CN110164857B

CN110164857B - 发光装置

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Publication number: CN110164857B
Application number: CN201810151867.5A
Authority: CN
Inventors: 廖世安; 许明祺
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2038-02-14
Also published as: TWI881176B; TW202205695A; TW201935718A; TWI744564B; CN110164857A

Abstract

本发明公开了一种发光装置，该发光装置包括：发光单元，发光单元包括非发光元件和发光二极管；反射层，覆盖非发光元件；透光层，覆盖反射层和发光二极管；金属连接层，电连接非发光元件和发光二极管。

Description

发光装置

技术领域

本发明涉及一种发光装置，尤其涉及一种包括稳压二极管和发光二极管的发光装置。

背景技术

为了防止EOS(Electrical Over Stress，电气过应力)与ESD(Electro-Staticdischarge，静电释放)对发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)的破坏，在电路中通常会加上一些具有齐纳特性的电子元件。这种具有齐纳特性的电子元件平时不影响电路运作，在瞬态涌浪时能导引这种非常态的放电电流到接地端，保护线路与发光二极管。常用的电子元件有齐纳二极管(Zener Diode)、瞬态抑制二极管(Transient Voltage SuppressorDiode，TVS Diode)，或表面贴装电阻器(Varistor)。

如图1所示，一般常见的封装方法是在发光二极管封装体中，加入一与发光二极管并联连接的齐纳二极管以保护发光二极管，例如：齐纳二极管的p极(阳极或正极)Za电连接至发光二极管的n极(阴极或负极)Bc，齐纳二极管的n极(阴极或负极)Zc电连接至发光二极管的p极(阳极或正极)Ba。其制造方法包括将发光二极管和齐纳二极管放置于一承载基板上，利用打线方式进行电性连接，但是这种制造方法复杂且封装结构的体积无法缩小。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种发光装置，包括：发光单元，所述发光单元包括非发光元件和发光二极管；反射层，覆盖所述非发光元件；透光层，覆盖所述所述反射层和所述发光二极管；金属连接层，电连接非发光元件和发光二极管。

附图说明

图1是发光二极管和齐纳二极管连接的电路示意图；

图2A至图2J是根据本发明实施例的发光装置制造方法的制造流程剖面示意图；

图3A是根据本发明实施例的发光装置的仰视示意图；

图3B是图3A中X-X处的剖视示意图；

图4A至图4H是根据本发明实施例的发光装置制造方法的制造流程剖面示意图；

图5A是根据本发明实施例的发光装置的仰视示意图；

图5B是图5A中X-X处的剖视示意图；

图6A至图6I是根据本发明实施例的发光装置制造方法的制造流程剖面示意图；

图6J是本发明实施例的发光装置与器件连接的示意图。

图7是根据本发明实施例的发光装置的仰视示意图；

图8是图6D的结构与器件连接的示意图。

图9是图6F的结构与器件连接的示意图。

具体实施方式

以下公开内容提供了用于实现本发明的不同特征的许多不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。

另外，为便于描述，在此可以使用诸如“在…下面”、“在…下方”、“下”、“在…之上”、“上”等的空间相对术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。

图2A至图2J是根据本发明实施例的发光装置的制造方法的流程示意图。如图2A、图2B所示，提供第一暂时载板102；在第一暂时载板102上设置多个发光单元，各个发光单元均包括稳压二极管104(非发光元件)和发光二极管106(发光元件)。稳压二极管104具有电极1041且发光二极管106具有电极1061。实际上，稳压二极管104及发光二极管106分别具有两电极(参考图3A所示)，由于视图关系，图2A至图2J仅显示一电极。

如图2A所示，可先设置多个稳压二极管104于第一暂时载板102上且电极1041面向第一暂时载板102。在一些实施例中，稳压二极管104可为齐纳二极管或TVS二极管。在本实施例中，稳压二极管104为齐纳二极管。

