白光發光二極體的製作方法
2023-10-17 21:33:24
白光發光二極體的製作方法
【專利摘要】本發明是有關於一種白光發光二極體，包括：一發射介於200nm至650nm波長的光線的發光單元；多個覆蓋於發光單元表面的封裝樹脂層；以及多個設置於所述封裝樹脂層之間的螢光粉層。
【專利說明】白光發光二極體
【技術領域】
[0001]本發明是關於一種白光發光二極體，尤指一種利用多層封裝技術達到可於製程中實時調整螢光粉含量使其可達目標色溫的白光發光二極體。
【背景技術】
[0002]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廣告牌或交通號誌，顯示其可應用的領域十分廣泛。
[0003]近年來，由於發光二極體的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的趨勢，現有白光發光二極體的製作方式通常為將螢光粉以噴灑或塗布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的光線激發而放射出適當波長的光線，進而混合成白光，然而此種方式所製造的發光二極體，由於螢光粉直接接觸其晶片，容易受熱而加速該螢光粉的劣化，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的封裝樹脂封裝發光二極體的晶片，以此方式製作的發光二極體，似乎雖可避免螢光粉因直接接觸二極體的晶片而加速其劣化，然而對於螢光粉的使用量卻無可避免的增加，造成不必要的浪費。此外，上述兩種現有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的色溫是否達其目標，若該批產品未達其目標色溫，僅能整批回收，對於產品良率的提升無異是一大阻礙。
[0004]因此，為了提升發光二極體的產品質量，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，減少不必要的原物料浪費，發展一嶄新的發光二極體製作方式實有其必要。
【發明內容】
[0005]本發明的主要目的在於提供一種白光發光二極體，其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；以及於製作時實時調整所需的螢光粉含量，避免產品於封裝完成的色溫分析未達目標色溫進而形成缺陷品，故可減少不必要的原物料的浪費，提升產品良率。
[0006]為達成上述目的，本發明的一態樣提供一種白光發光二極體，包括:一發射介於200nm至650nm波長的光線的發光單元；多個覆蓋於發光單元表面的封裝樹脂層；以及多個設置於所述封裝樹脂層之間的螢光粉層。
[0007]於上述本發明的白光發光二極體中，所述封裝樹脂層包括:一覆蓋於發光單兀表面的第一樹脂層；一覆蓋於第一樹脂層表面的第二樹脂層；以及一覆蓋於第二樹脂層表面的第三樹脂層，其中，該第一樹脂層的折射率可高於或等於該第二樹脂層的折射率，該第二樹脂層的折射率可高於或等於該第三樹脂層的折射率。[0008]於上述本發明的白光發光二極體中，該第一樹脂層的折射率可為1.4至1.9之間，而該第三樹脂層的折射率可為1.0至1.3之間；此外，所述封裝樹脂層的組成可為含環氧樹月旨、矽膠、丙烯酸樹脂或其組合的熱固化樹脂或光固化樹脂。
[0009]於上述本發明的白光發光二極體中，所述突光粉層包括一第一突光粉層及一第二螢光粉層，其中，第一螢光粉層設置於該第一樹脂層及該第二樹脂層之間，第二螢光粉層設置於該第二樹脂層及該第三樹脂層之間；前述的該螢光粉層的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, GcO2O3:Eu3+、(Y，Gd)203:Bi3+、Y202S:Bi3\ (Mei_xEux) ReS、Mg2TiO4:Mn4+、及 Mg3SiO4 = Mn 所組成的群組；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+所組成的群組；該藍光螢光粉可選自由BaMgAlltlO17 = Eu2+及(Ca，Sr，Ba) 5 (PO4) 3C1:Eu2+, Gd2+所組成的群組；以及該黃光螢光粉可為Y3Al5012:Ce3+、Tb3Al5O12:Ce3+、CaSi2N2O2:Eu2+、(Y，CcO3Al5O12: Ce3+、或(MemEuxRey)3SiO5，上述的 Me 可選自 Ca、Sr、Ba 及其組合；Re 可選自 Pr、Sm、Rb、Dy、H。、Y、Er、Eu、Tm、Yb、Cr、Sr、Lu、Gd、Al、Zn 及其組合。
