芯片级封装发光装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭露一种芯片级封装发光装置及其制造方法，发光装置包含覆晶式LED芯片与封装构造，其中封装构造包含软性缓冲结构、荧光结构及透光结构。软性缓冲结构包含顶部及侧部，顶部形成于覆晶式LED芯片的上表面，侧部形成于覆晶式LED芯片的立面，顶部具有凸状曲面，而侧部具有连接凸状曲面的外缘面；荧光结构沿着凸状曲面及外缘面而形成于软性缓冲结构上；透光结构形成于荧光结构上，且其硬度不小于软性缓冲结构的硬度。藉此，覆晶式LED芯片与封装构造之间具有较佳的附着性；发光装置具有较佳的可靠度、空间色均匀性、色温分级集中度及发光效率。

【技术实现步骤摘要】
芯片级封装发光装置及其制造方法
本专利技术有关一种发光装置及其制造方法，特别关于一种具有覆晶式(flip-chip)LED芯片的芯片级封装发光装置及其制造方法。
技术介绍
LED(发光二极管)芯片系普遍地使用来提供照明、显示或指示用的光源，而LED芯片通常会设置于一封装构造(其中可包含荧光材料)中，以成为一发光装置。随着LED技术的发展，芯片级封装(chip-scalepackage，CSP)发光装置以其明显的优势于近年开始受到广大的重视。以最广泛被使用的白光CSP发光装置为例，其通常由一蓝光LED芯片与一包覆LED芯片的荧光结构所组成；其中，蓝光LED芯片通常为一覆晶式LED芯片，具有从上表面与侧部立面发出蓝光的特性，又，荧光结构需将上表面与侧部立面所发出的蓝光均匀地转换波长，使通过荧光结构后所产生的不同波长的光线以适当比例混合后形成均匀的白光；为达成此均匀地转换波长的目的，荧光结构需在上表面与侧部立面具有相同的厚度，此即所谓共形化分布(conformalcoating)的荧光结构。相较于传统支架型LED与陶瓷基板型LED，CSP发光装置具有以下优点：(1)不需要金线及额外的支架或陶瓷基板等副载具(submount)，因此可明显节省材料成本；(2)因省略了支架或陶瓷基板等副载具，可进一步降低LED芯片与散热板之间的热阻，因此在相同操作条件下将具有较低的操作温度，或进而增加操作功率；(3)较低的操作温度可使LED具有较高的芯片量子转换效率；(4)大幅缩小的封装尺寸使得在设计模块或灯具时，具有更大的设计弹性；(5)具有小发光面积，因此可缩小光展量(Etendue)，使得二次光学更容易设计，亦或藉此获得高发光强度(intensity)。然而，CSP发光装置因为不需额外的基板或支架等副载具，故CSP发光装置中的荧光结构仅与LED芯片相接触；由于两者之间的接触面积相当有限，往往导致两者之间的结合力道不足；又LED芯片与荧光结构的热膨胀系数通常具有明显的差异，在发光装置操作时所产生的温度变化下，热膨胀系数的不匹配所引起的内应力将使接合力道已不足的荧光结构容易从LED芯片上剥离(delamination)，导致CSP发光装置失效。这项先天上的特性严重影响了现有CSP发光装置的可靠度性能。再者，现有CSP发光装置在制造的过程中，会先将荧光材料混合于黏合材料(binder)中，例如高分子材料，再透过模造成型(molding)、印刷(printing)或喷涂(spraying)等方法来形成荧光结构；当荧光材料混合于高分子材料中时，将形成荧光胶体(phosphorslurry)，以此进行荧光结构的制造时，对荧光结构几何尺寸的控制需要很高的精准度，才能获得精确的发光颜色控制；又，现有方法仅能控制荧光结构的几何外型尺寸，而难以控制荧光材料在荧光胶体(或荧光结构)内的分布状态，而荧光材料的分布状态却是决定其发光性能的关键因素。因此，这两项先天物理特性使得荧光材料难以形成共形化分布(conformalcoating)，故增加了CPS发光装置在大量制作上达到光学一致性的难度。例如以荧光胶体透过模造成型(或印刷)进行CSP发光装置的荧光结构制作时，多个LED芯片(形成一LED芯片阵列)与模具内表面(或与印刷刮刀及钢板)之间的相对位置的误差，将造成多个LED芯片上表面及立面所形成的荧光结构的厚度一致性不足；同时，后续若须以切割分离多个CSP发光装置时，荧光结构的切割位置的误差将使LED芯片立面上的荧光结构的厚度难以控制；再加上无法有效控制荧光材料在胶体内的分布；这些因素造成了无法形成共形化分布(conformalcoating)的荧光材料，使LED芯片所发射出的光线经过荧光结构后，其颜色不一致，因而造成空间色均匀性(spatialcoloruniformity)不佳，且色温(CorrelatedColorTemperature，CCT)分级(binning)集中度亦不佳，导致生产良率下降。此外，若采用喷涂方式来制作荧光结构时，虽可避免在模造成型(或印刷工艺)中LED芯片在对位误差上所遭遇的相关问题，但荧光材料在喷涂时却因重力的作用而不易附着在LED芯片的垂直立面，导致荧光材料不易在立面上形成连续分布，这将造成在LED芯片的立面上荧光材料在高分子材料中不连续，虽然高分子材料可在立面形成连续分布透明结构，但因局部缺乏荧光材料以致产生较大面积连续性的光学上的透明“空孔”，使蓝光从空孔泄漏，即未经过荧光材料波长转换而直接穿透封装构造，造成CSP发光装置侧面容易泄漏蓝光，以致CSP发光装置正面光线与侧面光线的颜色不一致而形成蓝晕，因此，现有喷涂工艺亦无法形成共形化分布(conformalcoating)的荧光材料；又，若采用喷涂方式于LED芯片的上表面形成较薄的荧光结构时，因荧光材料与高分子材料已预混合形成荧光胶体，荧光材料(通常为颗粒状)本身的聚集现象(particleaggregation)将使荧光材料出现明显的分布不连续，此亦会形成荧光材料的空孔，造成光斑(蓝光斑点)现象；因此，采用喷涂方式制作CSP发光装置时，空孔所造成的蓝光泄漏会使局部区域蓝光强度过高，除了会使空间色均匀性不佳之外，亦会增加蓝光对人眼造成的伤害；同时，不一致的荧光材料分布会使色温分级集中度不佳；又，蓝光大量泄漏将使荧光材料无法有效转换蓝光波长，也会造成光转换效率的下降。