如图2B所示，设置多个发光二极管106于第一暂时载板102上且分别与多个稳压二极管104相邻。多个发光二极管106的电极1061面向第一暂时载板102。在本实施例中，以发光二极管106和稳压二极管104的数量均为四个进行说明。再者，一发光二极管106及一稳压二极管104视为一发光单元。然于其他实施例，一发光单元可包含二个以上的发光二极管106及一稳压二极管104。或者一发光单元可包含一发光二极管106及二个以上的稳压二极管104。或者一发光单元可包含二个以上的发光二极管106及二个以上的稳压二极管104。

如图2C、图2D所示，在第一暂时载板102上形成第一绝缘层110，第一绝缘层110覆盖多个稳压二极管104和多个发光二极管106。在本实施例中，第一绝缘层110为透光层。选择性地，可将荧光粉粒子混入于透光层中。第一绝缘层110可包括硅胶(silicone)或环氧树脂(epoxy)其中，第一绝缘层110可以是以点胶(dispensing)、喷涂(spraying)、或铸模(molding)的方式形成。在本实施例中，以点胶(dispensing)108方式来做例示。

如图2D所示，对透光层进行一个物理性移除步骤，例如研磨或抛光，以形成在后续制造流程中与第二暂时载板114进行接合的表面112。

如图2E所示，接合第二暂时载板114，以使多个发光二极管106及多个稳压二极管104位于相对设置的第一暂时载板102与第二暂时载板114之间，即接合第二暂时载板114至透光层的表面112。

如图2F所示，在翻转如图2E的结构并移除第一暂时载板102之后，在任意两个相邻的发光单元之间形成沟槽116。换言之，沟槽116形成于一发光单元之稳压二极管104与另一相邻之发光单元之发光二极管106之间。

如图2G所示，于沟槽116填充白胶层118。白胶层118由反射粒子混入于基质形成，可反射发光二极管106所发出的光，因此也可视为反射层。白胶层118的颜色可取决于混入的反射粒子，常见的颜色为白色，因此称为白胶层。基质可为绝缘材料且包括硅胶基质(silicone-based)或环氧基质(epoxy-based)；反射粒子可包括二氧化钛、二氧化硅、硫酸钡、或氧化铝。其中，白胶层118可以是以点胶(dispensing)、喷涂(spraying)、印刷(printing)或铸模(molding)的方式形成。在本实施例中，以点胶(dispensing)120方式来做例示。

如图2H、图2I所示，在多个发光单元的远离第二暂时载板114的一侧形成金属连接层。

在一个实施例中，如图2H所示，分别在各个稳压二极管104的电极1041和各个发光二极管106的电极1061上覆盖保护层122；在各个保护层之间填充第二绝缘层124。第二绝缘层124可为前述的白胶层。该保护层122可为光致抗蚀剂(例如：光阻)。

在另一实施例中，可利用印刷技术(printing)直接形成第二绝缘层124于白胶层118以及第一绝缘层110上，因此不需要于电极1041、1061上形成保护层122，以简易制程。于特定选用的制程方式下，第二绝缘层124亦可以被形成于电极1041、1061上，例如，第二绝缘层124覆盖电极1041、1061之周缘，但不覆盖其中间部分。

如图2I所示，移除保护层122且暴露出电极1041、1061，在电极1041、1061和第二绝缘层124上形成金属连接层128，其中金属连接层128连接于各个稳压二极管104的电极1041和各个发光二极管106的电极1061(详细结构可参考图3A和3B)。金属连接层128可通过一印刷技术(printing)或电镀而形成。金属连接层128的材料包含钛、铜、镍、银、锡、金、铂金或其组合。

如图2J所示，切割金属连接层128、第二绝缘层124及白胶层118最后，移除第二暂时载板114以形成多个发光装置130。其中，形成多个发光装置130的切割是根据白胶层118的位置来进行切割，即延着直线L进行切割。发光装置130包括发光单元、第一绝缘层110、白胶层118、第二绝缘层124及金属连接层128。各个发光单元中的稳压二极管104和发光二极管106相互电连接。第一绝缘层110覆盖稳压二级管104及发光二极管106。

