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TWI677114B - 具導角反射結構的發光裝置 - Google Patents

具導角反射結構的發光裝置 Download PDF

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TWI677114B
TWI677114B TW104132711A TW104132711A TWI677114B TW I677114 B TWI677114 B TW I677114B TW 104132711 A TW104132711 A TW 104132711A TW 104132711 A TW104132711 A TW 104132711A TW I677114 B TWI677114 B TW I677114B
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light
fluorescent
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led chip
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陳傑
Chieh Chen
王琮璽
Tsung Hsi Wang
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行家光電股份有限公司
Maven Optronics Co., Ltd.
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Abstract

本發明提出一發光裝置，其包含一LED晶片、一螢光結構及一反射結構。螢光結構設置於LED晶片上，螢光結構之側面呈現傾斜，螢光結構之底面位於LED晶片之上表面上；反射結構包覆LED晶片之側面及螢光結構之側面而呈現傾斜導角。本發明另提出一製造方法，其可製造上述的發光裝置。藉此，具有導角反射結構的發光裝置能增加發光效率、改變發光角度、改善空間光均勻性，且以小的封裝尺寸達到小發散角。

Description

具導角反射結構的發光裝置
本發明有關一種發光裝置及其製造方法，特別關於一種具有LED晶片之發光裝置及其製造方法。
LED(發光二極體)晶片係普遍地被使用來提供照明或指示用的光源，而LED晶片通常會置於一封裝結構中，亦或會被一螢光材料包覆或覆蓋，以成為一發光裝置。
發光裝置可經由適當的設計方案來獲得良好的發光效率及特定的發光角度，例如傳統具有高經濟效益的支架型(PLCC)LED封裝，透過反射杯的設計可增加其發光效率，並達到特定的發光角度，但支架型LED封裝卻有其先天限制，例如：光在螢光膠內的行進路徑差異大而造成空間光均勻性差並產生黃暈、出光面積遠大於LED晶片面積而造成特定方向單位面積光強度(intensity)低、出光面積大而造成二次光學透鏡不易設計、熱阻大而造成散熱不易。因此，利用LED覆晶晶片(flip chip)進行晶片級(chip scale)封裝以製作小尺寸發光裝置而趨近理想點光源可有效解決上述問題，又因小尺寸晶片級封裝可進一步降低生產成本，故此趨勢已成為業界努力的目標。但是當發光裝置的尺寸越益縮小時，原本可應用於大尺寸的方案，將變得難以適用於小尺寸的發光裝置中。
在現行的小尺寸發光裝置中，因現有製程技術的限制，其反射結構垂直地覆蓋螢光結構之側面，這種架構造成在螢光材料內部射入反射結構的光將因臨界角的限制而大部分被反射回螢光材料或LED晶片中，不易被導向螢光結構的頂面以被汲取出發光裝置之外，因而造成較多光能量損耗於發光裝置內部，因此其發光效率仍可進一步提升。此外，目前的小尺寸發光裝置尚無有效的方案用以調整發光角度。
有鑑於此，提供一種可改善發光裝置的發光效率、提升空間光均勻性、縮小發散角度、發光面積趨近理想點光源、降低熱阻或可調整發光角度的技術方案，乃為此業界待解決的問題。
本發明之一目的在於提供一種發光裝置及其製造方法，其能改善發光裝置的發光效率及空間光均勻性以避免黃暈的產生，或調整其發光角度，同時具有小發光面積及低熱阻。
本發明之另一目的在於提供一種發光裝置及其製造方法，其能使小尺寸的發光裝置有良好的發光效率及/或空間光均勻性以避免黃暈的產生，或調整其發光角度。
