发光二极管封装结构及其制造方法与流程

本发明是有关于一种封装结构及其制造方法，且特别是有关于一种发光二极管封装结构及其制造方法。

背景技术：

发光二极管是一种由含有III-Ⅴ族元素的半导体材料所构成的发光元件，且发光二极管具有诸如寿命长、体积小、高抗震性、低热产生及低功率消耗等优点，因此已被广泛应用于家用及各种设备中的指示器或光源。近年来，发光二极管已朝多色彩及高亮度发展，因此其应用领域已扩展至大型户外看板、交通号志灯及相关领域。在未来，发光二极管甚至可能成为兼具省电及环保功能的主要照明光源，亦可能广泛应用于各种装饰性或指示性照明。

举例来说，可将发光二极管封装结构装设于电子装置的按键而使所述按键能够发光，以便于使用者在黑暗中操作按键，或借所述光提升电子装置的美感。为了让发光二极管封装结构产生的光能够有效率地进行传递以提供按键良好的发光能力，发光二极管封装结构本身在各方向的发光强度的控制显得十分重要。

技术实现要素：

本发明提供一种发光二极管封装结构，在特定方向具有较大的发光强度。

本发明的发光二极管封装结构包括一基材、一发光二极管以及一封装胶体。基材具有一第一表面，发光二极管配置于基材的第一表面上且适于产生及发射一光。封装胶体配置于基材上且包覆发光二极管，其中封装胶体具有与基材的第一表面平行的一第二表面以及与基材的第一表面垂直的多个第三表面。光通过与基材的第一表面平行的第二表面后具有一第一发光强度，光通过与基材的第一表面垂直的这些第三表面后具有一第二发光强度，第一发光强度大于第二发光强度。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装结构包括一覆盖元件，其设置于封装胶体与基材的第一表面垂直的多个第三表面的至少其中之一，光通过覆盖元件后具有一第三发光强度，其中第三发光强度小于第二发光强度。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管在与基材的第一表面呈垂直的至少一第四表面以及相对于至少一第三表面的封装胶体表面之间设置有一覆盖元件，使得通过覆盖元件自封装胶体表面透出的光具有一第三发光强度，其中第三发光强度小于第二发光强度。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管在与基材的第一表面呈垂直的至少一第四表面上设置有一覆盖元件，使得通过覆盖元件自封装胶体表面透出的光具有一第三发光强度，其中第三发光强度小于第二发光强度。

在本发明的一实施例中，上述的覆盖元件是借由喷涂、溅镀、压模、或磨砂的方式所形成。

在本发明的一实施例中，上述的覆盖元件主要是由胶材及填充物所构成，其中该填充物占整体覆盖元件重量百分浓度的50％以上，更佳的是能够达到70％以上。该填充物可以至少包括反射元件以及折射粒子，因此能够将由封装胶体所透出的光再进行折射，因此覆盖元件的透光率将低于封装胶体的透光率。

在本发明的一实施例中，上述的覆盖元件的一端至少部分切入基材表面，并且，该覆盖元件与基材的材料可以使用相同，或者是不同的材料所构成。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管为由一氮化镓系的半导体芯片所组成，该半导体芯片还包括一发光层结构，当该半导体芯片放置于基材表面后，该发光层将与覆盖元件垂直，同时，该半导体芯片长与宽长度可以为不同，而该半导体芯片的厚度将大于芯片较短边长度的一半。因此，该发光二极管的设计能够有效的加强第一发光强度而大于第二发光强度或第三发光强度。

另外，氮化镓系半导体芯片另外还包括一蓝宝石基板，为了避免因第一发光强度、第二发光强度以及第三发光强度彼此之间的光强度相差过大，而导致光色不均匀的现象。因此可以在半导体芯片的蓝宝石基板外侧边进行图案化，以形成凹凸不平的截面。如此则可增加第二发光强度以及第三发光强度。

