TWI552389B - 發光二極體封裝結構及其方法 - Google Patents

Description

發光二極體封裝結構及其方法

本發明是有關於一種半導體元件，且特別是有關於一種發光二極體封裝結構及其方法。

在發光二極體(LED)的領域中，螢光粉使用在白光照明的方式是利用高亮度藍光LED晶片激發黃色螢光粉，或者是利用高亮度藍光LED晶片激發紅、綠色螢光粉，又或是利用紫外光LED晶片激發紅、綠、藍三色螢光粉來產生白光。但是，螢光粉在高溫及高濕度的環境下，其可靠度會受到環境的溫度及濕度的影響，漸漸產生色偏及使用壽命縮短等問題，因而影響白光LED晶片的發光效率並產生色偏現象。

一般而言，螢光粉為微粒狀之螢光體(phosphor)，其懸浮於封裝膠體中或沉積在LED晶片的周圍表面。然而，目前點膠技術所用的含螢光體的封裝膠體，其分散效果不佳，容易造成螢光體分佈不均的問題。此外，以沉積法將螢光體集中於LED晶片之周圍表面的做法，因螢光體太靠近LED晶片周圍之緣故，會影響螢光體的熱穩定性及化學穩定性。因此，針對習知技術對 螢光體的熱穩定性及化學穩定性的影響，有待進一步改善。

本發明係有關於一種發光二極體封裝結構及其方法，可使螢光體遠離發光二極體晶片之周圍，以提高螢光體的熱穩定性及化學穩定性。

根據本發明之一方面，提出一種發光二極體封裝結構，包括一基板、至少一發光二極體晶片、一膠體以及一固化材料。基板具有一第一表面以及一第二表面，第一表面與第二表面相對。發光二極體晶片配置於第一表面，膠體覆蓋發光二極體晶片，膠體內具有微粒狀之複數個螢光體，此些螢光體集中於膠體相對遠離基板的一側。固化材料黏著於膠體相對遠離基板的一側。

根據本發明之一方面，提出一種發光二極體封裝方法，包括下列步驟。提供一基板，基板上具有至少一發光二極體晶片以及一封裝本體，環繞發光二極體晶片，其中封裝本體具有一開口，此開口裸露出發光二極體晶片。填入一膠體於封裝本體的開口內，膠體覆蓋發光二極體晶片，膠體內具有微粒狀之複數個螢光體。噴塗一固化材料於膠體遠離基板之一側，並固化固化材料，以密封膠體於封裝本體的開口內，形成一第一發光二極體封裝元件。倒置第一發光二極體封裝元件，使膠體內此些螢光體受到重力的作用集中於膠體遠離基板之一側。加熱固化膠體，形成一第二發光二極體封裝元件。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧發光二極體封裝結構

101‧‧‧第一發光二極體封裝元件

102‧‧‧第二發光二極體封裝元件

110‧‧‧基板

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

120‧‧‧發光二極體晶片

121、123‧‧‧導線

122‧‧‧導線

130‧‧‧膠體

131‧‧‧膠體的一側

132‧‧‧螢光體

140‧‧‧封裝本體

141‧‧‧開口

142‧‧‧固化材料

150‧‧‧噴槍

第1~6圖分別繪示依照本發明一實施例之發光二極體封裝方法的各個步驟。

第7圖繪示依照本發明一實施例之發光二極體封裝結構的示意圖。

在本實施例之一範例中，提出一種發光二極體封裝方法，係於未固化的膠體內填充微粒狀之螢光體，以使螢光體懸浮於膠體內，並於膠體的上方噴上固化材料，也就是在膠體相對遠離基板的一側噴上固化材料，以將未固化的膠體密封於封裝本體的開口內，以形成一發光二極體封裝元件。接著，將發光二極體封裝元件倒置，也就是膠體相對遠離基板的一側向下，並靜置一段時間，讓膠體內原本分散的螢光體受到重力的作用往下沉降，而集中於膠體相對遠離基板的一側。

