TW201403870A - 發光二極體元件及其封裝方法 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體元件包含一基板、一發光二極體晶粒、一透光膠材及一螢光片；該基板之一上表面具有一擋牆部，該發光二極體晶粒設置於該上表面並位於該擋牆部所圍繞的範圍內部，該透光膠材包覆該發光二極體晶粒，該螢光片位於該擋牆部及該透光膠材上。

Description

發光二極體元件及其封裝方法

本發明係有關於一種發光元件以及發光元件的製作方法，尤指一種發光二極體以及該發光二極體的製作方法。

發光二極體(Light Emitting Diode,LED)為一半導體元件，初期主要作為指示燈、交通號誌與招牌看板等。隨著白光發光二極體的出現，開始被應用於照明設備，如手電筒、車燈，甚至是一般室內外照明之燈泡或燈管。發光二極體主要是透過半導體化合物將電能轉換為光能，達到發光的效果，因此具有壽命長、耗電量低與轉換效率高等特性。加上發光二極體之封裝殼體是利用環氧樹脂(epoxy)或矽樹脂(silicone resin)製作而成，因此具有不易破損的優點，同時發光二極體是一種極小的發光源，所以可配合各種應用設備的小型化。

習知製作白光發光二極體元件的方法大多使用藍光發光二極體晶粒激發黃色的釔鋁石榴石系(Yttrium Aluminum Garnet,YAG)螢光粉，其係將前述黃色螢光粉混合於環氧樹脂或矽樹脂內部，並通過點膠等方式將混合有黃色螢光粉的環氧樹脂及矽樹脂形成於藍光發光二極體晶粒上並包覆藍光發光二極體晶粒，使藍光發光二極體晶粒發出的部分藍光光線激發黃色螢光粉並產生一黃光光線。前述黃光光線與藍光發光二極體晶粒發出的其它部分藍光光線混光後，就會產生白光光線。

然而，當黃色螢光粉混合於環氧樹脂或矽樹脂內部時，其黃色螢光粉容易產生沉澱，以致於白光發光二極體產生混光效果不佳及色溫不均勻等問題。此外，藍光發光二極體晶粒點亮時產生的高溫，係使得黃色螢光粉老化變質，進而導致白光發光二極體元件產生嚴重色偏的問題。

鑒於先前技術所述，本發明之一目的，在於提供一種發光二極體元件，該發光二極體元件之一螢光片係設置於一包覆發光二極體晶粒的透光膠材上，如此可以避免混光效果不佳、色溫不均勻及螢光粉受熱老化等問題

本發明更提供一種發光二極體元件之封裝方法，該封裝方法係於設置螢光片之前，事先形成一包覆發光二極體晶粒的透光膠材，以避免螢光片直接地接觸發光二極體晶粒。

為達上述目的，本發明提供一種發光二極體元件，該發光二極體元件包含一基板、一發光二極體晶粒、一透光膠材及一螢光片；該基板之一上表面具有一擋牆部，該發光二極體晶粒設置於該上表面並位於該擋牆部所圍繞的範圍內部，該透光膠材包覆該發光二極體晶粒，該螢光片位於該擋牆部及該透光膠材上。

本發明更提供一種發光二極體元件之封裝方法，該封裝方法包含a)提供一基板，該基板之一上表面形成有一擋牆部；b)設置一發光二極體晶粒於該基板上；c)設置一透光膠材於該擋牆部內並包覆該發光二極體晶粒；d)設置一螢光片於該透光膠材上。

本發明之發光二極體元件係將該螢光片設置於一包覆該發光二極體晶粒之透光膠材上，如此一來，可以避免習知將螢光粉沉澱而產生之混光不均及色溫不均勻的問題；並且，可避免螢光片直接地接觸發光二極體晶粒點亮時產生的高溫而加速老化的情形。