為達上述目的，本發明所揭露的一種發光裝置包含一LED晶片、一螢光結構及一反射結構。該LED晶片具有一上表面、相對於該上表面之一下表面、一側面以及一電極組，該側面形成於該上表面與該下表面之間，該電極組設置於該下表面上；該螢光結構設置於LED晶片上，其具有一頂面、相對於該頂面之一底面、及形成於該頂面與該底面之間的一側面，其中該頂面大於該底面，使該側面相對於該頂面與該底面呈現一傾斜狀，該底面位於該LED晶片之該上表面上；該反射結構包覆該LED晶片之側面及該螢光結構之側面。
為達上述目的，本發明所揭露的一種發光裝置的製造方法，包含：形成具有一倒錐形側面之一螢光結構；將該螢光結構設置於一LED晶片上，以形成一發光結構；以及將該發光結構之側面進行包覆，以形成一具有倒錐形內導角之反射結構。
藉此，本發明的發光裝置及其製造方法能至少提供以下的有益效果：具有導角的反射結構能使LED晶片的光線更易被汲取至發光裝置外，可增加發光效率及/或光均勻性；此外，該螢光結構可略大於LED晶片，故所構成的發光裝置能具有小尺寸的外觀。另一方面，具有傾斜側面的螢光結構除了可容易地製作外，傾斜側面的傾斜角度亦可調整，進而控制發光角度。
為讓上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。
1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J、1K‧‧‧發光裝置
10‧‧‧LED晶片
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
13‧‧‧側面
14‧‧‧電極組
20‧‧‧螢光結構
20’‧‧‧透明結構
201‧‧‧螢光層
201’‧‧‧螢光層
202‧‧‧透光層
203‧‧‧透鏡陣列層
21‧‧‧頂面
22‧‧‧底面
23‧‧‧側面、傾斜側面
23’‧‧‧垂直側面
30‧‧‧反射結構
31‧‧‧內側面
32‧‧‧內導角、內側斜面
33‧‧‧頂面
34‧‧‧底面
35‧‧‧外側面
40‧‧‧基板
50、50’、50”‧‧‧輔助材
60‧‧‧沖切刀具
61‧‧‧刀刃
70‧‧‧鋸輪、雙角銑刀
71‧‧‧刀刃
L‧‧‧光
X‧‧‧向上傾斜量
T‧‧‧厚度
W‧‧‧長度
H‧‧‧高度
第1圖為依據本發明之第1較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第2圖為依據本發明之第2較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第3圖為依據本發明之第3較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第4圖為依據本發明之第4較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第5圖為依據本發明之第5較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第6圖為依據本發明之第6較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第7圖為依據本發明之第7較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第8圖為依據本發明之第8較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第9圖為依據本發明之第9較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第10圖為依據本發明之第10較佳實施例之發光裝置的示意圖。
第11A圖至第11D圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的形成螢光薄膜的步驟示意圖。
第12A圖至第12C圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的形成另一螢光薄膜的步驟示意圖。
第13A圖及第13B圖為發光裝置內之光線傳遞示意圖及對比圖(螢光結構之螢光層未顯示)。
第14圖及第15圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的形成又一螢光薄膜的步驟示意圖。
第16A圖至第16F圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的沖切螢光薄膜的步驟示意圖。
第17圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的切割螢光薄膜的步驟示意圖。
