TW201414003A - 發光二極體之封裝及製作方法、照明裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種發光二極體之封裝方法，其包括提供複數發光二極體於接著膠帶上，其中接著膠帶設置於基板上。在一些實施例中，基板可為玻璃基板、矽基板、陶瓷基板、及氮化鎵基板。於上述發光二極體上塗佈磷光層，隨後固化磷光層。在固化磷光層之後，移除膠帶及基板。隨後將替代性膠帶貼附至上述發光二極體。在移除基板之後，對上述發光二極體實施切割製程。所移除之基板隨後可在未來其它發光二極體封裝製程中再利用。

Description

發光二極體之封裝及製作方法、照明裝置
本發明係關於一種發光裝置，且特別是關於一種磷光體塗佈之發光二極體的封裝。
發光二極體為施加電壓時可發射光線之半導體發光裝置。發光二極體由於其有利的特點已逐漸流行，例如裝置體積小、壽命長、低耗能、良好的耐久性及可靠性。近年來，發光二極體已用於各種用途中，包括指示燈、光感測器、交通號誌、寬頻數據傳輸(broadband data transmission)、液晶顯示器之背光單元、及其它適當照明裝置。舉例而言，發光二極體常用於用以取代傳統白熾燈泡(例如用於典型白熾燈中者)之照明裝置。
傳統上，一些發光二極體封裝製程包括使用用以支持之載體基板。在實施發光二極體切割製程而將發光二極體單粒化時，載體基板也會被切割。這造成載體基板的浪費，因為被切割的載體基板無法再用於製造。
因此，雖然已存在普遍適用於不同用途的發光二極體封裝方法，但其仍然無法完全適用於各種型態。因此，仍持續尋求更便宜且更有效率的發光二極體封裝方法。
本發明一實施例提供一種發光二極體之封裝方法，包括：將一膠帶貼附於複數發光二極體，膠帶設置於一基板上；塗佈一磷光薄膜於發光二極體周圍；固化磷光薄膜；在固化磷光薄膜之後，移除基板；以及在移除基板之後，將發光二極體單粒化。
本發明另一實施例提供一種發光二極體之製作方法，包括：提供複數發光二極體於一接著膠帶上，膠帶設置於一基板上，其中基板包括下列其中之一：一玻璃基板、一矽基板、一陶瓷基板、及一氮化鍺基板；於發光二極體上塗佈一磷光層，磷光層包括複數子層；固化磷光層；於磷光層上形成一反射層；在形成反射層之後移除膠帶；在形成反射層之後移除基板，移除基板之步驟以可再利用基板的方式實施；將一替代性膠帶貼附至發光二極體；以及在移除基板之後，對發光二極體實施一切割製程。
本發明又一實施例提供一種照明裝置，包括：一白色發光晶粒，包括：一第一型半導體層；一發光層，位於第一型半導體層上；一第二型半導體層，位於發光層上；二導電端子，位於第二型半導體層遠離第一型半導體層之一表面上；以及一磷光薄膜，覆蓋下方的第一型半導體層、發光層、第二型半導體層、及導電端子，其中磷光薄膜包括一第一子層及位於第一子層上之一第二子層。
100‧‧‧基板
105‧‧‧膠帶
110‧‧‧半導體發光晶粒/發光二極體晶粒
120A、120B‧‧‧導電端子
150‧‧‧光轉換材料/磷光薄膜
155‧‧‧切割製程
160‧‧‧單接面(磷光體)發光二極體晶片
165‧‧‧新的膠帶
170‧‧‧成形模板
175A、175B、175C、175D‧‧‧上表面
178‧‧‧反射層
180、190、200‧‧‧發光二極體照明模組
185‧‧‧底板/印刷電路板
186‧‧‧燈管
187‧‧‧覆罩
188‧‧‧散熱片
240A‧‧‧多晶片照明單元
240B‧‧‧單晶片照明單元
250‧‧‧支持部件
260‧‧‧擴散覆罩
270‧‧‧光學膠
300‧‧‧散熱結構/散熱片
310‧‧‧鰭狀翼
400‧‧‧方法
410、420、430、440、450、460、470‧‧‧步驟
500‧‧‧照明系統
510‧‧‧基座
520‧‧‧主體
530‧‧‧照明組件
540‧‧‧光輸出
第1~7、9~10圖為依據本發明各種型態所繪示之經過封 裝製程之複數發光二極體的部份剖面示意圖。
第8A~8C圖為依據本發明各種型態所繪示之不同外形之側光式蝠翼發光二極體晶粒的部份剖面示意圖。
第11A~11B圖分別為依據本發明各種型態所繪示之發光二極體照明模組實施例的部份俯視示意圖及剖面示意圖。
第12~13圖為依據本發明各種型態所繪示之發光二極體照明模組之各種實施例的部份俯視示意圖。
第14圖為依據本發明各種型態所繪示之例示性照明裝置的部份剖面示意圖。
第15圖為依據本發明各種型態所繪示之另一例示性照明裝置的部份剖面示意圖。
第16圖為依據本發明各種型態所繪示之一流程圖，用以說明發光二極體之封裝方法。
第17圖為依據本發明各種型態所繪示之照明模組的示意圖，其包括複數磷光體塗佈之發光二極體晶粒。
應知曉的是，後述揭露內容提供了多個不同實施例或範例，以實施各種實施例的不同特徵。特定部件及排列方式的實施例詳述如後以簡化本揭露內容，其僅用於例示而非用以限定本發明。舉例而言，後述所述之第一特徵部件形成於第二特徵部件「上方」或「之上」可能包括第一及第二特徵部件直接接觸之實施例，亦可能包括有額外特徵部件形成於第一及第二特徵部件之間而使第一及第二特徵部件並未直接接觸的實施例。再者，「頂部」、「底部」、「下方」、「上方」等 術語是為了說明簡便而使用，其並非用以將實施例限定於特定方位。為簡明清晰，各種特徵部件可能以不同比例繪示。此外，本揭露內容在不同實施例中可能重複標示代號及/或說明文字，這種重複是為了簡明清晰，並非意指所討論之各種實施例及/或配置之間具有關係。
