專利名稱：薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光二極管，尤其是一種涉及可確保混光效果及有效將熒光層的熱能排逸的多層式陣列型發光二極管光引擎。
背景技術：
LED的發光原理是利用半導體固有特性，它不同于以往的白熾燈管的放電、發熱發光原理，而是將電流順向流入半導體的PN接面時便會發出光線，所以LED被稱為冷光源(cold light)。由于LED具有聞耐久性、壽命長、輕巧、耗電量低且不含水銀等有害物質等的優點，故可廣泛應用于照明設備產業中，且其通常以LED陣列封裝方式應用在電子廣告牌、交通號志等商業領域。請參考新型專利公告號M398686的申請案的氣密型多層式陣列型發光二極管的封裝結構，在此僅作主要結構的描述，參考圖1，圖1為現有技術的氣密型多層式陣列型發光二極管的封裝結構的剖面示意圖，其包含有基板la，基板Ia上形成有氣密金屬框體I Ia,該基板Ia頂面上貼附有LED晶粒5a，其中LED晶粒5a之上依序形成有晶粒保護層7a、熒光層8a及硅膠層9a，晶粒保護層7a覆蓋住LED晶粒5a，以包覆保護LED晶粒5a，熒光層8a則介于晶粒保護層7a及硅膠層9a之間，該硅膠層9a可保護該熒光層8a免受濕氣影響而變質。然而現有技術的缺點在于容易產生色溫分布不均勻的問題，因為LED晶粒5a會所產生不同角度出射的光線，所行經熒光層8a的路徑也不同，穿透熒光層8a所需的距離也不同，角度大的光線因為會經由兩側反射壁反射并穿透出熒光層8a，穿過熒光層8a所行經的路徑距離較長，能量較多轉換為突光層8a被激發出的黃光,形成偏黃的白光于氣密金屬框體Ila的外圍，造成單芯片型白光LED在其所發出的白光外圍呈現環狀的黃光區域，也就是黃暈現象。再者現有技術的另一缺點在于熒光層8a不易散熱，雖然熒光層8a與發熱源(即LED晶粒5a)相隔有一段距離，使熒光層8a不會直接吸收LED晶粒5a所產生的熱能，但LED晶粒5a所發出的輻射熱能還是會傳至熒光層8a，如此導致設置于晶粒保護層7a及硅膠層9a之間的熒光層8a就無法把熱能排散，導致熒光層8a因不斷蓄積熱能而失去混光的效能。因此必須對此加以改良，并提出一種可確保混光效果及有效將熒光層的熱能排逸的多層式陣列型發光二極管光引擎。

發明內容
本發明的主要目的在于提供，其中熒光膠層直接形成于發光二極管晶粒之上，熒光膠層包覆所述發光二極管晶粒，并與基板直接接觸，由于熒光膠層直接覆蓋住所述發光二極管晶粒，因此該熒光膠層的熒光粉粒可散布或貼附于發光二極管晶粒的周圍，如此發光二極管晶粒所發出的任何光子都可受到熒光粉粒的光學反應，藉以均勻化色溫分布。本發明的另一目的在于提供，其中熒光膠層與基板直接接觸，有助于把熒光膠層所吸收到的熱能直接經由基板導出，降低該熒光膠層的溫度，同時提升光學組件的可靠度。


圖1為現有技術的應用于發光二極管封裝結構的具有熒光層的光學透鏡的剖視圖；圖2為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的第一實施例示意圖；圖3A為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的俯視示意圖；圖3B為圖3A的區域A的局部剖視放大圖；圖4為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的第二實施例示意圖；圖5為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的一較佳實施例示意圖；圖5A為圖5的區域A的局部放大圖；圖5B為圖5的區域B的局部放大圖；圖6為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的第三實施例示意圖；以及圖7為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的第四實施例示意圖。主要組件符號說明I 基板11中心區111出光面13周邊區131 頂面1311第一上溝槽1311a 凸緣1313 上凸部131AU31B 容置槽1315 第一凹點1315第二上溝槽1315a 凹緣133 側面1331 側溝槽1333 側凸部135 底面1351 下溝槽3封裝體31封裝腔室311內壁面4光學反射罩41轉折段43第一階層45第二階層
5導線架51內端部53外端部511 第二凹點6發光二極管晶粒7熒光膠層8硅膠隔離層9 透鏡10底膠層20結合劑
