一种发光二极管封装结构及其制造方法与流程

本发明涉及一种发光二极管的技术领域，尤其涉及一种发光二极管封装结构及其制造方法。

背景技术：

白光发光二极管是21世纪最具有发展前景的高新技术领域之一，并为第四代照明光源。发光二极管具有固体化、体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快和环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收、无污染)等优点，并广泛应用于通用照明和背光源等领域。由于白光发光二极管符合绿色照明工程节能与环保的要求，未来将产生巨大节能和环保效果。

目前大部分的白光发光二极管主要采取选用荧光粉等具有波长转换物质,搭配有机高分子材料(例如有机还氧树酯(epoxy)或硅胶),经由搅拌混合脱泡后,形成混有荧光粉的高分子胶体材料。混有荧光粉的高分子胶体材料覆盖在蓝光发光二极管上,再经由烘烤完成形成白光二极管。随着白光照明应用的普及,为了追求亮度的提升,因此不断增加白光二极管的功率,但也因此增加白光二极管于使用中所产生的热能。白光二极管所产生的大量热能影响其高分子胶体材料，因为高分子胶体材料对于温度的可耐受性不佳,容易随着长时间处于高温状态下,导致高分子胶体材料迅速老化,进而影响蓝光发光二极管的发光效率,导致白光二极管发生亮度损失,色温飘移等品质不稳定的现象。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本申请的目的是提供一种发光二极管封装结构及其制造方法。

为了解决上述技术问题，本申请揭示了一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括：发光二极管，其具有n型电极及p型电极；以及荧光玻璃，其设置于所述发光二极管，并与所述n型电极及p型电极相对；其中所述荧光玻璃的材料包括玻璃粉及至少一种荧光粉，所述玻璃粉的玻璃转移温度介于300摄氏度与1000摄氏度间。

根据本申请的一实施方式，上述发光二极管还包括：p型半导体层，其设置于所述荧光玻璃；发光层，其设置于所述p型半导体层；以及n型半导体层，其设置于所述发光层，所述p型半导体层从所述发光层及p型半导体层露出，所述n型电极设置于所述n型半导体层，所述p型电极设置于所述p型半导体层。

根据本申请的一实施方式，上述发光二极管还包括保护层，所述保护层包覆所述n型半导体层、发光层、p型半导体层、n型电极及p型电极的侧表面及覆盖所述n型半导体层的表面。根据本申请的一实施方式，上述发光二极管还包括：n型半导体层，其设置于所述荧光玻璃；发光层，其设置于所述n型半导体层；以及p型半导体层，其设置于所述发光层，所述n型半导体层从所述发光层及p型半导体层露出，所述p型电极设置于所述p型半导体层，所述n型电极设置于所述n型半导体层。根据本申请的一实施方式，上述发光二极管还包括保护层，所述保护层包覆所述n型半导体层、发光层、p型半导体层、n型电极及p型电极的侧表面及覆盖所述p型半导体层的表面。根据本申请的一实施方式，上述发光二极管还包括反射层，所述反射层设置于所述保护层。

本申请提供一种发光二极管封装结构的制造方法，其包括：形成所述n型半导体层于基板；形成所述发光层于所述n型半导体层；形成所述p型半导体层于所述发光层；移除所述基板；设置所述荧光玻璃于所述p型半导体层；加热所述荧光玻璃，并使所述荧光玻璃为半融状态，且与所述p型半导体层接合；蚀刻所述n型半导体层及发光层，并裸露所述p型半导体层；以及分别设置所述p型电极及n型电极于所述p型半导体层及n型半导体层。

本申请提供另一种发光二极管封装结构的制造方法，其包括：形成所述n型半导体层于基板；形成所述发光层于所述n型半导体层；形成所述p型半导体层于所述发光层；设置转移基板于所述p型半导体层；移除所述基板；设置所述荧光玻璃于所述n型半导体层；加热所述荧光玻璃，并使所述荧光玻璃为半融状态，且与所述n型半导体层接合；移除所述转移基板；蚀刻所述p型半导体层及发光层，并裸露所述n型半导体层；以及分别设置所述p型电极及n型电极于所述p型半导体层及n型半导体层。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

本申请提供一种发光二极管封装结构及其制造方法，发光二极管封装结构使用荧光玻璃，荧光玻璃不含有机胶体；同时荧光玻璃直接结合于发光二极管，荧光玻璃与发光二极管间不通过胶体接合，发光二极管封装结构于使用时，不会因其内部的胶体不耐高温而发生老化的问题，让发光二极管封装结构具有良好的发光效率及品质。