半導體裝置可用以製作發光裝置，例如發光二極體(light-emitting diodes，LEDs)。發光二極體開啟時可發射輻射，例如可見光譜中不同顏色之光線以及具有紫外光或紅外光波長之輻射。相較於傳統光源(例如白熾燈泡)，使用發光二極體作為光源之照明裝置可提供例如小體積、低耗能、壽命長、多種可用色彩、以及較佳的耐久性及可靠性等優點。這些優點以及使發光二極體更便宜且更穩定之發光二極體製作技術的進步，已經使得發光二極體系照明裝置在近年來更加流行。
發光二極體晶粒(LED dies)或發射器(emitters)在作為光源時無需直接發射照明裝置所需的光線色彩。舉例而言，多種發光二極體發射器直接發射的是藍光，但期望發光二極體系照明裝置可產生近似白光的光線，以模擬傳統白熾燈之光輸出。因此，使用光轉換材料(例如磷光體)而將光輸出的色彩重置為其它色彩。舉例而言，黃色磷光材料可將發光二極體晶粒所發射的藍光轉換為近似白色的色彩。在某些發光二極體封裝製程中，可將磷光材料塗佈於設置於載體基板上之複數發光二極體上。在實施切割製程而將發光二極體與相鄰發光二極體分離時(即「單粒化」)，也會切割到其下方之載體基板， 而已切割之載體基板並無法再利用。因此，傳統發光二極體封裝製程可能導致製作上的浪費及低效率。
後述為依據本發明各種型態之一種磷光體塗佈發光二極體之封裝方法，其可避免浪費載體基板。
第1~6圖為依據本發明一些實施例所繪示之複數發光二極體在封裝製程不同步驟時的簡化剖面示意圖。參照第1圖，提供一基板100。基板100可包括一玻璃基板、一矽基板、一陶瓷基板、一氮化鎵基板、或其它可提供機械強度及支持之任意適當基板。基板100亦可視為一載體基板。於基板100上設置膠帶105。在一些實施例中，膠帶105可包括一接著材料。
於膠帶105上設置複數半導體發光晶粒110。半導體發光晶粒110可作為照明裝置之光源。在後述實施例中，半導體發光晶粒110為發光二極體晶粒，故在後述段落中亦可將其視為發光二極體晶粒110。如第1圖所示，發光二極體晶粒110彼此物理性分隔。在一些實施例中，發光二極體晶粒110與相鄰之發光二極體晶粒實質平均分隔。
每個發光二極體晶粒110包括二種不同摻雜之半導體層，其形成或成長於一成長基板上。成長基板可為藍寶石、矽、碳化矽、氮化鎵等等，且包括於每個此處所示之發光二極體晶粒110中。相反摻雜之上述半導體層具有不同導電型，例如上述半導體層之一者可包括以n型摻雜物摻雜之材料，上述二種半導體層之另一者則可包括以p型摻雜物摻雜之材料。在一些實施例中，相反摻雜之上述半導體層各層包括一「Ⅲ-V」族化合物。詳細而言，Ⅲ-V族化合物包括了來自元 素週期表中「Ⅲ」族的一種元素以及來自元素週期表中「V」族的另一種元素。例如，Ⅲ族元素可包括硼、鋁、鎵、銦、鉈，V族元素可包括氮、磷、砷、銻、鉍。在某些實施例中，相反摻雜之上述半導體層可分別包括一p型摻雜之氮化鎵材料(p-GaN)及一n型摻雜之氮化鎵材料(n-GaN)。p型摻雜物可包括鎂，n型摻雜物可包括碳或矽。
每個發光二極體晶粒110亦包括一發光層，例如設置於相反摻雜層之間的一多重量子井(multiple-quantum well，MQW)層。多重量子井層包括交替(或週期性)之活性材料層，例如氮化鎵及氮化銦鎵。舉例而言，多重量子井層可包括數層氮化鎵層及數層氮化銦鎵層，其中氮化鎵層及氮化銦鎵層以交替或週期性方式形成。在一些實施例中，多重量子井層包括十層氮化鎵層及十層氮化銦鎵層，其中一氮化銦鎵層形成於一氮化鎵層上，另一氮化鎵層形成於此氮化銦鎵層上，以此類推。發光效率視交替膜層的層數及厚度而定。在另外某些實施例中，亦可使用多重量子井層以外之適當發光層。
每個發光二極體晶粒亦可包括預應變層(pre-strained layer)及電子阻障層。預應變層可摻雜，且可用以釋放應變並降低多重量子井中的量子侷限史塔克效應(Quantum-Confined Stark Effect，QCSE)-敘述外加電場對量子井吸收光譜的效應。電子阻障層可包括摻雜之氮化鋁鎵材料，其中摻雜物可包括鎂。電子阻障層有助於將電子-電洞之載子復合侷限於多重量子井層內，其可提昇多重量子井層之量子效率並減少不期望之頻寬輻射。
摻雜層及多重量子井層可全部以本領域熟知的一種或多種磊晶成長製程形成。舉例而言，這些膜層可藉由例如有機金屬氣相磊晶法(metal organic vapor phase epitaxy，MOVPE)、分子束磊晶法(molecular-beam epitaxy，MBE)、有機金屬化學氣相沈積法(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)、氫化物氣相磊晶法(hydride vapor phase epitaxy，HVPE)、液相磊晶法(liquid phase epitaxy，LPE)、或其它適當製程來形成。這些製程可在適當沈積製程腔體及介於攝氏幾百度至攝氏幾千度的高溫下實施。
