发光二极管装置及其制造方法与流程

本揭露是关于一种发光二极管装置及其制造方法。

背景技术：

由于发光二极管(light-emittingdiode，led)具有寿命长、体积小、低振动、散热低、能源消耗低等优点，发光二极管已广泛应用于指示灯或居家光源等装置中。近年来，随着多色域及高亮度的发展，发光二极管已应用在各种显示装置、照射装置等。

传统发光二极管装置的结构具有发光二极管晶片散热问题，且也容易发生发光二极管晶片所发出的光线未经波长转换物质转换就出光的情况，这会导致发光不均匀。

技术实现要素：

本揭露的实施方式提供一种发光二极管装置，将波长转换层与发光二极管晶片之间的中间层厚度减薄以提高发光二极管晶片的散热效率，进而提升发光二极管装置的发光稳定性，并使中间层与反射构件之间的部分界面为平坦的，以及使波长转换层的侧边直接与反射构件接触，借此避免发光二极管晶片所发出的光线未经波长转换层转换后就出光的情况发生。因此，本发光二极管装置可以提升发光二极管装置的侧面取光效率并可达到提升光线均匀化的设计需求。

于部分实施例中，一种发光二极管装置包含发光二极管晶片、波长转换层与中间层。波长转换层包含面向发光二极管晶片的顶面的底面。中间层具有第一部分以及第二部分，第一部分位于发光二极管晶片与波长转换层的部分的底面之间，第二部分自第一部分延伸且连接于波长转换层的剩余底面与发光二极管晶片的侧面之间。第二部分的侧面包含线形面与弧形面，线形面大致对齐于波长转换层的侧面，弧形面的一端连接线形面而另一端连接发光二极管晶片的侧面，且线形面与弧形面构成导角。

于部分实施例中，导角的角度为约90度至约160度之间。

于部分实施例中，线形面与波长转换层的底面之间的夹角约在90度以下。

于部分实施例中，中间层为粘着剂。

于部分实施例中，波长转换层的材料包含量子点或荧光粉或其组合。

于部分实施例中，发光二极管装置还包含反射构件包覆波长转换层侧面、中间层的第二部分的侧面以及发光二极管晶片的未被第二部分所覆盖的侧面，其中波长转换层的侧面直接接触反射构件。

于部分实施例中，第一部分的厚度小于第二部分的最小厚度。

于部分实施例中，发光二极管装置还包括基板，发光二极管晶片以覆晶方式位于基板上。

于部分实施例中，一种发光二极管装置的制造方法，包含提供波长转换层；形成具有粘性的中间层于波长转换层上；间隔设置多个发光二极管晶片于中间层上；加热与加压使得一部分的中间层往发光二极管晶片之间的间隔处流动，以及流至发光二极管晶片的侧面；位于发光二极管晶片之间的间隔处的中间层表面形成一弧形面；执行第一次切割经过位于发光二极管晶片之间的间隔处的中间层与底下的波长转换层，以得到多个发光单元，其中第一次切割使得中间层具有至少一侧面，侧面与被切割过的弧形面构成导角；以及形成反射构件以包覆每一发光单元的侧面。

于部分实施例中，发光二极管装置的制造方法还包含固化制程，在加热与加压之后执行固化制程，使具有粘性的中间层固化于发光二极管晶片的侧面上。

于部分实施例中，导角的角度为约90度至约160度之间。

于部分实施例中，其中于第一次切割后更提供基板，使发光单元设置于基板上，且于基板上形成反射构件包覆每一发光单元的侧面。

于部分实施例中，发光二极管装置的制造方法还包括执行第二次切割经过位于发光单元之间的反射构件，以形成具有被反射构件包覆的发光单元。

于部分实施例中，于执行第二次切割后，发光二极管装置的制造方法还包括移除基板。

于部分实施例中，于提供基板后，发光二极管装置的制造方法还包括倒置发光单元，使波长转换层朝上而发光二极管晶片朝下且位于基板上。

于部分实施例中，发光二极管装置的制造方法还包括执行第二次切割经过位于发光单元之间的反射构件与基板，以形成具有被反射构件包覆的发光单元位于基板上。

于部分实施例中，基板是线路基板，发光二极管晶片以覆晶方式位于线路基板上。

于部分实施例中，加热与加压使中间层的tanδ介于约0.7至约3.0。

附图说明

阅读以下详细叙述并搭配对应的附图，可了解本揭露的多个样态。需留意的是，附图中的多个特征并未依照该业界领域的标准作法绘制实际比例。事实上，所述的特征的尺寸可以任意的增加或减少以利于讨论的清晰性。