在本實施例之一範例中，固化材料被固化之後，更可進行一離心處理，以加速膠體內螢光體往下沉降並集中於膠體相對遠離基板的一側。

在本實施例之一範例中，固化材料可為光固化材料或熱固化材料，例如是凝固劑或黏著劑，固化材料可於較短時間內以低溫加熱固化或以紫外光固化，以將未固化的膠體密封於封 裝本體的開口內。

以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。

第一實施例

請先參照第7圖，其繪示依照本發明一實施例之發光二極體封裝結構100的示意圖。在本實施例中以多個發光二極體晶片120為例，發光二極體封裝結構100包括一基板110、多個發光二極體晶片120、一膠體130、一封裝本體140以及一固化材料142。兩個發光二極體晶片120之間分別以一導線122串聯，而最外側的兩個發光二極體晶片120分別以一導線121、123與基板110電性連接。但本發明不以此為限，亦可為單一發光二極體晶片120配置於基板110上並以二導線與基板110電極連接，或是以覆晶型、垂直型等發光二極體型態配置於基板110上。

基板110具有一第一表面111以及一第二表面112，第一表面111與第二表面112相對。各個發光二極體晶片120配置於基板110的第一表面111，膠體130覆蓋此些發光二極體晶片120，且膠體130被密封於基板110、封裝本體140及固化材料142所圍成的區域中。

基板110例如是電路板、陶瓷基板或以金屬做為電路板之基底的金屬基板(Metal Core Printed Circuit Board,MCPCB)。此外，膠體130內具有微粒狀之複數個螢光體132，且此些螢光體132集中於膠體130相對遠離基板110的一側131，也就是被固化材料142覆蓋之一側131。

固化材料142黏著於膠體130相對遠離基板110的 一側131。在一實施例中，固化材料142為熱固化材料，例如環氧樹脂或矽膠等透明無色物質，或是凝固劑或黏著劑等膠材。固化材料142可直接噴在膠體130的表面上，並以低溫加熱(例如50~70℃)一預定時間，使固化材料142受熱固化，以將膠體130密封於基板110、封裝本體140及固化材料142所圍成的區域中。在另一實施例中，固化材料142為光固化材料，例如紫外線固化樹脂，可直接噴在膠體130的表面上，並以紫外光照射一預定時間，使固化材料142受光固化。

為了提高光取出效率，固化材料142選擇低折射率的材質，以使固化材料142的折射率小於膠體130的折射率。在一實施例中，膠體130的折射率例如介於1.4~1.54之間，固化材料142的折射率例如小於1.54或小於1.4，以避免固化材料142與空氣的折射率相差太大，而容易發生全反射。

以下介紹應用於一實施例之發光二極體封裝方法，並配合第1~6圖中之各個步驟加以說明。

請參照第1圖，提供一基板110。基板110上具有與基板110電性連接之發光二極體晶片120。此外，封裝本體140環繞發光二極體晶片120，且具有一開口141。此開口141裸露出發光二極體晶片120。在一實施例中，若封裝本體140為一模具時，可於完成發光二極體的封裝作業之後，進行脫膜，不需留在基板110上。

請參照第2圖，填入一膠體130於封裝本體140的開口141內。膠體130覆蓋發光二極體晶片120，且膠體130內具有微粒狀之螢光體132。此時，膠體130內的螢光體132隨機 分佈，且膠體130未被固化。

請參照第3~4圖，以噴槍150噴塗一固化材料142於膠體130遠離基板110之一側131，再以光源或熱源(未繪示)固化膠體130上的固化材料142，以密封膠體130於封裝本體140的開口141內。如第4圖所示，固化材料142以光或熱固化後，與基板110及封裝本體140形成一第一發光二極體封裝元件101。此時，膠體130內的螢光體132仍未沉降。

請參照第5圖，倒置第一發光二極體封裝元件101，使膠體130遠離基板110之一側131朝下。經過一段時間後，膠體130內的螢光體132受到重力的作用往下沉降，並集中於膠體130遠離基板110的一側131，也就是被固化材料142覆蓋的一側131。由於固化材料142已事先固化，未固化之膠體130不會因倒置而流出封裝本體140之外。

