TWI455372B - Ｌｅｄ封裝件及其製法 - Google Patents

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LED封裝件及其製法
本發明係有關於LED封裝件及其製法，尤係關於將均勻螢光層形成於封裝膠體與透光件之間的方法及所製得之LED封裝件。
螢光體材料已經廣泛地使用於產生白光的LED封裝或各種具有藍泵LEDs(blue pump LEDs)(例如，螢光體轉換之綠色或紅色)之光色。於藍色LED晶片或封裝組件之上沉積螢光體材料的傳統方法包含：
漿液方法：螢光體粉末係散佈於矽樹脂、環氧樹脂或溶劑填充材料中以形成螢光體混合物，其藉由像是噴塗或浸漬塗佈或分配或在杯內之螢光體粉末或製模於支撐結構上等各種技術將該螢光體混合物施用至LED表面。
上述傳統方法的問題在於LED表面上或LED封裝內部厚度均勻性差異。漿液方法通常形成具有厚度不一的顆粒層，導致LED之光色點不一致以及螢光體轉換LED之顏色均勻性變差。再者，該些傳統方法很難於非平坦表面上形成均勻之螢光體層。另一方面，矽樹脂包覆螢光體粉末，使得螢光體粉末產生的熱量無以傳遞至外部，容易造成螢光體粉末變質，影響光學性質。故以這些傳統方法滿足照明應用上之要求遂面臨相當大之挑戰。
傳統方法仍存在浪費螢光體、LED之光色點不一致、螢光體轉換LED之顏色均勻性變差及散熱不佳等問題。因此，如何提供一種LED封裝件之製法及所製得之LED封裝件，實為一重要課題。
鑑此，本發明提供一種LED封裝件之製法，係包括提供一表面上設有至少一LED晶粒之承載件；將一具有均勻螢光層之透光件對位於該LED晶粒之上，使該LED晶粒位於該承載件與透光件之間；以及於該承載件與透光件之間形成包覆該LED晶粒及固定該透光件之封裝膠體。
本發明復提供一種LED封裝件，係包括：承載件；設於承載件上之至少一LED晶粒；形成於該承載件上，並包覆該LED晶粒之封裝膠體；以及具有均勻螢光層之透光件，係設於該封裝膠體上，且遮蓋該至少一LED晶粒。
本發明之均勻螢光層係透過靜電吸附方式將螢光顆粒或者螢光體粉末及黏合材料形成於該透光件表面，故所得的螢光層非常均勻，可提供優異的光學性質。此外，因螢光顆粒或螢光體粉末轉換LED晶粒發出的光波長時，會產生熱量，是以，本發明之螢光顆粒或螢光體粉末未包覆於封裝膠體中，而係於透光件接觸，故可將熱量逸散至外部。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。本發明也可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“一”、“頂面”、“底面”及“至少一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
螢光體係用以轉換或改變光波長，例如，轉換或改變LED的光源。一般用於此目的之螢光體包括釔鋁石榴石(YAG)材料、鋱鋁石榴石(TAG)材料、ZnSeS+材料以及矽鋁氮氧化物(SiAlON)材料(如α-SiALON)等等。然而，根據本發明之實施例，轉換或改變入射光之波長之任何材料均可用作螢光體材料。此處所使用的術語「螢光體」係表示具有轉換或改變光波長至另一波長能力的所有材料，包含不同波長轉換或波長改變材料之混合物或結合物。又一實施例中，螢光體係為粉末狀，故亦可稱為螢光體粉末。螢光體粉末係由複數螢光顆粒構成。
第一實施例
請參閱第1A至1C圖，係本發明LED封裝件之製法。
如第1A及1A’圖所示，提供一表面上設有至少一LED晶粒10之承載件12。通常，承載件12上可設置多個LED晶粒10，俾提升製造效率，並可依不同類產品需求裁切該承載件12得到不同LED封裝件。
本發明實施例中所揭露之承載件12可為一體成形者，或者該承載件12包括基板121及設於基板121上之間隔件120，俾由該間隔件120圍構出凹穴1200，是以，該凹穴1200係連通至該承載件12表面且對應容設該LED晶粒10。此外，該間隔件120或凹穴1200的內壁面可形成有反射層(圖略)，以集中光線並避免光漏散。
另外，在本發明之較佳實施方式中，該承載件12表面形成有導槽結構1201，俾供後續形成封裝膠體時，令該封裝膠體注入該凹穴1200，又或者在模壓封裝膠體時，令多餘的封裝膠體經導槽結構1201流出。
