CN108666407A - 具面光源的发光二极管封装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种具面光源的发光二极管封装结构及其制造方法，其先提供一陶瓷基板，再由一紫外光发光二极管芯片、导光层与金属反射层依序设置于基板上，藉由金属反射层将紫外光发光二极管芯片于出光侧的光向侧边反射，因而让紫外光形成面光源。
Description
技术领域
本发明为一种封装结构及制造方法，特别是一种具面光源的发光二极管封装结构及其制造方法，其提供紫外光面光源。
背景技术
发光二极管(light emitting diode，LED)是一种能发光的半导体电子组件，并且具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期时间长、且不含汞、具有环保效益等优点，近年已被普遍应用于照明。一般LED封装不仅要求能够保护LED芯片，而且还要透光等材料上的特殊要求、封装方法与结构。发光二极管从早期的具可见色光的发光二极管，一路发展到具不可见光的发光二极管，其中，紫外光发光二极管产品主要应用于光固化市场，紫外光发光二极管的光固化相较于传统光固化，具有较佳的固化效率，例如:紫外光发光二极管的照射强度(W)与能量(J)较佳于传统固化光源，因而具有更强的UV照射强度，同时由于采用紫外光发光二极管作为固化光源的固化成型速度较快，也让紫外光发光二极管跨入固化产品市场的成长迅速。
除此之外，紫外光发光二极管更可应用在抗生(antibiosis)、防尘、纯化、杀菌以及类似方面的生化应用上，尤具优越效能，且因紫外光发光二极管具有体积小、使用寿命长、耗电量低等优点，故，紫外光发光二极管的应用领域，不仅在于光固化市场，更是已拓展到诸如空气清洁器、***、冰箱、空调器以及洗碗机的家庭电器、医学器具以及其类似物，已逐渐成为生活上必须的装置。
然而，现今的发光二极管封装结构一般在于点光源的封装结构，并未能呈现面光源的架构，又鉴于材料的折射系数易导致封装结构中全反射，因此在面光源的设计上有其需克服的问题。兼具，紫外光为短波长的光线，在光谱中，其携带的能量较高，于点光源的光场，能量较集中，因而让紫外光发光二极管需要另以光学构件，扩散紫外光，因而避免能量过于集中，而发生不可控制的情况，例如:光固化的照射过量等。
因此，本发明针对上述的问题，提供一种具面光源的发光二极管封装结构及其制造方法，其在于改善封装结构的侧面出光，因而形成面光源，对此，让紫外光能量较均匀分散。
发明内容
本发明的一目的，在于提供一种具面光源的发光二极管封装结构及其制造方法，其在于提供紫外光发光二极管呈现侧向出光，以形成紫外光面光源。
本发明的一目的，在于提供一种具面光源的发光二极管封装结构及其制造方法，其在于提供紫外光面光源，以分散紫外光能量，因而避免紫外光能量过于集中。
针对上述的目的，本发明提供一种具面光源的发光二极管封装结构，其包含一陶瓷基板、一铝层、一紫外光发光二极管芯片、一玻璃胶层、一导光层与一金属反射层，其中铝层设置于该陶瓷基板上，紫外光发光二极管芯片与玻璃胶层设置于铝层上，导光层设置于紫外光发光二极管芯片上，导光层设置于紫外光发光二极管芯片上，金属反射层设置于导光层上。藉此，紫外光发光二极管芯片上的正向出光，经导光层传导至金属反射层，再由金属反射层反射至封装结构的侧边，而呈现面光源的光场。
本发明提供一实施例，该发光二极管封装结构更包含二电极，其电性连接该陶瓷基板，以电性连接至该紫外光发光二级管芯片。
本发明提供一实施例，其在于该发光二极管封装结构更包含一透光部，其设置于该金属反射层的一侧，该透光部为一点状外观。
本发明提供一实施例，其在于该透光部掺杂至少一荧光粉，以将入射该透光部的至少一部份紫外光转换成一可见光。
本发明提供一实施例，其在于该紫外光发光二极管芯片为一覆晶式发光二极管芯片。
本发明提供一种发光二极管封装结构的制造方法，其先提供一陶瓷基板，接续设置一紫外光发光二极管芯片于该陶瓷基板上，再设置一导光层于紫外光发光二极管芯片上，之后，设置一金属反射层于导光层之上。藉此，紫外光发光二极管芯片上的正向出光，经导光层传导至金属反射层，再由金属反射层反射至封装结构的侧边，而呈现面光源的光场。
本发明提供一实施例，其在于该制造方法更包含一步骤，其为设置一透光部于该金属反射层的一侧，该透光部为一点状外观。
本发明提供一实施例，其在于该透光部掺杂至少一荧光粉，以将入射该透光部的至少一部份紫外光转换成一可见光。