n型摻雜之半導體層、p型摻雜之半導體層、及設置於其間之多重量子井共同構成發光二極體的核心部份。當施加電壓(或電荷)於發光二極體110的摻雜層，多重量子井層會發射輻射，例如光。由多重量子井層所發射之光線的色彩對應至輻射的波長，輻射可為可見的(例如藍光)或不可見的(例如紫外光)。可藉由改變用以製作多重量子井層之材料的組成及結構來調變光線波長(及光線色彩)。舉例而言，此處的發光二極體晶粒110可為藍光發光二極體發射器，也就是說，可將其形成為可發射藍光。在某些實施例中，可將發光二極體晶粒110之中間波長(或峰值波長)調變為介於約440nm至約465nm之範圍內。
如第1圖所示，每個發光二極體晶粒110亦包括了二個導電端子120A及120B，其可包括金屬焊墊。可透過導電端子120A/120B建立至發光二極體晶粒110的電性連接。在此處所討論之實施例中，導電端子120A/120B其中之一者為p型端子 (亦即，電性耦接至發光二極體晶粒110之p型氮化鎵層)，導電端子120A/120B另外之一者為n型端子(亦即，電性耦接至發光二極體晶粒110之n型氮化鎵層)。因此，可經過導電端子120A及120B(並透過導電焊墊)來施加電壓，以從發光二極體晶粒110產生光輸出。
在一些實施例中，此處所示之發光二極體晶粒110已經過分級程序(binning process)。詳細而言，使用標準發光二極體製程來製作複數發光二極體晶粒，這些發光二極體晶粒在不同領域(例如光輸出強度、色彩、電流消耗、漏電流、電阻等等)可能具有不同效能特性，而分級製程包括依據每個晶粒在這些效能領域的表現來將發光二極體晶粒分類或指定為不同類別(或等級)。例如，等級1可包括光輸出密度達到預定底限值之發光二極體晶粒，等級10可包括效能嚴重缺陷而需丟棄之發光二極體晶粒，以此類推。在將發光二極體晶粒分級之後，將從一個或多個特定等級之發光二極體晶粒母集所選出的子集作為此處之發光二極體晶粒110來貼附。所選出的子集(發光二極體晶粒110)亦可視為重組(reconstructed)之發光二極體晶粒。
應知曉的是，可調變相鄰發光二極體晶粒110之間的間距。也就是說，相鄰發光二極體晶粒110之間的間距在其設置於膠帶105上之前，可視設計需求及製作考量而增減。在一些實施例中，分離相鄰發光二極體晶粒110的間距在介於約0.5mm至約2mm之範圍內，例如約1mm。
參照第2圖，將光轉換材料150(例如磷光薄膜) 塗佈於全部發光二極體晶粒110的周圍。詳細而言，將磷光薄膜150塗佈於發光二極體晶粒110露出的表面周圍，以及膠帶105及/或基板100露出的表面上。磷光薄膜150可包括磷光材料及/或螢光材料。磷光薄膜150用以轉換發光二極體晶粒110所發射之光線的色彩。在一些實施例中，磷光薄膜150包括黃色磷光粒子，並可將發光二極體晶粒110所發射之藍光轉換為不同波長之光線。在其它實施例中，可使用二種磷光體，其可包括黃色磷光粉末及紅色磷光粉末。可藉由改變磷光薄膜150的材料組成來得到所需之光輸出色彩(例如，近似白色之色彩)。在一些實施例中，磷光薄膜150可包括至少二層子層(亦即，其為一複合膜層結構)，例如上述子層之一者可包括混合磷光粒子之第一膠體，上述子層之另一者可包括混合擴散粒子之第二膠體。或者，例如上述子層之一者可包括混合黃色磷光粒子之第三膠體，這些子層之另一者可包括混合紅色磷光粒子之第四膠體。
可以濃稠黏性流體介質(例如，液狀膠水或膠體)的形式來將磷光薄膜150塗佈於發光二極體晶粒110之表面上。在某些實施例中，黏性流體包括矽氧樹脂且具有介於約1.4至約2之範圍內的折射係數。在一些實施例中，亦可將擴散粒子混合於黏性流體中。擴散粒子可包括例如二氧化矽、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氧化鋯、或矽。在另外一些實施例中，可在一層黏性流體中混合磷光粒子，在另一層黏性流體中混合擴散粒子，隨後將上述二層黏性流體其中一層塗佈於另一層上。同樣地，可在一層黏性流體中混合黃色磷光粒子，在另一 層黏性流體中混合紅色磷光粒子。此處所使用之磷光薄膜150可表示混合磷光體與膠體之單一膜層，或混合磷光體與膠體之多重膜層。在黏性流體定形或固化時，磷光材料即成為發光二極體封裝結構的一部分。在一些實施例中，使用介於攝氏約130度至攝氏約170度之範圍內的固化溫度。
亦可在此階段實施晶圓測試(wafer probing)，亦即，發光二極體晶粒110可透過導電端子120A及120B電性形成電性通路。此晶圓測試製程可提昇發光二極體晶粒110之光輸出效能，例如發光二極體晶粒110色溫之相關效能。若光輸出效能不盡理想，則可調整磷光材料150的參數來提昇光輸出效能。
參照第3圖，移除基板100。在一些實施例中，可透過雷射剝離製程來移除基板100。在另外一些實施例中，可使用蝕刻製程或其它任意適當製程來移除基板100。