如第1B圖所示，將一具有均勻螢光層14之透光件16對位於該LED晶粒10之上，使該LED晶粒10位於該承載件12與透光件16之間；以及於該承載件12與透光件16之間形成包覆該LED晶粒10及固定該透光件16之封裝膠體18。
具體而言，本發明之均勻螢光層14係可如第1B圖所示形成於該透光件16部份表面，且對應該凹穴1200位置。在本實施例中，該均勻螢光層14係形成於該透光件16之底面，以位於該承載件12與透光件16之間。以靜電吸附方式形成均勻螢光層14時，該透光件16表面可設置一遮罩，並外露出待形成均勻螢光層14的部份透光件16表面，如此即可得到均勻螢光層14。當然，亦可在透光件16整表面形成均勻螢光層14。
由於均勻螢光層14或凹穴1200係為相對大的目標，故前述之「對位」並非意指極為精確之對準，只需要在形成封裝膠體18時，例如注模成形時，如第1C圖所示，將透光件16置於該承載件12上，再注入該封裝膠體18。另外，如第1C’圖所示，該透光件16上可形成有如矽樹脂的保護膜19以保護該均勻螢光層14。
前述之靜電吸附係本發明人所開發者。該製程的細節可參考2009年5月15日申請之第61/216,374號美國專利案、2009年7月30日申請之第61/273,129號美國專利案、2009年12月26日申請之第61/284,792號美國專利案、2009年10月5日申請之第12/587,290號美國專利案、2009年10月05日申請之第12/587,281號美國專利案、以及2009年10月05日申請之第12/587,291號美國專利案相關，其概括及合併之全文併入本文做為參考。
本發明所使用之靜電吸附製程可準確地控制螢光體粉末包覆密度以及層厚度。另可重複靜電吸附製程以形成多層之均勻螢光層。如第2A及2B圖所示之均勻螢光層14a,14b,14a’、14b’。再者，本發明之均勻螢光層包括螢光體粉末及黏合材料。例如將複數「由螢光體粉末及黏合材料構成之顆粒」或者將複數螢光體粉末及黏合材料顆粒形成於透光件16上。據此所得之該均勻螢光層之螢光體粉末佔據該均勻螢光層75%以上的體積。
另一態樣中，該均勻螢光層係由複數螢光顆粒堆疊形成，較佳情況為，該均勻螢光層中之螢光顆粒無一係與其它螢光顆粒無連接關係，且該均勻螢光層上復可包括於靜電吸附製程後形成之黏固層(如厚度小於10微米，未圖示)。該黏固層可為矽樹脂、環氧樹脂、玻璃、軟化材料(softens)或用於LED封裝的任何適當材料。例如，具有優異的抗濕氣性能，如聚對二甲苯，以避免螢光體或LED在濕/熱操作條件期間退化。
第二實施例
請參閱第3A及3B圖，係本發明LED封裝件之另一製法。本實施例與前述實施例大致相同，其差異主要在於該承載件32為一基板。
如第3A圖所示，該承載件32上設有複數個LED晶粒30，形成封裝膠體38時，係可先使透光件36對位於承載件32上方，再採用注模成形法形成封裝膠體38於均勻螢光層34與承載件32之間，以包覆LED晶粒30，如第3B圖所示。
第三實施例
請參閱第4A至4E圖，係說明本發明之透光件結構。
如第4A圖所示，由於該透光件可為例如玻璃的材質，故當該均勻螢光層44形成於該透光件46a之底面時，該透光件46a可採用毛玻璃，故該透光件46a頂面具有粗糙結構461。
如第4B圖所示，該透光件46b之頂面具有對應該LED晶粒之弧形凸部462。如第4B’圖所示，均勻螢光層44亦可整面地形成於該透光件46b之底面。
如第4C及4D圖所示，該透光件46c為具有波形凸起之弧形凸部463，此外，均勻螢光層44可形成於該透光件46c之頂面或底面。
如第4E圖所示，該透光件46d之底面具有對應該LED晶粒之底凸部464。該均勻螢光層44可形成底凸部464上。
第四實施例
復參閱第5A及5B圖，製作本發明之LED封裝件時，可使用複數個尺寸較小的透光件16’，例如可覆蓋住凹穴1200的尺寸，封蓋每一封裝單元，以透過如第1C或1C’圖的方法形成包覆該LED晶粒10及固定該透光件16’之封裝膠體18。
第五實施例
復參閱第6A及6B圖，若非採用陣列式大面積封裝，可改以尺寸較小，例如僅用以封蓋單一封裝單元大小之透光件16’，對位於該LED晶粒10之上，使該LED晶粒10位於該承載件12’與透光件16’之間，接著，於該承載件12’與透光件16’之間形成包覆該LED晶粒10及固定該透光件16’之封裝膠體18。此外，由於該均勻螢光層14形成於該透光件16’之底面，該透光件16’可採用毛玻璃，故該透光件16’頂面具有粗糙結構161。當然，毛玻璃的使用可根據均勻螢光層14之形成位置視情況選用。