附图说明

图1为本申请第一实施方式的发光二极管封装结构的示意图。

图2为本申请第一实施方式的发光二极管封装结构的制造流程图。

图3a为本申请第一实施方式的步骤s12的示意图。

图3b为本申请第一实施方式的步骤s15的示意图。

图4为本申请第二实施方式的发光二极管封装结构的示意图。

图5为本申请第三实施方式的发光二极管封装结构的示意图。

图6为本申请第三实施方式的发光二极管封装结构的制造流程图。

图7a为本申请第三实施方式的步骤s23的示意图。

图7b为本申请第三实施方式的步骤s26的示意图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本申请的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本申请。也就是说，在本申请的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

关于本文中所使用之“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本申请，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。

请参阅图1，其是本申请第一实施方式的发光二极管封装结构1的示意图；如图所示，本申请提供一种发光二极管封装结构1，发光二极管封装结构1包括发光二极管10及设置于发光二极管10的荧光玻璃11。荧光玻璃11用于波长转换。当发光二极管10发出第一光源且第一光源通过荧光玻璃11时，荧光玻璃11转换光源的波长形成第二光源，第一光源及第二光源混合成第三光源，例如：第一光源为蓝光，经转换的第二光源为黄光，第一光源与第二光源混合所形成的第三光源为白光。

本实施方式的发光二极管10为蓝光发光二极管，其包括n型半导体层101、发光层102、p型半导体层103、n型电极104及p型电极105。

请一并参阅图2及图3a-3b，其是本申请第一实施方式的发光二极管封装结构1的制造流程图、步骤s12的示意图及步骤s15的示意图；如图所示，本实施方式的发光二极管封装结构1的制造方法是先执行步骤s10，形成n型半导体层101于蓝宝石基板2，接著执行步骤s11，形成发光层102于n型半导体层101，其中发光层102为量子井结构。然后执行步骤s12，形成p型半导体层103于发光层102，如图3a所示。接著执行步骤s13，移除蓝宝石基板2，然后执行步骤s14，荧光玻璃11设置于p型半导体层103。接着执行步骤s15，加热荧光玻璃11，使荧光玻璃11形成半融状态，以与p型半导体层103接合，如图3b所示。然后执行步骤s16，蚀刻n型半导体层101及发光层102，让部份的p型半导体层103露出。最后执行步骤s17，n型电极104形成于n型半导体层101，p型电极105形成于p型半导体层103。荧光玻璃11与n型电极104及p型电极105相对，如图1所示。

荧光玻璃11的材料包括玻璃粉及至少一种荧光粉，玻璃粉选用玻璃转移温度介于300摄氏度与1000摄氏度间的玻璃粉。本实施方式的玻璃粉使用磷酸盐系玻璃粉，其成分至少包括氧化锡、氧化钡及五氧化二磷，于本实施方式中，氧化锡的重量百分比为40wt％与60wt％间，氧化钡的重量百分比为10wt％与20wt％间，五氧化二磷的重量百分比为20wt％与35％间，由上述材料组成的玻璃粉的玻璃转移温度为350摄氏度与450摄氏度间，其折射率为1.78，其可见光穿透率为90％。

本实施方式的玻璃粉也可使用硼锌硅酸盐类玻璃粉,其成分至少包含氧化硼、氧化硅、氧化锂、氧化钠、氧化锌及氧化铌,其中氧化硼的重量百分比为20wt％与25wt％间,氧化硅的重量百分比为10wt％与15wt％间,氧化锂的重量百分比为1wt％与5wt％间,氧化钠的重量百分比为2wt％与4wt％间,氧化锌的重量百分比为40wt％与55wt％间,氧化铌的重量百分比为8wt％与12wt％间,此玻璃粉之玻璃转移温度为500摄氏度与600摄氏度间,其折射率为1.65与1.72间,其可见光穿透率介于88％与95％间。

本实施方式的玻璃粉也可使用硼硅酸盐类玻璃粉,其成分至少包含氧化硼、氧化硅、氧化钙及氧化铝,其中氧化硼的重量百分比为30wt％与40wt％间,氧化硅的重量百分比为23wt％与35wt％间,氧化钙的重量百分比为20wt％与36wt％间，氧化铝的重量百分比为2wt％与10wt％间,此玻璃粉之玻璃转移温度为620摄氏度与700摄氏度间,其折射率为1.51与1.6间,其可见光穿透率为88％与95％间。本实施方式的至少一种荧光粉选自黄色荧光粉、绿色荧光粉及红色荧光粉中至少一种，黄色荧光粉可为釔鋁鎦石，其化学式为：

(lu1-x-y-a-byxgdy)3(al1-zgaz)5o12:ceaprb；

其中0<x<1,0<y<1,0<z<0.1,0<a<0.2及0<b<0.1,如：lu3al5o12:ce3+及y3al5o12:ce3+。绿色荧光粉为srsi2n2o2:eu2+或(sr1-u-v-xmgucavbax)(ga2-y-zalyinzs4):eu2+，如：srga2s4:eu2+和sr1-xbaxsio4:eu2+。