除了借由芯片基板的图案化来降低光强度相差过大的问题，另外，氮化镓是半导体芯片与覆盖元件之间的距离也必须要加以控制，来降低第一发光强度与第三发光强度彼此之间的差异。例如氮化镓系半导体芯片与覆盖元件最接近的一侧边，该侧边与覆盖元件距离较佳应设定为不超过芯片较短边的长度的一半。如此，不但可以降低发光二极管封装结构的厚度，同样还可以降低第一发光强度与第三发光强度的差异。

在本发明的一实施例中，上述的具有第一发光强度、第二发光强度、以及第三发光强度的光的透出方向相互垂直。

在本发明的一实施例中，上述发光二极管设置于该基材表面或接垫，而因为在本发明的设计中，发光二极管难以借由导线通孔或者是端子进行散热，因此于覆盖胶体的选择上，优选的应选择热固型材料以避免因发热而造成的胶体变型。同时于覆盖胶体中，优选的可以填充粒子以提升热传导功效，相关材料例如TiO₂、SiO₂或者是Al₂O₃等陶瓷材料。

在本发明的一实施例中，上述封装胶体中的填充粒子，其中可以包含一荧光粉材料，该荧光材料可选自由下述所构成的群组中之一或多者：Sr₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺、(Sr,Ba)MgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺、(Sr,Ba)₃MgSi₂O₈:Eu²⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺、SrBaSiO₄:Eu²⁺、CdS:In、CaS:Ce³⁺、Y₃(Al,Gd)₅O₁₂:Ce²⁺、Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce³⁺、SrSiON:Eu²⁺、ZnS:Al³⁺,Cu⁺、CaS:Sn²⁺、CaS:Sn²⁺,F、CaSO₄:Ce³⁺,Mn²⁺、LiAlO₂:Mn²⁺、BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺,Mn²⁺、ZnS:Cu⁺,Cl^-、Ca₃WO₆:U、Ca₃SiO₄C_l2:Eu²⁺、Sr_xBa_yCl_zAl₂O_4-z/2:Ce³⁺,Mn²⁺(X:0.2、Y:0.7、Z:1.1)、Ba₂MgSi₂O₇:Eu²⁺、Ba₂SiO₄:Eu²⁺、Ba₂Li₂Si₂O₇:Eu²⁺、ZnO:S、ZnO:Zn、Ca₂Ba₃(PO₄)₃Cl:Eu²⁺、BaAl₂O₄:Eu²⁺、SrGa₂S₄:Eu²⁺、ZnS:Eu²⁺、Ba₅(PO₄)₃Cl:U、Sr₃WO₆:U、CaGa₂S₄:Eu²⁺、SrSO₄:Eu²⁺,Mn²⁺、ZnS:P、ZnS:P^3-,Cl^-、ZnS:Mn²⁺、CaS:Yb²⁺,Cl、Gd₃Ga₄O₁₂:Cr³⁺、CaGa₂S₄:Mn²⁺、Na(Mg,Mn)₂LiSi₄O₁₀F₂:Mn、ZnS:Sn²⁺、Y₃Al₅O₁₂:Cr³⁺、SrB₈O₁₃:Sm²⁺、MgSr₃Si₂O₈:Eu²⁺,Mn²⁺、α-SrO·3B₂O₃:Sm²⁺、ZnS-CdS、ZnSe:Cu⁺,Cl、ZnGa₂S₄:Mn²⁺、ZnO:Bi³⁺、BaS:Au,K、ZnS:Pb²⁺、ZnS:Sn²⁺,Li⁺、ZnS:Pb,Cu、CaTiO₃:Pr³⁺、CaTiO₃:Eu³⁺、Y₂O₃:Eu³⁺、(Y,Gd)₂O₃:Eu³⁺、CaS:Pb²⁺,Mn²⁺、YPO₄:Eu³⁺、Ca₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Mn²⁺、Y(P,V)O₄:Eu³⁺、Y₂O₂S:Eu³⁺、SrAl₄O₇:Eu³⁺、CaYAlO₄:Eu³⁺、LaO₂S:Eu³⁺、LiW₂O₈:Eu³⁺,Sm³⁺、(Sr,Ca,Ba,Mg)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²⁺,Mn²⁺、Ba₃MgSi₂O₈:Eu²⁺,Mn²⁺、ZnS:Mn²⁺,Te²⁺、Mg₂TiO₄:Mn⁴⁺、K₂SiF₆:Mn⁴⁺、SrS:Eu²⁺、Na_1.23K_0.42Eu_0.12TiSi₄O₁₁、Na_1.23K_0.42Eu_0.12TiSi₅O₁₃:Eu³⁺、CdS:In,Te、CaAlSiN₃:Eu²⁺、CaSiN₃:Eu²⁺、(Ca,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺、Eu₂W₂O₇。

