專利名稱：發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及ー種發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，特別是指ー種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diodes, LED),是利用半導(dǎo)體等固體材料所制作而成的光源系統(tǒng)，有別于必須在真空或充填少量特殊氣體下操作的熱熾燈或各種氣體放電燈等傳統(tǒng)光源。白光發(fā)光二極管光源與傳統(tǒng)光源相比較，更具有許多優(yōu)點(diǎn)，如耗電量低、體積小、反應(yīng)速度快、高效率、環(huán)保及可平面封裝等優(yōu)勢(shì)。而于節(jié)能方面，其可用的壽命長(zhǎng)達(dá)60年，是傳統(tǒng)電燈泡的100倍，而消耗的能量?jī)H為傳統(tǒng)電燈泡的10%。自從高功率與高亮度發(fā)光二極管成功發(fā)展以來，現(xiàn)今白光發(fā)光二極管的發(fā)光效率已達(dá)60 801m/W以上，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)更可高達(dá)1001m/W，與目前發(fā)光效率601m/W的白熾燈泡相比，其有過的而不及。發(fā)光二極管仍蓬勃發(fā)展中，不斷地研發(fā)進(jìn)步，當(dāng)發(fā)光效率IOOlm/W的白光LED可大量商品化時(shí)，就可以全面取代目前市面上的白熾燈與日光燈，而成為下世代照明光源的主流。就一般照明而言，若欲使用發(fā)光二極管來制作白光LED，就必須應(yīng)用光色組合的技術(shù)，始能達(dá)成獲得白光的目的。目前于各種可行的光色組合技術(shù)中，利用螢光材料來進(jìn)行光色轉(zhuǎn)變及混合，是ー種最便捷及節(jié)省成本的方法，而此種應(yīng)用螢光材料所制作的白光LED，一般又稱為 PC-white-LED(phosphor-converted white LED)。當(dāng)LED晶粒制作完成后，將其粘著于導(dǎo)線架上，經(jīng)過固晶、固化、打線、樹脂封膠、烘烤、切割、測(cè)試、包裝等制作流程，經(jīng)晶粒封裝成各種類型的LED元件。而白光發(fā)光ニ極管主要的封裝形式，為波長(zhǎng)450 460nm藍(lán)光發(fā)光二極管表面涂上ー層黃色螢光材料(Yttrium Aluminium Garnet,乾招石槽石，YAG),其為最常見、電源回路構(gòu)造最簡(jiǎn)單及所需成本最低的螢光材料。當(dāng)YAG螢光材料受到激發(fā)時(shí)，可產(chǎn)收550 560nm的波長(zhǎng)，吸收450 470nm波長(zhǎng)的光后混色成白光。由于其發(fā)光光譜相當(dāng)廣，對(duì)于波長(zhǎng)誤差的忍受程度也相對(duì)提高，使封裝業(yè)者生產(chǎn)白光發(fā)光二極管時(shí)，可如此提高生產(chǎn)合格率，進(jìn)而降低成本。傳統(tǒng)白光發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)I，是將ー藍(lán)光發(fā)光二極管11設(shè)置于一反射杯12的底部，再將YAG熒光粉13混合光學(xué)膠材(如環(huán)氧樹脂或硅樹脂)以形成一光學(xué)膠層14。當(dāng)光學(xué)膠層14凝固成型后，便大致完成封裝的制程，如圖I所示。此種生產(chǎn)方式雖快速，然而其難以控制混合含熒光粉13的光學(xué)膠層14于藍(lán)光發(fā)光二極管11上的厚度，且熒光粉13混 膠經(jīng)一段時(shí)間后將產(chǎn)生沉淀效應(yīng)，造成上層熒光粉13濃度稀薄、下層熒光粉13濃度偏高的情況發(fā)生，不但造成厚薄不均，出光時(shí)色暈不均勻，并產(chǎn)生內(nèi)白外黃的黃圈光暈。而使用于高功率LED吋，由于下層熒光粉濃度偏高，又與LED晶片相接觸，于高溫高熱下將導(dǎo)致熒光粉散熱不良而快速光衰，發(fā)光效率降低且耗損率増加，導(dǎo)致產(chǎn)品合格率下降。為克服上述問題，雖業(yè)界針對(duì)傳統(tǒng)白光LED熒光粉封裝方式的缺點(diǎn)，提出如旋轉(zhuǎn)涂布、濺鍍涂布或Π字型涂布等制程方式來解決，但仍有其缺點(diǎn)所在，如下所述
I :旋轉(zhuǎn)涂布的制程方式雖可降低熒光粉層厚度，然其有內(nèi)薄外厚的現(xiàn)象，且由于各熒光粉層之間的影響，無法與基材分離。2:濺鍍涂布的制程方式雖可達(dá)到熒光粉層均勻分散的效果，然靶材費(fèi)用太高，導(dǎo)致制造成本居高不下，難以競(jìng)爭(zhēng)。3 :Π字型涂布的制程方式雖可使熒光粉層厚度一致，然無法降低熒光粉沉淀情況嚴(yán)重的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的主要目的，g在提供ー種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其以多層摻雜熒光粉的光學(xué)膠材封裝發(fā)光二極管晶片，可避免熒光粉過渡接近發(fā)光二極管晶片，以避免光衰及沿長(zhǎng)使用壽命。為達(dá)上述目的，發(fā)明的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其包含一基座、ー發(fā)光二極管晶片及一封裝膠體。該發(fā)光二極管晶片設(shè)置于該基座內(nèi)。該封裝膠體包含一第一光學(xué)膠材及至少一第二光學(xué)膠材。該第一光學(xué)膠材包覆該第一發(fā)光二極管晶片。