具體實施例方式以下配合圖式及組件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，以使本領域技術人員在研讀本說明書后能據以實施。參考圖2，圖2為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的第一實施例示意圖。本發明有關一種薄型多層式陣列型發光二極管光引擎，至少包含有一基板1、一封裝體3、兩導線架對5、一熒光膠層7、一硅膠隔離層8及一透鏡9。基板I可區分為中心區11及周邊區13，中心區11的頂面為出光面111，中心區11涵蓋于基板I的中心區塊，較佳地中心區11的涵蓋面積大于周邊區13的涵蓋面積，而周邊區13為在中心區11及基板I邊緣之間的區塊，另周邊區13具有頂面131、側面133及底面135。參考圖3A，圖3A為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的俯視示意圖，參考圖3B，圖3B為圖3A的區域A的局部剖視放大圖，并請配合圖1所示。在頂面131上形成有兩容置槽131A及131B及多個第一凹點1315，較佳地兩容置槽131A及131B分別設置在頂面131上的相互對應的位置，較佳地兩容置槽131A及131B可設置在盡量靠近于出光面111的位置,亦即讓兩容置槽131A及131B位于靠近出光面111的兩側,所述第一凹點1315可設置成環狀，且所述第一凹點1315也可設置于兩容置槽131A及131B之中。其中該中心區11的形狀可以圓形、橢圓形、四邊形、多邊形及其它適當形狀。封裝體3包覆住基板I的周邊區13的部份，但不包覆住中心區11，封裝體3的包覆區域需涵蓋頂面131、側面133及底面135，其中封裝體3具有封裝腔室31，封裝腔室31為封裝體3未包覆住中心區11的部份，因此封裝體3在中心區11的上方圍構出容置空間，容置空間供封裝腔室31之中可配置適當的光學構件，封裝腔室31的底部恰為出光面111。封裝腔室31的內壁面311與出光面111相互之間具有一夾角關系，較佳地夾角小于90度，當內壁面311與出光面111之間的夾角小于90度時，內壁面311面向于封裝腔室31之外，因此當有光線射向到內壁面311時，將有助于光線被反射至封裝腔室31之外，內壁面311之上可進一步設置光學反射罩4，透過在內壁面311之上設置光學反射罩4，更可大幅提升光線反射到封裝腔室31之外的機率，使發光的照度得以提高。該光學反射罩可以是一鏡面反射罩(Specular Reflector Cup or)及一擴散反射罩(Diffuse Reflector Cup)的至少其中之一。
封裝體3使用封裝材料來包覆住基板I的周邊區13的部份，其中封裝材料可以是模塑樹脂(Mold Resin)，模塑樹脂的材質可以是聚鄰苯二甲酰胺壓模樹脂(poly-phthal-amide, PPA)或液晶聚合物(Liquid Crystalline Polymer, LCP)。參考圖3A及圖3B，并配合圖2所示，兩導線架5皆具有內端部51及外端部53，兩導線架5的內端部51分別位于兩容置槽131A及131B之中，其中外端部53的水平高度可高于內端部51的水平高度，如圖一所示，兩導線架5的其中一部份可形成有彎折段，彎折段的兩端延伸出去即是兩導線架5的內端部51及外端部53。該兩導線架5與該基板I之間相隔有該封裝體3，且兩導線架5的內端部51及外端部53之間的部份被封埋于封裝體3之中，而內端部51及外端部53則露出于封裝體3之夕卜，其中該兩導線架5之一面設置有多個第二凹點511，較佳地可將所述第二凹點設置在兩導線架5的內端部51及在內端部51的周圍區域設。所述第一凹點1315及所述第二凹點511的設置分別在于增加封裝體3對基板I及導線架5的接著性，因為導線架5使用具導電性質的金屬制成，封裝體3則使用塑料或樹脂的材質，由于塑料或樹脂不易與金屬接合，但透過在導線架5設置有所述第二凹點511，可以增加導線架5的表面粗糙度，且所述第二凹點511還可以被液態的塑料或樹脂填滿，讓液態的塑料或樹脂可以布滿導線架5的表面上，因此當液態的塑料或樹脂固化后，可以增加封裝體3對導線架5的接著性，使封裝體3更加緊密地封合于導線架5。參考圖2，其中在出光面111上可設置有多個發光二極管晶粒6，發光二極管晶粒6可以利用陣列性的排列方式配置在出光面111上，發光二極管晶粒6并與兩導線架5構成電性連接，其中發光二極管晶粒6藉由打線接合與兩導線架5而形成電性連接關系。其中所述發光二極管晶粒6藉由一焊膏(圖未顯示)被焊設于該基板I的出光面111上，其中該焊膏可以是錫膏或銀膠的至少其中之一，其中錫膏還可與碳晶與鉆石晶體相混合，該鉆石晶體還可鍍上鎳、銀或其它導熱性能優異的材質，透過在焊膏加入導熱效果較佳的材料，可讓焊膏的導熱效能有效提升，藉以把發光二極管晶粒6所產生的熱能快速地經由基板I傳導至外部環境空間。在所述發光二極管晶粒6之上形成有該熒光膠層7，該熒光膠層7包覆所述發光二極管晶粒6，并與該基板I直接接觸，由于該熒光膠層7直接覆蓋住所述發光二極管晶粒6，因此該熒光膠層7的熒光粉粒可散布或貼附于所述發光二極管晶粒6的周圍，如此所述發光二極管晶粒6所發出的任何光子都受與可受到熒光粉粒的光學反應，使得色溫分布非常均勻。且該熒光膠層7與該基板I直接接觸，有助于把該熒光膠層7的熱透過該基板I導出，降低該熒光膠層的溫度，同時提升光學組件的可靠度。該熒光膠層7之上形成有該硅膠隔離層8，該硅膠隔離層8可隔絕外界的濕氣侵入至熒光膠層7，如此熒光膠層8不會因受潮而變質，且免受外界的濕氣及外界的污染。在硅膠隔離層8之上可配置該透鏡9，該透鏡9可以是一玻璃板、一硅膠板或其它適當透鏡。參考圖4，圖4為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的第二實施例示意圖。