在本发明的一实施例中，为了加强覆盖元件以及基板的接合强度，可以于上述的基板的外侧边形成一阶梯构造，而该覆盖元件则可设置于该阶梯构造中，于此则可以增加覆盖元件以及基板之间的接触面积，避免因发光二极管发热而导致覆盖元件与基板或封装胶体脱层的现象。

本发明的发光二极管封装结构的制造方法包括以下步骤。提供一基材。设置多个发光二极管于基材上，其中多个发光二极管形成一阵列。设置一封装胶体于基材上且包覆多个发光二极管。沿阵列的行方向或列方向在多个发光二极管之间预切割封装胶体，以形成相互平行的多个切槽，其中各切槽切入基材的表面。填充一胶材于各切槽中。对封装胶体及基材进行单体化切割，以形成多个发光二极管封装结构，其中胶材成为各发光二极管封装结构的一覆盖元件。

本发明提供一种发光二极管封装结构，包括一发光二极管以及一封装胶体。发光二极管发射一光，封装胶体包覆该发光二极管，其中封装胶体具有一第一表面以及与第一表面垂直的多个第二表面。其中光通过与第一表面后具有一第一发光强度，光通过与多个第二表面后具有一第二发光强度，第一发光强度不同于该第二发光强度。

在一实施例中，第一发光强度大于第二发光强度。

在一实施例中，第一发光强度小于第二发光强度。

基于上述，在本发明的发光二极管封装结构中，发光二极管发出的光通过与基材表面平行的表面后的发光强度(即所述第一发光强度)，是大于所述光通过与基材表面垂直的表面后的发光强度(即所述第二发光强度)。据此，发光二极管封装结构在特定方向具有较大的发光强度，使发光二极管封装结构产生的光能够因应其装设环境而有效率地进行传递。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明一实施例的发光二极管封装结构的立体图。

图2是图1的发光二极管封装结构的前视图。

图3是图1的发光二极管封装结构的局部剖面图。

图4绘示图1的发光二极管封装结构应用于电子装置的按键内的导光结构。

图5是图1的发光二极管封装结构的侧视图。

图6是本发明另一实施例的发光二极管封装结构的侧视图。

图7是本发明另一实施例的发光二极管封装结构的前视图。

图8是本发明一实施例的发光二极管封装结构的制造方法流程图。

图中元件标号说明如下：

50：导光结构

50a：反射面

52：侧边

54：底面

100、200、300：发光二极管封装结构

110、210、310：基材

110a、130a、130b、130c、130d、130e、310a、330a、330b、330c、330d、330e：表面

110b、210b、310b：接垫

110c、210c、310c：导线

112、212：第一基板

112a：线路层

112b、212b：端子

114、214：第二基板

114a：导电通孔

120、220、320：发光二极管

130、230、330：封装胶体

140、240、340：覆盖元件

142、242：覆盖元件的一端

L1、L1’、L2、L2’、L3、L3’：光

具体实施方式

图1是本发明一实施例的发光二极管封装结构的立体图。图2是图1的发光二极管封装结构的前视图。图3是图1的发光二极管封装结构的局部剖面图。请参考图1至图3，本实施例的发光二极管封装结构100包括一基材110、一发光二极管120以及一封装胶体130。发光二极管120配置于基材110的表面110a上且适于产生及发射光。封装胶体130配置于基材110上且包覆发光二极管120。在本实施例中，发光二极管120例如为朗伯型(Lambertian)光源。