图1a绘示根据一实施例的发光二极管装置的剖面图；

图1b绘示根据一实施例的发光二极管装置与对比例的亮度比较图；

图2绘示根据另一实施例的发光二极管装置的剖面图；

图3a至图3h绘示根据一实施例的发光二极管装置的制造方法；以及

图4a至图4g绘示根据另一实施例的发光二极管装置的制造方法。

具体实施方式

以下将以附图及详细说明清楚说明本揭露的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本揭露的实施例后，当可由本揭露所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本揭露的精神与范围。举例而言，叙述“第一特征形成于第二特征上方或上”，于实施例中将包含第一特征及第二特征具有直接接触；且也将包含第一特征和第二特征为非直接接触，具有额外的特征形成于第一特征和第二特征之间。此外，本揭露在多个范例中将重复使用元件标号以和/或文字。重复的目的在于简化与厘清，而其本身并不会决定多个实施例以和/或所讨论的配置之间的关系。

此外，方位相对词汇，如“在…之下”、“下面”、“下”、“上方”或“上”或类似词汇，在本文中为用来便于描述绘示于附图中的一个元件或特征至另外的元件或特征的关系。方位相对词汇除了用来描述装置在附图中的方位外，其包含装置于使用或操作下的不同的方位。当装置被另外设置(旋转90度或者其他面向的方位)，本文所用的方位相对词汇同样可以相应地进行解释。

图1a绘示根据本揭露的部分实施例的发光二极管装置100的剖面图。发光二极管装置100包含发光二极管晶片200、波长转换层300、中间层400以及反射构件500。发光二极管晶片200包含顶面202、相对于顶面202的底面204，以及位于顶面202与底面204之间的侧面206，并且具有二电极208设置于底面204上，其中电极208包括一正极与一负极。波长转换层300包含面向发光二极管晶片200的顶面202的底面302、与底面302相连接的侧面306、以及与底面302相对的出光面304。

于部分实施例中，发光二极管晶片200包含一n型半导体层，一p型半导体层，以及一主动层位于n型半导体层和p型半导体层之间。于部分实施例中，发光二极管晶片200发出蓝光。于部分实施例中，发光二极管晶片200为覆晶形式。

于部分实施例中，波长转换层300为含有波长转换物质的封装胶，其中波长转换物质可选自荧光粉、色素、颜料、量子点或其中之一或以上的组合，其作用为将发光二极管晶片200所发出的光线以一定比例进行波长转换。

于部分实施例中，中间层400为粘着剂，可将发光二极管晶片200固定于波长转换层300上。于部分实施例中，中间层400为可透光的接着层，其材料可以为任何具透光性的高分子胶材，例如包含硅胶树脂(siliconeresin)、环氧树脂(epoxyresin)、或是包含两种以上的复合材料，但本揭露不以此为限。此外，接着层也可以额外添加填充粒子(filler)来进行光路径调整或是提升导热系数，例如不同尺寸的二氧化钛(tio2)、二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、氮化硼(bn)、氧化锌(zno)等。中间层400具有第一部分402位于发光二极管晶片200的顶面202与波长转换层300的底面302之间，中间层400更具有第二部分404自第一部分402延伸且连接于波长转换层300的剩余的底面302与发光二极管晶片200的侧面206。

中间层400的第二部分404的侧面406包含线形面408与弧形面410，线形面408大致对齐于波长转换层300的侧面306，换句话说，线形面408与波长转换层300的侧面306共平面。弧形面410的一端连接线形面408而另一端连接发光二极管晶片200的侧面206。线形面408与弧形面410构成一导角θ1。于部分实施例中，导角θ1为约90度至约160度之间，线形面408与波长转换层300的底面302之间的夹角θ2≦90度。于部分实施例中，导角θ1≧夹角θ2。据此，中间层400的第二部分404透过线形面408、弧形面410、发光二极管晶片200的侧面206、部分波长转换层300的底面302构成具有一定的体积。