[0010]於上述本發明的白光發光二極體中，所述封裝樹脂層及所述螢光粉層可為具有2層至10層的多層結構，其中，所述螢光粉層可為連續分布或非連續分布，且所述螢光粉層可為多層殼狀的圖案排列；前述本發明中，多層結構形狀可為圓形、矩形、梯形、三角形或其組合，而所述螢光粉層可為同心圓的圖案排列於所述封裝樹脂層之間，但本發明不應局限於此。
[0011 ] 於上述本發明的白光發光二極體中，該發光單兀可包括一個或多個具有不同波長光線的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的發光二極體晶片所組成；於上述本發明的白光發光二極體中，所述封裝樹脂層及所述螢光粉層可以各種現有的方式而形成，如噴灑或塗布方式，但本發明並不局限於此。
[0012]此外,本發明的另一目的在於提供一種晶片板上封裝結構(chip onboard, COB),其中將本發明上述的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實時調整所需的螢光粉含量，避免產品因於封裝完成的色溫分析未達目標色溫而導致形成缺陷品，故可減少不必要的原物料的浪費，進而提升產品良率。
[0013]為達上述目的，本發明的另一態樣提供一種晶片板上封裝結構(chipon board,COB)，包括:一電路載板；以及本發明上述的白光發光二極體，其經由一組成可為金或金錫的金屬焊接層封裝於該電路載板。
[0014]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，該絕緣層的材質可為絕緣性類金剛石、氧化鋁、陶瓷，及含鑽石的環氧樹脂、或其組成物，或者為表面覆有上述絕緣層的金屬材料，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還包含一類金剛石層，以增加散熱效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1A至圖1F是本發明第一實施例的白光發光二極體的製備方法的流程結構示意圖。[0016]圖2A至圖2F是本發明第二實施例的白光發光二極體的製備方法的流程結構示意圖。
[0017]圖3是本發明第三實施例的白光發光二極體示意圖。
[0018]圖4是本發明第四實施例的白光發光二極體示意圖。
[0019]圖5是本發明第一實施例的晶片板上封裝結構的立體示意圖。
[0020]主要元件符號說明
[0021]白光發光二極體100，200，300， 400
[0022]第一樹脂層 11
[0023]第二樹脂層 12
[0024]第三樹脂層 13
[0025]第四樹脂層 14
[0026]上表面11a，12a，13a
[0027]第一螢光層21，21』
[0028]第二螢光層22，22』
[0029]第三螢光層 23，23』
[0030]發光單元3
[0031]基板4
[0032]電路載板5
[0033]絕緣層51
[0034]電路基板52
[0035]金屬焊接層 6
【具體實施方式】
[0036]以下通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟習此技藝的人士可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其它優點與功效。本發明亦可通過其它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，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。
[0037]本發明的實施例中所述圖式均為簡化的示意圖。但所述圖標僅顯示與本發明有關的元件，其所顯示的元件非為實際實施時的態樣，其實際實施時的元件數目、形狀等比例為選擇性的設計，且其元件布局型態可能更複雜。
[0038]請參考圖1A至圖1F是本發明第一實施例的白光發光二極體的製備方法的流程結構示意圖；如圖1A，首先準備一基板4，且基板4上設置有發光單元3 ;接著，於該發光單元3上覆蓋一半球體狀的第一樹脂層11，並將第一樹脂層11加熱硬化至半固化狀態，其中，在本實施例中，是使用折射率為1.5的熱固化環氧樹脂作為第一樹脂層11，而發光單元3為具有二個不同波長光線的發光二極體晶片所組成，且該發光單元3可發射波長介於450nm至500nm的光線，如圖1B所示。