其中該透鏡9還可以是一玻璃罩、一硅膠罩或或其它適當透鏡，且透鏡9被底膠層10 (underfilling)黏固于硅膠隔離層8之上，其中透鏡9浮設于硅膠隔離層8之上，不與光學反射罩4直接接觸，且硅膠隔離層8與透鏡9都屬于塑料材質，透鏡9可緊密地固定于硅膠隔離層8之上，再者透過透鏡9還可被底膠層20固定住，更可有效防止透鏡9發生松動的情形，其中底膠層20的材質可以是環氧樹脂或其它適當材質。其中硅膠隔離層8及透鏡9之間可涂布有結合劑20 (primer)，結合劑20用增加硅膠隔離層8及透鏡9之間的封密性，并阻絕外界濕氣侵入于透鏡9之內及硅膠隔離層8之下的突光膠層7。參考圖5，圖5為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的一較佳實施例示意圖。其中在本發明的較佳實施例中，可在透過在周邊區13的頂面131上設置由內至外依序設置兩個第一上溝槽1311、一個上凸部1313及一個第二上溝槽1315,其中兩個第一上溝槽1311皆設置成凹型狀，第二上溝槽1315設置成V形狀，而側面133上形成側凸部1333，且側凸部1333與側面133形成L型的結構，底面135則形成一個下溝槽1351。其中，該第二上溝槽1315以環圈狀設置于該基板I上，該第二上溝槽1315的寬度至少要大于0.4mm以上。參考圖5A，圖5A為圖5的區域A的局部放大圖，參考圖5B，圖5B為圖5的區域B的局部放大圖。其中兩個第一上溝槽1311的內壁面上還可形成凸緣1311a，而在第二上溝槽1315的內壁面進一步形成凹緣1315a。上述的所述溝槽與所述溝槽可使液態狀的封裝材料可填流于所述溝槽之中，因此當封裝材料形成固態狀后，填流于所述溝槽的部份以及封裝材料固態后所形成的封裝體3的對應于凸部的部份會與基板I形成卡合的關系，如此基板I與封裝體3會緊密地結合并固定成一體，不會因松脫而滑動，如此可增加基板與封裝體的結構強度及封裝密合度。參考圖6，圖6為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的第三實施例示意圖，參考圖7，圖7為本發明的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的第四實施例示意圖。其中該光學反射罩4可進一步設置有一轉折段41，該光學反射罩4于該轉折段41之下的部份可定義成一第一階層43，該光學反射罩4于該轉折段41之上的部份可定義成一第二階層45。較佳地，該轉折段41須對應于該熒光膠層7及該硅膠隔離層8的交界處，且該轉折段41朝面向該熒光膠層7的相反方向做至少一次以上的轉折，比如可參考圖6所示，該轉折段41可與該第一階層41構成L型的結構，其中該轉折段41與該熒光膠層7的表面構成的角度范圍于180至270度之間。或者可參考圖7所示，該轉折段41先朝面向該熒光膠層7的相反方向做一次的轉折，再向另一方向上做一次的轉折，最后形成概如〈型的凹槽。該熒光膠層41的成形用液態狀的熒光膠進行填注，當液態狀的熒光膠填注到與該轉折段41相同的高度時，由于該轉折段41非為線性上升而是向外轉折出去，由于表面張力的原理，液態狀的熒光膠不會向該轉折段41流過去，而是向內匯聚，使液態狀的熒光膠的表面形成凸出狀，最后該熒光膠層41就會形成如第七圖所示的凸出狀，如此所述發光二極管晶粒6所產生的光線，可均勻向外部射出，有效避免黃暈現象的產生。以上所述者僅為用以解釋本發明的較佳實施例，并非企圖據以對本發明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的發明精神下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護的范疇。
權利要求
1.一種薄型多層式陣列型發光二極管光引擎，其特征在于，包含有: 一基板，該基板可區分為一中心區及一周邊區，該中心區的頂面為一出光面，該基板并具有一邊緣，該中心區涵蓋該基板的中間區塊，該周邊區為在該中心區與該邊緣之間的區塊，其中該周邊區具有一頂面、一側面及一底面，在該頂面形成有兩容置槽； 一封裝體，該封裝體包覆該基板的該周邊區部份但不包覆該中心區，該封裝體的包覆區域包含有該頂面、該側面及該底面，該封裝體具有一封裝腔室，該封裝腔室位于該出光面之上； 兩導線架，該兩導線架皆具有一內端部及一外端部，該兩導線架的該內端部分別位于該兩容置槽之中，該兩導線架的該內端部及該外端部之間部份皆被封埋于該封裝體之中，而該內端部及該外端部則露出于該封裝體之外； 多個發光二極管晶粒，所述發光二極管晶粒設置于該出光面，所述發光二極管晶粒與該兩導線架構成電性連接關系； 一熒光膠層，形成于所述發光二極管晶粒之上，該熒光膠層包覆所述發光二極管晶粒并與該基板直接接觸； 一硅膠隔離層，形成于該熒光膠層之上；以及 一透鏡，設于該娃膠隔離層之上。
2.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，該兩容置槽為相互對應的設置。
3.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，該封裝腔室具有一內壁面，該內壁面與該出光面相對之間具有一交角關系。