配合參閱第一圖A至第一圖E，為本發明第一實施例之發光二極體元件之封裝方法之封裝流程剖視圖。如第一圖A所示，首先提供一基板110，該基板110可以為陶瓷基板、鋁基板或銅基板等具有良好導熱或散熱效果的板材。該基板110之一上表面112形成一呈環狀的擋牆部114，該擋牆部114具有一預設高度h。於本實施例中，該擋牆部114及該基板110都是使用陶瓷材料製作而成，實際實施時，該擋牆部114及該基板110也可以使用不相同的材料製作而成。

接著，設置一電路層120於該上表面112，該電路層120係使用具有良好導電性質的材料製作而成。於本實施例中，該電路層120可以，但不限制於是使用銅鍍鎳銀或銅鍍鎳金製作而成。

最後，設置一發光二極體晶粒130於該電路層120上。該發光二極體晶粒120設置於該擋牆部114所圍繞的範圍內部，並與該電路層120形成電性連接。該發光二極體晶粒130可以使用銀膠固晶、共晶(eutectic)焊接或覆晶(flip chip)焊接等方式設置於該電路層120上，並與該電路層120形成電性連接。當然，該發光二極體晶粒130也可以通過至少一焊線(未圖示)以與該電路層120形成電性連接。此外，於本實施例中，該發光二極體晶粒130的整體高度不高於該擋牆部114之該預設高度h。

如第一圖B所示，設置一透光膠材140於該擋牆部114所圍繞的範圍內部，該透光膠材140係包覆該發光二極體晶粒120。該擋牆部114主要用以提供限位效果，避免該透光膠材140溢出。於本實施例中，該透光膠材140的設置高度大致等於該擋牆部114的之該預設高度h，意即該透光膠材140的設置高度不高於該擋牆部114之該預設高度h。該透光膠材140可以為環氧樹脂(epoxy)、矽樹脂(silicone resin)、壓克力樹脂(acrylic resin)或其它具有良好透光性質及絕緣效果的膠體。

如第一圖C所示，設置一螢光片150設置於該擋牆部114及該透光膠材140上。該螢光片150係可由透光材料混合螢光粉，通過乾壓法、單向凝固法、射出成型法、刮刀成型或擠出成型法等方式形成之薄片狀螢光體。由該發光二極體晶粒130發出的部分光線在通過該螢光片150時，會與該螢光片150上的螢光粉體發光波長轉換使產生一波長轉換光線；該波長轉換光線係與該發光二極體晶粒130發出的其它部分光線混光後產生一需求光線。

如第一圖D，形成一封裝體160包覆該基板110、該電路層120及該螢光片150。該封裝體160可以使用矽樹脂或其它具有良好透光性質的膠體，利用模具成型等方式形成一大致呈半球狀的外型，藉以提高該發光二極體元件的取光效率。於實際實施時，可以實施要求及限制加以調整該封裝體160的成型形狀，藉以達到所需求的光型輸出。

是故，第一圖E所示便是本發明第一實施例所提出之發光二極體元件。同時配合參閱第二圖及第三圖，第二圖及第三圖為本發明第一實施例之發光二極體元件之立體分解圖及立體組合圖。該發光二極體元件包含一基板110、一電路層120、一發光二極體晶粒130、一透光膠材140、一螢光片150及一封裝體160。

該基板110之該上表面112形成有該擋牆部114，如第二圖所示，本實施例之擋牆部114大致呈D形地位於該基板110之該上表面112，並且，該擋牆部114可以直接地形成於該基板110之該上表面112，或者該擋牆部114也可以利用與該基板110相異的材質製作而成，並通過黏著劑使結合於該基板110之該上表面112。該擋牆部114具有該預設高度h。

該電路層120設置於該基板110之該上表面112。於本實施例中，該電路層120同時形成於該擋牆部114所包圍的區域範圍內及該擋牆部114所包圍的區域範圍外，實際實施時，可依實際要求及限制加以調整該電路層120的設置位置。該電路層120是使用銅鍍鎳銀、銅鍍鎳金等具有良好導電性質的材料製作而成。

