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TWI513053B - 發光二極體封裝結構 - Google Patents

發光二極體封裝結構 Download PDF

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TWI513053B
TWI513053B TW102135531A TW102135531A TWI513053B TW I513053 B TWI513053 B TW I513053B TW 102135531 A TW102135531 A TW 102135531A TW 102135531 A TW102135531 A TW 102135531A TW I513053 B TWI513053 B TW I513053B
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Description

發光二極體封裝結構
一種發光二極體封裝結構，尤其是指一種在封裝體外設置有隔離膜的發光二極體封裝結構。
隨著對能源議題的益趨熱絡，發光二極體照明裝置也日益受到重視。基於發光二極體材料特性，使用已高度成熟的黃光製程可得到相當小的尺寸，且兼具有發光效率高、生命期長等優點，因此其應用面相當廣泛。隨著可攜式電子裝置如智慧型手機、PDA及小型平板電腦皆往微型化發展，具微縮尺寸的發光二極體封裝結構常用以作為小型電子器件中背光的來源。
實際應用上，一發光二極體裸晶仍需要進行後續封裝製程才能真正使用。封裝製程其中之一步驟，係在發光二極體裸晶上形成一封裝體。封裝體承載發光二極體裸晶之上，其材質為環氧樹酯或是矽基材料。封裝體具有多種功能，例如保護發光二極體裸晶本身免於外界破壞、防濕氣及防氧化等，或是有在封裝體裡摻入螢光轉換材質，用以轉換發光二極體晶片之發光波長，達到光色轉換的目的。
傳統發光二極體封裝結構如第1圖所示，一杯體110具有一底部111及圍繞底部111之側面112，底部111及側面112之間形成一容置空間120並具有一開口120a。一發光二極體晶片130置放於底部111。一封裝體140被填充於容置空間120並承載發光二極體晶片130。杯體110之側面112通常設置一反射面112a，令發光二極體晶片130的側向發光為其反射，使光線往開口120a集中以增加發光效率。
在上述的發光二極體封裝結構中，杯體110需額外設置，且封裝體140往往先以液態填充於容置空間120，再經過硬化的步驟形成固態，此習用製程不僅增加額外成本，且於製程自動化整合及量產方面會受到限制。
為解決上述問題，本發明提供一種發光二極體封裝結構。在一發光二極體單元上承載一封裝體，並在封裝體外設置至少一隔離膜，隔離膜可阻擋或反射發光二極體單元的側向光，藉以增加發光二極體單元的正向光。本發明之發光二極體封裝結構並兼具製程上的便利，可以市售之發光二極體晶片直接製作而成，可大幅降低製造成本。
本發明之一態樣在提供一種發光二極體封裝結構。發光二極體封裝結構包含一發光二極體單元、一封裝體以及至少一隔離膜。封裝體包含若干表面及一出光面，且其中之一表面承載發光二極體單元。至少一隔離膜形成 於若干表面中外露的其餘表面上。其中，隔離膜可阻擋或反射發光二極體單元發射之部分光線。
在一實施例中，至少一隔離膜為二或以上於此若干表面中外露的其餘表面上依序互相疊合之隔離膜。另外，各單一隔離膜或多層隔離膜總厚度介於0.2微米至20微米。此外，隔離膜可為一高分子材質、一無機化合物材質或一金屬材質，金屬材質可為鋁、白金、黃金、銀、鋅或銅。無機化合物材質可為氧化鋯、二氧化鈦、硫酸鋇、二氧化矽、氮化鋁或氧化鋁。
在另一實施例中，發光二極體單元為一垂直電極型發光二極體單元或一水平電極型發光二極體單元。此外，發光二極體封裝結構中，於封裝體下方可設置一基座或無基座，當設置有一基座時，基座承載發光二極體單元或封裝體。再者，此些表面中外露的其餘表面可為一傾斜面或一垂直面。
110‧‧‧杯體
111‧‧‧底部