該第二光學(xué)膠材設(shè)置于該第一光學(xué)膠材的ー側(cè)該第二光學(xué)膠材摻雜ー第二熒光粉。其中，該第一光學(xué)膠材摻雜一第一熒光粉，且該第一熒光粉的摻雜濃度低于該第ニ熒光粉。其中，該第一突光粉的濃度由摻雜至該第一光學(xué)膠材處朝向該發(fā)光二極管晶片方向依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的變化；該第二熒光粉的濃度由摻雜至該第二光學(xué)膠材處朝向該發(fā)光二極管晶片方向依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的變化。其中，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)更具有復(fù)數(shù)個(gè)第二光學(xué)膠材，且各該第二光學(xué)膠材所摻雜的該第二熒光粉的濃度由摻雜至所述的這些第二光學(xué)膠材處分別朝向該發(fā)光二極管晶片方向算起，依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的變化，而使該封裝膠體整體的外表面?zhèn)瘸蛟摪l(fā)光二極管晶片方向依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的循環(huán)變化。其中，當(dāng)該發(fā)光二極管晶片使用約1600小時(shí)后，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的照度值與未使用時(shí)相比較，約剩98%的照度值。其中，當(dāng)該第一光學(xué)膠層的厚度為O. 3毫米以下吋，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的亮度約減少3%。其中，當(dāng)該第一光學(xué)膠層的厚度為O. 5毫米時(shí)，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的亮度約減少7 10%。其中，該基座是ー發(fā)光二極管反射杯。其中，該第一熒光粉及該第二熒光粉是釔鋁石榴石(YAG)熒光粉(Y3Al5O12)及其衍生物。其中，該第一熒光粉及該第二熒光粉是鋱鋁石榴石(TAG)熒光粉(Tb3Al5O12)及其衍生物。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用上述技術(shù)方案的發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于
發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其功效在于該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)設(shè)有復(fù)數(shù)層光學(xué)膠材，可使鄰近該發(fā)光二極管晶片的光學(xué)膠材不摻雜或摻雜較少的熒光粉，可避免熒光粉長(zhǎng)時(shí)間受熱而光衰，以延長(zhǎng)使用壽命。
發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其在一功效在于該發(fā)光二極管設(shè)有復(fù)數(shù)層光學(xué)膠材，而每一光學(xué)膠材均摻雜熒光粉，可使熒光粉能夠均勻分布于光學(xué)膠材內(nèi)，使出光色溫均勻。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例示意圖；圖3是發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例光路示意圖；圖4是發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例的示意圖；圖5是發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)第三時(shí)實(shí)施例的示意圖；圖6是發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)照度-時(shí)間折線分布圖。附圖標(biāo)記說明1_白光發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)；11_藍(lán)光發(fā)光二極管；12_反射杯；13_熒光粉；14-光學(xué)膠層；2_發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)；21_基座；22_發(fā)光二極管晶片；23_封裝膠體；231_第一光學(xué)膠材；232_第二光學(xué)膠材；2321_第二熒光粉；3_發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)；31-基座；32_發(fā)光二極管晶片；33_封裝膠體；331-第一光學(xué)膠材；3311_第一熒光粉；332-第二光學(xué)膠材；3321_第二熒光粉；4_發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)；41_基座；42_發(fā)光二極管晶片；43_封裝膠體；431_第一光學(xué)膠材；432_第二光學(xué)膠材；4321_第二突光粉；51_現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)照度-時(shí)間分布折線；52_發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)照度-時(shí)間分布折線.
