TW201403875A - 白光發光二極體 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種白光發光二極體，包括：一具有一基板及設置於該基板表面之一個或複數個發光二極體晶片之發光單元；複數個覆蓋於該發光二極體晶片表面之黏著層；一設置於該些黏著層之間之螢光粉層；以及一覆蓋於該發光單元表面之封裝樹脂層。

Description

白光發光二極體

本發明係關於一種白光發光二極體，尤指一種利用多層堆疊技術達到可於製程中即時調整螢光粉含量使其可達目標色溫之白光發光二極體。

自60年代起，發光二極體(Light Emitting Diode，LED)的耗電量低及長效性的發光等優勢，已逐漸取代日常生活中用來照明或各種電器設備的指示燈或光源等用途。更有甚者，發光二極體朝向多色彩及高亮度的發展，已應用在大型戶外顯示看板或交通號誌，顯示其可應用之領域十分廣泛。

近年來，由於發光二極體之發光效率獲得大幅提升，白光發光二極體已有取代傳統白熱燈泡之趨勢，習知白光發光二極體之製作方式通常為將螢光粉以噴灑或塗佈等各種方式設置於發光二極體晶片上，再以封裝樹脂封裝該晶片使得該螢光粉能經由該晶片所發射之光線激發而放射出適當波長之光線，進而混合成白光，然而此種方式所製造之發光二極體，由於螢光粉係直接接觸其晶片，容易受熱而加速該螢光粉之劣化，造成產品壽命縮短；而另一方式則是將螢光粉混合於封裝樹脂中，直接以此一含有螢光粉之封裝樹脂封裝發光二極體之晶片，以此方式製作之發光二極體，似乎雖可避免螢光粉因直接接觸二極體之晶片而 加速其劣化，然而對於螢光粉之使用量卻無可避免的增加，造成不必要之浪費。此外，上述兩種習知製作白光發光二極體的方式都無可避免的需於硬化該封裝樹脂後才能得知該產品之色溫是否達其目標，若該批產品未達其目標色溫，僅能整批回收，對於產品良率之提升無異是一大阻礙。

因此，為了提升發光二極體之產品品質，避免螢光粉因受熱而加速劣化導致產品壽命縮短，進而提升產品良率，減少不必要之原物料浪費，發展一嶄新之發光二極體製作方式實有其必要。

本發明之主要目的係在提供一種白光發光二極體，其係能避免螢光粉直接與發光二極體晶片接觸導致螢光粉受熱而加速劣化使得產品壽命縮短；以及於製作時即時調整所需之螢光粉含量，避免產品於封裝完成之色溫分析未達目標色溫進而形成缺陷品，故可減少不必要之原物料之浪費，提升產品良率。

為達成上述目的，本發明之一態樣係提供一種白光發光二極體，包括：一具有一基板及設置於該基板表面之一個或複數個發光二極體晶片之發光單元；複數個覆蓋於該發光二極體晶片表面之黏著層；一設置於該些黏著層之間之螢光粉層；以及一覆蓋於該發光單元表面之封裝樹脂層。

於上述本發明之白光發光二極體中，該些黏著層可具有一多層結構，如三層結構，其包括一覆蓋於該發光二極體晶片表面之第一黏著層；一覆蓋於該第一黏著層表面之第二黏著層；以及一覆蓋於該第二黏著層表面之第三黏著層，其中，第一黏著層之折射率可高於該第二黏著層，而該第二黏著層之折射率可高於第三黏著層。

於上述本發明之白光發光二極體中，該螢光粉層可為一單層或多層結構，並夾設於該些黏著層之間。如上述之三層黏著層結構，該螢光粉層可為二層結構，其中包括一設置於該第一黏著層及該第二黏著層之間之第一螢光粉層及一設置於該第二黏著層及該第三黏著層之間之第二螢光粉層，且該些螢光粉層可為連續分佈或不連續之圖案分佈於該些黏著層上。該螢光粉之組成可包括一紅光螢光粉、一綠光螢光粉、一藍光螢光粉、一黃光螢光粉或其組合，其中該紅光螢光粉可選自由Ca₂SiN₈：Eu²⁺、Sr₂SiN₈：Eu²⁺、CaAlSiN₃：Eu²⁺、CaS：Eu²⁺、Y₂O₃：Eu³⁺、Y₂O₃：Bi³⁺、(Y,Gd)₂O₃：Eu³⁺、(Y,Gd)₂O₃：Bi³⁺、Y₂O₂S：Bi³⁺、(Me_1-xEu_x)ReS、Mg₂TiO₄：Mn⁴⁺、及Mg₃SiO₄：Mn所組成之群組；該綠光螢光粉可選自由(Ba,Sr)SiO₄：Eu²⁺、Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺、YBO₃：Ce³⁺、YBO₃：TB³⁺、SrGa₂S₄：Eu²⁺、SrGa₂O₄：Eu²⁺、SrSi₂N₂O₂：Eu²⁺、SrAl₂O₄：Eu²⁺、(Ba,Sr)MgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺及(Ba,Sr)MgAl₁₀O₁₇：Mn²⁺所組成之群組；該藍光螢光粉可選自由BaMgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺及(Ca,Sr,Ba)₅(PO₄)₃Cl：Eu²⁺,Gd²⁺所組成之群組；以及該黃光螢光粉可為Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺、 Tb₃Al₅O₁₂：Ce³⁺、CaSi₂N₂O₂：Eu²⁺、(Y,Cd)₃Al₅O₁₂：Ce³⁺、或(Me_1-x-yEu_xRe_y)₃SiO₅，上述之Me可選自Ca、Sr、Ba及其組合；Re可選自Pr、Sm、Rb、Dy、Ho、Y、Er、Eu、Tm、Yb、Cr、Sr、Lu、Gd、Al、Zn及其組合。

