為一亟待解決和研 發的重要課題。
鑒於上述之發明背景,為了符合產業上的要求,本發明第一目的是提供一種可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構。創新地,本發明的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構是在晶片和基板表面上以粉體塗佈技術披覆一發光粉層,該發光粉層是由螢光粉或任一可激發光的粉體所構成;在該發光粉層的表面上固化一厚度小於0.01mm的透明膠層,使該發光粉層完全貼服在該晶片和基板的表面上,藉此完成第一次封裝,該透明膠層是由不含發光粉的透明膠水或樹脂所構成,和在該厚度小於0.01mm的透明膠層的表面上再封裝一不產生熱能的塗層,藉由二次封裝程序製成所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構。
具體地,該螢光粉或任一可激發光的粉體轉化光產生的熱經由僅只有在該晶片及基板表面之該螢光粉或任一可激發光的粉體導熱,藉由此途徑迅速導熱到該基板上散熱,達到所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的散熱功效。
於一具體實施例,上述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構是使用粉體塗佈相關技術使發光粉或螢光粉先平均地吸附或沉積在晶片和基板或電路板上,在該發光粉或螢光粉在該晶片和基板或電路板上形成該發光粉層後,再使用不含發光粉的透明膠水或樹脂在該發光粉層的表面上固化一厚度小 於0.01mm的透明膠層,使該發光粉層中的螢光粉完全貼服在該晶片和基板的表面上,藉此完成第一次封裝,然後在該厚度小於0.01mm的透明膠層的表面上再封裝一不產生熱能的塗層,藉此二次封裝程序製成上述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構。
於一較佳實施例,上述之可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的出光面是五面。
於一實施例,上述之不含發光粉之透明膠水的材質是矽膠、環氧樹脂、聚氨酯、壓克力樹脂或其任一組合。
於一具體實施例,上述之發光粉層的厚度小於1mm。
於一具體實施例,上述之透明膠層的厚度小於0.01mm。
於一實施例,上述之發光粉層完全貼服在該晶片和基板的表面上的內部結構之電子顯微鏡影像圖如圖2或圖3所示。 據此證明本發明的螢光粉是緊密一致且完全貼附在基板和晶片上。
發明人強調說明本發明所述的不產生熱能的塗層的結構中不含有任何的發光粉體,所以該不產生熱能的塗層的功能僅為導光和霧化混光,其是一不會因光產生熱能的塗層結構。較佳地,該不產生熱能的塗層是一光學擴散塗層。
相較之下,目前發光二極體是使用混有螢光粉的螢 光膠或發光膜體進行一次封裝工藝,在其螢光膠層或發光膜層結構中還會含有懸浮的螢光粉,當該懸浮的螢光粉被激發出光的同時也產生熱能,但因該螢光膠層或發光膜層的散熱效果差且螢光粉懸浮在膠中導致膠層的內部結構均勻性也不佳,所以產生的熱累積在膠層內無法傳導有效散熱;換言之,目前LED螢光粉與膠水混合進行一次封裝後,該螢光粉沒有完全沉降導致部分仍懸浮在膠水之中,使得膠體裡沒有沉降的螢光粉產生的熱在膠體裡無從散發,使得傳統一次封裝的發光二極體的出光面溫度過高,大幅降低其使用安全性和壽命。
據此,本發明提供的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構是藉由二次封裝程序先使發光粉或螢光粉完全貼服在晶片和基板的表面上,該發光粉層中的螢光粉轉化光產生的熱,經由僅只有在該晶片及基板表面螢光粉傳導熱,藉由此途徑迅速導熱到基板上來散熱,所以能有效地降低本發明提供的發光二極體的出光面溫度,達到提高發光產品的使用安全性和延長使用壽命的目的。
本發明第二目的是提供一種可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法。其包含如下步驟。
步驟一:將任一可激發光的粉體以粉體塗佈技術披覆在晶片及基板表面上形成一發光粉層。
步驟二:在上述之發光粉層的表面上固化一厚度小於0.01mm的透明膠層,使該發光粉層完全貼服在該晶片和基板的 表面上,藉此完成第一次封裝,該厚度小於0.01mm的透明膠層是由不含發光粉的透明膠水或樹脂所構成。
步驟三:在該透明膠層的表面上再封裝一不產生熱能的塗層,藉由二次封裝程序製成所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構。
具體地,該可激發光的粉體轉化光產生的熱經由僅只有在該晶片及基板表面可激發光的粉體傳導熱,藉由此途徑迅速導熱到該基板上散熱,達到所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的散熱功效。
於一較佳實施例,上述之晶片級封裝之發光晶片結構的出光面是五面。
於一實施例,上述之任一可激發光的粉體包含螢光粉或經表面處理的螢光複合粉體。較佳地,該任一可激發光的粉體的粒徑是0.1~100微米。