具體實(shí)施例方式為使貴審查委員能清楚了解發(fā)明的內(nèi)容，謹(jǐn)以下列說明搭配圖式，敬請(qǐng)參閱。請(qǐng)參閱圖2所示，其是發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的示意圖。圖中，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)2包含一基座21、ー發(fā)光二極管晶片22及一封裝膠體23。在本實(shí)施例中，該基座21是ー發(fā)光二極管反射杯。而該發(fā)光二極管晶片22為ー藍(lán)光發(fā)光二極管，其受驅(qū)動(dòng)后可發(fā)出450 460nm左右的波長(zhǎng),其設(shè)置于該基座21內(nèi)的底側(cè)。該封裝膠體23則包含一第一光學(xué)膠材231及一第二光學(xué)膠材232。該第一光學(xué)膠材231可為環(huán)氧樹脂(Epoxy)或硅樹脂，并包覆于該發(fā)光二極管晶片22。該第二光學(xué)膠材232可為環(huán)氧樹脂(Epoxy)或硅樹脂，設(shè)于該第一光學(xué)膠材231的一側(cè)并填滿該基座21容置空間。該第二光學(xué)膠材232摻雜ー第二熒光粉2321。其中，該第二光學(xué)膠材232所摻雜的該第二突光粉2321的濃度分布方式，由摻雜至所述的這些第二光學(xué)膠材232處分別朝向該發(fā)光二極管晶片22方向，依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的變化。而在本實(shí)施例中，該第二熒光粉2321可為釔鋁石榴石(YAG)熒光粉(Y3Al5O12)及其衍生物，或?yàn)殇堜X石榴石(TAG)熒光粉(Tb3Al5O12)及其衍生物。請(qǐng)參照?qǐng)D3，其是發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例光路示意圖。當(dāng)驅(qū)動(dòng)該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)而使該發(fā)光二極管晶片22發(fā)光時(shí)，使該第二熒光粉2321受到激發(fā)而產(chǎn)生約550 560nm波長(zhǎng)的黃光,而當(dāng)藍(lán)光發(fā)光二極管發(fā)光晶片22所產(chǎn)生的藍(lán)光與此黃光混光后，便產(chǎn)生白光。由于鄰近該發(fā)光二極管晶片22的該第一光學(xué)膠材231未摻雜任何突光粉，而可避免現(xiàn)有技術(shù)因熒光粉太接近該發(fā)光二極管晶片22，而散熱不良而光衰，導(dǎo)致效率降低及產(chǎn)品合格率降低的情況，以減少照度衰減率及延長(zhǎng)使用壽命。
請(qǐng)參照?qǐng)D4，其是發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例的示意圖。圖中，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)3包含一基座31、ー發(fā)光二極管晶片32及一封裝膠體33。該封裝膠體33包含一第一光學(xué)膠材331及一第二光學(xué)膠材332。該第二光學(xué)膠材332摻雜ー第二突光粉3321。在本實(shí)施例中，該基座31、該發(fā)光二極管晶片32及該第二光學(xué)膠材332的結(jié)構(gòu)與功能與第一實(shí)施例相同，在此不再贅述。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的差異在于為提高亮度，于該第一光學(xué)膠材331內(nèi)更摻雜一第一突光粉3311。為避免突光粉因受熱而光衰,該第一突光粉3311的平均摻雜濃度低于該第二熒光粉3321。此外，該第一熒光粉3311的濃度分布，由摻雜至該第一光學(xué)膠材331處朝向該發(fā)光二極管晶片32方向，依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的變化。另外，該第一光學(xué)膠材331的厚度可隨設(shè)計(jì)需求而變化。當(dāng)厚度越厚，其亮度減少率越多。當(dāng)該第一光學(xué)膠材331的厚度為O. 3毫米以下時(shí)，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)3的亮度約減少3%。而該第一光學(xué)膠材331的厚度約為O. 5毫米吋，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)3的亮度約減少7 10%。
請(qǐng)參閱圖5，其是發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)第三實(shí)施例的示意圖。圖中。該發(fā)光ニ極管封裝結(jié)構(gòu)4包含一基座41、ー發(fā)光二極管晶片42及一封裝膠體43。該封裝膠體43則包含一第一光學(xué)膠材431。在本實(shí)施例中，該基座41、該發(fā)光二極管晶片42及該第一光學(xué)膠材431的結(jié)構(gòu)與功能與第一實(shí)施例相同，在此不再贅述。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的差異在于該封裝膠體43更具有復(fù)數(shù)個(gè)第二光學(xué)膠材432。各該第二光學(xué)膠材432所摻雜的該第二突光粉4321濃度分布，由摻雜至所述的這些第二光學(xué)膠材432處分別朝向發(fā)光二極管晶片42方向，依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的變化，而使該封裝膠體43整體的外表面?zhèn)瘸蛟摪l(fā)光二極管晶片42方向，依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的循環(huán)變化。如此，可使熒光粉更能均勻分布于該封裝膠體43內(nèi)，使得出光時(shí)色溫分布能更均勻。