如图3A和图3B所示，示例性地示出了一个实施例中，一发光装置131的仰视图和剖视图。图3B为图3A X-X线段之剖面图。为了清楚表示各个元件的相对关系，各个元件系以实线绘制。然，实际产品，于发光装置131的仰视图仅能视得第二绝缘层124及金属连接层128。

如图3A所示，发光二极管106具有两电极1061(第一电极1061A和第二电极1061B)。举例来说，第一电极1061A为p极(阳极或正极)，第二电极1061B为n极(阴极或负极)。稳压二极管104具有两电极1041(第三电极1041A和第四电极1041B)。第三电极1041A为p极，第四电极1041B为n极。金属连接层包含第一连接部128A及第二连接部128B。第一连接部128A直接覆盖并接触发光二极管106的第一电极1061A(p极)及稳压二极管104的第四电极1041B(n极)，藉此发光二极管106的第一电极1061A(p极)连接于稳压二极管104的第四电极1041B(n极)。类似的，第二连接部128B直接覆盖并接触发光二极管106的第二电极1061B(n极)及稳压二极管104的第三电极1041A(p极)，藉此发光二极管106的第二电极1061B(n极)连接于稳压二极管104的第三电极1041A(p极)。因此，发光二极管106与稳压二极管104为反向并联连接(等效电路图可参考图1)。此外，于图3A之仰视图中，第一连接部128A完全覆盖接触发光二极管106的第一电极1061A(p极)且未完全覆盖稳压二极管104的第四电极1041B(n极)；第二连接部128B完全覆盖发光二极管106的第二电极1061B(n极)且未完全覆盖稳压二极管104的第三电极1041A(p极)。未被金属连接层覆盖的稳压二极管104的第三电极1041A(p极)及第四电极1041B(n极)系被第二绝缘层124所覆盖。换言之，稳压二极管104第三电极1041A(p极)(第四电极1041B(n极))具有一部分被第一连接部128A(第二连接部128B)所覆盖，而另一部分被绝缘层所覆盖。再者，白胶层118仅覆盖第一绝缘层110的相对两侧。

根据本发明实施例的制造方法，利用CSP(芯片级封装)的制造方法，将具有抗静电冲击保护功能的稳压二极管先排片在第一暂时基板上，再将发光二极管芯片放置旁边，经过点胶、抛平、翻转切割、与网印制程，最后将稳压二极管和发光二极管进行电性连接。本发明提供了一种无基板、制程简单的发光装置的制造方法，且由该制造方法制得的发光装置体积小、并具有相同功能的CSP封装结构。

图4A至图4H是根据本发明实施例的发光装置的制造方法的流程示意图。如图4A、图4B所示，提供第一暂时载板102；在第一暂时载板102上设置多个发光单元，各个发光单元均包括稳压二极管104和发光二极管106。稳压二极管104具有电极1041且发光二极管106具有电极1061。实际上，稳压二极管104及发光二极管106分别具有两电极(参考图5A所示)，由于视图关系，图4A至图4H仅显示一电极。

如图4A所示，可先设置多个稳压二极管104于第一暂时载板102上且电极1041面向第一暂时载板102。在一些实施例中，稳压二极管104可为齐纳二极管或TVS二极管。在本实施例中，稳压二极管104为齐纳二极管。在本实施例中，以发光二极管106和齐纳二极管104的数量均为四个进行说明。类似地，一发光二极管106及一稳压二极管104视为一发光单元。然于其他实施例，一发光单元可包含二个以上的发光二极管106及一稳压二极管104。或者一发光单元可包含一发光二极管106及二个以上的稳压二极管104。或者或者一发光单元可包含二个以上的发光二极管106及二个以上的稳压二极管104

