TWI597869B - 發光裝置封裝結構及其製造方法 - Google Patents

Description

發光裝置封裝結構及其製造方法

本發明涉及一種發光裝置，特別涉及一種半導體發光元件的封裝結構及其製造方法。

作為一種新興的光源，發光二極體憑藉其發光效率高、體積小、重量輕、環保等優點，已被廣泛地應用到當前的各個領域當中，大有取代傳統光源的趨勢。

傳統的發光二極體通常包括一基底、設置於基底上的發光二極體晶片，及封裝於發光二極體晶片上的封裝體。為使發光二極體能發出不同顏色的光，通常在封裝體內加入螢光粉，發光二極體晶片發出的光可激發螢光粉發出不同波長的光，從而與發光二極體晶片發出的光混合成不同顏色例如白色的光。目前業界通常是將粉末狀的螢光粉混入液態封裝體中，再利用注射成型的方式將封裝體覆蓋在發光二極體晶片上。但由於在封裝的過程中，需要經過烘烤固化的製程，由於製程所需時間及螢光粉自身重力的因素，螢光粉會在封裝體中產生不規則的沉澱，因而得到的封裝結構達不到預期的光學效果。

另外，一般封裝製程大都採用環氧樹脂的材料，但環氧樹脂在高溫下容易變質以及產生黃化現象，造成發光元件壽命下降。

有鑒於此，有必要提供一種發光裝置的封裝結構及其製造方法，利用該製造方法得到的發光裝置具有更好的光學性能。

一種發光裝置封裝結構，包括一發光元件，至少二電極層及一反射杯，該發光元件置於反射杯的底部並與二電極層電性連接，該發光裝置封裝結構還包括置於反射杯上並對發光元件密封的封裝體，該封裝體包括由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物及螢光粉，且該化合物和該螢光粉經由混煉混合而成。

一種發光裝置封裝結構的製造方法，其步驟包括：提供發光元件，將發光元件設置在一封裝基板上並電性連結到外部電極；提供螢光粉及由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物，並將螢光粉與化合物混煉混合形成封裝材料；及將所述封裝材料對發光元件進行密封。

與習知技術相比，本發明發光元件封裝結構利用由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物及螢光粉混煉而成，可有效避免螢光粉在封裝材料中產生沉澱，使螢光粉在封裝材料中分佈均勻，從而可使發光裝置獲得預期的光學效果。

10‧‧‧發光元件

101‧‧‧電極

20‧‧‧封裝基板

30‧‧‧電極層

40‧‧‧反射杯

50‧‧‧封裝體

圖1為本發明一實施方式的發光裝置封裝結構的剖視示意圖。

圖2為本發明一實施方式的發光裝置封裝結構製造方法的流程圖。

圖1為本發明一實施例的發光裝置封裝結構的剖視示意圖。該發光裝置封裝結構包括一發光元件10及一反射杯40，該發光元件10置於反射杯40的底部並與二電極101電性連接，一透明的封裝體50置於反射杯40上並對發光元件10密封。

發光元件10可以是在430nm以上具有發光峰值波長的氮化鎵系化合物半導體，例如可以是發藍光的發光二極體，當然還可以在430nm以下具有發光峰值波長的氮化鎵系化合物半導體，例如紫外光發光二極體。發光元件10的二電極101分別與二電極層30電連接從而可與外部電源導通，以提供發光元件10工作時所需的電能。電極101及電極層30並不限於兩個，可視需求增加數量以保證發光元件10與外部的電連接。

優選的，發光元件10置於一封裝基板20的頂面上。發光元件10倒裝在封裝基板20上，可以理解在其他實施例中發光元件10並不限於倒裝。封裝基板20可以為一混合物，該混合物包括由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑，且所述環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑經由混煉混合形成。其中，環氧樹脂可以為環氧氯丙烷(CH2CHOCH2Cl)、環氧丙醇(CH2CHOCH2OH)等。矽樹脂可以為苯基三甲基矽烷((CH3O)3SiC6H5)等。硬化劑可以為矽酸類硬化劑或三乙基四胺(TETA)。

優選的，二電極層30彎折延伸至封裝基板20的底面，使該發光裝置形成表面貼裝形態。

反射杯40可以為一混合物，該混合物包括由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑，且所述環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑經由混煉混合形成。其中，環氧樹脂可以為環氧氯丙烷 (CH2CHOCH2Cl)、環氧丙醇(CH2CHOCH2OH)等。矽樹脂可以為苯基三甲基矽烷((CH3O)3SiC6H5)等。硬化劑可以為矽酸類硬化劑或三乙基四胺(TETA)。於本發明一實施例中，所述封裝基板20與反射杯40為一體成型的結構。

該封裝體50包括由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物及螢光粉，且該化合物和該螢光粉經由混煉混合而成。由環氧樹脂與矽樹脂可形成高分子化合物，也即聚合物。將粉末狀的化合物及螢光粉置於混煉機中捏合、混煉，可使螢光粉與化合物混合均勻並均質化，從而使螢光粉在封裝體50中分佈均勻，由於可避免螢光粉在封裝體50中產生沉澱，採用該封裝體50封裝的發光元件10可得到預期的光學效果。其中，環氧樹脂可以為環氧氯丙烷(CH2CHOCH2Cl)、環氧丙醇(CH2CHOCH2OH)等。矽樹脂可以為苯基三甲基矽烷((CH3O)3SiC6H5)等。螢光粉可以是例如石榴石基螢光粉、矽酸鹽基螢光粉、原矽酸鹽基螢光粉、硫化物基螢光粉、硫代鎵酸鹽基螢光粉和氮化物基螢光粉。由於封裝體50內具有螢光粉，螢光粉受到發光元件10發出的光激發後可形成另一波長的光，該另一波長與發光元件10發出的光的波長不同。

