專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光二極管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種發(fā)光二極管裝置；特別是關(guān)于一種具有濃度分布非均勻的波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)換物質(zhì)的發(fā)光二極管裝置。
背景技術(shù)：
由于發(fā)光二極管具有體積小、反應(yīng)快、效率高以及壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，因此無(wú)論是用于 顯示器的照明或環(huán)境照明，皆有其廣大的應(yīng)用空間。早期的發(fā)光二極管是單色光的發(fā)光二 極管，因此需同時(shí)使多個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管芯片加以混光，方能提供白光的光源。然 而利用此種方法制成的白光發(fā)光二極管裝置，其成本過(guò)于高昂而不利于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。因此隨 著發(fā)光二極管制造技術(shù)的發(fā)展，一種利用單個(gè)芯片即可產(chǎn)生白光的發(fā)光二極管裝置遂被提 出ο圖1所示是一現(xiàn)有的單個(gè)芯片的白光發(fā)光二極管裝置1示意圖。發(fā)光二極管裝置 1包含一基板11、一發(fā)光二極管芯片12、電極14及一封裝層13。發(fā)光二極管芯片12是一 藍(lán)光發(fā)光二極管芯片，并且設(shè)置于基板11的電極14上。發(fā)光二極管芯片12的頂部亦設(shè)置 有一電極14，并通過(guò)一金電屬導(dǎo)電線連接至基板11上的電極14。封裝層13是由一膠體所 構(gòu)成，并且包含有例如為熒光粉的一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)。發(fā)光二極管芯片12所發(fā)出的藍(lán)光，將有一部分直接出射發(fā)光二極管裝置1，并且 具有另一部分被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)轉(zhuǎn)換成黃光后射出發(fā)光二極管裝置1。藉此，當(dāng)藍(lán)光與黃光同 時(shí)被使用者觀察到時(shí)，由于藍(lán)光與黃光的互補(bǔ)作用，其效果即相當(dāng)于一白光。然而，發(fā)光二極管芯片12所發(fā)出的光源在方向性上并非一均勻光源。通常而言， 如圖1中所示，發(fā)光二極管芯片12將在如第一方向15的一縱向(即90° )有一最強(qiáng)的發(fā) 光強(qiáng)度，并且會(huì)隨著角度的遞增及遞減，而減少于該角度上的發(fā)光強(qiáng)度。亦即，在如第三方 向17的一橫向(即0°或180° )時(shí)，發(fā)光二極管芯片具有一最小的發(fā)光強(qiáng)度，而在如第二 方向16的一斜向時(shí)，則具有一發(fā)光強(qiáng)度介于第一方向15及第三方向17的發(fā)光強(qiáng)度。在現(xiàn)有的的發(fā)光二極管裝置1中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)是均勻分布于封裝層13中，并且 由于發(fā)光二極管芯片12的發(fā)光強(qiáng)度隨角度而不同，因此，通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)所轉(zhuǎn)換出的白 光波長(zhǎng)，亦隨著角度變化而改變。更詳細(xì)而言，于第三方向17，發(fā)光二極管芯片12的光線強(qiáng) 度較弱，因此發(fā)光二極管芯片12在第三方向17上發(fā)出的藍(lán)光將可以受到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)較 充分的轉(zhuǎn)換，而使發(fā)光二極管裝置1在第三方向17上具有一較偏黃的白光。相對(duì)地，于第 一方向15，發(fā)光二極管芯片12的光線強(qiáng)度較強(qiáng)，因此，大部分的藍(lán)光將直接穿透封裝層13， 導(dǎo)致發(fā)光二極管裝置1在第一方向15上將具有一較偏藍(lán)的白光。發(fā)光二極管裝置1所發(fā)出的光源顏色在各方向上不均勻的狀況，將使得發(fā)光二極 管裝置1所提供的白光品質(zhì)不佳。有鑒于此，提供一在各方向具有一均勻顏色的白光發(fā)光 二極管，乃為此一業(yè)界亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種發(fā)光二極管裝置，在各方向具有一發(fā)光顏色均勻 性，并且具有一較集中的發(fā)光強(qiáng)度。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管裝置，包含一基板、一發(fā)光二極管芯片 以及一封裝主體。發(fā)光二極管芯片是設(shè)置于基板上，并且包含一頂面。封裝主體是設(shè)置于基 板上，完全包覆發(fā)光二極管芯片，并且具有一第一封裝層、一第二封裝層及一透鏡結(jié)構(gòu)。其 中，第一封裝層及第二封裝層的材料包含一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)。