TWI449221B - 發光二極體封裝結構及其製造方法 - Google Patents

Description

發光二極體封裝結構及其製造方法

本發明係關於發光二極體封裝結構及其製造方法。更具體而言，本發明係關於改善螢光粉分布的發光二極體封裝結構及其製造方法及其製造方法。

由於發光二極體(LED)具有高亮度、低耗電等特性，使得LED在照明、顯示器等應用方面，已迅速取代傳統的光源。作為照明使用的光源，往往需要有高亮度的白光，因此，業界已投注大量的心力在白光LED的研發上。

目前，已知可使用螢光粉搭配藍光晶片(例如：GaN)，獲得高亮度的白光發光二極體。晶片所發出之藍光，會激發螢光粉而產生另一波長之光線(例如為黃光)，藉由藍光及黃光兩種光線之混合，以獲得期望之白光光色。其中，通常以點膠及表面塗佈的方式，進行發光二極體之封裝。

以點膠及表面塗佈的方式，進行發光二極體之封裝，其優點是製程簡單，但是在點膠過程中，由於膠量的控制不易，極易造成色度不均勻的狀況。

例如，參照圖1，說明先前技術之發光二極體封裝結構之問題。於圖1中，習知的發光二極體封裝結構10，包含：支撐基板11，支撐基板11上設有配墊13；基板15；發光層17；電極18；導線20，將電極18連接至支撐基板11上之配墊13；以及含有螢光粉之一螢光封裝膠體22，供將配墊13、基板15、發光層17、電極18及導線20密封於支撐基板11上。

含有螢光粉之螢光封裝膠體22，在點膠及表面塗佈的過程中，自然會形成具有弧度之半球型。即使螢光粉均勻分散於膠體中，由於發光層上方之膠體厚度不相同，從發光層之不同區域發出的光，會經過不同數量的螢光粉，使發光二極體最終發出之光色隨著膠體的厚度而改變。

習知的發光二極體封裝結構受限於結構，無法有效地使螢光粉均勻地分散，因此需要有一種改良之發光二極體封裝結構，能夠克服前述難題，以期達到較佳的色均勻度、較快速的製造程序、以及較高的良率。

為解決前述及習知技術的問題，本發明之一目的係藉由形成擋膠結構，阻擋住螢光膠之溢流，使螢光膠均勻覆蓋於發光層上，以改善發光二極體光色不均勻之問題。

本發明提出一種發光二極體封裝結構，包含一支撐基板、一發光二極體晶片、一擋膠結構以及一螢光膠。發光二極體設置於支撐基板上並與支撐基板電性連接，且發光二極體晶片具有一基材及一設置於基材上之發光層。擋膠結構設置於發光二極體晶片之基材上且環設發光層，而螢光膠充填於擋膠結構、基材及發光層所形成的一區域內。

在本發明一實施例中，發光二極體封裝結構更包含一封裝膠體，配置於支撐基板上，並覆蓋發光二極體晶片。

在本發明一實施例中，擋膠結構包括一第一金屬層及一形成於第一金屬層上的第二金屬層。

在本發明一實施例中，擋膠結構係選自包含下列者之族群：金(Au)、鉻(Cr)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、鋁(Al)、及其合金。

在本發明一實施例中，發光二極體晶片更包括一第一電極及一第二電極，第一電極設置於發光二極體晶片之基材的一側並與支撐基板連接，而第二電極設置於發光二極體晶片上。

在本發明一實施例中，第一電極與發光二極體晶片之基材電性連接，而第二電極與一支撐基板上之配墊電性連接。第二電極藉由一導線與支撐基板上的配墊電性連接。

在本發明一實施例中，發光二極體晶片更包括一第一電極及一第二電極，第一電極與第二電極相對設置於發光二極體晶片之發光層上。第一電極及第二電極分別藉由一導線與一支撐基板上之配墊電性連接。