[0039]之後，再於半固化狀態的第一樹脂層11的上表面Ila塗布一紅光突光粉以形成一連續分布的第一突光粉層21,如圖1C ;接著,再於該第一突光粉層21上塗布覆蓋一第二樹脂層12，並將第二樹脂層12加熱硬化至半固化狀態，如圖1D，其中，在本實施例中，是使用折射率為1.4的熱固化環氧樹脂作為第二樹脂層12 ;此時可將白光發光二極體的半成品進行色溫分析，若未達所需的目標色溫即再於該第二樹脂層12的上表面12a塗布一黃光螢光粉以形成一連續分布的第二螢光粉層22，如圖1E ;待乾燥後再覆上一第三樹脂層13並加以硬化至半固化狀態，如圖1F，其中，在本實施例中，是使用折射率為1.3的熱固化環氧樹脂作為第三樹脂層13 ;此時可再將該白光發光二極體100進行色溫分析，若達所需目標色溫，再將覆蓋於發光單元3表面的第一樹脂層11、第二樹脂層12、第三樹脂層13加熱至完全固化成型，並完成封裝；在本發明的白光發光二極體中，覆蓋於發光單元3表面的樹脂層(例如，第一樹脂層11、第二樹脂層12、第三樹脂層13)可視需要而任意調整樹脂層的層疊數量、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的層疊數量或組成份，同時也可以將不同光色的突光粉設置於不同突光粉層，或將不同光色的突光粉混合後設置於同一突光粉層，此外，螢光粉層可以在不同樹脂層之間以連續或不連續的方式分布，而本發明並未局限於此。
[0040]請參考圖2A至圖2F是本發明第二實施例的白光發光二極體的製備方法的流程結構示意圖，除了螢光粉層或樹脂層的組成略有變化之外，本實施例的封裝流程及結構大致與第一實施例相同。
[0041]請參考圖2A，首先準備一基板4，且基板4上設置有發光單元3 ;接著，於該發光單元3上覆蓋一半球體狀的第一樹脂層11，如圖2B，其中，在本實施例中，是使用折射率為1.4的光固化環氧樹脂作為第一樹脂層11 ;待紫外線照射至半固化狀態後，於該第一樹脂層11的上表面Ila塗布一突光粉以形成一非連續分布的第一突光粉層21』，如圖2C,其中，在本實施例中，是使用綠光突光粉及黃光突光粉混合形成第一突光粉層21』 ；待該第一突光粉層21』乾燥後，在於該第一螢光粉層21』上覆上一第二樹脂層12並以紫外線照射至半固化狀態，如圖2D，其中，在本實施例中，是使用與第一樹脂層11相同組成的光固化環氧樹脂作為第二樹脂層12 ;此時可將白光發光二極體的半成品進行色溫分析，若未達所需的目標色溫即再於該第二樹脂層12的上表面12a塗布另一紅光螢光粉以形成一非連續分布第二螢光粉層22』，如圖2E ;待乾燥後再覆上一第三樹脂層13並加以乾燥，如圖2F，其中，在本實施例中，是使用折射率為1.3的光固化環氧樹脂作為第三樹脂層13 ;此時可再將該白光發光二極體200進行色溫分析，若達所需目標色溫，再將覆蓋於發光單元3表面的第一樹脂層
11、第二樹脂層12、第三樹脂層13以紫外線照射至完全固化成型，並完成封裝。
[0042]本發明的技術特徵在於提供一種可實時調整封裝樹脂中所需的螢光粉含量的技術，避免所製備的白光發光二極體因所含的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的問題產生，因此除前述實施例揭露的三層樹脂封裝的白光發光二極體外，若有需要可重複進行噴灑螢光粉層並加以樹脂封裝的製程，直到該產品達目標色溫為止，因此，請參考圖3是本發明第三實施例的白光發光二極體示意圖，本實施例即為一四層樹脂封裝的白光發光二極體。
[0043]請參考圖3，並一併參考前述第一實施例的流程，其中在完成本發明的白光發光二極體100後(如圖1F)，若進行的色溫分析而未達目標色溫時，可再於該第三樹脂層13的上表面13a塗布一藍光突光粉,待乾燥形成一連續分布的第三突光粉層23後,再覆上一第四樹脂層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300是否達目標色溫，其中，在本實施例中，是使用折射率為1.2的熱固化環氧樹脂作為第四樹脂層14 ;如前述本發明的白光發光二極體中，若已達目標色溫即固化樹脂封裝，若未達目標色溫則再重複上述的封裝流程，增加螢光粉及樹脂層的堆棧層數，直到產品達目標色溫。
[0044]請參考圖4是本發明第四實施例的白光發光二極體示意圖，並一併參考前述第二實施例的流程，其中在完成本發明的白光發光二極體200後(如圖2F)，所進行的色溫分析若未達目標色溫時，可再於該第三樹脂層13的上表面13a塗布一綠光螢光粉，待乾燥形成一非連續分布的第三螢光粉層23』後，再覆上一第四樹脂層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400是否達目標色溫，其中，在本實施例中，是使用折射率為1.2的光固化環氧樹脂作為第四樹脂層14 ;如前述本發明的白光發光二極體中，若已達目標色溫即固化樹脂封裝，若未達目標色溫即再重複上述的封裝流程，增加螢光粉及樹脂層的堆棧層數，直到產品達目標色溫。