第18A圖及第18B圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的形成發光結構的步驟示意圖。
第19圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的形成反射結構的步驟示意圖。
第20圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的移除輔助材的步驟示意圖。
第21圖為依據本發明之較佳實施例之發光裝置之製造方法的切割反射結構的步驟示意圖。
第22A圖至、第22B圖、第22D圖及第22E圖為依據本發明之第11較佳 實施例之發光裝置的示意圖，其中第22D圖及第22E圖更顯示發光裝置內之光線傳遞示意圖，而第22C圖則顯示發光裝置具有均勻分佈的螢光材料時的光線傳遞示意圖。
請參閱第1圖所示，其為依據本發明之第1較佳實施例之發光裝置的示意圖。該發光裝置1A可包含一LED晶片10、一螢光結構20及一反射結構30，而該些元件的技術內容將依序說明如下。
該LED晶片10可為一覆晶型態之晶片，而外觀上可具有一上表面11、一下表面12、一側面13及一電極組14。該上表面11與下表面12為相對且相反地設置，而側面13形成於上表面11與下表面12之間，且連接上表面11與下表面12。電極組14設置於下表面12上，且可具有二個以上之電極。電能(圖未示)可透過電極組14供應至LED晶片10內，然後使LED晶片10發光。LED晶片10所發射出之光線大部分是從上表面11離開。
螢光結構20能改變LED晶片10所發射之光線之波長，而外觀上可具有一頂面21、一底面22及一側面23；頂面21與底面22為相對且相反設置，而側面23形成於頂面21與底面22之間，且連接頂面21與底面22。頂面21與底面22可為水平面，故兩者可相平行。
頂面21大於底面22，也就是，頂面21之面積大於底面22之面積，故沿著法線方向往下觀察，頂面21可遮蓋住底面22。當頂面21大於底面22時，側面23將相對於頂面21與底面22呈現一傾斜狀，故側面23亦可稱為傾斜側面23。傾斜側面23是沿著頂面21與底面22之輪廓而形成，故傾斜側面23相對於頂面21與底面22為環狀。因此，螢光結構20外觀上呈現為一截錐體(frustum)，而側面23為倒錐型側面。
螢光結構20結構上可包含一螢光層201及至少一透光層202，而至少一透光層202形成於螢光層201之上，或可說，透光層202堆疊於螢光層201上。透光層202及螢光層201都可讓光線通過，故其製造材料皆可包含一可透光樹脂等透光材料，而螢光層201的製造材料則進一步包含螢光粉，其混合於透光材料中。當LED晶片10之光線通過螢光層201，部分光線之波長將會改變，然後再繼續通過透光層202。
透光層202雖然不會改變光線之波長，但可保護螢光層201，使得環境中的物質不易接觸到螢光層201。此外，透光層202還可增加螢光結構20的整體結構強度，以使得螢光結構20不易彎曲，提供生產上足夠的可操作性。
螢光結構20位置上係設置於LED晶片10上，且螢光結構20之底面22位於LED晶片10之上表面11上，故頂面21及傾斜側面23亦位於LED晶片10之上表面11上。換言之，螢光結構20整體都位於LED晶片10之上表面11上。
較佳地，螢光結構20之底面22可透過一黏膠(例如矽膠)或膠帶等具有黏性之材料(圖未示)來黏貼至LED晶片10之上表面11，使得螢光結構20與LED晶片10之間的固定更佳。此外，螢光結構20之底面22可不小於(即大於或等於)LED晶片10之上表面11，故沿著法線方向往下觀察，螢光結構20可遮蔽LED晶片10。
反射結構30包覆LED晶片10之側面13及螢光結構20之傾斜側面23，而沒有包覆螢光結構20之頂面21；本實施例中，螢光結構20之傾斜側面23被完全地包覆。反射結構30可阻擋LED晶片10之光線，故光線在側面13及傾斜側面23處會被反射，而最終被導向頂面21。
較佳地，反射結構30包覆側面13及傾斜側面23時，會貼合側面13及傾斜側面23，以使得反射結構30與側面13及傾斜側面23之間沒有間隙。因此，反射結構30具有與側面13相貼合的一內側面31，以及與傾斜側面23相貼合的一內導角(或稱內側斜面)32；由於傾斜側面23為倒錐型側面，故相貼合的內導角32為倒錐型內側面，使反射結構30呈現內導角反射面。此外，反射結構30之一頂面33可齊平於螢光結構20之頂面21；反射結構30還具有一外側面35，其與內側面31及內側斜面32相分隔，且外側面35可為垂直面。