隨後參照第4圖，實施切割製程155而將發光二極體晶粒110單粒化。在一些實施例中，使用晶粒切割機(die saw)來實施切割製程155。在其它實施例中，亦可使用其它適當切割/劃片手段。因為進行切割製程155的緣故，所以相鄰發光二極體晶粒110之間的磷光材料150會被完全切割以分離發光二極體晶粒110。藉此，可形成複數單接面磷光體晶片160(如第5圖所示)，每個晶片160包括以磷光薄膜150包圍之一發光二極體晶粒110。亦即，磷光塗層在將發光二極體晶粒110切割及個別封裝之前即塗佈於全部發光二極體晶粒110。由每個晶片160上移除膠帶105。在一些實施例中，晶片160的底面積介於 約(1~2mm)×(1~2mm)之範圍內。
在一些情況下，膠帶105可能會在移除基板100時(第3圖)受損。在這些情況中，亦可將受損之膠帶105由發光二極體晶粒110移除，並在實施切割製程155之前將新的膠帶165重新黏貼於發光二極體晶粒110，如第6圖所示。
無論是否使用新的膠帶165，可知的是基板100在開始切割製程155之前已被移除。藉此，可提供幾個優於目前方法的優點。然而應知曉的是，此處所討論者並非全部優點，其它實施例亦可提供不同優點，且任意實施例未必提供特定的優點。其中一個優點為，移除基板意謂其不會被切割製程155所切割，故基板100可實質不受損傷，並可再利用於未來其它製程中。例如，可使用基板100作為不同批次之發光二極體晶粒的載體基板。基板100的再利用性可減少發光二極體的製作成本。另一個優點為，由於基板100無需實施切割製程155，切割製程155可實施得更快，其促進了發光二極體封裝的效率。此外，對本發明實施例而言，可輕易整合至現有的發光二極體製作/封裝製程流程之彈性製程亦屬必要。
第7~9圖為依據本發明另外一些實施例所繪示之複數發光二極體在各個封裝階段的簡化剖面示意圖。為簡明一致，相似部件在第1~9圖中以相同代號標示。參照第7圖，於基板上設置複數發光二極體晶粒110，且於發光二極體晶粒110周圍亦塗佈了磷光薄膜150。然而，不同於第1~6圖所示之實施例，使用成形模板170來成形磷光薄膜150。以成形模板170成形並固化的結果，磷光薄膜150的上表面175A於各個發光二 極體晶粒110上呈現突起半球形的輪廓。亦即，對每個發光二極體晶粒110而言，其磷光薄膜150之上表面175A具有實質呈球形或弧形的部分。磷光薄膜150這樣的幾何形貌有助於將其下方之發光二極體晶粒110所發射的光線聚焦，因而可作為發光二極體晶粒110的透鏡。
應知曉的是，磷光薄膜150的半球形輪廓僅為一例。在其它實施例中，可將磷光薄膜150形成為不同輪廓，以使磷光薄膜可進一步作為發光二極體晶粒110所需的透鏡。例如，第8A~8C圖繪示了磷光薄膜150的不同幾何輪廓。為簡明起見，各個圖式僅繪示單一發光二極體晶粒110的幾何輪廓，然而須知曉的是可對每個發光二極體晶粒110形成相同的磷光體輪廓。在第8A圖中，成形(例如藉由一適當成形模板)磷光薄膜150，使其上表面175B呈現一凹陷V形輪廓。在第8B圖中，成形(例如，藉由一適當成形模板)磷光薄膜150，使其上表面175C呈現一凹陷W形輪廓。在第8C圖中，成形(例如，藉由一適當成形模板)磷光薄膜150，使其上表面175D呈現一凹陷U形輪廓。
如第8A~8C圖所示，於每個磷光薄膜150的表面175B/175C/175D上形成反射層178。在一些實施例中，反射層178可包括金屬材料，例如銀或鋁。反射層178可反射輻射，例如發光二極體晶粒110所發射之光線。因此，光線不會向上傳播出去，而會因為反射層178的存在使光線以側向方式傳播。如此，可將第8A~8C圖所示的每種磷光體輪廓視為側光式蝠翼輪廓(side-lit batwing profile)，且可將具有第8A~8C圖所 示之磷光塗層(其可作為透鏡)的發光二極體晶粒110視為側光式蝠翼發射器(side-lit batwing emitter)。相較於此，朗伯式發射器(lambertian emitter，例如第7圖所示之磷光體外形為半球形的發光二極體晶粒110)則同時向水平及垂直(亦即，向上)方向發射光線。
將磷光薄膜150成形為具有適當朗伯式或側光式蝠翼輪廓的一個優點為其成本效益。由於磷光薄膜150本身可作為透鏡，故不需額外的二級透鏡。此外，除去二級透鏡可減少發光二極體的封裝尺寸，因而使整體封裝更加密集。應知曉的是，可形成其它種磷光體輪廓，但為簡明起見，其並未於此處具體繪示或討論。再者，為求便於說明，繪示於第8~9圖且討論於後述之實施例是使用半球形輪廓之磷光薄膜150，然而應知曉的是，亦可使用第8A~8C圖之側光式蝠翼輪廓。
參照第9圖，在成形並固化磷光薄膜150之後，移除基板100以將基板100保留而用於未來其它用途。在一些實施例中，不需移除膠帶105。在其它實施例中，亦可移除膠帶105，且隨後可使用新的膠帶165來取代移除的膠帶105。隨後，實施切割製程155而將發光二極體晶粒110單粒化。其結果，可形成個別發光二極體晶片160，如第10圖所示。同樣地，由於基板100是在切割製程之前移除，故基板100可再利用於未來其它製作/封裝製程中，因而減少封裝時間及成本。