在本發明一實施例中，螢光膠包括至少一種螢光粉。

本發明另提供一種發光二極體封裝結構之製作方法，包括提供一支撐基板；提供一發光二極體晶片於支撐基板上並與支撐基板電性連接，發光二極體晶片包括一基材及一設置於基材上之發光層；形成一擋膠結構於發光二極體晶片之基材上且環設發光層；以及充填一螢光膠於擋膠結構、基材及發光層所形成的一區域內。

在本發明一實施例中，更包含形成一封裝膠體於支撐基板上，封裝膠體覆蓋發光二極體晶片。

在本發明一實施例中，擋膠結構係先以蒸鍍方式形成一第一金屬層，再利用電鍍方式形成一第二金屬層於第一金屬層上。

在本發明一實施例中，擋膠結構係選自包含下列者之族群:金(Au)、鉻(Cr)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、鋁(Al)、及其合金。

在本發明一實施例中，發光二極體晶片更包含形成一第一電極及一第二電極，第一電極形成於發光二極體之基材的一側並與支撐基板連接，而第二電極形成於發光二極體晶片上。

在本發明一實施例中，第一電極與發光二極體之基材電性連接，而第二電極與一支撐基板上之配墊電性連接。

在本發明一實施例中，第二電極藉由一導線與支撐基板上的配墊電性連接。

在本發明一實施例中，發光二極體晶片更包含形成一第一電極及一第二電極，第一電極與第二電極相對設置形成於發光二極體之發光層上。

在本發明一實施例中，第一電極及第二電極分別藉由一導線與一支撐基板上之配墊電性連接。

在本發明一實施例中，螢光膠包含混合至少一螢光粉與一膠體。

雖然將以數個較佳實施例來闡述本發明，但本領域中具有通常技藝者所瞭解的其他實施例(包含並未提供此文中所提及之所有優點及特徵的實施例)亦落在本發明的範疇中。因此，本發明之範疇係僅參考隨附之申請專利範圍及其均等範圍所定義。

本發明之目的、功能、特徵、和優點能因下文中本發明的較佳之實施例，配合所附圖式，而得到進一步的了解。

請參考圖2，為本發明一實施例之發光二極體封裝結構的剖面示意圖。本發明之發光二極體封裝結構，包含一支撐基板110、一發光二極體晶片及一螢光膠210，螢光膠210由至少一螢光粉214與一膠體212混合而成。

詳細而言，發光二極體晶片設置於支撐基板110上並與支撐基板110電性連接，發光二極體晶片具有一基材150、發光層170及一擋膠結構190，其中發光層170設置基材150上，發光層例如是包含銦的化合物或是包含鋁的氮化物，依據發光顏色使用不同的化合物。發光層170發出具有一特定波長之光線，且所發出之光線會激發螢光膠210產生另一波長之光線，藉由兩種光線之混合，以獲得期望之光色。

值得注意的是，本發明之發光二極體封裝結構係形成一擋膠結構190於發光二極體晶片之基材150上且環設發光層170，擋膠結構190包括一第一金屬層192及一形成於第一金屬層192上之第二金屬層194。要說明的是，由於電鍍方式可以使膜厚較為快速地增加，擋膠結構190先以蒸鍍方式形成第一金屬層192上，之後，再利用電鍍方式使厚度增厚形成第二金屬層194，如此一來，可以有效地減少製程所需的時間。在本實施例中，第一金屬層192之厚度為0.3至2μm，第二金屬層194之厚度為200μm至300μm。此外，擋膠結構190係選自包含下列者之族群：金(Au)、鉻(Cr)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、鋁(Al)及其合金。

由於本發明之發光二極體封裝結構具有擋膠結構190，因此，在充填螢光膠210的過程中，形成於發光層170周圍的擋膠結構190會阻擋住螢光膠210之溢流，使螢光膠210均勻覆蓋於發光層170上，以改善發光二極體光色不均勻之問題。