在製造材料上，反射結構30可由包含一反射性樹脂之一材料所製成，反射性樹脂例如可為聚鄰苯二甲醯胺(polyphthalamide，即PPA)、聚對苯二甲酸環己烷二甲醇酯(Polycyclolexylene-di-methylene Terephthalate，即PCT)或熱固性環氧樹脂(Epoxy molding compound，即EMC)。
反射結構30亦可由包含一可透光樹脂之另一材料所製成，且可透光樹脂包含反射性微粒。可透光樹脂例如可為矽膠或低反射係數矽膠(折射係數可為1.35至1.45左右)，而反射性微粒可為二氧化鈦(TiO2)、氮化硼(BN)、二氧化矽(SiO2)或三氧化二鋁(Al2O3)；反射性微粒的尺寸可設置成約為0.5倍的可見光波長。除了上述的製造材料外，反射結構30亦有可能由其他材料來製成。
以上為發光裝置1A的各元件的技術內容，而發光裝置1A至少具有以下技術特點。
如第13A圖所示，螢光結構20具有傾斜側面23，使得LED晶片10之光線L，或經由螢光層201(如第1圖所示)所轉換發出之光線，可沿著傾斜側面23更有效率地射出螢光結構20；換言之，傾斜側面23有利於將光線L導引射出螢光結構20之頂面21外，不易造成光線L被反射回螢光結構20或LED晶片10內，因而減少了光能量的損耗。因此，LED晶片10所發射出之光線L可良好地被汲取出螢光結構20外，使得發光裝置1A整體上有良好發光效率。與不具有傾斜側面的螢光結構20相比時(如第13B圖所示，光線L容易因臨界角的限制而大部分在頂面21被反射回螢光結構20或LED晶片10中)，具有傾斜側面23的螢光結構20對於發光效率之提升，將可更容易理解。
此外，螢光結構20之傾斜側面23在改善光汲取效率之同時，亦可使發光裝置1A具有良好的空間光均勻性，可避免黃暈的產生。再者，傾斜側面23具有不同的傾斜角度時，會使發光裝置1A具有不同的發光角度，故透過對傾斜角度的設計，可達到調整發光角度的目的。
螢光結構20除了能藉由傾斜側面23來增加發光效率外，亦可藉由調整透光層202之折射係數至小於螢光層201之折射係數來增加發光效率。也就是，透光層202的折射係數可介於螢光層201與空氣之間，使得LED晶片10之光線通過透光層202而進入至空氣時，可減少因為折射係數的差異而在介面上反射。
若透光層202為兩個以上(圖未示)，則該些透光層202的折射係數可相異(即兩個透光層202的製造材料不同)，且在上方者的折射係數小於在下方者的折射係數。如此，可進一步提升發光效率。
另一方面，螢光結構20可僅大於LED晶片10一點，故LED晶片10為小尺寸時，螢光結構20亦能設置成小尺寸；而用以包覆的反射結構30亦可設置成小尺寸，使得最終的發光裝置1A的尺寸為微小者。換言之，若發光裝置1A的尺寸需設計成微小者或是晶片級(chip scale)，採用螢光結構20亦是可行，且還能增加發光效率等。在一示例中，發光裝置1A的寬度與長度係對應反射結構30的長度及寬度，而該寬度不大於2.0公釐，而該長度不大於3.0公釐。
以上是發光裝置1A的技術內容的說明，接著將說明依據本發明其他實施例的發光裝置的技術內容，而各實施例的發光裝置的技術內容應可互相參考，故相同的部分將省略或簡化。
請參閱第2圖所示，其為依據本發明之第2較佳實施例之發光裝置的示意圖。發光裝置1B與其他發光裝置不同處至少在於，發光裝置1B的螢光結構20中，透光層202形成於螢光層201之下。也就是，透光層202位於螢光層201與LED晶片10之上表面11之間，故螢光層201不會接觸到LED晶片10。因此，LED晶片10運作時所產生的熱能較不會影響到螢光層201，也就是，螢光層201的溫度較不會因為熱能而上升，故螢光層201在轉換光線波長的效率上，不易衰減。此外，螢光層201的折射係數可小於透光層202的折射係數，以增加發光效率。
請參閱第3圖所示，其為依據本發明之第3較佳實施例之發光裝置的示意圖。發光裝置1C與其他發光裝置不同處至少在於，發光裝置1C的螢光結構20更包含一透鏡陣列層203，其形成於螢光層201上。透鏡陣列層203可與透光層202一體成型，故透光層202可視為透鏡陣列層203的一部分；透鏡陣列層203可高於反射結構30的頂面33，使得螢光結構20的頂面21高於反射結構30的頂面33。透鏡陣列層203可進一步增加發光裝置1C的發光效率。
請參閱第4圖所示，其為依據本發明之第4較佳實施例之發光裝置的示意圖。發光裝置1D與其他發光裝置不同處至少在於，發光裝置1D的螢光結構20包含複數透光層202，且螢光層201形成於該些透光層202之間。這樣的配置下，透光層202可保護螢光層201，且可降低LED晶片10的熱能對螢光層201的影響。此外，螢光層201的折射係數可小於 位於下方的透光層202的折射係數，但大於位於上方的透光層202的折射係數，以增加發光效率。