红色荧光粉包含ecas、bssne、sson以及(ca1-xsrx)s:eu2+,其中0<x<1，如cas:eu2+或srs:eu2+；

或为(sr1-x-ybaxcay)2-zsi5-aalan8-aoa:eu2+,其中0<a<5,0<x<1,0<y<1,和0<z<1，如sr2si2n8:eu2+。

玻璃粉与至少一种荧光粉的比例介于5与50间。荧光玻璃11的制作方法先将玻璃块通过行星式球磨机研磨3～24小时，并研磨至玻璃粉，玻璃粉的粒径介于1um与50um间。玻璃粉与至少一种荧光粉均匀混合，获得混合玻璃粉及至少一种荧光粉的粉体。接著将粉体放置在模具，使用200公斤与10000公斤间的压力预压成型荧光玻璃块。然后将荧光玻璃块放置在冷均压机，冷均压力介于200bar与5000bar间，让荧光玻璃块分成多个荧光玻璃块。然后多个荧光玻璃块经高温烧熔为荧光玻璃碇，烧熔温度介于400摄氏度与1000摄氏度。最后荧光玻璃碇经线切割为荧光玻璃11，荧光玻璃11的厚度介于200um与500um间。

然本实施方式的荧光玻璃11设置于发光二极管10的p型半导体层103，因荧光玻璃11的玻璃粉的玻璃转移温度介于300摄氏度与1000摄氏度间，荧光玻璃11与p型半导体层103通过晶圆接合方式接合，晶圆接合的温度设定于500～700摄氏度及压力设置于1000～4000公斤，如此荧光玻璃11于接合时会呈现半融状态，容易与p型半导体层103接合，本实施方式的荧光玻璃11可于低温及低压力与发光二极管10接合，而且荧光玻璃11与p型半导体层103间无须通过胶体连接，于后续制程或使用上不会有胶体不耐高温的问题产生。

复参阅图1，本实施方式的发光二极管封装结构1更包括保护层106，保护层106覆盖于发光二极管10裸露于外的表面，本实施方式的保护层106包覆n型半导体层101、发光层102、p型半导体层103、n型电极104及p型电极105的侧表面及覆盖于n型半导体层101的表面，以保护发光二极管10及隔离n型电极104与p型电极105。

请参阅图4，其是本申请第二实施方式的发光二极管封装结构1的示意图；如图所示，本实施方式的发光二极管封装结构1更包括反射层107，反射层107设置于保护层106，以反射发光层102的侧向发光，让发光二极管10所产生的光源往荧光玻璃11通过。

请参阅图5、图6及图7a-7b，其是本申请第三实施方式的发光二极管封装结构1的示意图、发光二极管封装结构1的制造流程图、步骤s23的示意图及步骤s26的示意图；如图所示，本实施方式的发光二极管封装结构1与上述实施方式的发光二极管封装结构不同在于，荧光玻璃11与n型半导体层101接合，保护层106覆盖于p型半导体层103的表面。本实施方式的发光二极管封装结构1的制造方法是先执行步骤s20，形成n型半导体层101于蓝宝石基板2；接着执行步骤s21，形成发光层102于n型半导体层101；然后执行步骤s22，形成p型半导体层103于发光层102；接着执行步骤s23，设置转移基板3于p型半导体层103，如图7a所示。然后执行步骤s24，移除蓝宝石基板2，接着执行步骤s25，设置荧光玻璃11于n型半导体层101，然后执行步骤s26，加热荧光玻璃11，并使荧光玻璃11为半融状态，荧光玻璃11与n型半导体层101接合，如图7b所示。接着执行步骤s27，移除转移基板3，然后执行步骤s28，蚀刻p型半导体层103及发光层102，并裸露所述n型半导体层101；最后执行步骤s29，分别设置p型电极105及n型电极104于p型半导体层103及n型半导体层101，如图5所示。当然本实施例的发光二极管封装结构1更能于保护层106上设置反射层，如图4所示。

综上所述，本申请的一或多个实施方式中，本申请提供一种发光二极管封装结构及其制造方法，发光二极管封装结构的荧光玻璃直接与发光二极管的p型半导体层或n型半导体层直接接合，不用通过胶体接合，同时本申请的发光二极管封装结构使用荧光玻璃而非高分子有机胶体，使发光二极管封装结构整体内不具有胶体，如此本申请的发光二极管封装结构不会因高温而产生老化的问题，进而提升发光二极管封装结构的发光效率。

上所述仅为本申请的实施方式而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的权利要求范围之内。