第5及10圖所示之單粒化發光二極體晶片160可視為一單接面發光二極體晶片。然而，本發明之概念亦可應用於多接面發光二極體晶片。舉例而言，參照第11A圖，其繪示了 發光二極體照明模組180之簡化俯視示意圖。發光二極體照明模組180包括複數發光二極體晶粒110，其排列為一列。發光二極體晶粒110已經過與上述參照第1~10圖所討論內容相似之封裝製程。然而，不同於第1~10圖之相關實施例，發光二極體晶粒110並未被單粒化為個別發光二極體晶片，而是以使其(亦即，上述一列發光二極體晶粒110)複數個保持在一起而不被分割的方式實施切割製程。為此，可僅沿一方向實施切割製程(例如，僅水平或垂直切割)，使發光二極體晶粒之矩陣切割為複數列(或複數欄)之發光二極體晶粒。或者，亦可使用二維切割，但同一列(或欄)中預定數量的發光二極體晶粒在切割上述列(或欄)之發光二極體晶粒時不會受到切割，即使這些發光二極體晶粒仍然藉由切割而與相鄰列(或欄)的發光二極體晶粒分離。同樣地，基板100是在實施切割製程之前移除，因而允許基板100可被再利用。可將磷光薄膜150塗佈於上述一列發光二極體晶粒110上。在任一情況中，可將發光二極體照明模組180中的一列發光二極體晶粒110設置於一底板185上，例如一印刷電路板。
應知曉的是，藉由透明或擴散覆罩，可輕易形成裝設有發光模組180之T5或T8類型燈管的燈具。舉例而言，參照第11B圖，其繪示了T5或T8類型之燈管186的簡化剖面圖。燈管186具有覆罩187，其可為約略圓形或球形。覆罩187可提供其容納之發光元件覆蓋及保護，例如上述討論之磷光體塗佈之發光二極體晶粒110(此處僅繪示了其中一個的剖面圖)。舉例而言，可將發光二極體晶粒110實施於第11A圖所繪示之照 明模組180，其設置於印刷電路板185上。印刷電路板185可熱能耦接於散熱片188。同樣地，磷光體塗佈之發光二極體晶粒110亦不需要二級透鏡，因為可將磷光體成形為適當外形以作為適當透鏡。因此，可將燈管186彈性配置以得到所需類型的光輸出。
第12圖繪示了具有排列為矩陣(亦即，行列狀)之複數發光二極體晶粒110之另一發光二極體照明模組190的簡化俯視示意圖。這些發光二極體晶粒110已在不切割載體基板的情況下單粒化。可在切割製程之前將磷光薄膜150塗佈於發光二極體晶粒110上。在切割製程之後，將磷光薄膜150塗佈於每個發光二極體晶粒110周圍。隨後可將發光二極體晶粒110設置於底板185上，例如一印刷電路板。
第13圖繪示了具有排列為矩陣(亦即，行列狀)之複數發光二極體晶粒110之又一發光二極體照明模組200的簡化俯視示意圖。發光二極體晶粒110已在不切割載體基板的情況下單粒化。再者，可將發光二極體晶粒110形成為發光二極體之陣列，亦即在切割製程中，發光二極體晶粒110保持在一起(沒有被切割而使它們彼此分離)，但它們與相鄰發光二極體陣列分離。可在切割製程之前將磷光薄膜150塗佈於全部發光二極體晶粒110。在切割製程之後，磷光薄膜150即塗佈於發光二極體晶粒陣列周圍。隨後，可將發光二極體晶粒110設置於底板185上，例如一印刷電路板。
同樣地，若設置於底板185上之發光二極體晶粒110成形為矩陣，則利用透明或擴散覆罩(例如相似於第11B 圖之覆罩187的覆罩)亦可輕易形成裝設有照明模組190或200之燈泡(包括MR系列的燈泡)、聚光燈、或嵌燈(down light)等燈具。為簡明起見，此處並未詳述燈具的具體類型。
參照第14圖，後述討論者為依據本發明各種實施例之使用發光二極體晶片160的例示性多晶片照明單元240A。照明單元240A包括支持部件250。在一些實施例中，支持部件250包括一金屬核心印刷電路板(Metal Core Printed Circuit Board，MCPCB)。金屬核心印刷電路板包括金屬基底，其可由鋁(或其合金)來製作。金屬核心印刷電路板亦包括導熱但電性絕緣之介電層，其設置於金屬基底上。金屬核心印刷電路板亦可包括由銅製作之薄金屬層，其設置於介電層上。在其它實施例中，支持部件250可包括其它適當材料，例如陶瓷、銅、或矽。支持部件250可包括主動電路，且亦可用於建立內連線。
如其名稱所述，多晶片照明單元240A包括複數發光二極體晶粒110。發光二極體晶粒110為上述磷光體塗佈之單接面發光二極體晶片160的一部份。為簡明起見，此處並未繪示發光二極體晶片160之導電端子。在此處所討論之實施例中，發光二極體晶粒110彼此物理性分隔。
照明單元240A亦可包括擴散覆罩260。擴散覆罩260可提供位於支持部件250上之發光二極體晶粒110覆蓋。也就是說，可藉由擴散覆罩260及支持部件250共同封裝發光二極體晶粒110。支持部件250可完全或不完全被擴散覆罩260覆蓋。在一些實施例中，擴散覆罩260具有弧形表面或輪廓。在一些實施例中，此弧形表面可實質沿著一半圓輪廓，使發光二 極體晶粒110所發射的每道光線可以實質垂直之入射角達到擴散覆罩260的表面，例如以約90度之角度。擴散覆罩260的弧形有助於減少發光二極體晶粒110所發射之光線的內部全反射(Total Internal Reflection，TIR)。在一些實施例中，擴散覆罩260表面具有紋路，以進一步散射入射光線。
在一些實施例中，可使用光學等級矽氧樹脂系接著材料270來填充發光二極體晶粒110與擴散覆罩260之間的空間，其亦可稱為光學膠270。在這些實施例中，可在光學膠270中混合擴散粒子，以進一步擴散發光二極體晶粒110所發射之光線。在其它實施例中，可使用空氣來填充發光二極體晶粒110與擴散覆罩260之間的空間。