封装胶体130具有与基材110的表面110a平行的一表面130a以及与基材110的表面110a垂直的多个表面130b、130c、130d、130e。发光二极管120发射的光通过与基材110的表面110a平行的表面130a后具有第一发光强度(标示为光L1)，发光二极管120发射的光通过与基材110的表面110a垂直的表面130b、130c、130d后具有第二发光强度(标示为光L2)，且所述第一发光强度大于所述第二发光强度。在本实施例中，发光二极管120的出光具有方向性，且发光二极管封装结构100例如是借由发光二极管120的出光的方向性而使所述第一发光强度大于所述第二发光强度。在本发明的一实施例中，封装胶体130的表面110b与130c平行，封装胶体130的表面110d与130e平行，封装胶体130的表面110b与130c连接于封装胶体130的表面110d与130e。在本发明的一实施例中，光通过封装胶体130表面130b、130c、130d、130e具有不同发光强度。

此外，本实施例的发光二极管封装结构100更包括一覆盖元件140，覆盖元件140设置于封装胶体130与基材110的表面110a垂直的表面130e，发光二极管120发射的光通过覆盖元件140后具有第三发光强度(标示为光L3)。覆盖元件140的透光率低于封装胶体130的透光率，而使所述第三发光强度小于所述第二发光强度。覆盖元件140例如是借由喷涂、溅镀、压模、磨砂或其他适当方式所形成，本发明不对此加以限制。在本实施例中，封装胶体130例如为矩形体，且具有所述第一发光强度、所述第二发光强度及所述第三发光强度的光的透出方向是如图1至图3所示相互垂直。对于封装胶体130外型，本发明不对此加以限制，如图1的右视图，覆盖元件140以及第二基板114的外型为一“L”型。第一基板112及第二基板114的外型为一“L”型。覆盖元件140以及与基材110的外型为一“T”型。

借由上述配置方式，发光二极管120发出的光通过与基材110的表面110a平行的表面130a后的发光强度(即所述第一发光强度)，大于所述光通过与基材110的表面110a垂直的表面130b、130c、130d后的发光强度(即所述第二发光强度)。此外，所述光通过与基材110的表面110a垂直的表面130b、130c、130d后的发光强度(即所述第二发光强度)，大于所述光通过覆盖元件140后的发光强度(即所述第三发光强度)。据此，发光二极管封装结构100在特定方向具有较大的发光强度，使发光二极管封装结构100产生的光能够因应其装设环境而有效率地进行传递。

图4绘示图1的发光二极管封装结构应用于电子装置的按键内的导光结构。举例来说，可如图4所示将发光二极管封装结构100嵌设于按键内的导光结构50的侧边52而非装设于导光结构50的底面54，以降低导光结构50与发光二极管封装结构100结合后的整体厚度。如前所述将发光二极管封装结构100设计为在特定方向具有较大的发光强度，可使发光二极管封装结构100发出的光有效率地沿水平方向传递至导光结构50内侧的多个反射面50a，借由反射面50a对所述光的反射而达到最佳的整体发光效果，以提供按键良好的发光能力。在其他实施例中，发光二极管封装结构100可应用于其他种类的装置或构件，本发明不对此加以限制。

请参考图3，本实施例的基材110的表面110a上具有两接垫110b，发光二极管120配置于一接垫110b上并借由导线110c分别连接两接垫110b，各接垫110b则借由对应的导电通孔114a及线路层112a而连接至对应的端子112b，其中该端子的形状可以为一半通孔形状。进一步而言，本实施例的基材110包括相叠设的一第一基板112及一第二基板114。借由将基材110分为第一基板112及第二基板114，可在第一基板112与第二基板114相结合之前，先在第一基板112上形成线路层112a并在第二基板114上形成导电通孔114a，然后将第一基板112与第二基板114相结合而使导电通孔114a连接线路层112a，且使线路层112a被第一基板112覆盖。据此，不需将线路层112a形成于基材110的表面110a上，以节省表面110a上的配置空间。在本发明的一实施例中，发光二极管120藉由覆晶连接方式与接垫110b电性连接。在本发明的一实施例中，发光二极管120藉由导电粘合剂与导线连接的方式与与接垫110b电性连接。