請參閱第5圖所示，其為依據本發明之第5較佳實施例之發光裝置的示意圖。發光裝置1E與其他發光裝置不同處至少在於，發光裝置1E的螢光結構20為一單層螢光結構，也就是僅包含螢光層201，而沒有透光層。因此，螢光層201的厚度可較大，能將較多比例的光線轉換波長，適用於需大量轉換光線波長的LED發光裝置，例如低色溫的白光LED。
請參閱第6圖所示，其為依據本發明之第6較佳實施例之發光裝置的示意圖。發光裝置1F與其他發光裝置不同處至少在於，發光裝置1F更包括一基板40，而LED晶片10及反射結構30皆設置於基板40上，LED晶片10的電極組14還進一步電性連接至基板40。基板40為能傳遞電能的元件，(例如電路板、支架等)，故透過基板40可將電能供應至發光裝置1F中。反射結構30可進一步延伸至LED晶片10的下表面12與基板40之間。
請參閱第7圖所示，其為依據本發明之第7較佳實施例之發光裝置的示意圖。發光裝置1G與其他發光裝置不同處至少在於，發光裝置1G的螢光結構20的頂面21高於反射結構30之頂面33，且螢光結構20之傾斜側面23部分地露出於反射結構30。換言之，反射結構30僅部分地包覆螢光結構20之傾斜側面23。由於反射結構30的頂面33低於螢光結構20的頂面21，故反射結構30在形成時，不會蔓延到螢光結構20的頂面21，因此增加了製程誤差容許量，可有效提升良率與產能，故可不需藉助於模具(詳細說明可參閱後述實施例中的製造方法)而進一步降低生產成本。
請參閱第8圖所示，其為依據本發明之第8較佳實施例之發光裝置的示意圖。發光裝置1H與其他發光裝置不同處至少在於，發光裝置1H的反射結構30雖完整地包覆螢光結構20的傾斜側面23，但反射結構30之頂面33並非一平面，而是從內導角32漸漸地向下傾斜；換言之，反射結構30之頂面33是從螢光結構20之頂面21向下凹陷。這種型態的反射結構30在形成時，亦可增加製程誤差容許量。
請參閱第9圖所示，其為依據本發明之第9較佳實施例之發光裝置的示意圖。發光裝置1I與其他發光裝置不同處至少在於，發光裝 置1I的螢光結構20的頂面21可在法線方向上，遮蔽住反射結構30；也就是，沿著法線方向往下觀察，僅會觀察到螢光結構20，而觀察不到反射結構30。如此，反射結構30的寬度及長度將進一步縮減，使得發光裝置1I能具有更小的尺寸。
請參閱第10圖所示，其為依據本發明之第10較佳實施例之發光裝置的示意圖。發光裝置1J與其他發光裝置不同處至少在於，發光裝置1J的螢光結構20可使反射結構30之底面34向上傾斜。具體而言，當反射結構30在形成時，是由一液態的製造材料在較高溫度固化而成，而固化的過程會造成反射結構30的體積縮減，降溫過程亦會造成反射結構30與螢光結構20的體積縮減。由於螢光結構20與反射結構30相貼合，當兩者體積縮減時，反射結構30的底面34會因應變形而向上傾斜。
底面34的向上傾斜量X相關連於螢光結構20與反射結構30的材料特性及尺寸差異等因素，故調整該些因素可得到所需的向上傾斜量X。較佳地，向上傾斜量X至少為3微米。
底面34的向上傾斜可提供以下的有益效果：當發光裝置1J接合至一基板(圖未示)的過程中，常會對發光裝置1J及基板施加熱能(例如在迴焊製程或共晶接合的情況時，皆須施加熱能)，而熱能會造成反射結構30及螢光結構20膨脹；若沒有向上傾斜時，膨脹的反射結構30的底面34可能推擠基板，然後造成發光裝置1J被抬升，進而造成接合失敗；然而，本實施例的發光裝置1J的反射結構30的底面34不會推擠基板，因為底面34係向上傾斜。
在上述的實施例中的發光裝置1A-1J中，其技術內容應可互相應用，並不限定於本身的實施例中。例如，發光裝置1C的透鏡陣列層203、發光裝置1F的基板40、發光裝置1J的向上傾斜的底面34等皆可應用於其他實施例的發光裝置中(圖未示)。又，在發光裝置1A-1J中，該螢光結構20皆可依設計需求將螢光層201與透光層202增加為複數個，並適當調整其堆疊順序，或於螢光結構20中適當加入二氧化鈦(TiO2)等填充材料，使整體上獲得最佳效果。
再者，發光裝置1A-1J的技術內容亦可應用於製作發出單色光的發光裝置(monochromatic LED)1K，如第22A圖所示，發光裝置1K 將前述實施例的螢光結構20以一透明材料所構成的透明結構20’來替代，即該透明結構20’不包含螢光層或螢光材料，藉此LED晶片10所發出的光其波長在通過透明結構20’時並不會被轉換。如此，可用以製作紅光、綠光、藍光、紅外光或紫外光等單色光的小尺寸發光裝置，其亦同時具有小發散角、出光面積小以利二次透鏡設計、熱阻小及可調整發光角度等效益。