支持部件250設置於散熱結構300上，其可視為散熱片300。散熱片300可透過支持部件250熱耦接於發光二極體晶粒110。散熱片300成形為可促進散熱至環境氣氛中。散熱片300包括導熱材料，例如金屬材料。可將散熱片300的外形及幾何形貌設計為可提供用於常見燈泡的框架，同時將熱能分散或導離發光二極體晶粒110。為促進熱傳導，散熱片300可具有複數鰭狀翼310，其由散熱片300的主體向外突出。鰭狀翼310可具有實質暴露於環境氣氛之表面區域，以促進熱傳導。在一些實施例中，可將導熱材料設置於基板250與散熱片300之間。舉例而言，導熱材料可包括導熱膠(thermal grease)、金屬焊墊、焊料等等。導熱材料可進一步促進由發光二極體晶粒110至散熱片300的熱傳導。
除了多晶片照明裝置之外，本發明之概念亦可應 用於單晶片照明單元，例如第15圖所示之單晶片照明單元240B。不使用複數發光二極體晶片160作為光源(例如第14圖所示之單晶片照明單元240A)，單晶片照明單元240B包括單一發光二極體晶片160以產生光。相似於多晶片照明單元240A，單晶片照明單元240B包括容納額外電子電路及提供內連線之支持部件250、基於光學考量之擴散覆罩260、設置於擴散覆罩260與支持部件250之間的光學膠270、以及用以散熱之散熱片300。單晶片照明單元240B可包括額外部件以促進光輸出，但為簡明起見，此處並未詳細討論這些額外部件。
第16圖為依據本發明各種型態所繪示之發光二極體封裝方法400的流程圖。方法400包括步驟410，其中提供複數發光二極體。發光二極體設置於一接著膠帶上，膠帶設置於一基板上。在一些實施例中，基板包括下列其中之一者：玻璃基板、矽基板、陶瓷基板、氮化鎵基板。在一些實施例中，發光二極體是選自一組具有複數等級的發光二極體母集。所選之發光二極體全部屬於上述等級的一子集。
方法400包括步驟420，於複數發光二極體上塗佈磷光層。磷光層可包括黃色磷光體、或黃色磷光體與紅色磷光體之組合。磷光粒子可混合於一黏性流體中。在一些實施例中，黏性流體亦可包括擴散粒子。
方法400包括步驟430，其中固化磷光層。固化磷光層有助於維持所需的外形。在一些實施例中，在高溫實施固化，例如介於攝氏約130度至攝氏約170度之範圍的溫度。
方法400包括步驟440，其中移除膠帶及基板。
方法400包括步驟450，其中將替代性膠帶貼附至複數發光二極體。
方法400包括步驟460，其中在移除基板之後，對複數發光二極體實施切割製程。因此，切割製程不包括切割基板。
方法400包括步驟470，其中將所移除之基板回收或再利用以用於未來其它發光二極體封裝製程中。亦即，所移除之基板可用以作為需封裝之不同複數發光二極體的載體基板。
在此處所討論之步驟410~440之前、之中、之後可實施額外製程以完成照明裝置的製作。舉例而言，在一些實施例中，方法400可包括成形磷光層之步驟，使磷光層具有複數區段，且每個具有半球形輪廓或凹陷之V形、U形、W形輪廓。每個區段對應設置於一發光二極體上。這些區段可作為其下方之發光二極體的透鏡。為簡明起見，此處不討論其它額外製程。
第17圖繪示了包括上述討論之照明單元240A一些實施例之照明系統500的簡化示意圖。照明系統500具有基座510、附設於基座510之主體520、及附設於主體520之照明組件530。在一些實施例中，照明組件530為一嵌燈(或一嵌燈照明模組)。在其它實施例中，照明組件530可為另一類型之照明，例如聚光燈或燈管。照明組件530可用於室內照明或室外照明，例如街燈或路燈。
照明組件530可包括上述參照第1~16圖所討論之照明單元(240A或240B)或照明模組(180、190、或200)。 亦即，照明系統500之照明組件530可包括發光二極體系光源，其中螢光體以區域性方式塗佈於發光二極體晶粒。將用於照明組件530之發光二極體封裝形成為可產生光輸出540。應知曉的是，在某些實施例中，亦可將未使用光學膠或擴散覆罩的照明模組作為照明系統500之光源(例如，照明組件530)。
本發明一型態包括一種方法，上述方法包括：提供複數發光二極體晶粒於一基板上；於複數發光二極體晶粒上塗佈磷光材料；在塗佈磷光材料之後，移除基板；以及在移除基板之後，對複數發光二極體晶粒實施切割製程。
在一些實施例中，上述方法更包括：將基板再利用於未來其它製程中。
在一些實施例中，上述方法更包括：在移除基板之前，將磷光材料成形，使磷光材料位於每個發光二極體晶粒上的部份具有半球形、弧形、V形或W形之外形。
在一些實施例中，基板包括下列之一者：玻璃基板、矽基板、陶瓷基板、及氮化鎵基板。
在一些實施例中，提供發光二極體晶粒之步驟使接著膠帶位於基板與複數發光二極體晶粒之間。在一些實施例中，上述方法更包括：移除膠帶；以及在移除基板及膠帶之後、實施切割製程之前，將不同的膠帶貼附於複數發光二極體晶粒。
在一些實施例中，上述方法更包括：在移除基板之前，固化磷光材料。
在一些實施例中，發光二極體晶粒包括已經過分 級程序之發光二極體。