图5是图1的发光二极管封装结构的侧视图。请参考图5，本实施例的覆盖元件140的一端142并未切入基材110的表面110a。然本发明不以此为限，以下借由附图对此举例说明。图6是本发明另一实施例的发光二极管封装结构的侧视图。在图6的发光二极管封装结构200中，基材210、接垫210b、导线210c、第一基板212、第二基板214、端子212b、发光二极管220、封装胶体230、覆盖元件240的配置与作用方式类似图5的基材110、接垫110b、导线110c、第一基板112、第二基板114、端子112b、发光二极管120、封装胶体130、覆盖元件140的配置与作用方式，于此不再赘述。

发光二极管封装结构200与发光二极管封装结构100的不同处在于，覆盖元件240的一端242至少部分切入基材210的表面210a。详细而言，在对发光二极管封装结构200及其封装胶体230进行单体化之前，例如是先对封装胶体230进行预切割以形成用以配置覆盖元件240的切槽，而此切槽可切入基材210的表面210a，从而，形成于所述切槽内的覆盖元件240亦如图6所示切入基材210的表面210a。

图7是本发明另一实施例的发光二极管封装结构的前视图。在图7的发光二极管封装结构300中，基材310、表面310a、接垫310b、导线310c、发光二极管320、封装胶体330、表面330a、表面330b、表面330c、表面330d、表面330e的配置与作用方式类似图2的基材110、表面110a、接垫110b、导线110c、发光二极管120、封装胶体130、表面130a、表面130b、表面130c、表面130d、表面130e的配置与作用方式，于此不再赘述。

发光二极管封装结构300与发光二极管封装结构100的不同处在于，覆盖元件340是设置于发光二极管320与基材310的表面310a呈垂直的表面320a上。类似于图2的实施例的所述第一发光强度、第二发光强度及第三发光强度的大小关系，在图7的实施例中，通过覆盖元件340自封装胶体330的表面330e透出的光的第三发光强度(标示为光L3’)，小于通过与基材310的表面310a垂直的表面330b、330c、330d的光的第二发光强度(标示为光L2’)，且更小于通过与基材310的表面310a平行的表面330a的光的第一发光强度(标示为光L1’)。在其他实施例中，覆盖元件340可设置于发光二极管320与基材310的表面310a呈垂直的表面320a以及相对于表面320a的封装胶体330的表面330e之间的任何适当位置，本发明不对此加以限制。在本发明的一实施例中，封装胶体130的表面110b与130c平行，封装胶体130的表面110d与130e平行，封装胶体130的表面110b与130c连接于封装胶体130的表面110d与130e。在本发明的一实施例中，光通过封装胶体130表面130b、130c、130d、130e具有不同发光强度。

以下说明本发明一实施例的发光二极管封装结构的制造方法。图8是本发明一实施例的发光二极管封装结构的制造方法流程图。请参考图8，首先，提供大面积的一基材(步骤S620)。接着，设置多个发光二极管于基材上，其中多个发光二极管形成一阵列(步骤S604)。设置一封装胶体于基材上且包覆多个发光二极管(步骤S606)。沿阵列的行方向或列方向在多个发光二极管之间预切割封装胶体，以形成相互平行的多个切槽，其中各切槽切入基材的表面(步骤S608)。填充一胶材于各切槽中(步骤S610)。对封装胶体及基材进行单体化切割，以形成多个发光二极管封装结构，其中胶材成为各发光二极管封装结构的一覆盖元件(步骤S612)，为了增加覆盖元件与该基材表面的连接强度，该覆盖元件可以至少部分切入基材表面。

综上所述，在本发明的发光二极管封装结构中，发光二极管发出的光通过与基材表面平行的表面后的发光强度(即所述第一发光强度)，是大于所述光通过与基材表面垂直的表面后的发光强度(即所述第二发光强度)。此外，所述光通过与基材的表面垂直的表面后的发光强度(即所述第二发光强度)，大于所述光通过覆盖元件后的发光强度(即所述第三发光强度)。据此，发光二极管封装结构在特定方向具有较大的发光强度，使发光二极管封装结构产生的光能够因应其装设环境而有效率地进行传递。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。