在第5圖中，螢光體132自然沉降的速度會受到膠體130的黏度及螢光體132顆粒的大小影響，為了加快沉降的速度，可於固化材料142被固化後，進行一離心處理。例如：將第一發光二極體封裝元件101放置於離心機中，膠體130遠離基板110的一側131向外，使第一發光二極體封裝元件101在離心機中快速旋轉，以加速膠體130內的螢光體132集中於膠體130遠離基板110之一側131。

請參照第6圖，等到膠體130內的大部分螢光體132沉降之後，再加熱固化膠體130，以形成一第二發光二極體封裝元件102。在一實施例中，膠體130可包括環氧樹脂及凝固劑，固化溫度約為135℃左右，固化時間約為10~20分鐘。相對於第 3圖中所述的固化材料142，固化材料142的固化溫度只有50~70℃左右，低於膠體130的固化溫度，且固化材料142的固化時間相對較短，以縮短製程的時間。

如第6圖所示，遠端集中(remote type)的螢光體132可避免因太靠近發光二極體晶片120而影響螢光體132的熱穩定性及化學穩定性。此外，相對於傳統懸浮於膠體中的螢光粉而言，遠端集中的螢光體132用量較少且發光二極體晶片120的出光較均勻，不會因螢光粉分佈不均而產生色偏現象。

上述實施例所揭露之發光二極體封裝結構及其方法，可使螢光體遠離發光二極體晶片之周圍，以提高螢光體的熱穩定性及化學穩定性，因而螢光體的使用壽命較長，且發光二極體晶片出光均勻性也能獲得改善。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧發光二極體封裝結構

110‧‧‧基板

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

120‧‧‧發光二極體晶片

121、123‧‧‧導線

122‧‧‧導線

130‧‧‧膠體

131‧‧‧膠體的一側

132‧‧‧螢光體

140‧‧‧封裝本體

142‧‧‧固化材料

Claims (12)

1. 一種發光二極體封裝結構，包括：一基板，具有一第一表面以及一第二表面，該第一表面與該第二表面相對；至少一發光二極體晶片，配置於該第一表面；一膠體，覆蓋該發光二極體晶片，該膠體內具有微粒狀之複數個螢光體，該些螢光體集中於該膠體相對遠離該基板的一側；以及一固化材料，黏著於該膠體相對遠離該基板的該側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，更包括一封裝本體，包覆該膠體，用以密封該膠體於該基板、該封裝本體及該固化材料所圍成的區域中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體封裝結構，其中該膠體之材質包括環氧樹脂。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體封裝結構，其中該固化材料為光固化材料或熱固化材料。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結構，其中該固化材料包括環氧樹脂、矽膠或紫外線固化樹脂。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體封裝結構，其中該固化材料具有一折射率，該折射率小於該膠體的折射率。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體封裝結構，其中該固化材料的該折射率小於1.54。
8. 一種發光二極體封裝方法，包括：提供一基板，該基板上具有至少一發光二極體晶片以及一封裝本體，環繞該發光二極體晶片，其中該封裝本體具有一開口，裸露出該發光二極體晶片；填入一膠體於該封裝本體的該開口內，該膠體覆蓋該發光二極體晶片，該膠體內具有微粒狀之複數個螢光體；噴塗一固化材料於該膠體遠離該基板之一側，並固化該固化材料，以密封該膠體於該封裝本體的該開口內，形成一第一發光二極體封裝元件；倒置該第一發光二極體封裝元件，使該膠體內該些螢光體受到重力的作用集中於該膠體遠離該基板之一側；以及加熱固化該膠體，形成一第二發光二極體封裝元件。
9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體封裝方法，其中固化該固化材料之步驟包括加熱固化或光固化。
10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體封裝方法，其中該固化材料的固化溫度低於該膠體的固化溫度。
11. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體封裝方法，其中該固化材料的固化溫度介於50~70℃之間。
12. 如申請專利範圍第8至11項中任一項所述之發光二極體封裝方法，其中該固化材料被固化後，更包括進行一離心處理，以加速該膠體內該些螢光體沉降並集中於該膠體遠離該基板之該側。