在一些實施例中，在貼附膠帶之前，上述方法更包括：以一個或多個發光二極體晶粒作為光源來製作照明模組。
本發明另一型態包括一種發光二極體之封裝方法，上述方法包括：將膠帶貼附於複數發光二極體，膠帶位於基板上；將磷光薄膜塗佈於複數發光二極體周圍；固化磷光薄膜；在固化步驟之後，移除基板；以及在移除基板之後，將發光二極體單粒化。
在一些實施例中，上述方法更包括：回收基板以用於未來其它發光二極體封裝製程中。
在一些實施例中，上述方法更包括：在移除基板之前，以一成形裝置將磷光薄膜成形為具有一外形。在一些實施例中，成形步驟以使磷光薄膜成形為具有複數半球形的方式實施，其中半球形部份分別位於每個發光二極體上。
在一些實施例中，基板包括：玻璃基板、矽基板、陶瓷基板、以及氮化鎵基板。
在一些實施例中，上述方法在將發光二極體單粒化之前更包括：移除膠帶；以不同的膠帶取代移除之膠帶。
在一些實施例中，單粒化步驟包括一機械晶粒切割製程。
在一些實施例中，上述方法更包括：對一組發光二極體母集實施分級程序；以及隨後選擇上述發光二極體母集的一子集作為貼附於膠帶之複數發光二極體。
本發明另一型態包括一種發光二極體之製作方法，上述方法包括：提供複數發光二極體於接著膠帶上，膠帶位於基板上，其中基板包括下列之一者：玻璃基板、矽基板、陶瓷基板、以及氮化鎵基板；將磷光層塗佈於複數發光二極體上；固化磷光層；在固化步驟之後，移除膠帶及基板；將替代性膠帶貼附於複數發光二極體；在移除基板之後，對複數發光二極體實施切割製程；以及將基板再利用於未來其它發光二極體封裝製程中。
在一些實施例中，上述方法更包括：將磷光層成形以使磷光層具有複數弧形區段的方式成形，其每個設置於對應之一發光二極體上。
在一些實施例中，提供發光二極體之步驟包括：從與複數等級相關之一組發光二極體母集中選擇複數發光二極體，其中所選擇之複數發光二極體全部屬於上述複數等級之子集。
本發明又一型態包括一種發光二極體之封裝方法，上述方法包括：將膠帶貼附於複數發光二極體，膠帶位於基板上；將磷光薄膜塗佈於複數發光二極體周圍；固化磷光薄膜；在固化步驟之後，移除基板；以及在移除基板之後，將複數發光二極體單粒化。
在一些實施例中，移除基板之步驟以可回收基板的方式實施。
在一些實施例中，上述方法包括：在移除基板之前，以成形模板將磷光薄膜成形為具有一外形。在一些實施例 中，進行成形是使磷光薄膜成形為每個具有下列之一外形的複數部份：凹陷V形、凹陷W形、凹陷U形、複數半球形，其中磷光薄膜的每個部份分別位於複數發光二極體之不同者上。在一些實施例中，上述方法可更包括：在固化磷光薄膜之後，在移除基板之前，於磷光薄膜上形成反射層。在一些實施例中，成形步驟是使磷光薄膜成形為每個具有突起半球形之複數部份，其中磷光薄膜的每個部份分別位於複數發光二極體之不同者上。
在一些實施例中，單粒化步驟更包括：機械切割發光二極體之間的區域，以分離發光二極體。
在一些實施例中，上述方法更包括：將一組發光二極體母集分級為複數等級；以及隨後選擇複數等級之子集中的複數發光二極體作為貼附於膠帶之複數發光二極體。
本發明另一型態包括一種發光二極體之製作方法，上述方法包括：提供複數發光二極體於接著膠帶上，膠帶位於基板上，其中基板包括下列之一者：玻璃基板、矽基板、陶瓷基板、以及氮化鎵基板；將磷光層塗佈於複數發光二極體上，磷光層包括複數子層；固化磷光層；於磷光層上形成反射層；在形成反射層之後，移除膠帶；在形成反射層之後，移除基板；移除基板之步驟是以可再利用基板的方式實施；將替代性膠帶貼附於複數發光二極體；以及在移除基板之後，對複數發光二極體實施切割製程。
在一些實施例中，磷光層之複數子層之一者包括混合磷光粒子之第一膠體，磷光層之複數子層之另一者包括混 合擴散粒子之第二膠體。
在一些實施例中，磷光層之複數子層之一者包括混合黃色磷光粒子之第三膠體，磷光層之複數子層之另一者包括混合紅色磷光粒子之第四膠體。
在一些實施例中，反射層包括銀或鋁。
在一些實施例中，上述方法更包括：將磷光層成形，使磷光層具有複數預定區段，其每個位於複數發光二極體之對應之一者上。在一些實施例中，每個預定區段具有下列之一者：凹陷V形、凹陷U形、及凹陷W形。在一些實施例中，每個預定區段具有突起半球形之外形。
在一些實施例中，提供複數發光二極體之步驟包括：從與複數等級相關之一組發光二極體母集中選擇複數發光二極體，其中所選擇之複數發光二極體全部屬於上述複數等級之子集。
本發明另一型態包括一種照明裝置，上述照明裝置包括：一白色發光晶粒，其包括：第一型半導體層；發光層，位於第一型半導體層上；第二型半導體層，位於發光層上；二導電端子，位於第二型半導體層遠離第一型半導體層之表面上；以及磷光薄膜，覆蓋下方的第一型半導體層、發光層、第二型半導體層、及導電端子於其下方，其中磷光薄膜包括第一子層及位於第一子層上之第二子層。
在一些實施例中，第一子層包括混合複數磷光粒子之第一膠體，第二子層包括混合複數擴散粒子之第二膠體。
在一些實施例中，第一子層包括混合黃色磷光粒 子之第三膠體，第二子層包括混合紅色磷光粒子之第四膠體。
在一些實施例中，磷光薄膜具有突起半球形之外形。
在一些實施例中，磷光薄膜具有下列之一外形：凹陷V形、凹陷U形、及凹陷W形。在一些實施例中，照明裝置更包括位於磷光薄膜上之反射層。