如图4B所示，形成分别覆盖各个发光二极管106的多个透光层210。选择性地，可将荧光粉粒子混入于透光层中。透光层可包括硅胶(silicone)或环氧树脂(epoxy)。透光层210仅覆盖发光二极管106且未覆盖稳压二极管104。在一实施例中，可先将发光二极管106设置于第一暂时载板102上，再选择性地涂布透光层210于发光二极管106上而不形成于稳压二极管104上。或者，将已包覆好透光层210的发光二极管106设置于第一暂时载板102上。

如图4C所示，在第一暂时载板102上形成白胶层118，白胶层118覆盖多个稳压二极管104和多个透光层210。白胶层118覆盖发光二极管106但未直接接触发光二极管106。白胶层118完全地覆盖且直接接触稳压二极管104。白胶层118的材料可参考前述之相关段落。

如图4D所示，对白胶层118进行一个物理性移除步骤，例如研磨或抛光，以暴露覆盖发光二极管106的透光层210，并形成在后续制造流程中与第二暂时载板114进行接合的表面212。如图4E所示，接合第二暂时载板114，以使多个发光二极管106及多个稳压二极管104位于相对设置的第一暂时载板102与第二暂时载板114之间，即接合第二暂时载板114至表面212。

如图4F、图4G所示，翻转如图4E的结构并移除第一暂时载板102。

在多个发光单元的远离第二暂时载板114的一侧形成金属连接层128。

具体地，如图4F所示，在移除第一暂时载板102之后，分别在各个稳压二极管104的电极1041和各个发光二极管106的电极1061上覆盖保护层122；在各个保护层122之间透过印刷制成而填充第二绝缘层124。第二绝缘层124的材料可为白胶。该保护层122可为光致抗蚀剂(例如：光阻)。

如图4G所示，移除保护层122且暴露出电极1041、1061，在电极1041、1061和第二绝缘层124上形成金属连接层128，其中金属连接层128连接于各个稳压二极管104的电极1041和各个发光二极管106的电极1061(详细结构可参考图5A和5B)。金属连接层128可通过一印刷技术(printing)或电镀而形成。金属连接层128的材料包含钛、铜、镍、银、锡、金、铂金或其组合。

如图4H所示，延着与第二暂时基板114垂直的方向，即延着直线L切割金属连接层128、第二绝缘层124和白胶层118，最后，移除第二暂时载板114以形成多个发光装置230。

发光装置230包括发光单元、透光层210、白胶层118、第二绝缘层124及金属连接层128。各个发光单元中的稳压二极管104和发光二极管106相互电连接。白胶层118围绕透光层210且未覆盖透光层210之上表面。

如图5A和图5B所示，示例性地示出了一个实施例中，一发光装置231的仰视图和剖视图。图5B为图5A X-X线段之剖面图。为了清楚表示各个元件的相对关系，各个元件系以实线绘制。然，实际产品，于发光装置231的仰视图仅能视得第二绝缘层124及金属连接层128。

如图5A所示，发光二极管106具有两电极1061(第一电极1061A和第二电极1061B)。第一电极1061A为p极(阳极或正极)，第二电极1061B为n极(阴极或负极)。稳压二极管104具有两电极1041(第三电极1041A和第四电极1041B)。第三电极1041A为p极，第四电极1041B为n极。。金属连接层包含第一连接部128A及第二连接部128B。第一连接部128A直接覆盖并接触发光二极管106的第一电极1061A(p极)及稳压二极管104的第四电极1041B(n极)，藉此发光二极管106的第一电极1061A(p极)连接于稳压二极管104的第四电极1041B(n极)。类似的，第二连接部128B直接覆盖并接触发光二极管106的第二电极1061B(n极)及稳压二极管104的第三电极1041A(p极)，藉此发光二极管106的第二电极1061B(n极)连接于稳压二极管104的第三电极1041A(p极)。因此，发光二极管106与稳压二极管104为反向并联连接(等效电路图可参考图1)。