於上述本發明之白光發光二極體中，該些黏著層及該封裝樹脂層之組成可為含環氧樹脂、矽膠、丙烯酸樹脂或其組合之熱固化樹脂或光固化樹脂。

於上述本發明之白光發光二極體中，該發光單元可為一個或複數個具有不同波長光線之發光二極體晶片所組成，較佳為2個至16個具有不同波長光線之發光二極體晶片所組成。

於上述本發明之白光發光二極體中，該些黏著層及該些螢光粉層可以本技術領域習知之各種方式形成，如噴灑或塗佈，但本發明並不侷限於此。

此外，本發明之另一目的係在提供一種晶片板上封裝結構(chip on board，COB)，其中將本發明上述之發光二極體封裝結構應用於該晶片板上，進而使晶片板上封裝結構可即時調整所需之螢光粉含量，避免產品於封裝完成之色溫分析未達目標色溫而導致形成缺陷品，故可減少不必要之原物料之浪費，進而提升產品良率。

為達上述目的，本發明之另一態樣提供一種晶片板上封裝結構(chip on board，COB)，包括：一可為電路載板之基板；以及本發明上述之白光發光二極體，其係經由一組成可為金或金錫之金屬焊接層封裝於該電路載板。

於本發明上述晶片板上封裝結構中，該電路載板包括一絕緣層及一電路基板，其中，該絕緣層之材質可為絕緣性類鑽碳、氧化鋁、陶瓷，及含鑽石之環氧樹脂、或其組成物，或者為表面覆有上述絕緣層之金屬材料，而該電路基板可為一金屬板、一陶瓷板或一矽基板。此外，該電路載板表面也可以選擇性更包含一類鑽碳層，以增加散熱效果。

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輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦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，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

本發明之實施例中該等圖式均為簡化之示意圖。惟該等圖示僅顯示與本發明有關之元件，其所顯示之元件非為實際實施時之態樣，其實際實施時之元件數目、形狀等比例為選擇性之設計，且其元件佈局型態可能更複雜。

如圖1A至1G係本發明第一實施例之白光發光二極體之製備方法的流程結構示意圖，本實施例係為製備一於發光二極體晶片上層疊三層黏著層與二層螢光粉層之白光發光二極體。

請參考圖1A，首先準備一發光單元10，其包括基板4及設置於基板4上之發光二極體晶片3；接著於該發光二極體晶片上表面3a設置一第一黏著層11，如圖1B；待乾燥後，於該第一黏著層上表面11a設置一紅光螢光粉以形成一連續分佈之第一螢光粉層21，如圖1C；待該第一螢光粉層21乾燥後，再於該第一螢光粉層21上設置一第二黏著層12並加以乾燥，如圖1D；此時可將白光發光二極體之半成品進行色溫分析，若未達所需之目標色溫即再於該第二黏著層上表面12a設置一黃光螢光粉以形成一連續分佈之第二螢光粉層22，如圖1E；待乾燥後再於該第二螢光粉層22上設置一第三黏著層13並加以乾燥，如圖1F；此時可再將該白光發光二極體之半成品進行色溫分析，若達所需目標色溫即再於該半成品上設置一封裝樹脂層5以完成一白光發光二極體100，如圖1G。

在前述本發明之白光發光二極體中，覆蓋於發光二極體晶片3表面之黏著層(例如，第一黏著層11、第二黏著層12、第三黏著層13)可視需要而任意調整黏著層之層疊數量、硬化方式(光固化樹脂或熱固化樹脂)、折射率，此外，螢光粉層(例如，第一螢光粉層21、第二螢光粉層22)可視需要而任意調整螢光粉層之層疊數量或組成份，同時也可以將不同光色之螢光粉設置於不同螢光粉層，或將不同光色之螢光粉混合後設置於同一螢光粉層，此外，螢光粉層可以在不同樹脂層之間以連續或不連續之方式分佈，而本發明並未侷限於此。