于发光二极管晶片200是以覆晶方式连接线路基板(未绘示)的实施例中，由于发光二极管晶片200的主动层靠近发光二极管晶片200的底面204，透过中间层400的第二部分404位于发光二极管晶片200的侧面206，可以增加发光二极管晶片200的侧面206的取光，进而增加整个发光二极管装置100的亮度。此外，第二部分404的体积愈大，可以降低蓝光被反射构件500直接反射而回打到发光二极管晶片200本身的机率，进而降低发光二极管晶片200本身吸收蓝光而产生蓝光效率损失。透过线形面408、弧形面410、厚度t2以及导角θ1的设计，可以扩大第二部分404的体积。

对上述实施例与第一对比例与第二对比例的亮度进行测试，如图1b所示，虚线1所框住的部分为实施例的亮度数据，虚线2与虚线3所框住的部分分别为第一对比例与第二对比例的亮度数据。第一对比例的发光二极管装置的中间层400的侧面406为一连续的平滑面，没有线性面，即不具本实施例的线形面408与弧形面410所构成的导角设计；第二对比例的发光二极管装置的中间层400不具有第二部分404，发光二极管晶片的侧面直接接触反射构件500的内表面。由图1b的实验结果可知，具有导角的实施例的亮度高于第一对比例与第二对比例，进一步而言，实施例的亮度相较于第一对比例的亮度提升了约8％，实施例的亮度相较于第二对比例的亮度提升了约12％。

中间层400的第一部分402的厚度t1小于第二部分404的最小厚度t2。于部分实施例中，第一部分402的厚度t1小于约20微米，当厚度t1够薄而使发光二极管晶片200的散热路径变短，也就是说，发光二极管晶片200产生的热量可快速透过第一部分402传导到波长转换层300后导出，可有效减缓发光二极管晶片200工作温度的升高，达到良好散热的目的。举例而言，于厚度t1为约20微米的实施例中，量测发光二极管晶片200的表面温度为约摄氏180°至约摄氏190°，于厚度t1为约13微米的实施例中，量测发光二极管晶片200的表面温度为约摄氏145°至约摄氏155°。于厚度t1为约3微米的实施例中，量测发光二极管晶片200的表面温度为约摄氏95°至约摄氏105°。换句话说，当厚度t1从约20微米降低至约13微米，发光二极管晶片200的温差可以达到约摄氏30°至约摄氏40°，当厚度t1从约13微米降低至约3微米，发光二极管晶片200的温差可以达到约摄氏45°至约摄氏55°。

反射构件500包覆波长转换层300的侧面306、中间层400的第二部分404的侧面406(例如：线形面408与弧形面410)以及包覆发光二极管晶片200的剩余未被第二部分404所覆盖的侧面206，并裸露出波长转换层300的出光面304与二电极208，以维持发光二极管装置100出射光的正向出光，并提高发光二极管装置100的光取出效率。于部分实施例中，反射构件500为具有高反射率且可使光线反射的材料，例如可为白色反射材料，其包含二氧化钛及硅胶树脂。于部分实施例中，因为中间层400的第二部分404的线形面408为实质上平坦的面，当光线抵达线形面408与反射构件500的之间的界面时，可降低光线的多重反射现象，而达到使发光二极管装置100的侧光取出效率提升的效果。

此外，因为波长转换层300的侧面306与反射构件500之间若存有其他物质，可能会容易产生发光二极管晶片200所发出的光线未经波长转换层300转换后就出光的情况。例如假若有部分中间层400(或其他可导光介质)位于波长转换层300的侧面306与反射构件500之间，乃会容易发生发光二极管晶片200所发出的光线未经波长转换层300转换就经由位于其侧边的中间层400(或其他可导光介质)出光或是经由中间层400(或其他可导光介质)朝反射构件500的顶面502出光。因此，于部分实施例中，本发明的波长转换层300的侧面306是直接接触反射构件500，如此一来，发光二极管晶片200所发出的光线可通过中间层400的第一部分402或第二部分404，接着透过波长转换层300的底面302入射至波长转换层300而从出光面304射出，而不会发生发光二极管晶片200所发出的光线未经波长转换层300转换即出光的情况。也就是说，发光二极管晶片200发出的光线在通过中间层400的第一部分402或第二部分404之后不会直接朝向反射构件500的顶面502射出，如此一来，可达到提升光线均匀化的效果。举例而言，发光二极管晶片200发出的光线为蓝光，波长转换层300含有红色量子点与绿色量子点，蓝光可通过中间层400的第一部分402或第二部分404，接着完全经过波长转换层300的底面302而进入波长转换层300，红色量子点吸收一部分的蓝光后发出红光，绿色量子点吸收一部分的蓝光后发出绿光，如此红光、绿光与剩余蓝光混合而发出白光。