此外，于图5A之俯视图中，第一连接部128A完全覆盖发光二极管106的第一电极1061A(p极)且未完全覆盖稳压二极管104的第四电极1041B(n极)；第二连接部128B完全覆盖发光二极管106的第二电极1061B(n极)且未完全覆盖稳压二极管104的第三电极1041A(p极)。未被金属连接层覆盖的稳压二极管104的第三电极1041A(p极)及第四电极1041B(n极)系被第二绝缘层124所覆盖。换言之，稳压二极管104的第三电极1041A(p极)(第四电极1041B(n极))具有一部分被第一连接部128A(第二连接部128B)所覆盖，而另一部分被第二绝缘层124所覆盖。

根据本发明实施例的制造方法，将稳压二极管(例如齐纳二极管)置于包含反射粒子的高反射材料(诸如白胶层)内，以减少稳压二极管吸收发光二极管所发出的光进而提升发光装置的发光效率。

图6A至图6H是根据本发明实施例的发光装置330的制造方法的流程示意图。

如图6A所示，提供第一暂时载板102；在第一暂时载板102上设置多个发光单元，各个发光单元均包括稳压二极管104和发光二极管106。在一些实施例中，稳压二极管104可为齐纳二极管或TVS二极管。在本实施例中，示出了两个发光二极管106和两个稳压二极管104来进行说明。类似地，一发光二极管106及一稳压二极管104视为一发光单元。然于其他实施例，一发光单元可包含二个以上的发光二极管106及一稳压二极管104。或者一发光单元可包含一发光二极管106及二个以上的稳压二极管104。或者或者一发光单元可包含二个以上的发光二极管106及二个以上的稳压二极管104。

如图6A所示，稳压二极管104具有两电极1041、发光二极管106具有两电极1061，电极1041及电极1061面向第一暂时载板102。稳压二极管104先包覆于白胶层301后，再置于第一暂时载板102上。白胶层301由反射粒子混入于基质形成。基质可为绝缘材料且包括硅胶基质(silicone-based)或环氧基质(epoxy-based)；反射粒子可包括二氧化钛、二氧化硅、硫酸钡、或氧化铝。

如图6B所示，形成透光层310，以包覆发光二极管106和白胶层301。选择性地，可将荧光粉粒子混入于透光层310中。透光层310可包括硅胶(silicone)或环氧树脂(epoxy)。透光层310可以是以喷涂或模铸的方式形成。

如图6C所示，第二暂时载板314接合于透光层310后，翻转如图6B的结构并移除第一暂时载板102。接着，切割透光层310以形成沟槽316，其中沟槽316具有倾斜的侧壁。

如图6D所示，在多个发光单元远离第二暂时载板314的一侧形成金属凸块323。各个金属凸块323分别位于发光二极管的电极1061和稳压二极管的电极1041上。在一个实施例中，金属凸块323为一无铅焊锡，其包含至少一种选自由锡、铜、银、铋、铟、锌和锑所组成群组中的材料。

如图6E所示，形成覆盖发光单元和金属凸块323的第三绝缘层318。在本实施例中，第三绝缘层318为白胶层。

如图6F所示，研磨第三绝缘层318以暴露金属凸块323。

如图6G所示，形成连接于金属凸块323的金属连接层128。其中金属连接层128连接于稳压二极管104的电极1041和发光二极管106的电极1061。金属连接层128可通过一印刷技术(printing)或电镀而形成。金属连接层128的材料包含钛、铜、镍、银、锡、金、铂金或其组合。

可选地，如图6H所示，还可以通过涂布铜膏329而形成金属连接层。

如图6I所示，在各个相邻的发光单元之间切割金属连接层128和第三绝缘层318，即延着直线L进行切割，以形成多个发光装置330，发光装置330包括发光单元、白胶层301、透光层310、第三绝缘层318、金属凸块323及金属连接层128。各个发光单元中的稳压二极管104和发光二极管106相互电连接。此外，透光层310完全地包覆白胶层301。第三绝缘层318围绕透光层310以及金属凸块323。

如图6J所示，发光装置330透过一焊锡325将发光单元连接至器件340。在一个实施例中，上述器件340可为具有电性连接线路的基板，例如PCB板，或是金属线路形成于一绝缘载板上。