於一具體實施例,上述之發光粉層的厚度小於1mm。
於一實施例,上述之不含發光粉之透明膠水的材質是矽膠、環氧樹脂、聚氨酯、壓克力樹脂或其任一組合。
於一實施例,上述之步驟二所述之固化該厚度小於0.01mm的透明膠層的方式包含加熱固化、紫外線固化或其組合。
於一實施例,上述之步驟三所述的不產生熱能的塗層是光學擴散塗層。
上述之製備方法的關鍵是在所述的晶片或電路板上以粉體塗佈技術先披覆該發光粉層,然後使用不含發光粉之透明膠水在該發光粉層的表面上固化形成厚度小於0.01mm的透明膠層,完成第一次封裝,然後在該厚度小於0.01mm的透明膠層的表面上再封裝一不產生熱能的塗層,藉此二次封裝程序製成上述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構。本製備方法是二次封裝工藝,依序製造發光晶片的各功能結構層,所以各功能結構層的均勻性好,特別是該透明膠層不含有發光粉,所以不會有因受光激發產生熱的缺點或是有結構內部組成分散不均的缺陷。發明人強調本發明提供的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構中的螢光粉轉化光產生的熱,經由僅只有在該晶片及基板表面螢光粉導熱,藉由此途徑迅速導熱到基板上來散熱,所以可有效地降低出光面溫度,達到提高發光產品的使用安全性和延長使用壽命的目的。相較於習知上使用混合螢光粉的一劑型螢光膠和一次封裝工藝所製成的發光二極體,本發明製成的晶片級封裝之發光晶片有效地降低出光面的溫度,因此本發明製備方法所製成的晶片級封裝之發光晶片的使用安全性好,發光效能高且使用壽命長,明顯優於習知的發光產品。
本發明第三目的是提供一種可降低發光晶片的出光面溫度的方法,其包括在該發光晶片的製造過程中使用不含發光粉的透明膠水在發光面上固化形成一厚度小於0.01mm的透明膠層,藉此使該發光晶片之發光粉層中的螢光粉完全貼服在該發光 晶片的基板和晶片的表面,藉此使該螢光粉傳導熱到基板,達到降低該發光晶片出光面溫度之目的。
於一較佳實施例,上述之發光晶片的出光面是五面。
於一實施例,上述之不含發光粉的透明膠水的材質是矽膠、環氧樹脂、聚氨酯、壓克力樹脂或其任一組合。
於一實施例,上述之透明膠層的厚度小於0.01mm。
綜上所述,本發明的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構至少具有以下無法預期的功效和優點:(1)本發明係為使用二次封裝工藝製造發光晶片,其中提供一使螢光粉完全貼服在基板和晶片表面且不會產生熱能的厚度小於0.01mm的透明膠層,同時,本發明提供的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構中的螢光粉轉化光產生的熱,經由僅只有在晶片及基板表面螢光粉導熱,藉由此途徑迅速導熱到基板上來散熱,所以可有效地降低出光面溫度,達到提高發光產品的使用安全性和延長使用壽命的目的;(2)本發明的發光粉層是完全披覆貼服在晶片和基板表面上,所以能有效提升發光粉層的發光效能,因此本發明的經濟效益高且相較於習知的發光晶片或發光二極體減少至少15%的發光粉用量;和(3)提供一種降低出光面的溫度並延長發光裝置使用壽命的方法;藉由包括依序導入發光粉層和使該發光粉層中的螢光粉完全貼服在基板和晶片表面的厚度小於0.01mm的透明膠層的發光晶片二次封裝技術來降低出光面的溫度,減少發光產品的熱損害,達到延長使用壽命的目的。
1:可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構
11:基板
12:晶片
13:發光粉層
14:厚度小於0.01mm的透明膠層
15:不產生熱能的塗層
〔圖1〕係本發明可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片的結構示意圖。
〔圖2〕係本發明可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片的發光粉層和基板和晶片的內部結構之電子顯微鏡影像圖之一。
〔圖3〕係本發明可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片的發光粉層和基板和晶片的內部結構之電子顯微鏡影像圖之二。
關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。為了能徹底地瞭解本發明,將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地,本發明的施行並未限定於該領域之技藝者所熟習的特殊細節。另一方面,眾所周知的組成或步驟並未描述於細節中,以避免造成本發明不必要之限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下,然而除了這些詳細描述之外,本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中,且本發明的範圍不受限定,其以之後的專利範圍為準。
本發明第一實施例是提供一種可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法。其包含如下步驟。