第一封裝層位于頂面上方，并且 具有一相對(duì)于該第二封裝層較高的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的重量百分比濃度，而第二封裝層適可與 透鏡結(jié)構(gòu)一體成形。本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)的有益技術(shù)效果是本發(fā)明的發(fā)光二極管裝置通過(guò)使該封 裝主體具有不同的封裝層，而使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)于封裝主體中有不同的濃度分布。藉此，由發(fā) 光二極管芯片的各方向所發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)不同濃度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)，而使各方向的光線受 到近似程度的轉(zhuǎn)換，以得到均勻的白光。同時(shí)，通過(guò)該透鏡結(jié)構(gòu)，發(fā)光二極管裝置所發(fā)出的 光線可以更集中于一方向射出。在參閱附圖及隨后描述的實(shí)施方式后，該技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識(shí)者便可了解本發(fā) 明的上述及其它目的，以及本發(fā)明的技術(shù)手段及實(shí)施態(tài)樣。


圖1是現(xiàn)有的的白光發(fā)光二極管裝置示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置示意圖；以及圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式圖2所示是本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置2。發(fā)光二裝體裝置2具有一基 板21、一發(fā)光二極管芯片22及一封裝主體23。于此實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片22是一垂 直結(jié)構(gòu)式設(shè)計(jì)(Vertical chip design)的藍(lán)光發(fā)光二極管，并且具有一頂面221。發(fā)光二 極管芯片的兩側(cè)分別設(shè)置有二電極27，其中于頂面221上的電極27還通過(guò)一金屬導(dǎo)電線電 性連接至基板21上的另一電極27。封裝主體23完全包覆發(fā)光二二極管芯片22、電極27 及該金屬導(dǎo)電線，以對(duì)發(fā)光二極管芯片22提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)能力。雖然發(fā)光二極管芯片22是向各方向投射光線，然而其中較大部分的光線是由一 主要發(fā)光強(qiáng)度方向觀所投射而出，此主要發(fā)光強(qiáng)度方向觀亦即垂直于頂面221的一方向。 隨著投射角度由主要發(fā)光強(qiáng)度方向觀往發(fā)光二極管芯片22的側(cè)向四(即平行于頂面221 的方向)變化，發(fā)光強(qiáng)度將會(huì)隨之衰減。因此，在發(fā)光二極管裝置2的主要發(fā)光強(qiáng)度方向觀 上，需提供濃度較為充足的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)，而使由發(fā)光二極管芯片22所發(fā)出的藍(lán)光光線被 轉(zhuǎn)換為黃光的比例提高(即，較大比例的藍(lán)光被轉(zhuǎn)換為黃光)，不致使朝向主要發(fā)光強(qiáng)度方 向觀投射的白光偏藍(lán)。相對(duì)地，在發(fā)光二極管裝置2的側(cè)向四上，需提供濃度較低的波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)換物質(zhì)，以降低發(fā)光二極管芯片22所發(fā)出的藍(lán)光光線被轉(zhuǎn)換為黃光的比例(即，使轉(zhuǎn)換 為黃光的藍(lán)光比例降低)，而避免朝向側(cè)向四投射的白光偏黃。為了達(dá)成上述目的，封裝主體23包含第一封裝層對(duì)、第二封裝層25。第一封裝層24是相應(yīng)于主要發(fā)光強(qiáng)度方向觀而設(shè)置于發(fā)光二極管芯片22的頂面221上方。較佳地， 第一封裝層M利用內(nèi)聚力而完全包覆發(fā)光二極管芯片22的頂面221，而第二封裝層25完 全包覆發(fā)光二極管芯片22及第一封裝層M。本實(shí)施例中，第一封裝層M及第二封裝層25 的材料實(shí)質(zhì)上相同，該材料包含由一封裝膠體及一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)混合而成的材料。該封裝 膠體的一材質(zhì)是選自環(huán)氧樹(shù)脂及硅樹(shù)脂所組成的群組，而該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)可為一磷光體。 其中，第一封裝層M的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的重量濃度百分比，是相當(dāng)?shù)卮笥诘诙庋b層25的波 長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的重量濃度百分比。