本发明提供一实施例，其在于提供该陶瓷基板的步骤中，该陶瓷基板更电性连接二电极，以电性连接至该紫外光发光二级管。
附图说明
图1：其为本发明的一较佳实施例的结构示意图；
图2：其为本发明的一较佳实施例的反射示意图；
图3A至图3D：其为本发明的一实施例的步骤示意图；
图4：其为石英玻璃与玻璃的穿透度比较的曲线图；
图5：其为金属反射材料的反射率比较的曲线图；
图6：其为本发明的另一较佳实施例的结构示意图；
图7：其为本发明的另一较佳实施例的反射示意图；
图8A至图8F：其为本发明的另一实施例的步骤示意图；
图9：其为本发明的另一较佳实施例的结构示意图；
图10：其为本发明的另一较佳实施例的反射示意图；以及
图11A至图11G：其为本发明的另一较佳实施例的步骤示意图。
【图号对照说明】
10 发光二极管封装结构
12 陶瓷基板
122 电极
14 紫外光发光二极管芯片
142 连结垫
16 导光层
18 金属反射层
20 发光二极管封装结构
22 陶瓷基板
222 电极
232 铝层
234 玻璃胶层
24 紫外光发光二极管芯片
242 连结垫
26 导光层
28 金属反射层
30 透光部
L1 二极管出光
L2 第一次反射光
L3 第二次反射光
L4 可见光
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
在下文中，将藉由图式来说明本发明的各种实施例来详细描述本发明。然而本发明的概念可能以许多不同型式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例式性实施例。此外，在图式中相同参考数字可用于表示类似的组件。
首先，请参阅图1，其为本发明的一较佳实施例的结构示意图。如图1所示，本发明为一具面光源的发光二极管封装结构10，其包含一陶瓷基板12、一紫外光发光二极管芯片14、一导光层16与一金属反射层18，本实施例中，较佳地，陶瓷基板12更设有二电极122，紫外光发光二极管芯片14更设有二连接垫142。其中，紫外光发光二极管芯片14设置于该陶瓷基板12之上，特别是透过连接垫142设置于陶瓷基板14上，导光层16设置于该紫外光发光二极管芯片14之上，以及金属反射层18设置于该导光层16之上。如图2所示，本发明的发光二极管封装结构10，其让紫外光发光二极管芯片14的二极管出光L1经导光层16传导至金属反射层18，再由金属反射层18于发光二极管封装结构10的侧边向外反射，也就是往紫外光发光二极管芯片14的一侧反射。
请参阅图3A至图3D，其为本发明的一较佳实施例的步骤示意图。如图3A至图3D，其为发光二极管封装结构10于各步骤的变化。本发明的发光二极管封装结构的制造方法，其先如图3A所示，提供一陶瓷基板12；如图3B所示，设置一紫外光发光二极管芯片14于陶瓷基板12上；接续如图3C所示，设置一导光层16于紫外光发光二极管芯片14之上；最后如图3D所示，设置一金属反射层18于导光层16之上。此外，本实施例中，陶瓷基板12的材料选自于氮化铝、碳化硅、氧化铍、氧化铝、氧化钛，以具有较佳的结构特性，例如:较佳的机械强度、较低的曲翘度、热膨胀系数接近硅晶圆等。导光层的材料选自于石英玻璃，其主材料即为二氧化硅，因此具有较佳的耐温性，且具有较佳的光穿透度，如图4所示，石英玻璃在波长300奈米(nm)以下的穿透度较优于玻璃。金属反射层18的材料选自于铝，其针对短波长光线的反射效果极佳，因此反射较短波长的紫外光，具有极佳的反射效果，如图5所示，铝相较于金、银、铜等常用金属反射材料，铝在波长300奈米(nm)以下的反射效果较优。
请参阅图6，其为本发明的另一较佳实施例的结构示意图。其中图1与图6的差异在于图6的发光二极管封装结构20更包含一铝层232与一玻璃胶层234。如图6所示，本发明的发光二极管封装结构20包含陶瓷基板22、紫外光发光二极管芯片24、导光层26与金属反射层28以及铝层232与玻璃胶层234，较佳地，更包含二电极222与二连接垫242。铝层232与玻璃胶层234依序设置于陶瓷基板22上，紫外光发光二极管芯片24设置于铝层232之上，而玻璃胶层234位于紫外光发光二极管芯片24的侧边，导光层26设置于玻璃胶层234与紫外光发光二极管芯片24之上，也就是说，铝层232设置于该陶瓷基板22与该紫外光发光二极管芯片24之间及该陶瓷基板22与该导光层26之间，且玻璃胶层234设置于该铝层232与该导光层26之间并位于该紫外光发光二极管芯片24的一侧。