步驟一:將任一可激發光的粉體以粉體塗佈技術披覆在晶片及基板表面上形成一發光粉層。
步驟二:在上述之發光粉層的表面上固化一厚度小於0.01mm的透明膠層,使該發光粉層完全貼服在該晶片和基板的表面上,藉此完成第一次封裝,該透明膠層是由不含發光粉的透明膠水或樹脂所構成。
步驟三:在該厚度小於0.01mm的透明膠層的正面或五面上再封裝一不產生熱能的塗層,藉由二次封裝程序製成所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構。
具體地,該可激發光的粉體轉化光產生的熱經由僅只有在該晶片及基板表面可激發光的粉體傳導熱,藉由此途徑迅速導熱到該基板上散熱,達到所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的散熱功效。
於一較佳實施例,上述之可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的出光面是五面。
於一實施例,上述之任一可激發光的粉體包含螢光粉或經表面處理的螢光複合粉體。較佳地,該任一可激發光的粉體的粒徑是0.1~100微米。
於一具體實施例,上述之發光粉層的厚度小於1mm。
於一實施例,上述之發光粉層完全貼服在該晶片和基板的表面上的內部結構之電子顯微鏡影像圖如圖2或圖3所示。 據此證明本發明的螢光粉是緊密一致且完全貼附在基板和晶片上。
於一實施例,上述之不含發光粉之透明膠水或樹脂的材質是矽膠、環氧樹脂、聚氨酯、壓克力樹脂或其任一組合。
於一實施例,上述之步驟二所述之固化一厚度小於0.01mm的透明膠層的方式包含加熱固化、紫外線固化或其組合。
於一實施例,上述之步驟三所述的不產生熱能的塗層是光學擴散塗層。
上述之製備方法的關鍵是在所述的晶片或基板上先披覆該發光粉層,然後使用不含發光粉之透明膠水在該發光粉層的表面上固化形成厚度小於0.01mm的透明膠層,完成第一次封裝,然後在該厚度小於0.01mm的透明膠層正面或五面上再封裝一不產生熱能的塗層,藉此二次封裝程序製成上述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構。
本發明第二實施例是提供一種可降低發光晶片的出光面溫度的方法,其包括在該發光晶片的製造過程中使用不含發光粉的透明膠水在發光粉層的表面上固化形成一厚度小於0.01mm的透明膠層,藉此使該發光粉層中的螢光粉完全貼服在該發光晶片的基板和晶片的表面,藉此使該螢光粉傳導熱到基板,達到降低該發光晶片出光面溫度之目的。
於一較佳實施例,上述之發光晶片的出光面是五面。
於一實施例,上述之不含發光粉的透明膠水的材質 是矽膠、環氧樹脂、聚氨酯、壓克力樹脂或其任一組合。
於一實施例,上述之透明膠層的厚度小於0.01mm。
綜上所述,本發明的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構至少具有以下無法預期的功效和優點:(1)本發明係為使用二次封裝工藝製造發光晶片,其中提供一使螢光粉完全貼服在基板和晶片表面且不會產生熱能的厚度小於0.01mm的透明膠層,同時,本發明提供的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構中的螢光粉轉化光產生的熱,經由僅只有在晶片及基板表面螢光粉導熱,藉由此途徑迅速導熱到基板上來散熱,所以可有效地降低出光面溫度,達到提高發光產品的使用安全性和延長使用壽命的目的;(2)本發明的發光粉層是完全披覆貼服在晶片和基板表面上,所以能有效提升發光粉層的發光效能,因此本發明的經濟效益高且相較於習知的發光晶片或發光二極體減少至少15%的發光粉用量;和(3)提供一種降低出光面的溫度並延長發光裝置使用壽命的方法;藉由包括依序導入發光粉層和使該發光粉層中的螢光粉完全貼服在基板和晶片表面的厚度小於0.01mm的透明膠層的發光晶片二次封裝技術來降低出光面的溫度,減少發光產品的熱損害,達到延長使用壽命的目的
根據本發明的代表實施例,本發明提供可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構 1 如圖一所示,其製程步驟為:在基板 11 上放置晶片 12 ,在該基板 11 和晶片 12 的表面上以粉體塗佈技術披覆發光粉形成發光粉層 13 ,然後塗佈或膠合不含發 光粉之透明膠水在發光粉層 13 的表面上,該不含發光粉之透明膠水經固化程序在該發光粉層 13 上形成厚度小於0.01mm的透明膠層 14 ,藉此使該發光粉層 13 中的發光粉完全貼服在基板 11 和晶片 12 的表面,完成第一次封裝,然後在該厚度小於0.01mm的透明膠層 14 正面上再封裝一不產生熱能的塗層 15 ,藉由二次封裝程序製成所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構 1
上述代表實施例的發光粉層 13 完全貼服在該晶片 12 和基板 11 的表面上,其內部結構之電子顯微鏡橫切面影像圖如圖2或圖3所示。據此證明本發明的螢光粉是緊密一致且完全貼附在基板和晶片上。