又由於部分的應用場合需要高指向性的光源，進一步縮小發散角有其必要性。如第22B圖所示，當該透明結構20’之側面傾斜角為零時(即成為垂直側面23’)，可獲得更小的發散角。此發散角又可透過增加反射結構30的高度H進一步縮減。較佳地，反射結構30的高度H不小於0.1倍的LED晶片10的長度W，不大於5倍的LED晶片10的長度W(即深寬比0.1≦H/W≦5)。雖然垂直側面23’的透明結構20’會犧牲整體出光效率，但縮小後的發散角卻可以使光能量更為集中，造成特定方向的單位面積光通量(即照度)增加，因而符合高指向性光源的應用。較佳地，該透明結構20’採用低折射係數之透明材料所製成，折射係數越接近1，對於照度增加的效果越好。
此外，若將一螢光層201’(如第22D圖所示)設置於該透明結構20’的底部，則可進一步符合高指向性白光光源的應用。例如第22C圖所示者，當發光裝置之螢光材料為均勻分布於透明結構20’中，光L遇到螢光材料時將產生散射(scattering)而無法利用反射結構30提高光的指向性；因此，將螢光層201’設置於透明結構20’的底部(且可堆疊於LED晶片10上)可避免光L在透明結構20’內產生散射。例如第22D圖所示，在透明結構20’內無散射的狀況下，大入射角(與垂直方向夾角大)的光L將多次地被反射結構30所反射，造成其光強度快速衰減，而不易脫離透明結構20’(因為光L易在透明結構20’之頂面反射而回到透明結構20’內)；又如第22E圖所示，小入射角(與垂直方向夾角小)的光L很少被反射結構30所反射，容易脫離透明結構20’。如此，發光裝置1K可篩選掉大部分具有大入射角的光L，使整體所發出的光L具有較小的發散角與較高的指向性。
上述的發光裝置1K亦可為一晶片級封裝的發光裝置，即在長度及寬度上透明結構20’等於或略大於LED晶片10，而反射結構30略大 於LED晶片10。如此，發光裝置1K能改善目前已知的發光裝置無法符合具有小發散角之晶片級封裝的缺失。
接著將說明依據本發明的較佳實施例的發光裝置的製造方法，該製造方法可製造出相同或類似於上述實施例的發光裝置1A-1J，故製造方法的技術內容與發光裝置1A-1J的技術內容可相互參考。製造方法可包含三大階段：形成具有一倒錐形側面之一螢光結構；將螢光結構設置於一LED晶片上，以形成一發光結構；以及將發光結構之側面進行包覆，以形成一具有倒錐形內導角之反射結構。各階段的技術內容依序說明如下。
螢光結構20的形成可分成間接形成或直接形成，間接形成是指：先形成一螢光薄膜後，再將螢光薄膜分成複數個螢光結構。請參閱第11A圖至第11D圖所示，其為「形成螢光薄膜」的步驟示意圖。如第11A圖所示，首先提供一輔助材(例如離型膜)50，而輔助材50還可放置於一支撐結構(例如矽基板或玻璃基板，圖未示)上。
如第11B圖所示，接著將螢光層201形成於輔助材50上，可藉由噴塗(spray coating)、印刷(printing)、或模造(molding)等製程來達成，也就是，將螢光層201的製造材料藉由這些製程設置於輔助材50上，製造材料固化後即可形成螢光層201。公開號US2010/0119839及US2010/0123386之美國專利申請案所揭露的螢光層的形成方法亦可應用於本實施例中，其可良好地控制螢光層的厚度及均勻性；該兩美國專利申請案的技術內容以引用方式全文併入本文。
如第11C圖所示，接著將透光層202形成於螢光層201上，可藉由噴塗、印刷、模造或點膠(dispensing)等製程來達成。若需形成兩個以上的透光層202時，則噴塗製程較為適合。如第11D圖所示，當透光層202形成後，可將輔助材50移除，以得到透光層202與螢光層201所構成的一螢光薄膜200。螢光薄膜200可對應發光裝置1A的螢光結構20(如第1圖所示)，亦可對應發光裝置1G、1H及1J的螢光結構20(如第7、8及10圖所示)，藉由將製作完成的螢光薄膜200於切割時上下反置，即可對應發光裝置1B的螢光結構20(如第2圖所示)。
藉由改變透光層202與螢光層201的形成順序，可得到不同的螢光薄膜200，例如第12A圖至第12C圖所示，透光層202、螢光層 201及另一透光層202依序形成於輔助材50上，以構成一對應發光裝置1D的螢光結構20(如第4圖所示)的螢光薄膜200。又如第14圖所示，輔助材50上僅有形成螢光層201，故可構成一對應發光裝置1E、1F及1I的螢光結構20(如第5、6及9圖所示)的螢光薄膜200。