112‧‧‧側面
112a‧‧‧反射面
120‧‧‧容置空間
120a‧‧‧開口
130‧‧‧發光二極體晶片
140‧‧‧封裝體
200‧‧‧發光二極體封裝結構
201‧‧‧發光二極體單元
201a‧‧‧導電部
201b‧‧‧導電部
203c‧‧‧第三隔離膜
204‧‧‧基座
300‧‧‧發光二極體封裝結構
301‧‧‧發光二極體單元
301a‧‧‧導電部
301b‧‧‧導電部
302‧‧‧封裝體
302a、302c~302f‧‧‧表面
302b‧‧‧出光面
303a‧‧‧第一隔離膜
303b‧‧‧第二隔離膜
303c‧‧‧第三隔離膜
202‧‧‧封裝體
202a、202c~202f‧‧‧表面
202b‧‧‧出光面
203a‧‧‧第一隔離膜
203b‧‧‧第二隔離膜
304‧‧‧基座
L1‧‧‧正向光
L2‧‧‧側向光
S‧‧‧導線
第1圖繪示傳統發光二極體封裝結構示意圖。
第2圖繪示依據本發明一實施例之發光二極體封裝結構立體示意圖。
第3A圖繪示依據第2圖之發光二極體封裝結構延A-A線之剖面圖。
第3B圖繪示依據第2圖之發光二極體封裝結構另一實施例 之剖面示意圖。
第4圖繪示依據第2圖中發光二極體單元之另一實施例示意圖。
第5圖繪示依據本發明另一實施例之發光二極體封裝結構立體示意圖。
第6圖繪示依據第5圖中封裝體之另一實施例示意圖。
請參照第2圖、第3A圖及第3B圖，第2圖繪示依據本發明一實施例之發光二極體封裝結構200示意圖。第3A圖繪示依據第2圖之發光二極體封裝結構200延A-A線之剖面圖。第3B圖繪示依據第2圖之發光二極體封裝結構200另一實施例之剖面示意圖。
發光二極體封裝結構200包含至少一發光二極體單元201、一封裝體202、一第一隔離膜203a、一第二隔離膜203b、一第三隔離膜203c以及一承載基座204。在本發明中，發光二極體封裝結構200可僅使用單一第一隔離膜203a，或使用二隔離膜(一第一隔離膜203a及一第二隔離膜203b)實施之。而使用三隔離膜時，為本發明一較佳實施例，但並不以此為限，更可以使用三層以上隔離膜。
發光二極體單元201可為垂直電極型或水平電極型。在第2圖中，係以一水平電極型發光二極體單元201為例示。承載基座204設置於發光二極體單元201下方，其上設置有導電部201a及導電部201b供導電之用，導電 部201a及導電部201b並以導線S電性連接於發光二極體單元201的正負電極端(未繪示)，藉此形成電性導通。
封裝體202材質可為環氧樹酯(EPOXY)或是矽基材料(SILICON)，且封裝體202可包含多個表面。在此實施例中，封裝體202以一六面體為之，其包含五個表面202a、202c~202f及一出光面202b。表面202a用以承載發光二極體單元201。出光面202b供光線射出。
第一隔離膜203a形成於除了表面202a及出光面202b外的其餘表面202c~202f上。第二隔離膜203b形成於第一隔離膜203a外側，而第三隔離膜203c形成於第二隔離膜203b外側。第一、第二或第三隔離膜(203a、203b、203c)形成的方式可用蒸鍍、濺鍍或其他方式，不再贅述。第一、第二或第三隔離膜(203a、203b及203c)的目的為阻擋發光二極體單元201的部分出光。大致上，發光二極體單元201發出一正向光L1及一側向光L2。在此實施例中的配置，當側向光L2發射至第一、第二或第三隔離膜(203a、203b及203c)時，為第一、第二或第三隔離膜(203a、203b、203c)所阻擋，而抑制了側向光L2的出光。此時，正向光L1基於側向光L2被抑制，進而減少了雜散光的影響，而促進了正向光L1的發光強度。在另一配置中，亦可使第一、第二或第三隔離膜(203a、203b、203c)阻擋正向光L1，而令發光二極體單元201的側向光L2往另一出光面出光。
