[發明專利]沖壓封裝發光二極管裝置及其制造方法

在審

• 申請號: 201710556365.6
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN109244211A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 羅冠杰
• 申請（專利權）人: 羅冠杰
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/56;H01L33/58;H01L33/64
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

本發明公開了一種沖壓封裝發光二極管裝置，包含：一基板，包括一第一固化材料、一第一奈米導熱材以及一第一熒光材；一發光單元，設置在該基板的表面上；二條導線，分別連接該發光單元；以及一封裝材，覆蓋該等導線及該發光單元，系藉由沖壓成型方式所形成之一體固化之結構，包含一第二固化材料、一高折射率物質、一第二奈米導熱材以及一第二熒光材，其中，該發光單元所發出之光系經過該基板以及該封裝材，以直接對外部出光。

技術領域

本發明有關于一種沖壓封裝發光二極管(punching packaged light-emittingdiode)裝置及其制造方法，特別有關于一種具高折射率之沖壓封裝發光二極管(high-reflective punching packaged LED)裝置及其制造方法。

背景技術

發光二極管(LED)因發光效率與壽命高于傳統之鹵素燈或熾光燈，已為照明發展之重點方向。傳統之發光二極管芯片利用直接封裝(COB；Chip on board)技術，將發光二極管芯片固定在鋁、PCB、或陶瓷基板上，故具有單面發光與發光效率低的困擾。另一種發光二極管芯片之傳統封裝技術系將芯片封裝于玻璃基板上(Chip on glass)，雖發光二極管芯片發光效率提高，但玻璃基板之散熱效率不佳、生產良率低、且玻璃基板兩側之出光色溫不同，故此種發光二極管芯片技術仍有待改善。

請參照圖1，系顯示一種傳統之發光二極管結構10。該發光二極管10包括一基板單元11、一銀導電單元12、一散熱單元13、一發光單元14及一封裝單元15。該基板單元11例如為陶瓷基板11。該銀導電單元12具有兩個設置于陶瓷基板11上表面的頂層導電焊墊、兩個設置于陶瓷基板11下表面的底層導電焊墊、及多個貫穿陶瓷基板11且電性連接于每一個頂層導電焊墊及每一個底層導電焊墊間的貫穿導電層。該散熱單元13具有一設置于陶瓷基板11上表面的頂層散熱塊及一設置于陶瓷基板11下表面的底層散熱塊。該發光單元14具有一設置于頂層散熱塊上且透過兩個導線12電性連接于兩個頂層導電焊墊間的發光組件14。該封裝單元15具有一設置于銀導電單元12及散熱單元13上且覆蓋發光組件14的封裝膠體15。

上述發光二極管10透過頂層散熱塊13、陶瓷基板11以及底層散熱塊13將發光組件14所產生的熱量導引至外界，使散熱效能得以有效被提升。雖然可提升發光二極管封裝結構散熱效果，但，隨著發光二極管的薄型化需求，發光二極管10厚度仍過厚，且散熱組件13設計復雜，產生效益不佳。再者，制備該發光二極管10的方法涉及切割步驟，使得該發光二極管10的制備步驟繁瑣，且陶瓷基板11又易受損。而陶瓷基板11為一不透光材質，使得該發光二極管10無法四面八方發光，更減損其發光效益。

發光二極管發光組件效率分為發光二極管芯片的內、外量子轉換效率與封裝材料的光萃取效率。內部量子轉換效率是發光二極管芯片通電后，電光轉換的效能。一般而言，發光二極管芯片的內部量子轉換效率很高，但因發光二極管芯片的外部量子轉換效率與封裝材料的光萃取效率很低，導致發光二極管發光組件最終亮度低于發光二極管芯片內部量子轉換效率所能提供的效能。造成發光二極管芯片的外部量子轉換效率與封裝材料的光萃取效率低落的原因，主要歸咎于不同介質間之全反射損失與封裝材料本身的吸收。就發光二極管發光組件來看，經由電子、電洞接合，光線從發光二極管芯片活性層發出后，經由封裝材料才到達外部空氣中；而從光線所行經的路徑的路徑來看，必須經過許多折射率不同的介質，例如磊晶層或封裝材料層等，若光從高折射率物質進入低折射率物質時，其接口就會發生全反射現象，使得光波無法有效導出，反而局限在發光二極管發光組件內部，被封裝材料吸收產生熱量，進而降低發光二極管發光組件之效能與壽命。

此外，目前市面上發光二極管的輸入功率只有15～20％轉換成光，近80～85％轉換成熱，這些熱如無法適時排出，將使發光二極管芯片的界面溫度過高，而影響其發光強度及使用壽命。

有鑒于此，如何能增加發光二極管芯片的外部量子轉換效率與封裝材料的光萃取效率，并提供一設計簡單、生產良率高、以及散熱效果好的發光二極管封裝結構，乃為至關重要的關鍵。

發明內容