再如第15圖所示，在形成螢光層201後，可於螢光層201上形成一透鏡陣列層203。透鏡陣列層203的形成可藉由模造，也就是，將螢光層201及輔助材50放置於一模具(圖未示)中，然後將透鏡陣列層203的製造材料注入至模具中，製造材料固化可形成透鏡陣列層203。此種螢光層201和透鏡陣列層203所構成的螢光薄膜200可對應發光裝置1C的螢光結構20(如第3圖所示)。
當各種螢光薄膜200形成後，可藉由沖切(punching)來將螢光薄膜200分成複數個具有一傾斜側面之部分，而其中一個該部分為該螢光結構20。
具體而言，請參閱第16A圖及第16B圖所示，螢光薄膜200先被翻轉後以底面朝上被放置於另一輔助材50’上，然後一沖切刀具60從上方來沖切螢光薄膜200。請參閱第16C圖所示，沖切刀具60係具有複數個刀刃61，且該些刀刃61相連接，並依據螢光結構20之外型來排列，例如排列成矩型。因此，當沖切刀具60沖切螢光薄膜200時，如第16D圖及第16E圖所示，螢光薄膜200將會分成複數個螢光結構20；也就是，沖切一次即可形成複數個螢光結構20。該些螢光結構20的底面22是朝向沖切刀具60的刀刃61。另外，如第16F圖所示，若沖切的螢光薄膜200包含透鏡陣列層203時，則透鏡陣列層203被放置於輔助材50’上。
由此可知，沖切方式可將螢光薄膜200快速地分成複數個螢光結構20。此外，螢光結構20的傾斜側面23的傾斜角度亦可透過數個因素予以控制，例如調整刀刃61的角度(或剖面)、螢光結構20的幾何尺寸及/或螢光薄膜200的材料性質等因素。因此，當事先設定好這些因素後，即可得到所需的傾斜側面23。
除了沖切外，亦可採取鋸切(sawing)、精密切削(precision machining)或微加工(micro machining)等方式來將螢光薄膜200形成複數個螢光結構20。請參閱第17圖所示，一鋸輪或雙角銑刀(dual angle milling cutter)70多次地切割螢光薄膜200，以使螢光薄膜200分成複數個螢光結構20；該些螢光結構20的底面22是朝向鋸輪或雙角銑刀70的刀刃71。螢光結構20的傾斜側面23的傾斜角度可由刀刃71的角度(或剖面)來控制。在微加工方式中，可使用阻擋層沈積、形狀定義與蝕刻等步驟來形成螢光結構20。
上述方式係從螢光薄膜200來間接地形成螢光結構20，若以模造(molding)或微加工(micro machining)等方式可直接地形成螢光結構20。具體而言，在模造方式中，一模具(圖未示)將被提供，其模穴的形狀對應螢光結構20的外觀，然後螢光結構20的製造材料將注入至模穴中，製造材料固化後可形成螢光結構20。在微加工方式中，以塗佈、曝光、顯影及/或蝕刻等步驟來形成螢光結構20。模造及微加工之方式亦可以批次生產方式同時製作出複數個螢光結構20。
除了可透光樹脂等軟性透光材料之外，視應用需求亦可使用玻璃、陶瓷等脆性透光材料來形成螢光結構20。其中，在間接方法中，可以採用燒結等方法先形成螢光薄板，再使用鋸切(sawing)等方法形成複數個螢光結構20；在直接方法中，可將螢光材料與透光材料粉末置入模穴中，再進行燒結直接形成複數個螢光結構20；而此螢光結構20的製作方法亦可應用於製作透明結構20’。此外，將透明玻璃基板或透明陶瓷基板直接經由鋸切等方法亦可形成複數個透明結構20’。
接著說明「發光結構之形成」。請參閱第18A圖，首先複數個LED晶片10被間隔地放置在另一輔助材50”上，輔助材50”可為紫外線解黏膠帶(UV release tape)或熱解黏膠帶(thermal release tape)等。此外，LED晶片10可受壓而使其的電極組14嵌入至輔助材50”而不外露。若LED晶片10下方有設置一基板40時(如第6圖所示)，則不須使用輔助材50”。
請參閱第18B圖，接著將螢光結構20放置於LED晶片10之上表面11，且螢光結構20的傾斜側面23露出於上表面11之外；螢光結構20可透過黏膠或膠帶來黏貼至LED晶片10之上表面11。如此，螢光結構20及LED晶片10可形成一發光結構。
接著說明「反射結構之形成」。反射結構30之形成是將LED晶片10之側面13及螢光結構20之傾斜側面23共同(即同時)進行包覆， 而具體的方式至少有模造及點膠兩種。請參閱第19圖所示，採取模造時，螢光結構20、LED晶片10及輔助材50”將被放置於一模具(圖未示)中，然後將反射結構30的製造材料注入至模具中，並包覆LED晶片10之側面13及螢光結構20之傾斜側面23；當製造材料固化後，反射結構30即可形成。此種作法下的反射結構30可包覆全部的傾斜側面23。