具體而言，隔離膜可為單層膜或多層膜結構。第一 隔離膜203a、第二隔離膜203b及第三隔離膜203c皆各別可為高分子材質、無機化合物材質或金屬材質。當第一隔離膜203a、第二隔離膜203b或第三隔離膜203c使用無機化合物材質時，無機化合物材質可為氧化鋯、二氧化鈦、硫酸鋇、二氧化矽、氮化鋁或氧化鋁。在一較佳實施例中，第一隔離膜203a及第三隔離膜203c使用高分子材質，而第二隔離膜203b使用金屬材質，金屬材質可為鋁、白金、黃金、銀、鋅或銅。當為單層膜(僅使用第一隔離膜203a)結構時，第一隔離膜203a之厚度可介於0.2微米至20微米。當使用多層膜結構時，第一隔離膜203a、第二隔離膜203b及第三隔離膜203c的總厚度亦控制在0.2微米至20微米。藉此，使阻擋光的效果更好。
當第一隔離膜203a及第三隔離膜203c為高分子材質時，可具有絕緣抗溼特性，藉此達到電性絕緣隔離的作用，並對封裝體202及第二隔離膜203b形成抗溼、抗氧化的保護作用，增加發光二極體封裝結構200的壽命。
當第二隔離膜203b為金屬材質時，使發光二極體單元201的正向光L1或側向光L2其中之一為其阻擋而出光被抑制，藉此減少雜散光的影響而增加另一方向之發光強度。在一較佳實施例中，發光二極體單元201之正向光L1發光強度大於側向光L2，因此側向光L2被阻擋而增加正向光L1的發光強度。
在第3B圖中，發光二極體單元201採用一覆晶型發光二極體的形式。此時，可以發光二極體單元201本身 的電極端作為導電部201a及導電部201b。製法上可直接以鑄模成形(Molding)方式使封裝體202承載發光二極體單元201，可免除基座204的設置，相對可降低製造成本。
請參照第4圖，第4圖繪示依據第2圖中發光二極體單元201之另一實施例示意圖。在本發明中，發光二極體單元201的型式未受到限制。可使用如第2圖中所繪示的平面電極型或如本實施例所示之垂直電極型。在第4圖中，當使用垂直電極型發光二極體單元201時，由於正負電極端(未繪示)分別位於發光二極體單元201的上下方，因此可將其中之一電極端以導線S至導電部201a，而另一電極端則透過基座204電性連接於另一導電部201b，藉此形成電性導通之用。
請參照第5圖，第5圖繪示依據本發明另一實施例之發光二極體封裝結構300立體示意圖。在本實施例中，發光二極體封裝結構300與第2圖所繪示的發光二極體封裝結構200類似。發光二極體封裝結構300包含至少一發光二極體單元301、一封裝體302、一第一隔離膜303a、一第二隔離膜303b、一第三隔離膜303c以及一基座304。
發光二極體單元301可為垂直電極型或水平電極型。在第5圖中，係以一水平電極型發光二極體單元301為例示。基座304設置於封裝體302下方，係用以承載發光二極體單元301或封裝體302，其上設置有導電部301a及導電部301b供導電之用，導電部301a及導電部301b並以導線S電性連接於發光二極體單元301的正負電極端， 藉此形成電性導通。
封裝體302材質可為環氧樹酯(EPOXY)或是矽基材料(SILICON)，且封裝體302可包含多個表面。在此實施例中，封裝體302以一六面體為之，其包含五個表面302a、302c~302f以及一出光面302b。表面302a用以承載發光二極體單元301。出光面302b供光線射出。
第一隔離膜303a形成於除了表面302a及出光面302b外的其餘表面302c~302f上。第二隔離膜303b形成於第一隔離膜303a外側，而第三隔離膜303c形成於第二隔離膜303b外側。第一、第二或第三隔離膜(303a、303b、303c)形成的方式可用蒸鍍、濺鍍或其他方式，不再贅述。第一、第二或第三隔離膜(303a、303b、303c)的目的在反射發光二極體單元301的部分出光。大致上，發光二極體單元301發出一正向光L1及一側向光L2。在此實施例中的配置，當側向光L2發射至第一、第二或第三隔離膜(303a、303b、303c)時，可為第一、第二或第三隔離膜(303a、303b、303c)所反射，藉此使側向光L2的光線路徑改變而往正向光L1方向集中，如此可增加正向光L1的發光強度。在另一配置中，亦可使第一、第二或第三隔離膜(303a、303b、303c)反射正向光L1，而令發光二極體單元301的正向光L1路徑改變往側向光L2方向集中。