該發光二極體晶粒130設置於該基板110之該上表面112，並位於該擋牆部114所包圍的區域範圍內。其次，該發光二極體晶粒130電連接於該電路層120；該發光二極體晶粒130可以為覆晶形式之發光二極體晶粒，並以覆晶安裝方式電連接於該電路層120，或者該發光二極體晶粒130也可以為水平(horizontal)電極或垂直(vertical)電極形式之發光二極體晶粒，並通過至少一焊線(未圖示)電連接於該電路層120。

該透光膠材140設置於該擋牆部114所包圍的區域範圍內，並包覆該發光二極體晶粒130，且該透光膠材140的設置高度係小於該擋牆部114之該預設高度h。該透光膠材140為具有良好透光性質及高絕緣效果之膠體，例如:環氧樹脂、矽樹脂或壓克力樹脂。

該螢光片150設置為該擋牆部114及該透光膠材140上，使該發光二極體晶粒130及該透光膠材140位於該基板110及該螢光片150之間。該螢光片150用以與該發光二極體晶粒130發出的部分光線發生波長轉換並產生一波長轉換光線。於本實施例中，該螢光片150的外型大致呈D形，且對位地設置於該擋牆部114上。

該封裝體160包覆該基板110之該上表面112、該電路層120及該螢光片150，並形成一大致呈凸弧狀的出光面162，藉以提高該發光二極體元件的取光效率。該封裝體160是使用具有良好透光性質及高絕緣效果的膠體，例如:矽樹脂，通過模具成型等方式形成。

綜上所述，本發明之發光二極體元件係將該螢光片150設置於一包覆該發光二極體晶粒130之透光膠材140上，如此一來，可以避免習知將螢光粉沉澱而產生之混光不均及色溫不均勻的問題；並且，可避免螢光片150直接地接觸發光二極體晶粒130點亮時產生的高溫而加速老化的情形。

配合參閱第四圖及第五圖，分別為本發明第二實施例之發光二極體元件之分解剖視圖及組合剖視圖。該發光二極體元件包含一基板210、一電路層220、一發光二極體晶粒230、一透光膠材240、一螢光片250及一封裝體260。

該基板210之一上表面212具有一呈環形之擋牆部214；於本實施例中，該擋牆部214與該基板210是一體成型的，實際實施時，該擋牆部214可以使用與該基板210相異的材料製作而成，並通過黏著劑結合於該基板210之該上表面212。該擋牆部214具有一預設高度h。

該電路層220位於該上表面212，該電路層221是使用具有導電性質的材料，例如:金屬，製作而成。於本實施例中，該電路層220同時地設置於該擋牆部214兩側之該基板210之該上表面212，實際實施時則不以此為限。

該發光二極體晶粒230設置於該上表面212，並電連接於該電路層220。於本實施例中，該發光二極體晶粒230的高度係大於該擋牆部214之該預設高度h。該發光二極體晶粒230可以使用銀膠固晶、共晶焊接或覆晶焊接等方式設置於該電路層220上，並與該電路層220形成電性連接。

該透光膠材240包覆該發光二極體晶粒230，該透光膠材240為具有良好透光性質及絕緣效果的膠體，可供發光二極體晶粒230發出的光線通過。於本實施例中，該透光膠材240的設置高度大於該擋牆部214之該預設高度h。

該螢光片250之一下表面252具有一凸出部254，該螢光片250之該下表面252係貼合於該透光膠材240，並且該凸出部254係抵接於該擋牆部214，使該透光膠材240位於該基板210及該螢光片250之間並包覆該發光二極體晶粒230。該螢光片250係與該發光二極體晶粒230發出的部分光線發生波長轉換並產生一波長轉換光線，該波長轉換光線係與該發光二極體晶粒230發出的其它部分光線混光後產生一需求光線。

該封裝體260包覆該基板210之該上表面212、該電路層220及該螢光片250，並形成一大致呈凸弧狀的出光面262，該出光面262可以有效地提高取光效率及出光角度。