在一些實施例中，磷光薄膜之折射係數介於約1.4至約2.0之範圍內。
在一些實施例中，照明裝置更包括一支持部件，複數個白色發光晶粒設置於其上。在一些實施例中，照明裝置更包括覆罩，支持部件及白色發光晶粒設置於其內。在一些實施例中，將覆罩成形為用於下列之一者：燈泡、燈管、聚光燈、及嵌燈。在一些實施例中，白色發光晶粒排列為一列。在一些實施例中，白色發光晶粒排列為一矩陣。
以上概略說明本發明實施例的廣泛特徵，而後續本發明的詳細說明可更為容易理解。以下將會說明本發明實施例其他的特徵及優點，其構成了本發明所要保護的標的。任何所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解到所揭示的概念及特定實施例可輕易作為其它結構或製程的變更或設計基礎，以進行相同於本發明的目的。任何所屬技術領域中具有通常知識者也可理解與上述等同的結構或製程並未脫離本發明之精神和保護範圍內。
105、165‧‧‧膠帶
110‧‧‧基板
120A、120B‧‧‧導電端子
150‧‧‧磷光薄膜
155‧‧‧切割製程

Claims (12)

  1. 一種發光二極體之封裝方法，包括：將一膠帶貼附於複數發光二極體，該膠帶設置於一基板上；塗佈一磷光薄膜於該些發光二極體周圍；固化該磷光薄膜；在固化該磷光薄膜之後，移除該基板；以及在移除該基板之後，將該些發光二極體單粒化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之封裝方法，其中移除該基板之步驟是以可回收該基板的方式實施。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之封裝方法，更包括：在移除該基板之前，以一成形模板將該磷光薄膜成形而使該磷光薄膜成形為複數部份，其各個具有下列之一外形：凹陷V形、凹陷W形、凹陷U形、突起半球形外形，其中該磷光薄膜之各個部份分別設置於該些發光二極體之不同者上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之封裝方法，更包括：將一組發光二極體母集分類為複數等級；以及隨後，選擇該些等級之一子集中的複數發光二極體作為貼附至該膠帶之該些發光二極體。
  5. 一種發光二極體之製作方法，包括：提供複數發光二極體於一接著膠帶上，該膠帶設置於一基板上，其中該基板包括下列其中之一：一玻璃基板、一矽基板、一陶瓷基板、及一氮化鍺基板； 於該些發光二極體上塗佈一磷光層，該磷光層包括複數子層；固化該磷光層；於該磷光層上形成一反射層；在形成該反射層之後移除該膠帶；在形成該反射層之後移除該基板，移除該基板之步驟以可再利用該基板的方式實施；將一替代性膠帶貼附至該些發光二極體；以及在移除該基板之後，對該些發光二極體實施一切割製程。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體之製作方法，其中該磷光層之該些子層之一者包括混合複數磷光粒子之一第一膠體，該磷光層之該些子層之另一者包括混合複數擴散粒子之一第二膠體，或該磷光層之該些子層之一者包括混合複數黃色磷光粒子之一第三膠體，該磷光層之該些子層之另一者包括混合紅色磷光粒子之一第四膠體。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體之製作方法，更包括：成形該磷光層，使該磷光層具有複數預定區段，每個對應設置於該些發光二極體之一者，其中該些預定區段各個具有下列之一外形：凹陷V形、凹陷U形、凹陷W形、或突起半球形。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體之製作方法，其中提供該些發光二極體之步驟包括：由具有複數等級之一組發光二極體母集中選擇該些發光二極體，其中所選擇之該些發光二極體全部屬於該些等級之一子集。
  9. 一種照明裝置，包括：一白色發光晶粒，包括：一第一型半導體層；一發光層，位於該第一型半導體層上；一第二型半導體層，位於該發光層上；二導電端子，位於該第二型半導體層遠離該第一型半導體層之一表面上；以及一磷光薄膜，覆蓋下方的該第一型半導體層、該發光層、該第二型半導體層、及該些導電端子，其中該磷光薄膜包括一第一子層及位於該第一子層上之一第二子層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該第一子層包括混合複數磷光粒子之一第一膠體，該第二子層包括混合複數擴散粒子之一第二膠體，或該第一子層包括混合黃色磷光粒子之一第三膠體，該第二子層包括混合紅色磷光粒子之一第四膠體。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該磷光薄膜具有下列之一外形：凹陷V形、凹陷U形、凹陷W形、或突起半球形。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該些白色發光晶粒排列為一列或一矩陣。
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