图2绘示根据本揭露另一实施例的发光二极管装置100的剖面图。如图2所示，本实施例与图1a所示的实施例之间的差异主要在于：本实施例还包含一基板800，基板800上设有多个对应发光二极管晶片200的二电极208的接合垫(未绘示)。于本实施例中，发光二极管晶片200以覆晶封装方式(flip-chippackage)连接基板800，如此一来，可降低封装热阻，并进而改善整体发光二极管装置100的发光效率。于本实施例中，基板800为一种线路基板。于一些实施例中，基板800可以是布有线路的陶瓷散热基板或金属散热基板(metalcorepcb；mcpcb)。除此之外，因发光二极管晶片200是以覆晶方式连接基板800，而发光二极管晶片200的主动层靠近发光二极管晶片200的底面204，因中间层400的第二部分404位于发光二极管晶片200的侧面206，如此一来，可以增加发光二极管晶片200的侧面206的取光，进而增加整个发光二极管装置100的亮度。

图3a至图3h绘示根据一实施例的发光二极管装置的制造方法。参照图3a至图3h，其分别为本揭露的一实施例的发光二极管装置的制造方法于不同阶段的示意图。参照图3a，发光二极管装置的制造方法包含提供波长转换层300，波长转换层300包含相对的第一面302(相当于图1a的底面302)与第二面304(相当于图1a的出光面304)、以及与第一面302和第二面304相连的侧面306。于波长转换层300的第一面302上形成中间层400，中间层400为具有粘性的层，举例而言，中间层400为粘着剂，且中间层400具有厚度t3。

参照图3b，其后，沿第一方向x与垂直于第一方向x的第二方向y等距离间隔设置多个发光二极管晶片200于中间层400上，发光二极管晶片200的一面202(相当于图1a的顶面202)接触中间层400，发光二极管晶片200具有二电极208设置于发光二极管晶片200的另一面204(相当于图1a的底面204)上。应理解的是，发光二极管晶片200的数量不限于如本实施例所绘示的两个，还可以是三个、四个或者更多。

接下来，如图3c所示，对中间层400执行加热与加压，使加热后与加压后的中间层400的流动性大于其加热与加压之前的流动性，促使一部分的中间层400往发光二极管晶片200之间的间隔处流动，以及流至发光二极管晶片200的侧面206上，使得中间层400环绕发光二极管晶片200的周围，剩余的中间层400留在发光二极管晶片200与波长转换层300之间。位于波长转换层300与发光二极管晶片200之间的中间层400的厚度t3变成厚度t1，厚度t1小于厚度t3。也就是说，位于波长转换层300与发光二极管晶片200之间的中间层400的第一部分402具有厚度t1。进一步而言，通过调整中间层400的材料的流变特性，其中流变的损耗因子(tanδ)主要关系式为tanδ＝g”/g’，也就是损失模数与储存模数之比，g”为损失模数(lossmoduli)，g’为储存模数(storagemoduli)，将中间层400的tanδ控制在介于约0.7至约3.0之间，再搭配热压合设备进行加热与加压制程，能使得中间层400的第一部分402的厚度t1小于约20微米，同时，第二部分404的厚度t2可以维持大于第一部分402的厚度t1以助于发光二极管晶片200的侧边的取光大幅增加，进而增加整个发光二极管装置100的亮度，且中间层400的第二部分404的体积越大，可以有效降低发光二极管晶片200的侧光经由反射构件500反射而回打到发光二极管晶片200的机率，进而大幅降低侧光被发光二极管晶片200本身吸收而产生效率损失。中间层400的第一部分402的厚度t1够薄而使发光二极管晶片200的散热路径变短，也就是说，发光二极管晶片200产生的热量可快速透过中间层400的第一部分402传导到波长转换层300后导出，可有效减缓发光二极管晶片200工作温度的升高，达到良好散热的目的。此外，位于发光二极管晶片200之间的间隔处的中间层400表面成弧形面410。