图1与图6之间未改变的是金属反射层28亦是设置于导光层26之上，以及该二电极222电性连接至陶瓷基板22，此外，紫外光发光二极管芯片24透过连接垫242设置于陶瓷基板22上，以电性连接至电极222。如图7所示，本发明的发光二极管封装结构20，其让紫外光发光二极管芯片24的二极管出光L1经导光层26传导至金属反射层28，再由金属反射层28产生一第一次反射光L2往发光二极管封装结构20的侧边而向外反射，也就是第一次反射光L2往紫外光发光二极管芯片24的一侧反射，此外，本实施例的第一次反射光L2在尚未构成导光层26的出射光的情况下，更进一步藉由该铝层232与玻璃胶层234反射第一次反射光L2，而产生一第二次反射光L3，进一步向外反射。
请参阅图8A至图8E，其为本发明的另一较佳实施例的步骤示意图。如图8A至图8E，其为发光二极管封装结构20于各步骤的变化。本发明的发光二极管封装结构的制造方法，其先如图8A所示，提供一陶瓷基板22，陶瓷基板22；如图8B所示，设置一铝层232于陶瓷基板22；如图8C所示，设置一玻璃胶层234于铝层232之上；接续，如图8D所示，设置一紫外光发光二极管芯片24于陶瓷基板22上；接续，如图8E所示，设置一导光层26于紫外光发光二极管24之上；最后如图8F所示，设置一金属反射层28于导光层26之上。
请参阅图9，其为本发明的另一实施例的结构示意图。其中图6与图9的差异在于图9的发光二极管封装结构20更包含一透光部30。如图9所示，本发明的发光二极管封装结构20更可进一步设置透光部30于金属反射层28的一侧，并呈现一点状外观，透光部30掺杂荧光粉，例如:钇铝石榴石、钨酸镁、钨酸钙、硅酸锌。如图10所示，本发明的发光二极管封装结构20更可藉由透光部30将不可见光之一的紫外光转换成其他波长的可见光L4，例如:绿光、蓝绿光、红光等，以让使用者可轻易看见紫外光的照射方向。
请参阅图11A图11A至图11G，其为本发明的另一较佳实施例的步骤示意图。如图11A图11A至图11G，其为发光二极管封装结构20于各步骤的变化。其中图8A至图8F与图11A图11A至图11G的差异在于图11A图11A至图11G更包含图11G，其为一设置透光部30的步骤。图11A图11A至图11F与图8A至图8F相同，因此不再赘述。如图11G所示，设置透光部30于金属反射层28的一侧，透光部30掺杂荧光粉。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种具面光源的发光二极管封装结构，其特征在于，其包含:
一陶瓷基板；
一铝层，其设置于该陶瓷基板之上；
一紫外光发光二极管芯片，其设置于该铝层之上，该紫外光发光二极管芯片产生一紫外光；
一玻璃胶层，设置于该铝层之上，并位于该紫外光发光二极管芯片之一侧；
一导光层，设置于该紫外光发光二极管芯片与该玻璃胶层之上；以及
一金属反射层，其设置于该导光层之上，该紫外光经该导光层传导至该金属反射层，以反射至该紫外光发光二极管芯片的一侧。
2.如权利要求1的发光二极管封装结构，其特征在于，更包含:
二电极，其电性连接该陶瓷基板，以电性连接至该紫外光发光二级管。
3.如权利要求1的发光二极管封装结构，其特征在于，更包含:
一透光部，其设置于该金属反射层的一侧。
4.如权利要求3的发光二极管封装结构，其特征在于，该透光部掺杂至少一荧光粉，以将入射该透光部的至少一部份紫外光转换成一可见光。
5.如权利要求1的发光二极管封装结构，其特征在于，其中该紫外光发光二极管芯片为一覆晶式发光二极管。
6.一种发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，其步骤包含:
提供一陶瓷基板；
设置一铝层于该陶瓷基板之上；
设置一紫外光发光二极管芯片与一玻璃胶层至该铝层之上；
设置一导光层于该紫外光发光二极管芯片之上；以及
设置一金属反射层于该导光层之上。
7.如权利要求6的制造方法，其特征在于，其中于设置一金属反射层于该导光层之上的步骤后，更包含:
设置一透光部于该金属反射层的一侧。
8.如权利要求7的制造方法，其特征在于，该透光部掺杂至少一荧光粉，以将入射该透光部的至少一部份紫外光转换成一可见光。
9.如权利要求6的制造方法，其特征在于，其中于提供该陶瓷基板的步骤中，该陶瓷基板更电性连接二电极，以电性连接至该紫外光发光二级管。
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