此外，在本發明一實施例中，發光二極體封裝結構更包含一封裝膠體220配置於支撐基板110上，並覆蓋發光二極體晶片。

本發明之發光二極體封裝結構具有一第一電極120及一第二電極180，第一電極120及第二電極180有不同的設置位置。在一實施例中，第一電極120形成於發光二極體之基材150的一側並與支撐基板110連接，而第二電極180形成於發光二極體晶片之發光層180上，而形成垂直導通式的發光二極體封裝結構。其中第一電極120與發光二極體之基材150電性連接，而第二電極180藉由一導線200與支撐基板上的配墊130電性連接。當然，第一電極120及第二電極180可以同時設置在發光二極體晶片之發光層上，如圖3所繪示，而第一電極120及第二電極180藉由導線202,200分別與支撐基板上的配墊132,130連接。

藉由在本發明之發光二極體封裝結構中，新穎結構，由於具有擋膠結構190設置在發光二極體晶片上，因此，可以有效阻擋避免施添加螢光膠210時產生之溢流的現象，使螢光膠210及其中所含之螢光粉214可以均勻地分布於發光層170的表面。，藉此，當作為主動層之發光層170所發出的藍光線通過螢光膠210時，由於照射的螢光膠210的厚度非常均勻，因此，所激發的螢光粉214之量亦均勻地分布，所獲得之白光光色亦相當地均勻。

白光光色可透過市售之光譜儀量測，並顯示於C.I.E.(Commission Internationale de l'clairage)色座標圖上。C.I.E.為一國際性的組織，專為設定光度及彩色的標準。C.I.E色座標圖是在xy平面座標上表示光色的圖，以白光為例，其色座標之位置約為CIE(x,y)=(0.3,0.3)。

在一例示性的實施例中，本發明之發光二極體中心位置之CIEx約為0.30、邊緣位置的CIEx約為0.32，相較於先前技術發光二極體中心位置之CIEx約為0.30、邊緣位置的CIEx約為0.38，亦即，本發明之發光二極體表現出明顯改善的色均勻度分佈。CIEy亦有類似的效果。

應理解到為求方便和清楚表達，在本說明書中使用以圖式為對照的空間用語諸如〝上方〞、〝下方〞、〝上〞和〝下〞，都是相對性的文字。這些用語並不是限制性和絕對的。

此外，應理解到本發明之基材之任何適合替代物可被使用，例如，可使用SiC、碳化物、或金屬等。依需要而定，本發明之基材亦可選擇性地連結有散熱片或接合層等。此等替代物和均等變化對於熟習此技藝者來說是顯而易見的。

雖然本發明已利用上述之較佳之實例詳細揭示，然其並非用以限定本發明，凡熟習此一創作者，在不脫離本發明之精神和範圍內，可作為各種更動及修改，因此本發明之保護範圍當視作後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．發光二極體封裝結構

11．．．支撐基板

13．．．配墊

15．．．基材

17．．．發光層

18．．．電極

20．．．導線

22．．．螢光封裝膠體

110．．．支撐基板

120．．．第一電極

130．．．配墊

132．．．配墊

150．．．基材

170．．．發光層

180．．．第二電極

190．．．擋膠結構

192．．．第一金屬層

194．．．第二金屬層

200．．．導線

202．．．導線

210．．．螢光膠

212．．．膠體

214．．．螢光粉

220．．．封裝膠體

圖1為先前技術之發光二極體封裝結構示意圖。

圖2為依據本發明之一實施例之一種發光二極體封裝結構剖面示意圖。

圖3為本發明之另一實施例之一種發光二極體封裝結構結構剖面示意圖。

110．．．支撐基板

120．．．第一電極

130．．．配墊

150．．．基材

170．．．發光層

180．．．第二電極

190．．．擋膠結構

192．．．第一金屬層

194．．．第二金屬層

200．．．導線

210．．．螢光膠

212．．．膠體

214．．．螢光粉

220．．．封裝膠體

Claims (20)