接着，在加压与加热之后执行固化制程，使中间层400固化而固定于于发光二极管晶片200的侧面206上以及其面对波长转换层300的顶面202。

参照图3d，执行第一次切割经过位于发光二极管晶片200之间的间隔处的中间层400与底下的波长转换层300，以得到多个发光单元700，每一发光单元700的中间层400具有与第一部分402连接的第二部分404，第二部分404具有最小厚度t2，厚度t1小于厚度t2，第一次切割使得第二部分404具有至少一侧面406，此侧面406具有线形面408与被切割过的弧形面410，且线形面408大致对齐于波长转换层300的侧面306，也就是说，使得中间层400的第二部分404的线形面408与波长转换层300的侧面306共平面，线形面408与被切割过的弧形面410构成一导角θ1(见图3d与图3f)。于部分实施例中，导角θ1角度为约90度至约160度之间。

参照图3e，提供作为承载用途的基板600，并使发光单元700设置于基板600上，于本实施例中，基板600是一个承载基板，例如玻璃基板、金属基板、胶带或其他适合的载体结构。

参照图3f，于基板600上形成反射构件500包覆每一发光单元700的侧面，并裸露出二电极208，并执行第二次切割经过位于发光单元700之间的反射构件500，使相邻的发光单元700之间的反射构件500能被切断，以形成具有被反射构件500包覆的发光单元700。参照图3g，被反射构件500包覆的相邻的发光单元700因被切割而彼此分隔开。接着，参照图3h，移除基板600，使波长转换层300的出光面304露出，形成发光二极管装置100。

图4a至图4g绘示根据另一实施例的发光二极管装置的制造方法，其与图3a至图3h所示的实施例的主要差异在于图4e至图4g。图4a至图4d的步骤可类似图3a至图3d所述的步骤，于此不再重复说明。

参照图4e，提供基板800，基板800是一线路基板，详细而言，于本实施例中，基板800是布有线路的陶瓷散热基板或金属散热基板，将发光单元700以覆晶方式电性连接至基板800，也就是说，于图4d执行第一次切割以得到多个发光单元700，之后倒置发光单元700使其波长转换层300出光面304朝上且使发光二极管晶片200接触并位于基板800上，使二电极208面向基板800而透过焊料电性连接接触垫(未绘示)。

接着，参照图4f，于基板800上形成反射构件500包覆每一发光单元700的侧面。接着，执行第二次切割经过位于发光单元700之间的反射构件500与基板800，以形成具有被反射构件500包覆的发光单元700于基板800上，如图4g所示。

根据实施例的发光二极管装置100可视实际需求应用至适当的发光产品，例如可应用在显示器的背光模组上或是其他一般照明产品上。

发光二极管装置100透过使位于波长转换层300与发光二极管晶片200之间的中间层400的第一部分402的厚度t1小于20微米，厚度t1够薄而使发光二极管晶片200的散热路径变短，也就是说，发光二极管晶片200产生的热量可快速透过第一部分402传导到波长转换层300后导出，可有效减缓发光二极管晶片200工作温度的升高，达到发光二极管装置100的发光稳定性提升的效果。因为中间层400的第二部分404的线形面408为实质上平坦的面，当光线抵达线形面408与反射构件500的之间的界面时，会降低光线的多重反射，而达到使发光二极管装置100的侧光取出效率提升的效果，并且，第二部分404可以降低蓝光被反射构件500直接反射而回打到发光二极管晶片200本身的机率，进而降低发光二极管晶片200本身吸收蓝光而产生蓝光效率损失。发光二极管装置100更透过设置波长转换层300的侧面306直接接触反射构件500，如此一来，发光二极管晶片200发出的光线在通过中间层400的第一部分402或第二部分404之后不会直接朝向反射构件500的顶面502射出，如此一来，可达到提升光线均匀化的效果。

以上概述数个实施方式或实施例的特征，使所属领域中具有通常知识者可以从各个方面更加了解本揭露。本技术领域中具有通常知识者应可理解，且可轻易地以本揭露为基础来设计或修饰其他制程及结构，并以此达到相同的目的及/或达到在此介绍的实施方式或实施例相同的优点。本技术领域中具有通常知识者也应了解这些相等的结构并未背离本揭露的揭露精神与范围。在不背离本揭露的精神与范围的前提下，可对本揭露进行各种改变、置换或修改。