有鉴于此，提供一种可增强荧光结构与LED芯片接口的附着力(即改善发光装置的可靠度)，并增加CSP发光装置空间色均匀性、提升色温分级集中度与提升发光效率等的技术方案，为目前业界发展CSP发光装置制造技术亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种发光装置及其制造方法，其能改善发光装置的可靠度、空间色均匀性、色温分级集中度及发光效率，且可具有小发光面积及低热阻。为达上述目的，本专利技术所揭露的一种发光装置包含一LED芯片与一封装构造，其中该封装构造包含一缓冲结构、一荧光结构及一透光结构；该LED芯片为一覆晶式LED芯片，具有一上表面、相对于该上表面的一下表面、一立面及一电极组，该立面形成于该上表面与该下表面之间，该电极组设置于该下表面上；该缓冲结构为一相对软性材质，亦可称为软性缓冲结构，可由例如一高分子材料制成，其包含一顶部及一侧部，该顶部形成于该上表面上，而该侧部形成于该立面上，该顶部具有一凸状曲面，而该侧部具有一连接该凸状曲面的外缘面；该荧光结构沿着该凸状曲面及该外缘面，形成于该软性缓冲结构上，该荧光结构通常包含一高分子材料(例如硅胶、环氧树脂或橡胶等)及一荧光材料；该透光结构形成于该荧光结构上，其中该透光结构的一硬度不小于该软性缓冲结构的一硬度。为达上述目的，本专利技术所揭露的一种发光装置的制造方法包含：放置多个LED芯片于一离型材料上，以形成一LED芯片阵列；形成多个封装构造于该等LED芯片上，该等封装构造彼此相连；以及切割该等封装构造。此外，在切割该等封装构造之前或之后，移除该离型材料。上述形成该等封装构造于该等LED芯片上的步骤更包含：形成多个软性缓冲结构于该等LED芯片上，并使得各该软性缓冲结构的一顶部设置于各该LED芯片的一上表面、且使各该软性缓冲结构的一侧部设置于各该LED芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光装置，包含：一覆晶式LED芯片，具有一上表面、相对于该上表面的一下表面、一立面及一电极组，该立面形成于该上表面与该下表面之间，该电极组设置于该下表面上；一软性缓冲结构，包含一顶部及一侧部，该顶部形成于该上表面上，而该侧部形成于该立面上，该顶部具有一凸状曲面，而该侧部具有一连接该凸状曲面的外缘面；一荧光结构，沿着该凸状曲面及该外缘面，形成于该软性缓冲结构上；以及一透光结构，形成于该荧光结构上，其中该透光结构的一硬度不小于该软性缓冲结构的一硬度。

【技术特征摘要】
1.一种发光装置，包含：一覆晶式LED芯片，具有一上表面、相对于该上表面的一下表面、一立面及一电极组，该立面形成于该上表面与该下表面之间，该电极组设置于该下表面上；一软性缓冲结构，包含一顶部及一侧部，该顶部形成于该上表面上，而该侧部形成于该立面上，该顶部具有一凸状曲面，而该侧部具有一连接该凸状曲面的外缘面；一荧光结构，沿着该凸状曲面及该外缘面，形成于该软性缓冲结构上；以及一透光结构，形成于该荧光结构上，其中该透光结构的一硬度不小于该软性缓冲结构的一硬度。2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该覆晶式LED芯片的该上表面具有一边缘，而该凸状曲面及该外缘面在该边缘处连接，且该边缘相切或邻近于该凸状曲面及该外缘面。3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该外缘面包含一凹状曲面、一倾斜平面或一凸状曲面。4.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该软性缓冲结构的该硬度不大于A80的萧氏硬度，而该透光结构的该硬度不小于D30的萧氏硬度。5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该软性缓冲结构及该透光结构的每一者的制造材料为一高分子材料，包含硅胶、环氧树脂或橡胶。6.如权利要求1至5的任一项所述的发光装置，其特征在于，该透光结构更包含一微结构透镜层。7.如权利要求1至5的任一项所述的发光装置，其特征在于，该软性缓冲结构及该透光结构的至少一者包含一光散射性微粒。8.如权利要求1至5的任一项所述的发光装置，其特征在于，该透光结构包含一光散射层，该光散射层覆盖该荧光结构并包含一光散射性微粒。9.如权利要求1至5的任一项所述的发光装置，其特征在于，该软性缓冲结构、该荧光结构及该透光结构的至少一者为一单层或多层结构。10.一种发光装置的制造方法，包含：放置多个覆晶式LED芯片于一离...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，王琮玺，
申请(专利权)人：行家光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71