TWM549964U - 具面光源之發光二極體封裝結構 - Google Patents

Description

具面光源之發光二極體封裝結構

本創作為一種封裝結構，特別是一種具面光源之發光二極體封裝結構，其提供紫外光面光源。

發光二極體(light emitting diode，LED)是一種能發光的半導體電子元件，並且具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命週期時間長、且不含汞、具有環保效益等優點，近年已被普遍應用於照明。一般LED封裝不僅要求能夠保護LED晶片，而且還要透光等材料上的特殊要求、封裝方法與結構。發光二極體從早期之具可見色光之發光二極體，一路發展到具不可見光之發光二極體，其中，紫外光發光二極體產品主要應用於光固化市場，紫外光發光二極體之光固化相較於傳統光固化，具有較佳之固化效率，例如：紫外光發光二極體之照射強度(W)與能量(J)較佳於傳統固化光源，因而具有更強的UV照射強度，同時由於採用紫外光發光二極體作為固化光源之固化成型速度較快，也讓紫外光發光二極體跨入固化產品市場的成長迅速。

除此之外，紫外光發光二極體更可應用在抗生(antibiosis)、防塵、純化、殺菌以及類似方面之生化應用上，尤具優越效能，且因紫外光發光二極體具有體積小、使用壽命長、耗電量低等優點，故，紫外光發光二極體之應用領域，不僅在於光固化市場，更是已拓展到諸如空氣清潔器、淨水器、冰箱、空調器以及洗碗機之家庭電器、醫學器具以及其類似物，已逐漸成為生活上必須的裝置。

然而，現今的發光二極體封裝結構一般在於點光源的封裝結構，並未能呈現面光源的架構，又鑒於材料之折射係數易導致封裝結構中全反 射，因此在面光源的設計上有其需克服的問題。兼具，紫外光為短波長之光線，在光譜中，其攜帶之能量較高，於點光源之光場，能量較集中，因而讓紫外光發光二極體需要另以光學構件，擴散紫外光，因而避免能量過於集中，而發生不可控制的情況，例如：光固化之照射過量等。

因此，本創作針對上述之問題，提供一種具面光源之發光二極體封裝結構，其在於改善封裝結構之側面出光，因而形成面光源，對此，讓紫外光能量較均勻分散。

本創作之一目的，在於提供一種具面光源之發光二極體封裝結構，其在於提供紫外光發光二極體呈現側向出光，以形成紫外光面光源。

本創作之一目的，在於提供一種具面光源之發光二極體封裝結構，其在於提供紫外光面光源，以分散紫外光能量，因而避免紫外光能量過於集中。

針對上述之目的，本創作提供一種具面光源之發光二極體封裝結構，其包含一陶瓷基板、一紫外光發光二極體晶片、一導光層與一金屬反射層，其中紫外光發光二極體晶片設置於基板上，導光層設置於紫外光發光二極體晶片上，導光層設置於紫外光發光二極體晶片上，金屬反射層設置於導光層上。藉此，紫外光發光二極體晶片上之正向出光，經導光層傳導至金屬反射層，再由金屬反射層反射至封裝結構之側邊，而呈現面光源之光場。

本創作提供一實施例，其在於該發光二極體封裝結構更包含一鋁層與一玻璃膠層，其中鋁層設置於該陶瓷基板與該紫外光發光二極體晶片之間及該陶瓷基板與該導光層之間，以及該玻璃膠層設置於該鋁層與該導光層之間並位於該紫外光發光二極體晶片之一側。

本創作提供一實施例，其在於該發光二極體封裝結構更包含二電極，其電性連接該陶瓷基板。

本創作提供一實施例，其在於該發光二極體封裝結構更包含一螢光層，其設置於該金屬反射層之一側。

本創作提供一實施例，其在於該紫外光發光二極體晶片為一覆晶式發光二極體。

本創作提供一種發光二極體封裝結構之製造方法，其先提供一陶瓷基板，接續設置一紫外光發光二極體於該陶瓷基板上，再設置一導光層於紫外光發光二極體晶片上，之後，設置一金屬反射層於導光層之上。藉此，紫外光發光二極體晶片上之正向出光，經導光層傳導至金屬反射層，再由金屬反射層反射至封裝結構之側邊，而呈現面光源之光場。