請參考圖2A至2G係本發明第二實施例之白光發光二極體之製備方法的流程結構示意圖，本實施例係為另一於發光二極體晶片上層疊三層黏著層與二層螢光粉層之白光發光二極體，除第一螢光粉層21’及第二螢光粉層22’係為一不連續之圖案分佈外，其封裝流程及方法同前述第一實施例。

請參考圖2A，首先準備一發光單元10，其包括基板4及設置於基板4上之發光二極體晶片3；接著於該發光二極體晶片上表面3a設置一第一黏著層11，如圖2B；待乾燥後，於該第一黏著層上表面11a設置一黃光螢光粉以形成一非連續分佈之第一螢光粉層21’，如圖2C；待該第一螢光粉層21’乾燥後，再於該第一螢光粉層21’上設置一第二黏著層12並加以乾燥，如圖2D；此時可將白光發光二極體之半成品進行色溫分析，若未達所需之目標色溫即再於該第二黏著層上表面12a設置一黃光螢光粉以形成一非連續分佈之第二螢光粉層22’，如圖2E；待乾燥後再於該第二螢光粉層22’上設置一第三黏著層13並加以乾燥，如圖2F；此時可再將該白光發光二極體之半成品進行色溫分析，若達所需目標色溫即再於該半成品上設置一封裝樹脂層5以完成一白光發光二極體200，如圖2G。

本發明之技術特徵在於提供一種可即時調整白光發光二極體中所需之螢光粉含量之技術，避免所製備之白光發光二極體因所含之螢光粉含量過多或不足導致無法達到目標色溫而形成缺陷品之問題產生，因此前述實施例之白光 發光二極體，若有需要可重複進行設置螢光粉層及黏著層之製程，直到該產品達目標色溫為止，如第三實施例即為一於發光二極體晶片上層疊四層黏著層與三層螢光粉層之白光發光二極體。

首先，請參考圖3係本發明第三實施例之白光發光二極體示意圖，並一併參考第一實施例之流程，其中在完成如圖1F之白光發光二極體之半成品後，所進行之色溫分析若未達目標色溫時，可再於該第三黏著層上表面13a設置一藍光螢光粉，待乾燥形成一連續分佈之第三螢光粉層23後，再於該第三螢光粉層23上設置上一第四黏著層14並加以乾燥，待乾燥後再進行色溫分析確認該白光發光二極體之半成品是否達目標色溫；如前述，若已達目標色溫即再於該半成品上設置一封裝樹脂層5以完成一白光發光二極體300，若未達目標色溫則再重複上述之封裝流程直到達目標色溫後再設置該封裝樹脂層5以完成該產品。

請參考圖4係本發明第四實施例之白光發光二極體示意圖，並一併參考第二實施例之流程，其中在完成如圖2F之白光發光二極體之半成品後，所進行之色溫分析若未達目標色溫時，可再於該第三黏著層上表面13a設置一綠光螢光粉，待乾燥形成一非連續分佈之第三螢光粉層23’後，再於該第三螢光粉層23’上設置上一第四黏著層14並加以乾燥，待乾燥後再進行色溫分析確認該白光發光二極體之半成品是否達目標色溫；如前述，若已達目標色溫即再於該半成品上設置一封裝樹脂層5以完成一白光發光二極體 400，若未達目標色溫即再重複上述之封裝流程直到產品達目標色溫後再設置該封裝樹脂層5以完成該產品。

請參考圖5，其係本發明第一實施例之晶片板上封裝結構之結構示意圖；其中，如圖5所示，晶片板上封裝結構包括：一電路載板7；以及上述第一實施例所製得之白光發光二極體100，其係經由一金屬焊接層6電性連接該電路載板7，其中，該電路載板7包含一絕緣層71、一電路基板72，該絕緣層71之材質可選自由類鑽碳、氧化鋁、陶瓷、含鑽石之環氧樹脂、或者上述材質的混合物，該電路基板72係一金屬板、一陶瓷板或一矽基板。

據此，本發明上述晶片板上封裝結構(chip on board，COB)中，其中將本發明上述之發光二極體封裝結構設置於該晶片板上，進而使晶片板上封裝結構可即時調整所需之螢光粉含量，利於提升產品良率。此外，本發明上述晶片板上封裝結構中適合使用的發光二極體，並非僅限於上述第一實施例所製得之白光發光二極體，亦可使用本發明所述任何一種白光發光二極體。