優選的，在環氧樹脂中還可以加入硬化劑、催化劑、脫模劑、阻燃劑及反應抑制劑等中的至少一種添加劑。其中，硬化劑可以為矽酸類硬化劑或三乙基四胺(TETA)等。催化劑可以為白金化合物(platinum compound)等。脫模劑可以為矽氧烷化合物等。阻燃劑可以是各種樹脂。反應抑制劑可以為乙炔基甲醇(acetylene alcohol)等。

請參考圖2，本發明一實施例中的發光裝置封裝結構的製造方法包括如下步驟：

第一步，提供發光元件10。發光元件10可為一發光二極體。

第二步，提供螢光粉及由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物，並將化合物與螢光粉混煉形成封裝材料。

第三步，將封裝材料對發光元件進行密封以形成封裝體50。

其中，可使發光元件10置於一封裝基板20上，並使發光元件10的二電極101分別與二電極層30電連接。封裝基板20可以為一混合物，該混合物包括由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑，且所述環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑經由混煉混合形成。所述環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑經由混煉混合後，再利用轉注成型(transfer molding)或埋入成型的技術形成所述封裝基板的形狀。

其中，還可在封裝基板20上設置一反射杯40，將發光元件10設於反射杯40的底部，並使封裝體50封裝於反射杯40內。反射杯40可以為一混合物，該混合物包括由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑，且所述環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑經由混煉混合形成。所述環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑經由混煉混合後，再利用轉注成型或埋入成型的技術形成所述反射杯的形狀。

優選的，可利用轉注成型的方式，即高溫下直接於封裝模具中將封裝材料液化，接著成型在反射杯40上以形成封裝體50。由於混煉時，由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物可將螢光粉包覆，使螢光粉均勻分佈在該化合物中，且在液化封裝時可避免沉澱的產生。同時，在轉注成型的過程中，封裝材料呈現的液態時間較其他的成型過程(例如注射成型)短且其黏稠度高，可更進一步的保證螢光粉不會在封裝體50中產生沉澱。另外，由於採用環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物作為封裝原料，不僅同質性高還可避免單一的環氧樹脂封裝高溫時的黃化現象。

其中，還可在環氧樹脂中加入硬化劑、催化劑、脫模劑、阻燃劑及反應抑制劑等添加劑。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

Claims (10)

1. 一種發光裝置封裝結構，包括一發光元件，至少二電極層及一反射杯，該發光元件置於反射杯的底部並與二電極層電性連接，其改良在於：還包括置於反射杯上並對發光元件密封的封裝體，該封裝體包括由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物及螢光粉，且該化合物和該螢光粉經由混煉混合而成，該環氧樹脂中含有硬化劑、催化劑、脫模劑、阻燃劑及反應抑制劑，該矽樹脂為苯基三甲基矽烷，該硬化劑為矽酸類硬化劑、三乙基四胺中的至少一種。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置封裝結構，其中所述反射杯為經由混煉混合形成的混合物，該混合物包括二氧化鈦、由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物，及硬化劑。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置封裝結構，其中所述發光元件置於一封裝基板的頂面上，所述封裝基板為經由混煉混合形成的混合物，並且所述混合物包括二氧化鈦、由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物，及硬化劑。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光裝置封裝結構，其中所述反射杯以及所述封裝基板為一體成型的結構。
5. 一種發光裝置封裝結構的製造方法，步驟包括：提供發光元件，將發光元件設置在一封裝基板上並電性連結到外部電極；提供螢光粉及由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物，並將螢光粉與化合物混煉混合形成封裝材料；及將所述封裝材料對發光元件進行密封；其中，在該環氧樹脂中加入硬化劑、催化劑、脫模劑、阻燃劑及反應抑制劑，該矽樹脂為苯基三甲基矽烷，該硬化劑為矽酸類硬化劑、三乙基四胺中的至少一種。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置封裝結構的製造方法，其中利用轉注成型的技術將所述封裝材料對發光元件進行密封。
7. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置封裝結構的製造方法，其中所述發光元件置於一反射杯的底部，所述封裝材料填充在反射杯上並對發光元件進行密封。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置封裝結構的製造方法，其中所述反射杯為一混合物，該混合物包括由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑，且所述環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑經由混煉混合形成。
9. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置封裝結構的製造方法，其中所述環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑經由混煉混合後，再利用轉注成型或埋入成型的技術形成所述反射杯的形狀。
10. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置封裝結構的製造方法，其中所述封裝基板為由混煉混合形成的混合物，該混合物包括由環氧樹脂與矽樹脂形成的化合物、二氧化鈦及硬化劑，且該混合物經由混煉混合後，再利用轉注成型或埋入成型的技術形成所述封裝基板的形狀。