本創作提供一實施例，其在於該製造方法更包含一步驟，其為設置一螢光層於該金屬反射層之一側。

本創作提供一實施例，其在於提供該陶瓷基板之步驟中，該陶瓷基板更電性連接二電極。

本創作提供一實施例，其在於該製造方法更包含二步驟，其為設置一鋁層於該陶瓷基板之上以及設置一玻璃膠層於該鋁層之上。

10‧‧‧發光二極體封裝結構

12‧‧‧陶瓷基板

122‧‧‧電極

14‧‧‧紫外光發光二極體晶片

142‧‧‧連結墊

16‧‧‧導光層

18‧‧‧金屬反射層

20‧‧‧發光二極體封裝結構

22‧‧‧陶瓷基板

222‧‧‧電極

232‧‧‧鋁層

234‧‧‧玻璃膠層

24‧‧‧紫外光發光二極體晶片

242‧‧‧連結墊

26‧‧‧導光層

28‧‧‧金屬反射層

30‧‧‧螢光層

L1‧‧‧二極體出光

L2‧‧‧第一次反射光

L3‧‧‧第二次反射光

L4‧‧‧可見光

第一圖：其為本創作之一較佳實施例之結構示意圖；第二圖：其為本創作之一較佳實施例之反射示意圖；第三A圖至第三D圖：其為本創作之一實施例之步驟示意圖；第四圖為石英玻璃與玻璃之穿透度比較的曲線圖；第五圖為金屬反射材料之反射率比較的曲線圖；第六圖：其為本創作之另一較佳實施例之結構示意圖；第七圖：其為本創作之另一較佳實施例之反射示意圖；第八A圖至第八F圖：其為本創作之另一實施例之步驟示意圖；第九圖：其為本創作之另一較佳實施例之結構示意圖； 第十圖：其為本創作之另一較佳實施例之反射示意圖；以及第十一A圖至第十一G圖：其為本創作之另一較佳實施例之步驟示意圖。

為使 貴審查委員對本創作之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：在下文中，將藉由圖式來說明本創作之各種實施例來詳細描述本創作。然而本創作之概念可能以許多不同型式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例式性實施例。此外，在圖式中相同參考數字可用於表示類似的元件。

首先，請參閱第一圖，其為本創作之一較佳實施例之結構示意圖。如第一圖所示，本創作為一具面光源之發光二極體封裝結構10，其包含一陶瓷基板12、一紫外光發光二極體晶片14、一導光層16與一金屬反射層18，本實施例中，較佳地，陶瓷基板12更設有二電極122，紫外光發光二極體晶片更設有二連接墊142。其中，紫外光發光二極體晶片14設置於該陶瓷基板12之上，特別是透過連接墊142設置於陶瓷基板12上，導光層16設置於該覆晶式發光二極體晶片14之上，以及金屬反射層18設置於該導光層16之上。如第二圖所示，本創作之發光二極體封裝結構10，其讓紫外光發光二極體晶片14之二極體出光L1經導光層16傳導至金屬反射層18，再由金屬反射層18於發光二極體封裝結構10之側邊向外反射，也就是往紫外光發光二極體晶片14之一側反射。

請參閱第三A圖至第三D圖，其為本創作之一較佳實施例之步驟示意圖。如第三A圖至第三D圖，其為發光二極體封裝結構10於各步驟之變化。本創作之發光二極體封裝結構之製造方法，其先如第三A圖所示，提供一陶瓷基板12；如第三B圖所示，設置一紫外光發光二極體晶片14於陶瓷基板12上；接續如第三C圖所示，設置一導光層16於紫外光發光二極體14之上；最後如第三D圖所示，設置一金屬反射層18於導光層16之上。此外，本 實施例中，陶瓷基板12之材料系選自於氮化鋁、碳化矽、氧化鈹、氧化鋁、氧化鈦，以具有較佳之結構特性，例如：較佳之機械強度、較低之曲翹度、熱膨脹係數接近矽晶圓等。導光層之材料係選自於石英玻璃，其主材料即為二氧化矽，因此具有較佳之耐溫性，且具有較佳之光穿透度，如第四圖所示，石英玻璃在波長300奈米(nm)以下之穿透度較優於玻璃。金屬反射層18之材料選自於鋁，其針對短波長光線之反射效果極佳，因此反射較短波長之紫外光，具有極佳之反射效果，如第五圖所示，鋁相較於金、銀、銅等常用金屬反射材料，鋁在波長300奈米(nm)以下的反射效果較優。

請參閱第六圖，其為本創作之另一較佳實施例之結構示意圖。其中第一圖與第六圖之差異在於第六圖之發光二極體封裝結構20更包含一鋁層232與一玻璃膠層234。如第六圖所示，本創作之發光二極體封裝結構20包含陶瓷基板22、紫外光發光二極體晶片24、導光層26與金屬反射層28以及鋁層232與玻璃層234，較佳地，更包含二電極222與二連接墊242。鋁層232與玻璃膠層234依序設置於陶瓷基板22上，紫外光發光二極體晶片24設置於鋁層232之上，而玻璃膠層234位於紫外光發光二極體晶片24之側邊，導光層26設置於玻璃膠層234與紫外光發光二極體晶片24之上，也就是說，鋁層232設置於該陶瓷基板22與該紫外光發光二極體晶片24之間及該陶瓷基板22與該導光層26之間，且玻璃膠層234設置於該鋁層232與該導光層26之間並位於該紫外光發光二極體晶片24之一側。由於陶瓷基板22在260nm~300nm反射率不佳，鋁層232結合玻璃膠層234可有效改善紫外光發光二極體晶片24之反射，其中玻璃膠層234之材料為包含二氧化矽。