根據前述之製法，本發明提供一種LED封裝件，係包括：承載件12,12’,32；至少一LED晶粒10,30，係設於承載件12,12’,32上；封裝膠體18,38；係形成於該承載件12,12’,32上，並包覆該LED晶粒10,30；以及具有均勻螢光層14,14a,14b,14a’,14b’,34,44之透光件16,16’,36,46a,46b,46c,46d，係設於該封裝膠體上，且遮蓋該至少一LED晶粒10,30。
前述之該承載件12具有連通至該承載件12表面且對應容設該LED晶粒10之凹穴1200。此外，該承載件12表面可形成有導槽結構1201。
於具有凹穴的實施例中，承載件12可包括基板121及設於基板121上之間隔件120，俾由該間隔件120圍構出該凹穴1200。此外，該均勻螢光層14除了可形成於該透光件16整表面以外，例如頂面、底面或頂面和底面，該均勻螢光層14可僅形成於該透光件16部份表面，亦即對應該凹穴1200位置。
以第4A圖為例，當該均勻螢光層44係形成於該透光件46a之底面，以位於該承載件與透光件之間時，該透光件46a以毛玻璃為佳。
如第4B至4D圖所示，該透光件46b,46c之頂面具有對應該LED晶粒之弧形凸部462,463。如第4E圖所示，該透光件46d之底面具有對應該LED晶粒之底凸部464。
綜上所述，本發明之均勻螢光層係透過靜電吸附方式將螢光顆粒或者螢光體粉末及黏合材料形成於該透光件表面，故所得的螢光層非常均勻，可提供優異的光學性質。此外，因螢光顆粒或螢光體粉末轉換LED晶粒發出的光波長時，會產生熱量，是以，本發明之螢光顆粒或螢光體粉末未包覆於封裝膠體中，而係於透光件接觸，故可將熱量逸散至外部。
上述實施例僅例示性說明本發明之組成物與製備方法，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所載。
10,30．．．LED晶粒
12,12’,32．．．承載件
121．．．基板
120．．．間隔件
1200．．．凹穴
1201．．．導槽結構
14,14a,14b,14a’、14b’,34,44．．．均勻螢光層
16,16’,36,46a,46b,46c,46d．．．透光件
18,38．．．封裝膠體
19．．．保護膜
461,161．．．粗糙結構
462,463．．．弧形凸部
464．．．底凸部
第1A至1C圖係本發明LED封裝件之製法示意圖，其中，第1A’圖係第1A圖之上視圖；第1C’圖係顯示透光件上形成有保護膜之示意圖；
第2A及2B圖係顯示透光件上形成有多層均勻螢光層之示意圖；
第3A及3B圖係本發明另一LED封裝件之製法；
第4A至4E圖係說明本發明之透光件結構，其中，第4B’圖係顯示均勻螢光層整面地形成於該透光件之底面；
第5A及5B圖係本發明第四實施例之LED封裝件之製法；以及
第6A及6B圖係本發明第五實施例之LED封裝件之製法。
10．．．LED晶粒
12．．．承載件
121．．．基板
120．．．間隔件
1200．．．凹穴
1201．．．導槽結構
14．．．均勻螢光層
16．．．透光件
18．．．封裝膠體

Claims (28)

  1. 一種LED封裝件之製法，係包括：提供一表面上設有至少一LED晶粒之承載件；將表面具有均勻螢光層之一透光件對位於該LED晶粒之上，使該LED晶粒位於該承載件與透光件之間；以及於該承載件與透光件之間形成包覆該LED晶粒及固定該透光件之封裝膠體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝件之製法，其中，該均勻螢光層係透過靜電吸附方式形成於該透光件表面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝件之製法，該均勻螢光層包括螢光體粉末及黏合材料。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之LED封裝件之製法，其中，該均勻螢光層之螢光體粉末佔據該均勻螢光層75%以上的體積。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝件之製法，其中，該均勻螢光層包括由複數螢光顆粒堆疊形成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝件之製法，其中，該承載件具有連通至該承載件表面且對應容設該LED晶粒之凹穴。