於實際製作該發光二極體元件時，首先必須提供該基板210，並於該基板210之該上表面212形成該擋牆部214。其次，設置該電路層220於該上表面212。接著，將該發光二極體晶粒230設置於該電路層220上，並與該電路層220形成電性連接。之後，設置該透光膠材240於該擋牆部214所包圍的區域內，並包覆該發光二極體晶粒230。然後，設置該螢光片250於該透光膠材240上，該螢光片250之該下表面252具有該凸出部254，該凸出部254抵頂於該擋牆部214，並使該透光膠材240及該發光二極體晶粒230位於該基板210及該螢光片250之間。最後，形成該封裝體260包覆該基板210之該上表面212、該電路層220及該螢光片250。

綜合以上所述，本發明之發光二極體元件係將該螢光片250設置於一包覆該發光二極體晶粒230之透光膠材240上，如此一來，可以避免習知將螢光粉沉澱而產生之混光不均及色溫不均勻的問題；並且，可避免螢光片250直接地接觸發光二極體晶粒230點亮時產生的高溫而加速老化的情形。

然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。

110、210．．．基板

112、212．．．上表面

114、214．．．擋牆部

120、220．．．電路層

130、230．．．發光二極體晶粒

140、240．．．透光膠材

150、250．．．螢光片

160、260．．．封裝體

162、262．．．出光面

252．．．下表面

254．．．凸出部

第一圖A至第一圖E為本發明第一實施例之發光二極體元件之封裝方法之封裝流程剖視圖。

第二圖為本發明第一實施例之發光二極體元件之立體分解圖。

第三圖為本發明第一實施例之發光二極體元件之立體組合圖。

第四圖為本發明第二實施例之發光二極體元件之分解剖視圖。

第五圖為本發明第二實施例之發光二極體元件之組合剖視圖。

110．．．基板

112．．．上表面

114．．．擋牆部

120．．．電路層

130．．．發光二極體晶粒

140．．．透光膠材

150．．．螢光片

160．．．封裝體

162．．．出光面

Claims (12)

1. 一種發光二極體元件，包含：
   一基板，該基板之一上表面具有一擋牆部；
   一發光二極體晶粒，設置於該上表面並位於該擋牆部所圍繞的範圍內部；
   一透光膠材，包覆該發光二極體晶粒；
   一螢光片，位於該擋牆部及該透光膠材上，使該發光二極體晶粒及該透光膠材位於該基板及該螢光片之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，更包含一電路層，設置於該基板之該上表面，該發光二極體晶粒電連接於該電路層。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體元件，更包含一封裝體，包覆該基板之該上表面、該螢光片及該電路層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體元件，其中該封裝體具有一大致呈凸弧狀的出光面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中該擋牆部具有一預設高度，該透光膠材的設置高度大致等於該預設高度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中該擋牆部具有一預設高度，該透光膠材的設置高度大於該預設高度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體元件，其中該螢光片具有一凸出部，該凸出部抵接於該擋牆部。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中該擋牆部係大致呈D形，該螢光片大致呈D形並對位於該擋牆部設置。
9. 一種發光二極體元件之封裝方法，包含:
   a)提供一基板，該基板之一上表面形成有一擋牆部；
   b)設置一發光二極體晶粒於該基板上；
   c)設置一透光膠材於該擋牆部所圍繞的範圍內部並包覆該發光二極體晶粒；
   d)設置一螢光片於該透光膠材上；
10. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體之封裝方法，於步驟a之後，更包含:
    形成一電路層於該上表面。
11. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體封裝方法，於步驟d之後，更包含一步驟:
    e)形成一封裝體，該封裝體包覆該基板之該上表面及該螢光片。
12. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體之封裝風法，其中該螢光片具有一凸出部，該凸出部抵頂於該擋牆部使該發光二極體晶粒及該透光膠材位於該基板及該螢光片之間。