[0045]請參考圖5，其是本發明第一實施例的晶片板上封裝結構的結構示意圖，其中，晶片板上封裝結構包括:一電路載板5 ;以及上述第一實施例所製得的白光發光二極體100,其經由一金屬焊接層6電性連接該電路載板5，其中，該電路載板5包含一絕緣層51、一電路基板52，該絕緣層51的材質可選自由類金剛石、氧化鋁、陶瓷、含鑽石的環氧樹脂、或者上述材質的混合物，該電路基板52是一金屬板、一陶瓷板或一娃基板。
[0046]據此,本發明上述晶片板上封裝結構(chip on board,COB)中，其中將本發明上述的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實時調整所需的螢光粉含量，利於提升產品良率。而且，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的白光發光二極體，亦可使用本發明所述任何白光發光二極體。
[0047]由上述可知，本發明的多層封裝的白光發光二極體，具有可實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實時調整螢光粉含量，避免產品於封裝完成後的色溫分析未達目標色溫進而形成缺陷品，故可減少不必要的原物料的浪費，提升產品良率。
[0048]上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，所述螢光粉層亦可為連續分布及非連續分布交替使用，如第一螢光粉層為連續分布而第二螢光粉層為不連續分布，本發明不應以此為限，本發明所主張的權利範圍自應以權利要求所述為準，而非僅限於上述實施例。
【權利要求】
1.一種白光發光二極體，其特徵在於，包括: 一發光單元，發射介於200nm至650nm波長的光線； 多個封裝樹脂層，覆蓋於發光單元的表面；以及 多個螢光粉層，設置於所述封裝樹脂層之間。
2.如權利要求1所述的白光發光二極體，其特徵在於，所述封裝樹脂層包括一第一樹脂層，其覆蓋於發光單元的表面；一第二樹脂層，其覆蓋於第一樹脂層的表面；一第三樹脂層，其覆蓋於第二樹脂層的表面。
3.如權利要求2所述的白光發光二極體，其特徵在於，該第一樹脂層的折射率高於或等於該第二樹脂層的折射率，該第二樹脂層的折射率高於或等於該第三樹脂層的折射率。
4.如權利要求3所述的白光發光二極體，其特徵在於，該第一樹脂層的折射率為1.4至1.9。
5.如權利要求3所述的白光發光二極體，其特徵在於，該第三樹脂層的折射率為1.0至1.3。
6.如權利要求1所述的白光發光二極體，其特徵在於，所述封裝樹脂層為一熱固化樹月旨、或一光固化樹脂。
7.如權利要求6所述的白光發 光二極體，其特徵在於，所述封裝樹脂層為環氧樹脂、矽膠、丙烯酸樹脂。
8.如權利要求1所述的白光發光二極體，其特徵在於，所述螢光粉層包括一第一螢光粉層及一第二螢光粉層。
9.如權利要求8所述的白光發光二極體，其特徵在於，該第一螢光粉層設置於該第一樹脂層及該第二樹脂層之間。
10.如權利要求8所述的白光發光二極體，其特徵在於，該第二螢光粉層設置於該第二樹脂層及該第三樹脂層之間。
11.如權利要求1所述的白光發光二極體，其特徵在於，所述突光粉層選自由一紅光突光粉、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的群組。
12.如權利要求1所述的白光發光二極體，其特徵在於，所述突光粉層為一連續分布或一非連續分布。
13.如權利要求1所述的白光發光二極體，其特徵在於，所述螢光粉層為同心圓的圖案排列於所述封裝樹脂層之間。
14.如權利要求1所述的白光發光二極體，其特徵在於，所述封裝樹脂層及所述螢光粉層具有2層至10層的多層結構。
15.如權利要求1所述的白光發光二極體，其特徵在於，該發光單元為一個或多個具有不同波長光線的發光二極體晶片所組成。
16.如權利要求15所述的白光發光二極體，其特徵在於，該發光單元為2個至16個具有不同波長光線的發光二極體晶片所組成。
17.—種晶片板上封裝結構，其特徵在於，包括: 一電路載板；以及 一如權利要求1至權利要求16中任一項所述的白光發光二極體，其經由一金屬焊接層封裝於該電路載板。
18.如權利要求17所述的晶片板上封裝結構，其特徵在於，該電路載板包括一絕緣層及一電路基板，絕緣層的材質至少一種選自由類金剛石、氧化鋁、陶瓷，及含鑽石的環氧樹脂所組成的群組。
19.如權利要求18所述的晶片板上封裝結構,其特徵在於,該電路基板為一金屬板、一陶瓷板或一娃基板。
20.如權利要求17所述的·晶片板上封裝結構，其特徵在於，該金屬焊接層為金或金錫。
【文檔編號】H01L33/50GK103545428SQ201210559151
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年12月20日 優先權日:2012年7月13日
【發明者】甘明吉, 宋健民, 黃世耀, 蔡百揚 申請人:錸鑽科技股份有限公司