由上述可知，本發明之白光發光二極體，具有可即時調整封裝樹脂中螢光粉含量的結構設計，可在封裝發光二極體的過程中根據色溫分析結果即時調整螢光粉含量，避免產品於封裝完成後之色溫分析未達目標色溫進而形成缺陷品並可因將螢光粉集中設置於晶片上進而提升其發光效率，故可減少不必要之原物料之浪費，提升產品良率。再 者，分層設置螢光粉更可有助於藉由不同螢光粉層衰減率差異而達到延長產品壽命。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，該些螢光粉層亦可為連續分佈及非連續分佈交替使用，如第一螢光粉層為連續分佈而第二螢光粉層為不連續分佈，本發明不應以此為限，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

100,200,300,400‧‧‧白光發光二極體

10‧‧‧發光單元

11‧‧‧第一黏著層

12‧‧‧第二黏著層

13‧‧‧第三黏著層

14‧‧‧第四黏著層

11a‧‧‧第一黏著層上表面

12a‧‧‧第二黏著層上表面

13a‧‧‧第三黏著層上表面

21,21’‧‧‧第一螢光層

22,22’‧‧‧第二螢光層

23,23’‧‧‧第三螢光層

3‧‧‧發光二極體晶片

3a‧‧‧發光二極體晶片上表面

4‧‧‧基板

5‧‧‧封裝樹脂層

6‧‧‧金屬焊接層

7‧‧‧電路載板

71‧‧‧絕緣層

72‧‧‧電路基板

圖1A至1G係本發明第一實施例之白光發光二極體之製備方法的流程結構示意圖。

圖2A至2G係本發明第二實施例之白光發光二極體之製備方法的流程結構示意圖。

圖3係本發明第三實施例之白光發光二極體示意圖。

圖4係本發明第四實施例之白光發光二極體示意圖。

圖5係本發明第一實施例之晶片板上封裝結構之立體示意圖。

100‧‧‧白光發光二極體

6‧‧‧金屬焊接層

7‧‧‧電路載板

71‧‧‧絕緣層

72‧‧‧電路基板

Claims (19)

1. 一種白光發光二極體，包括：一發光單元，係具有一基板及設置於該基板表面之一個或複數個發光二極體晶片；複數個黏著層，係覆蓋於該發光二極體晶片之表面；一螢光粉層，係設置於該些黏著層之間；以及一封裝樹脂層，係覆蓋於發光單元之表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體，其中該些黏著層係具有三層結構。
3. 如申請專利範圍第2項所述之白光發光二極體，其中該些黏著層係包括一第一黏著層，其係覆蓋於該發光二極體晶片之表面；一第二黏著層，其係覆蓋於該第一黏著層之表面；一第三黏著層，其係覆蓋於該第二黏著層之表面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之白光發光二極體，其中該第一黏著層之折射率高於該第二黏著層，該第二黏著層之折射率高於第三黏著層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體，其中該螢光粉層係具有一單層或多層結構，並夾設於該些黏著層之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之白光發光二極體，其中該螢光粉層係為二層結構。
7. 如申請專利範圍第6項所述之白光發光二極體，其中該螢光粉層係包括第一螢光粉層及第二螢光粉層。
8. 如申請專利範圍第7項所述之白光發光二極體，其中該第一螢光粉層係設置於該第一黏著層及該第二黏著層之間。
9. 如申請專利範圍第7項所述之白光發光二極體，其中該第二螢光粉層係設置於該第二黏著層及該第三黏著層之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體，其中該些黏著層及該封裝樹脂層係為一熱固化樹脂、或一光固化樹脂。
11. 如申請專利範圍第10項所述之白光發光二極體，其中該些黏著層及該封裝樹脂層係為環氧樹脂、矽膠、丙烯酸樹脂。
12. 如申請專利範圍第11項所述之白光發光二極體，其中該些黏著層係為矽膠。
13. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體，其中該發光單元係為2個至16個具有不同波長光線之發光二極體晶片所組成。
14. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體，其中該螢光粉層係選自由一紅光螢光粉、一綠光螢光粉、一藍光螢光粉、一黃光螢光粉或其組合所組成之群組。
15. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體，其中該螢光粉層係為一連續分佈或一非連續分佈。
16. 一種晶片板上封裝結構(chip on board，COB)，包括： 一電路載板；以及一如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之白光發光二極體，其係經由一金屬焊接層封裝於該電路載板。
17. 如申請專利範圍第16項所述之晶片板上封裝結構，其中，該電路載板包括一絕緣層及一電路基板，絕緣層之材質係至少一種選自由類鑽碳、氧化鋁、陶瓷，及含鑽石之環氧樹脂所組成之群組。
18. 如申請專利範圍第16項所述之晶片板上封裝結構，其中，該電路基板係為一金屬板、一陶瓷板或一矽基板。
19. 如申請專利範圍第16項所述之晶片板上封裝結構，其中，該金屬焊接層係為金或金錫。