然而，上述僅用于說(shuō)明，于其它實(shí)施例中，第一封裝層M亦 可僅實(shí)質(zhì)上包覆頂面221的至少一部份。甚或，第一封裝層M是僅位于頂面221上方而不 與頂面221接觸。此外，第二封裝層25亦可不需完全包覆第一封裝層24，使部分第一封裝 層M顯露于外。藉此設(shè)置，由頂面221朝主要發(fā)光強(qiáng)度方向觀所發(fā)出的藍(lán)光光線，可以先行經(jīng)過(guò) 具有較高濃度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的第一封裝層對(duì)，而后再經(jīng)過(guò)具有較低濃度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì) 的第二封裝層25，使較大比例的藍(lán)光被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)轉(zhuǎn)換為黃光。藉此，發(fā)光二極管裝置 2在主要發(fā)光強(qiáng)度方向觀上將有足夠強(qiáng)度的黃光，以與未被轉(zhuǎn)換的藍(lán)光混合成一理想顏色 的白光，自主要發(fā)光強(qiáng)度方向觀射出，避免產(chǎn)生偏藍(lán)的白光。另一方面，由發(fā)光二極管芯片22朝側(cè)向四射出的藍(lán)光光線，則將不會(huì)經(jīng)過(guò)具有較 高濃度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的第一封裝層對(duì)，而只會(huì)經(jīng)過(guò)具有較低濃度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的第二 封裝層25。藉此，由發(fā)光二極管裝置2朝側(cè)向四所發(fā)出的藍(lán)光光線，將不會(huì)因過(guò)多比例的 藍(lán)光被轉(zhuǎn)換為黃光，造成黃光比例增加，導(dǎo)致朝側(cè)向四投射的整體白光偏黃。通過(guò)上述的揭露，可使發(fā)光二裝體裝置2于各方向所產(chǎn)生的白光波長(zhǎng)范圍更為集 中，避免造成偏藍(lán)或偏黃的白光，因此可以提供一較為均勻的白光。此外，通過(guò)降低第二封 裝層25中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的濃度，減少發(fā)光二極管芯片22所發(fā)出的光線能量被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物 質(zhì)所吸收，使光阻降低，亦可提高發(fā)光二裝體裝置2的整體亮度。在實(shí)際應(yīng)用上，舉例而言，第一封裝層M的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的重量百分比濃度是介 于5%至20%之間，第二封裝層25的該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的重量百分比度是介于0. 5至3%之 間，可以使得發(fā)光二極管裝置2所發(fā)出的光線，在各方向性上均能提供較佳的白光光源。此 外第二封裝層25的材料，還可包含一擴(kuò)散劑，以使發(fā)光二極管裝置2內(nèi)的藍(lán)光與黃光更均 勻地被混光，使整體的光線更為柔和、視覺(jué)效果更佳。第二封裝層25所含的擴(kuò)散劑濃度，舉 例而言，是在小于10%的重量百分比濃度時(shí)可以使整體光線品質(zhì)有較佳的效果。為了進(jìn)一步調(diào)整發(fā)光二極管裝置2的主要光線以預(yù)定角度投射出，封裝主體23還 可包含一透鏡結(jié)構(gòu)26，設(shè)置于第二封裝層25之上。較佳地，透鏡結(jié)構(gòu)26與第二封裝層25 — 體成型，藉以控制光線投射方向。上述僅用于說(shuō)明，于其它實(shí)施例中，若第一封裝層24的部分 顯露于外，則透鏡結(jié)構(gòu)26亦可設(shè)置于第一封裝層24之上，并與第一封裝層24 —體成型。圖3所示是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置3。于此實(shí)施例中，發(fā)光二極管裝 置3所具有的發(fā)光二極管芯片22’是一橫向結(jié)構(gòu)式設(shè)計(jì)(Lateral chip design)，并且具有 一第一次頂面222及一第二次頂面223。封裝主體23包含一第一封裝層M、一第二封裝層 25及一透鏡結(jié)構(gòu)26。第一封裝層M完全包覆發(fā)光二極管芯片22’的第一次頂面222及第 二次頂面223。于本實(shí)施例中的發(fā)光二極管芯片22’所具有的發(fā)光強(qiáng)度分布，雖與第一實(shí)施 例中的發(fā)光二極管芯片22有所差異(于一側(cè)向四具有相對(duì)于發(fā)光二極管裝置2較大的發(fā)光強(qiáng)度)，然而利用各封裝層具有不同波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的濃度，亦可改善發(fā)光二極管裝置3光 源均勻性，以提供一較佳視覺(jué)效果的白光。詳細(xì)的設(shè)置方式相似于上述實(shí)施例，于此不再加 以贅述。