4.如權利要求3所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，該內壁面之上設置有一光學反射罩，該光學反射罩可以是一鏡面反射罩及一擴散反射罩的至少其中之一。
5.如權利要求4所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，該光學反射罩可進一步設置有一轉折段，該轉折段朝面向該熒光膠層的相反方向做至少一次轉折。
6.如權利要求5所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，該光學反射罩于該轉折段之下的部份可定義成一第一階層，該轉折段可與該第一階層構成L型的結構，此時該轉折段與該熒光膠層的表面構成的角度范圍介于180至270度之間。
7.如權利要求5所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，該轉折段先朝面向該熒光膠層的相反方向做一次的轉折，再向一方向做另一次的轉折。
8.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，該封裝體可利用一封裝材料包覆該基板的該周邊區的部份。
9.如權利要求8所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，該封裝材料可以是一模塑樹脂。
10.如權利要求9所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，該模塑樹脂的材質可以是聚鄰苯二甲酰胺壓模樹脂或液晶聚合物。
11.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，該兩導線架與該基板之間相隔有該封裝體。
12.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，在該兩導線架設置有多個第二凹點。
13.如權利要求12所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，所述第二凹點設置在該兩導線架的該內端部及在該內端部的周圍區域。
14.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，所述發光二極管以陣列性的排列方式配置于該出光面上。
15.如權利要求1或14所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，所述發光二極管晶粒藉打線接合與該兩導線架構成電性連接關系。
16.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，所述發光二極管藉由一焊膏配置于該基板的該表面。
17.如權利要求16所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，該焊膏包含有一錫膏或一銀膠的至少其中之一。
18.如權利要求17所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，該錫骨混合有碳晶、鉆石晶體或鍛有鎮的鉆石晶體的至少其中之一。
19.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，該透鏡可以是一玻璃板及一硅膠板的至少其中之一。
20.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，該透鏡可以是一玻璃罩及一娃膠罩的至少其中之一，且該透鏡被一底膠層黏固于該娃膠隔離層之上，該底膠層的材質為環氧樹脂。
21.如權利要求1或20所述的薄型多層式陣列型發光二極管光引擎的封裝結構，其特征在于，該硅膠保護層與該透鏡之間具有一結合劑。
22.如權利要求1所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，該頂面更形成有多個 第一凹點。
23.如權利要求22所述的薄型多層式陣列型發光二極體光引擎的封裝結構，其特征在于，所述第一凹點可配置成環狀。
全文摘要
本發明提供一種薄型多層式陣列型發光二極管光引擎，其中基板上形成有熒光膠層及硅膠隔離層，其中熒光膠層包覆所述發光二極管晶粒，并與基板直接接觸，由于熒光膠層直接覆蓋住所述發光二極管晶粒，因此該熒光膠層的熒光粉粒可散布或貼附于發光二極管晶粒的周圍，如此發光二極管晶粒所發出的任何光子都可受到熒光粉粒的光學反應，藉以均勻化色溫分布，且熒光膠層與基板直接接觸，有助于把熒光膠層所吸收到的熱能直接經由基板導出，降低該熒光膠層的溫度，同時提升光學組件的可靠度。
文檔編號H01L33/56GK103208488SQ20121000829
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者胡仲孚, 吳永富, 劉奎江 申請人:盈勝科技股份有限公司