1. 一種發光二極體封裝結構，包含：一支撐基板；一發光二極體晶片，設置於該支撐基板上並與該支撐基板電性連接，該發光二極體晶片具有一基材及一設置於該基材上之發光層；一擋膠結構，設置於該發光二極體晶片之基材上且環設該發光層；以及一螢光膠，充填於該擋膠結構、該基材及該發光層所形成的一區域內。
2. 如申請專利範圍第1項之發光二極體封裝結構，更包含一封裝膠體，配置於該支撐基板上，並覆蓋該發光二極體晶片。
3. 如申請專利範圍第1項之發光二極體封裝結構，其中該擋膠結構包括一第一金屬層及一形成於該第一金屬層上的第二金屬層。
4. 如申請專利範圍第3項之發光二極體封裝結構，其中該擋膠結構係選自包含下列者之族群：金(Au)、鉻(Cr)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、鋁(Al)、及其合金。
5. 如申請專利範圍第1項之發光二極體封裝結構，其中該發光二極體晶片更包括一第一電極及一第二電極， 該第一電極設置於該發光二極體晶片之基材的一側並與該支撐基板連接，而該第二電極設置於該發光二極體上晶片。
6. 如申請專利範圍第5項之發光二極體封裝結構，其中該第一電極與該發光二極體晶片之基材電性連接，而該第二電極與一該支撐基板上之配墊電性連接。
7. 如申請專利範圍第6項之發光二極體封裝結構，其中該第二電極藉由一導線與該支撐基板上的配墊電性連接。
8. 如申請專利範圍第1項之發光二極體封裝結構，其中該發光二極體晶片更包括一第一電極及一第二電極，該第一電極與該第二電極相對設置於該發光二極體晶片之發光層上。
9. 如申請專利範圍第8項之發光二極體封裝結構，其中該第一電極及該第二電極分別藉由一導線與一該支撐基板上之配墊電性連接。
10. 如申請專利範圍第1項之發光二極體封裝結構，其中該螢光膠包括至少一種螢光粉及一膠體。
11. 一種發光二極體封裝結構之製作方法，包括：提供一支撐基板；提供一發光二極體晶片於該支撐基板上並與該支 撐基板電性連接，該發光二極體晶片包括一基材及一設置於該基材上之發光層；形成一擋膠結構於該發光二極體晶片之基材上且環設該發光層；以及充填一螢光膠於該擋膠結構、該基材及該發光層所形成的一區域內。
12. 如申請專利範圍第11項之發光二極體封裝結構之製作方法，更包含形成一封裝膠體於該支撐基板上，該封裝膠體覆蓋該發光二極體晶片。
13. 如申請專利範圍第12項之發光二極體封裝結構之製作方法，其中該擋膠結構係先以蒸鍍方式形成一第一金屬層，再利用電鍍方式形成一第二金屬層於該第一金屬層上。
14. 如申請專利範圍第13項之發光二極體封裝結構之製作方法，其中該擋膠結構係選自包含下列者之族群：金(Au)、鉻(Cr)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、鋁(Al)、及其合金。
15. 如申請專利範圍第11項之發光二極體封裝結構之製作方法，其中該發光二極體晶片更包含形成有一第一電極及一第二電極，該第一電極形成於該發光二極體晶片之基材的一側並與該支撐基板連接，而該第二電極形成於該發光二極體晶片上。
16. 如申請專利範圍第15項之發光二極體封裝結構之製作方法，其中該第一電極與該發光二極體晶片之基材電性連接，而該第二電極與一該支撐基板上之配墊電性連接。
17. 如申請專利範圍第16項之發光二極體封裝結構之製作方法，其中該第二電極藉由一導線與該支撐基板上的配墊電性連接。
18. 如申請專利範圍第11項之發光二極體封裝結構之製作方法，其中該發光二極體晶片更包含形成一第一電極及一第二電極，該第一電極與該第二電極相對設置形成於該發光二極體晶片之發光層上。
19. 如申請專利範圍第18項之發光二極體封裝結構之製作方法，其中該第一電極及該第二電極分別藉由一導線與一該支撐基板上之配墊電性連接。
20. 如申請專利範圍第11項之發光二極體封裝結構之製作方法，其中該螢光膠包含混合至少一螢光粉與一膠體。