綜上所述，本發(fā)明提供一發(fā)光二極管裝置，通過(guò)具有不同濃度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的 封裝層，相較于現(xiàn)有技術(shù)，可提供一較為均勻的白光。同時(shí)，利用透鏡結(jié)構(gòu)的設(shè)置，亦可使發(fā) 光二極管裝置的光線射出方向得以被控制。上述實(shí)施例僅為例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特 征，而非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范疇。任何熟悉本技術(shù)者的人士均可在不違背本發(fā)明的技 術(shù)原理及精神的情況下，可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍。 因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)如后述的本申請(qǐng)權(quán)利要求范圍所列。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管裝置，其特征在于，包含 一基板；一發(fā)光二極管芯片，設(shè)置于該基板上，并且包含一頂面；以及一封裝主體，設(shè)置于該基板上，完全包覆該發(fā)光二極管芯片，并且具有一第一封裝層及一第二封裝層；其中該第一封裝層及該第二封裝層的材料包含一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)，該第一封裝層位于該 頂面上方，并且具有一相對(duì)于該第二封裝層較高的該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的重量百分比濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該第一封裝層實(shí)質(zhì)上包覆該 頂面的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該封裝主體還包含一透鏡結(jié) 構(gòu)，設(shè)置于該第一封裝層及該第二封裝層之上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該透鏡結(jié)構(gòu)與該第二封裝層 一體成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該頂面具有一第一次頂面及 一第二次頂面，該第一封裝層包覆該第一次頂面及該第二次頂面的至少一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該第二封裝層完全包覆該第一封裝層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該第二封裝層的材料還包含 一擴(kuò)散劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該第一封裝層的該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 物質(zhì)的重量百分比濃度是介于5%至20%之間，該第二封裝層的該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的重量百 分比度是介于0.5至3%之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該第二封裝層的該擴(kuò)散劑的 重量百分比濃度是小于10%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該第一封裝層及該第二封裝 層的材料還包含一封裝膠體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該封裝膠體的一材質(zhì)是選 自環(huán)氧樹(shù)脂及硅樹(shù)脂所組成的群組。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，該發(fā)光二極管芯片是一藍(lán)光 發(fā)光二極管芯片，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)是一磷光體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其特征在于，垂直于該頂面的一方向是該 發(fā)光二極管芯片的主要發(fā)光強(qiáng)度方向。
全文摘要
本發(fā)明是一種發(fā)光二極管裝置。該發(fā)光二極管裝置包含一基板、一發(fā)光二極管芯片及一封裝主體。發(fā)光二極管芯片設(shè)置于該基板上，并且包含一頂面。封裝主體設(shè)置于該基板上，完全包覆發(fā)光二極管芯片，并且具有一第一封裝層及一第二封裝層。第一封裝層及第二封裝層的材料包含一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)。第一封裝層位于頂面上方，并且具有一相對(duì)于該第二封裝層較高的該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)的重量百分比濃度。
文檔編號(hào)H01L33/48GK102148313SQ201010128139
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者呂宗霖, 郭信男 申請(qǐng)人:億光電子工業(yè)股份有限公司