為清楚發(fā)明以多層光學(xué)膠材封裝發(fā)光二極管所造成的效果，請(qǐng)一井參照?qǐng)D6所示，其是現(xiàn)有技術(shù)與發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)照度-時(shí)間的折線分布圖。現(xiàn)有技術(shù)的白光發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，由其照度-時(shí)間分布折線51觀的，當(dāng)使用約400小吋、800小時(shí)及900小時(shí)以后，照度值與未使用時(shí)相比較約分別剩95 %、92 %及88 %的照度值，其光衰情況相當(dāng)嚴(yán)重，而無法作為須長(zhǎng)時(shí)間操作的照明來使用，而發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，由其照度-時(shí)間分布折線52觀的，當(dāng)使用至1100小時(shí)以前，照度值幾乎沒有明顯的衰減變化，當(dāng)使用至1600小時(shí)后，與未使用時(shí)相比較，仍約剩98%的照度值，而可大幅提升使用壽命。綜上所述，發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其功效在于該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)設(shè)有復(fù)數(shù)層光學(xué)膠材，可使鄰近該發(fā)光二極管晶片的光學(xué)膠材不摻雜或摻雜較少的熒光粉，可避免熒光粉長(zhǎng)時(shí)間受熱而光衰，以延長(zhǎng)使用壽命。發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其在一功效在于該發(fā)光二極管設(shè)有復(fù)數(shù)層光學(xué)膠材，而每一光學(xué)膠材均摻雜熒光粉，可使熒光粉能夠均勻分布于光學(xué)膠材內(nèi)，使出光色溫均勻。以上說明對(duì)發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含 一基座; ー發(fā)光二極管晶片，設(shè)置于該基座內(nèi) '及 一封裝膠體，包含 一第一光學(xué)膠材，包覆該第一發(fā)光二極管晶片；及 至少ー第二光學(xué)膠材，設(shè)置于該第一光學(xué)膠材的ー側(cè)，該第二光學(xué)膠材摻雜ー第二熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一光學(xué)膠材摻雜一第一突光粉，且該第一突光粉的摻雜濃度低于該第二突光粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu),其特征在于該第一突光粉的濃度由摻雜至該第一光學(xué)膠材處朝向該發(fā)光二極管晶片方向依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的變化，該第二熒光粉的濃度由摻雜至該第二光學(xué)膠材處朝向該發(fā)光二極管晶片方向依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)具有復(fù)數(shù)個(gè)第二光學(xué)膠材，且每一所述的這些第二光學(xué)膠材所摻雜的該第二熒光粉的濃度由摻雜至所述的這些第二光學(xué)膠材處分別朝向該發(fā)光二極管晶片方向依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的變化，而使該封裝膠體整體的外表面?zhèn)瘸蛟摪l(fā)光二極管晶片方向依序呈現(xiàn)出中濃度-高濃度-低濃度的循環(huán)變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于當(dāng)該發(fā)光二極管晶片使用約1600小時(shí)后，該發(fā)光二極管晶片的照度值與未使用時(shí)相比較，約剩98%的照度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于當(dāng)該第一光學(xué)膠層的厚度為O. 3毫米以下時(shí)，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的亮度約減少3%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于當(dāng)該第一光學(xué)膠層的厚度為O. 5毫米時(shí)，該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的亮度約減少7 10%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該基座是ー個(gè)發(fā)光二極管反射杯。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一熒光粉及該第二熒光粉是釔鋁石榴石熒光粉及其衍生物。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一熒光粉及該第二熒光粉是鋱鋁石榴石熒光粉及其衍生物。
全文摘要
發(fā)明是一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其包含一基座、一發(fā)光二極管晶片及一封裝膠體。該發(fā)光二極管晶片設(shè)置于該基座內(nèi)。該封裝膠體則包含一第一光學(xué)膠材及至少一第二光學(xué)膠材。該第一光學(xué)膠材呈透明狀，并包覆該發(fā)光二極管晶片。該第二光學(xué)膠材設(shè)置于該第一光學(xué)膠材的一側(cè)，該第二光學(xué)膠材摻雜一第二熒光粉。憑借設(shè)置多層第二光學(xué)膠材，可將熒光粉遠(yuǎn)離于該發(fā)光二極管晶片，避免熒光粉過熱而快速光衰，而能延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)H01L33/50GK102651444SQ201110058479
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者張暐, 沈士超, 路洹瀛 申請(qǐng)人:東貝光電科技股份有限公司