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之LED封裝件之製法，其中，該承載件表面形成有導槽結構。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之LED封裝件之製法，其 中，該承載件包括基板及設於基板上之間隔件，俾由該間隔件圍構出該凹穴。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之LED封裝件之製法，其中，該均勻螢光層係形成於該透光件部份表面，且對應該凹穴位置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝件之製法，其中，該均勻螢光層係形成於該透光件之底面，以位於該承載件與透光件之間。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之LED封裝件之製法，其中，該透光件為毛玻璃。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝件之製法，其中，該均勻螢光層係形成於該透光件之頂面，使該透光件位於該均勻螢光層與承載件之間。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝件之製法，其中，該透光件之頂面具有對應該LED晶粒之弧形凸部。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝件之製法，其中，該透光件之底面具有對應該LED晶粒之底凸部。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之LED封裝件之製法，係經模壓成形或注模成形形成該封裝膠體。
  16. 一種LED封裝件，係包括：承載件；至少一LED晶粒，係設於承載件上；封裝膠體；係形成於該承載件上，並包覆該LED晶粒；以及 表面具有均勻螢光層之透光件，係設於該封裝膠體上，且遮蓋該至少一LED晶粒。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之LED封裝件，其中，該均勻螢光層包括螢光體粉末及黏合材料。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之LED封裝件，其中，該均勻螢光層之螢光體粉末佔據該均勻螢光層75%以上的體積。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之LED封裝件，其中，該均勻螢光層包括由複數螢光顆粒堆疊形成。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之LED封裝件，其中，該承載件具有連通至該承載件表面且對應容設該LED晶粒之凹穴。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之LED封裝件，其中，該承載件表面形成有導槽結構。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之LED封裝件，其中，該承載件包括基板及設於基板上之間隔件，俾由該間隔件圍構出該凹穴。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之LED封裝件，其中，該均勻螢光層係形成於該透光件部份表面，且對應該凹穴位置。
  24. 如申請專利範圍第16項所述之LED封裝件，其中，該均勻螢光層係形成於該透光件之底面，以位於該承載件與透光件之間。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之LED封裝件，其中，該 透光件為毛玻璃。
  26. 如申請專利範圍第16項所述之LED封裝件，其中，該均勻螢光層係形成於該透光件之頂面，使該透光件位於該均勻螢光層與承載件之間。
  27. 如申請專利範圍第16項所述之LED封裝件，其中，該透光件之頂面具有對應該LED晶粒之弧形凸部。
  28. 如申請專利範圍第16項所述之LED封裝件，其中，該透光件之底面具有對應該LED晶粒之底凸部。
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