第一隔離膜303a、第二隔離膜303b及第三隔離膜303c皆各別可為高分子材質、無機化合物材質或金屬材質。在一較佳實施例中，第一隔離膜303a及第三隔離膜303c 使用高分子材質，而第二隔離膜303b使用金屬材質，金屬材質可為鋁、白金、黃金、銀、鋅或銅。當第一隔離膜303a、第二隔離膜303b或第三隔離膜303c使用無機化合物材質時，無機化合物材質可為氧化鋯、二氧化鈦、硫酸鋇、二氧化矽、氮化鋁或氧化鋁。
隔離膜可為單層膜或多層膜結構。當為單層膜(僅使用第一隔離膜303a)結構時，第一隔離膜303a之厚度可介於0.2微米至20微米。當使用多層膜結構時，第一隔離膜303a、第二隔離膜303b及第三隔離膜303c的總厚度亦控制在0.2微米至20微米。藉此，使反射光的效果更好。
當第一隔離膜303a及第三隔離膜303c使用高分子材質時，可具有絕緣抗溼特性，藉此達到電性絕緣隔離的作用，並對封裝體302及第二隔離膜303b形成抗溼、抗氧化的保護作用，增加發光二極體封裝結構300的壽命。
第二隔離膜303b為金屬材質時，使發光二極體單元301的正向光L1或側向光L2其中之一為其反射，藉此增加另一方向之發光強度。在一較佳實施例中，發光二極體單元301之正向光L1發光強度大於側向光L2發光強度，因此側向光L2被反射而增加正向光L1的發光強度。
請參照第6圖，第6圖繪示依據第5圖中封裝體302之另一實施例示意圖。第6圖中，為達到更好的反射效果，封裝體302之表面302c~302f可形成傾斜面，藉此使側向光L2之反射具有多種角度變化，使正向光L1發光強度更強、發光效率更佳。
綜合以上，本發明提供一種發光二極體封裝結構。發光二極體封裝結構包含至少一發光二極體單元、一封裝體以及至少一隔離膜。封裝體之一表面承載發光二極體單元，達到抗溼、抗氧化、抗震及延長壽命等效果，並具有一出光面供出光之用。至少一隔離膜設置於封裝體外，供阻擋或反射發光二極體單元的側向光或正向光，以增加發光效率。本發明的發光二極體封裝結構製程簡易，以市售之發光二極體晶片即可製作成可直接使用之發光二極體封裝結構，不需額外治具，可降低製作成本。
200‧‧‧發光二極體封裝結構
201‧‧‧發光二極體單元
201a‧‧‧電極
201b‧‧‧電極
202‧‧‧封裝體
202a‧‧‧表面
202b‧‧‧出光面
S‧‧‧導線
202c~202f‧‧‧表面
203a‧‧‧第一隔離膜
203b‧‧‧第二隔離膜
203c‧‧‧第三隔離膜
204‧‧‧基座
L1‧‧‧正向光
L2‧‧‧側向光

Claims (9)

  1. 一種發光二極體封裝結構，包含：一發光二極體單元；一封裝體，其包含若干表面及一出光面，該些表面其中之一表面承載該發光二極體單元；以及二隔離膜，依序互相疊合於該些表面中外露的其餘表面上；其中，該二隔離膜由靠近該封裝體至遠離該封裝體依序分別為高分子材質/金屬材質或金屬材質/高分子材質，該二隔離膜阻擋或反射該發光二極體單元發射之部分光線。
  2. 如請求項1之發光二極體封裝結構，其中該些隔離膜總厚度介於0.2微米至20微米。
  3. 如請求項1之發光二極體封裝結構，其中該至少一隔離膜中，各該隔離膜厚度介於0.2微米至20微米。
  4. 如請求項1之發光二極體封裝結構，其中該些隔離膜為無機化合物材質。
  5. 如請求項1之發光二極體封裝結構，其中該金屬材質為鋁、白金、黃金、銀、鋅或銅。
  6. 如請求項4之發光二極體封裝結構，其中該無機化 合物材質為氧化鋯、二氧化鈦、硫酸鋇、二氧化矽、氮化鋁或氧化鋁。
  7. 如請求項1之發光二極體封裝結構，其中該發光二極體單元為一垂直電極型發光二極體單元或一水平電極型發光二極體單元。
  8. 如請求項1之發光二極體封裝結構，其中於該封裝體下方無設置基座或設置一基座，當設置有一基座時，該基座承載該發光二極體單元或該封裝體。
  9. 如請求項1之發光二極體封裝結構，其中該些表面中外露的其餘表面為一傾斜面或一垂直面。
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