第一圖與第六圖之間未改變的是金屬反射層28亦是設置於導光層26之上，以及該二電極222電性連接至陶瓷基板22，此外，紫外光發光二極體晶片24係透過連接墊242設置於陶瓷基板22上，以電性連接至電極222。如第七圖所示，本創作之發光二極體封裝結構20，其讓紫外光發光二極體晶片24之二極體出光L1經導光層26傳導至金屬反射層28，再由金屬反射層28產生一第一次反射光L2往發光二極體封裝結構20之側邊而向外反 射，也就是第一次反射光L2往紫外光發光二極體晶片14之一側反射，此外，本實施例之第一次反射光L2在尚未構成導光層16之出射光的情況下，更進一步藉由玻璃膠層234反射第一次反射光L2，而產生一第二次反射光L3，進一步向外反射。

請參閱第八A圖至第八E圖，其為本創作之另一較佳實施例之步驟示意圖。如第八A圖至第八E圖，其為發光二極體封裝結構20於各步驟之變化。本創作之發光二極體封裝結構之製造方法，其先如第八A圖所示，提供一陶瓷基板22，陶瓷基板22；如第八B圖所示，設置一鋁層232於陶瓷基板22；如第八C圖所示，設置一玻璃膠層234於鋁層232之上；接續，如第八D圖所示，設置一紫外光發光二極體晶片24於陶瓷基板22上；接續，如第八E圖所示，設置一導光層26於紫外光發光二極體晶片24之上；最後如第八F圖所示，設置一金屬反射層28於導光層26之上。

請參閱第九圖，其為本創作之另一實施例之結構示意圖。其中第六圖與第九圖之差異在於第九圖之發光二極體封裝結構20更包含一螢光層30。如第九圖所示，本創作之發光二極體封裝結構20更可進一步設置螢光層30於金屬反射層28之一側，螢光層30包含螢光粉，例如：釔鋁石榴石、鎢酸鎂、鎢酸鈣、矽酸鋅。如第十圖所示，本創作之發光二極體封裝結構20更可藉由螢光層30將不可見光之一的紫外光轉換成其他波長之可見光L4，例如：綠光、藍綠光、紅光等，以讓使用者可輕易看見紫外光之照射方向。

請參閱第十一A圖至第十一G圖，其為本創作之另一較佳實施例之步驟示意圖。如第十一A圖至第十一G圖，其為發光二極體封裝結構20於各步驟之變化。其中第八A圖至第八F圖與第十一A圖至第十一G圖之差異在於第十一A圖至第十一G圖更包含第十一G圖，其為一設置螢光層30之步驟。第十一A圖至第十一F圖與第八A圖至第八F圖相同，因此不再贅述。如第十一G圖所示，設置螢光層30於金屬反射層28之一側。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍，舉凡依本創作申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。

20‧‧‧發光二極體封裝結構

22‧‧‧基板

222‧‧‧電極

232‧‧‧鋁層

234‧‧‧玻璃膠層

24‧‧‧紫外光發光二極體晶片

242‧‧‧連結墊

26‧‧‧導光層

28‧‧‧金屬反射層

Claims (8)

1. 一種具面光源之發光二極體封裝結構，其包含：一陶瓷基板；一紫外光發光二極體晶片，其設置於該陶瓷基板之上，該紫外光發光二極體晶片產生一紫外光；一導光層，設置於該紫外光發光二極體晶片之上；以及一金屬反射層，其設置於該導光層之上，該紫外光經該導光層傳導至該金屬反射層，以反射至該紫外光發光二極體晶片之一側。
2. 如申請專利範圍第1項之具面光源之發光二極體封裝結構，更包含：一鋁層，其設置於該陶瓷基板與該紫外光發光二極體晶片之間及該陶瓷基板與該導光層之間；以及一玻璃膠層，其設置於該鋁層與該導光層之間並位於該紫外光發光二極體晶片之一側。
3. 如申請專利範圍第2項之具面光源之發光二極體封裝結構，其中該玻璃膠層之材料包含二氧化矽。
4. 如申請專利範圍第1項之具面光源之發光二極體封裝結構，更包含：二電極，其電性連接該陶瓷基板。
5. 如申請專利範圍第1項之具面光源之發光二極體封裝結構，更包含：一螢光層，其設置於該金屬反射層之一側。
6. 如申請專利範圍第1項之具面光源之發光二極體封裝結構，其中該紫外光發光二極體晶片為一覆晶式發光二極體。
7. 如申請專利範圍第1項之具面光源之發光二極體封裝結構，其中該金屬反射層之材料選自於鋁。
8. 如申請專利範圍第1項之具面光源之發光二極體封裝結構，其中該導光層之材料選自於石英玻璃。