採取點膠時，則不需要上述的模具。反射結構30的製造材料將直接地澆淋至輔助材50”上，然後製造材料會在輔助材50”漸漸增厚，以包覆LED晶片10之側面13及螢光結構20之傾斜側面23，所澆淋的製造材料不會超過螢光結構20之頂面21。當輕微減少所澆淋的製造材料時，其固化所形成的反射結構30將會如同第7圖及第8圖所示者。
當反射結構30形成後，如第20圖所示，輔助材50”將可移除，以得到複數個發光裝置1A(或其他類型的發光裝置)。該些發光裝置1A的反射結構30可能會相連接，因此可再採取一切割步驟(如第21圖所示)以將相連接的反射結構30切割分離，便到相互分離的發光裝置1A。
綜合上述，本實施例中的發光裝置的製造方法可製造出各種具有傾斜側面的螢光結構的發光裝置，且發光裝置可為小尺寸者。此外，製造方法還具有可批次生產大量的螢光結構，且反射結構可不藉由模具來形成，以降低成本等特點。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

Claims (16)

  1. 一種發光裝置，包含：一LED晶片，具有一上表面、相對於該上表面之一下表面、一側面以及一電極組，該側面形成於該上表面與該下表面之間，該電極組設置於該下表面上；一螢光結構，設置於LED晶片上，其具有一頂面、相對於該頂面之一底面、及形成於該頂面與該底面之間的一側面，其中該頂面大於該底面，使該側面相對於該頂面與該底面呈現一傾斜狀，該底面位於該LED晶片之該上表面上，且該螢光結構包含一螢光層及一透光層，該透光層形成於該螢光層上；以及一反射結構，包覆該LED晶片之側面及該螢光結構之側面，且該反射結構之一頂面之一外緣低於該螢光結構之該頂面，但高於該螢光層之一頂面。
  2. 如請求項1所述的發光裝置，其中，該螢光結構之底面係黏貼至該LED晶片之上表面，且該螢光結構之底面不小於該LED晶片之上表面。
  3. 如請求項1所述的發光裝置，其中，該反射結構係由包含一反射性樹脂之一材料所製成、或由包含一可透光樹脂之另一材料所製成，該可透光樹脂包含反射性微粒。
  4. 如請求項3所述的發光裝置，其中，該反射性樹脂為聚鄰苯二甲醯胺、聚對苯二甲酸環己烷二甲醇酯或環氧樹脂；該可透光樹脂為矽膠；該反射性微粒為二氧化鈦、氮化硼、二氧化矽或三氧化二鋁。
  5. 如請求項3所述的發光裝置，其中，該可透光樹脂為一低反射係數矽膠、且包含反射性微粒。
  6. 如請求項1所述的發光裝置，其中，該反射結構具有與該LED晶片之該側面相貼合的一內側面、以及與該螢光結構之該傾斜側面相貼合的一內側斜面。
  7. 如請求項1所述的發光裝置，其中，該透光層之折射係數小於該螢光層之折射係數。
  8. 如請求項1-6其中之一所述的發光裝置，其中，該螢光結構更包括一透鏡陣列層，該透鏡陣列層形成於該螢光層上。
  9. 如請求項1-6其中之一所述的發光裝置，其中，該螢光結構更另一透光層，該另一透光層形成於該螢光層之下。
  10. 如請求項1-6其中之一所述的發光裝置，其中，該反射結構之一底面係向上傾斜。
  11. 如請求項1-6其中之一所述的發光裝置，其中，沿著該螢光結構之頂面之一法線方向，該螢光結構之頂面係遮蔽該反射結構。
  12. 如請求項1-6其中之一所述的發光裝置，其中，該螢光結構之側面係部分地露出於該反射結構。
  13. 如請求項1-6其中之一所述的發光裝置，其中，該反射結構之頂面係從該螢光結構之頂面向下傾斜。
  14. 如請求項1-6其中之一所述的發光裝置，更包括一基板，該LED晶片及該反射結構設置於該基板上，而該LED晶片係電性連接至該基板。
  15. 如請求項1-6其中之一所述的發光裝置，其中，該反射結構具有一寬度及一長度，該寬度不大於2.0公釐，而該長度不大於3.0公釐。
  16. 一種發光裝置，包含：一LED晶片，具有一上表面、相對於該上表面之一下表面、一側面以及一電極組，該側面形成於該上表面與該下表面之間，該電極組設置於該下表面上；一螢光層，設置於該LED晶片之該上表面上；一透明結構，設置於該螢光層上，其具有一頂面、相對於該頂面之一底面、及形成於該頂面與該底面之間的一側面，該頂面之尺寸大於或等於該底面之尺寸，該底面位於該LED晶片之該上表面上，其中，該螢光層係設置於該透明結構之一底部下；以及一反射結構，包覆該LED晶片之側面及該透明結構之側面，其中，該反射結構的一高度不小於該LED晶片的一長度的0.1倍，且不大於該LED晶片的該長度的5倍，且該反射結構之一頂面之一外緣低於該透光結構之該頂面，但高於該螢光層之一頂面。
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