根据本发明实施例的制造方法，将稳压二极管(例如齐纳二极管)先包覆高反射材料后，再与发光二极管进行后续的封装制程。相较于图4F之利用印刷制程形成第二绝缘层218，在本实施例中，系先形成金属凸块323、第三绝缘层318后再研磨露出金属凸块323，藉此可减少因印刷制程中对位误差所造成的良率损失。

如图7所示，示例性地示出了一个实施例中，发光装置331的仰视图。

如图7所示，发光二极管106具有两电极1061(第一电极1061A和第二电极1061B)。第一电极1061A为p极(阳极或正极)，第二电极1061B为n极(阴极或负极)。稳压二极管104具有两电极1041(第三电极1041A和第四电极1041B)。第三电极1041A为p极1041A第四电极1041B为n极1041B。金属连接层包含第一连接部128A及第二连接部128B。第一连接部128A直接覆盖并接触发光二极管106的第一电极1061A(p极)及稳压二极管104的第四电极1041B(n极)，藉此发光二极管106的第一电极1061A(p极)连接于稳压二极管104的第四电极1041B(n极)。类似的，第二连接部128B直接覆盖并接触发光二极管106的第二电极1061B(n极)及稳压二极管104的第三电极1041A(p极)，藉此发光二极管106的第二电极1061B(n极)连接于稳压二极管104的第三电极1041A(p极)。因此，发光二极管106与稳压二极管104为反向并联连接(等效电路图可参考图1)。

此外，于图7之仰视图中，第一连接部128A完全覆盖发光二极管106的第一电极1061A(p极)及稳压二极管104的第四电极1041B(n极；第二连接部128B完全覆盖发光二极管106的第二电极1061B(n极)且及稳压二极管104的第三电极1041A(p极)。第一连接部128A为于外层且围绕第二连接部128B。此外，第三绝缘层318围绕透光层310的四周。

如图8所示，先将图6D之结构移除第二暂时载板314后，再通过金属凸块323将发光单元连接至器件340。器件340可为具有电性连接线路的基板，即发光单元可通过金属凸块323直接接合固定于基板，上且基板与发光单元间只需涂布助焊剂(flux，图未式)而不需要再额外涂布焊锡(solder)。

如图9所示，先将图6F之结构移除第二暂时载板314后，再通过金属凸块323将发光单元连接至器件340。与图8类似，发光单元可通过金属凸块323直接接合固定于基板上且基板与发光单元间只需涂布助焊剂(flux，图未式)而不需要再额外涂布焊锡(solder)。

表1和表2分别为根据本发明实施例的发光装置130及发光装置230的光电数据(每个发光装置取五个样品做测试)。由表1和表2可知发光装置230的发光强度平均值较发光装置130的发光强度平均值高出约6.5％。

表1

表2

将无稳压二极管的发光装置与发光装置230之进行人体放电模式的静电放电测试(Human Body Mode Electro Static Discharge)后，可知发光装置230的压降比例较低。因此，发光装置230具有较高的抗静电冲击能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种发光装置，包括：

发光单元，所述发光单元包括非发光元件和发光二极管；

反射层，覆盖所述非发光元件；

透光层，覆盖所述反射层和所述发光二极管；以及

金属连接层，电连接所述非发光元件和所述发光二极管；

其中，所述发光二极管具有第一电极及第二电极，所述非发光元件具有第三电极及第四电极，且所述金属连接层具有第一连接部覆盖所述第一电极和所述第四电极以及第二连接部覆盖所述第二电极和所述第三电极。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括：绝缘层围绕所述透光层。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中，所述第一连接部围绕所述第二连接部。

4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括：多个金属凸块分别形成于所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极及所述第四电极上。

5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括：器件，所述发光单元透过所述金属连接层连结至所述器件上。

6.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，还包括：绝缘层围绕所述多个金属凸块。

7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括：多个金属凸块分别形成于所述第一电极及所述第二电极上。

8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，还包括：器件，所述发光单元透过所述多个金属凸块电连结至所述器件上。