於一實驗例,根據以上代表實施例所述的步驟,使用0.5克的發光粉製成本發明所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片(NCC-COB13.5),並使用市售一次封裝工藝的發光晶片(編號TOYONIA)作為實驗對照組,分別使用22瓦和50瓦進行實驗,同時量測基材和出光面的溫度,其結果如表1所示,明顯地,和市售一次封裝工藝的發光晶片相比較,本發明的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片能大幅度降低出光面的溫度達到至少50℃的差距。據此,本發明相較於習知一次封裝工藝的技術確實具有無法預期的技術效果。
表1
Figure 109147064-A0101-12-0012-1
Figure 109147064-A0101-12-0013-2
綜上所述,本發明的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構至少具有以下無法預期的功效和優點:(1)本發明提供一具有良好結構均勻性且不會產生熱能的厚度小於0.01mm的透明膠層,同時,本發明提供的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構中的螢光粉轉化光產生的熱,經由僅只有在該晶片及基板表面螢光粉,藉由此途徑迅速導熱到該基板上來散熱,所以可有效地降低其出光面溫度,達到提高發光產品的使用安全性和延長使用壽命的目的;(2)本發明的發光粉層是完全披覆在晶片或基板上,所以能有效提升發光粉層的發光效能,因此本發明的經濟效益高且相較於習知的發光晶片或發光二極體減少至少15%的發光粉用量;和(3)提供一種降低出光面的溫度並延長發光裝置使用壽命的方法;藉由依序導入發光粉層和厚度小於0.01mm的透明膠層的發光晶片製造技術來降低出光面的溫度,減少發光產品的熱損害,達到延長使用壽命的目的。
以上雖以特定實驗例說明本發明,但並不因此限定本發明之範圍,只要不脫離本發明之要旨,熟悉本技藝者瞭解在不脫離本發明的意圖及範圍下可進行各種變形或變更。此外,摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用,並非用來限制本 發明之權利範圍。
1:可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構
11:基板
12:晶片
13:發光粉層
14:厚度小於0.01mm的透明膠層
15:不產生熱能的塗層

Claims (8)

  1. 一種可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法,其步驟係為:將一螢光粉以粉體塗佈技術披覆在晶片和基板表面上形成一發光粉層;在該發光粉層的表面上固化一厚度小於0.01mm的透明膠層,使該發光粉層中的螢光粉完全貼服在該晶片和基板的表面上,藉此完成第一次封裝,該厚度小於0.01mm的透明膠層是由不含發光粉的透明膠水或樹脂所構成,其中上述之螢光粉轉化光產生的熱經由僅只有在該晶片及基板表面之該螢光粉導熱到該基板上散熱;和在該厚度小於0.01mm的透明膠層的表面上再封裝一不產生熱能的塗層,藉由二次封裝程序製成所述的可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構。
  2. 如請求項1之可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法,其中上述之可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的出光面是五面。
  3. 如請求項1之可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法,其中上述之螢光粉的粒徑是0.1~100微米。
  4. 如請求項1之可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法,其中上述之不含發光粉之透明膠水或樹脂的材質是矽膠、環氧樹脂、聚氨酯、壓克力樹脂或其任一組合。
  5. 如請求項1之可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光 晶片結構的製備方法,其中上述之固化該厚度小於0.01mm的透明膠層的方式是加熱固化、紫外線固化或其組合。
  6. 如請求項1之可降低出光面溫度的晶片級封裝之發光晶片結構的製備方法,其中上述之發光粉層的厚度小於1mm。
  7. 一種降低發光晶片出光面溫度的方法,是在該發光晶片的製造過程中使用不含發光粉的透明膠水在發光粉層的表面上固化形成一厚度小於0.01mm的透明膠層,藉此使該發光粉層中的螢光粉完全貼服在該發光晶片的基板和晶片的表面,藉此使該螢光粉傳導熱到基板,達到降低該發光晶片出光面溫度之目的。
  8. 如請求項7之降低發光晶片出光面溫度的方法,上述之不含發光粉的透明膠水的材質是矽膠、環氧樹脂、聚氨酯、壓克力樹脂或其任一組合。
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