發(fā)光二極管陣列模塊的制作方法
【專利摘要】一種發(fā)光二極管陣列模塊在此揭露，發(fā)光二極管陣列模塊包括基板、多個(gè)發(fā)光二極管芯片以及反射結(jié)構(gòu)。發(fā)光二極管芯片以覆晶接合于基板上。反射結(jié)構(gòu)設(shè)置于基板上且介于任兩發(fā)光二極管芯片之間，以避免發(fā)光二極管芯片所發(fā)射的光線相互吸收。
【專利說明】發(fā)光二極管陣列模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種光源，且特別是關(guān)于一種發(fā)光二極管陣列模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以發(fā)光二極管所構(gòu)成的光源由于具備壽命長、開關(guān)速度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛地應(yīng)用在人們生活當(dāng)中。
[0003]—般做法中的發(fā)光二極管陣列模塊，主要將多個(gè)發(fā)光二極管芯片固晶于電路板上，而后再以導(dǎo)線連接發(fā)光二極管芯片和電路板。如此的結(jié)構(gòu)又被稱為C0B(chip onboard)。相較于傳統(tǒng)IC封裝技術(shù)，COB結(jié)構(gòu)具有體積較小成本較低且發(fā)光密集的優(yōu)點(diǎn)。然而，由于在COB結(jié)構(gòu)中，發(fā)光二極管芯片以導(dǎo)線相互連接，是以在制程中必須預(yù)留打線(wire bonding)空間，以至于在COB結(jié)構(gòu)中發(fā)光二極管芯片無法緊密置放，因而限制了發(fā)光二極管陣列模塊單位面積的流明量。
[0004]是以，為使發(fā)光二極管陣列模塊的效率能進(jìn)一步提升，上述問題有迫切需要被解決。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的一目的在于提供一種發(fā)光二極管陣列模塊，其可應(yīng)用于各式需高發(fā)光效率的光源。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，發(fā)光二極管陣列模塊包括基板、多個(gè)發(fā)光二極管芯片以及反射結(jié)構(gòu)。發(fā)光二極管芯片以覆晶接合于基板上。反射結(jié)構(gòu)設(shè)置于基板上且介于任兩發(fā)光二極管芯片之間，以避免發(fā)光二極管芯片所發(fā)射的光線相互吸收。
[0006]如上所述的發(fā)光二極管陣列模塊，還包括熒光轉(zhuǎn)換層以及反射框。熒光轉(zhuǎn)換層覆蓋于基板與發(fā)光二極管芯片上。反射框配置于發(fā)光二極管芯片外圍。
[0007]在本發(fā)明一實(shí)施例中，熒光轉(zhuǎn)換層由光學(xué)塑膠與熒光粉的混合物所構(gòu)成，而熒光粉由釔鋁石榴石(YAG)、鎦鋁石榴石(LuAg)或氮氧化物所構(gòu)成。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，反射框與反射結(jié)構(gòu)由光學(xué)塑膠與高反射粒子的混合物所構(gòu)成，而高反射粒子由二氧化鈦、硫酸鋇、二氧化硅及氧化鋁組成的物質(zhì)群中選擇的至少一種物質(zhì)所構(gòu)成。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，反射框與反射結(jié)構(gòu)的光線反射率大于90%。
[0010]在本發(fā)明一實(shí)施例中，反射結(jié)構(gòu)剖面為圓弧形或角錐型等幾何圖形。
[0011]在本發(fā)明一實(shí)施例中，反射結(jié)構(gòu)相對于基板的高度大于或等于發(fā)光二極管芯片相對于基板的聞度。
[0012]在本發(fā)明一實(shí)施例中，光學(xué)塑膠是由選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯基二甘醇碳酸酯(CR-39)、聚苯乙烯(PS)、環(huán)氧樹脂(印oxy)、聚酰胺(polyamide)、丙烯酸酯(acrylate)及娃膠組成的族群中的至少一種物質(zhì)所構(gòu)成。
[0013]在本發(fā)明一實(shí)施例中，光學(xué)塑膠是由選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯基二甘醇碳酸酯(CR-39)、聚苯乙烯(PS)、環(huán)氧樹脂(印oxy)、聚酰胺(polyamide)、丙烯酸酯(acrylate)及硅膠組成的族群中的至少一種物質(zhì)所構(gòu)成。
[0014]在本發(fā)明一實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片為藍(lán)寶石基板發(fā)光二極管(sapphiresubstrate LED)芯片或?yàn)榈壉∧ぐl(fā)光二極管(thin-GaN LED)芯片。
[0015]在本發(fā)明一實(shí)施例中，基板為散熱基板、導(dǎo)電基板或絕緣基板。
[0016]在本發(fā)明一實(shí)施例中，基板上具有電路層，用以電性連接發(fā)光二極管芯片。
[0017]綜上所述，應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例，可實(shí)現(xiàn)一每一單位面積具有高流明量的發(fā)光二極管陣列模塊。其中通過用覆晶技術(shù)接合發(fā)光二極管芯片，可節(jié)省傳統(tǒng)COB結(jié)構(gòu)的打線預(yù)留空間，以使發(fā)光二極管芯片能被緊密設(shè)置。另外，通過上述反射結(jié)構(gòu)的設(shè)置，可避免發(fā)光二極管芯片所發(fā)射的光線為彼此所吸收，以更進(jìn)一步增進(jìn)發(fā)光二極管陣列模塊的發(fā)光效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附附圖的說明如下:
[0019]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的發(fā)光二極管陣列模塊的示意圖；
[0020]圖2為根據(jù)圖1的發(fā)光二極管陣列模塊沿線段2 - 2的剖面示意圖；
[0021]圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的發(fā)光二極管陣列模塊的剖面示意圖。
[0022]【主要元件符號(hào)說明】
[0023]100:發(fā)光二極管陣列模塊
[0024]110:基板
[0025]112:電路層
[0026]120:發(fā)光二極管芯片
[0027]130:反射結(jié)構(gòu)
[0028]140:反射框
[0029]150:熒光轉(zhuǎn)換層
[0030]2 — 2:線段
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下將以附圖及詳細(xì)敘述清楚說明本發(fā)明的精神，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在了解本發(fā)明的較佳實(shí)施例后，當(dāng)可由本發(fā)明所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
[0032]本發(fā)明的一方面在于提供一種高發(fā)光密度的發(fā)光二極管陣列模塊，其可應(yīng)用于各式需高發(fā)光效率的光源，或是廣泛地運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)環(huán)節(jié)。以下以圖1、圖2為例，說明本發(fā)明相關(guān)實(shí)施方式。其中附圖僅以說明為目的，而不用以限制本發(fā)明。
[0033]參照圖1、圖2，圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的發(fā)光二極管陣列模塊100的示意圖。圖2為根據(jù)圖1的發(fā)光二極管陣列模塊100沿線段2 - 2的剖面示意圖。發(fā)光二極管陣列模塊100包括 基板110、多個(gè)發(fā)光二極管芯片120以及反射結(jié)構(gòu)130。其中基板110為發(fā)光二極管芯片120的載體，可用金屬、陶瓷、塑膠等材料構(gòu)成。發(fā)光二極管芯片120用以發(fā)射光線，其以覆晶接合(flip-flop bond)于基板110上。反射結(jié)構(gòu)130是以高反射材質(zhì)所構(gòu)成，設(shè)置于基板110上且介于任兩發(fā)光二極管芯片120之間。
[0034]在上述的結(jié)構(gòu)中，由于發(fā)光二極管芯片120以覆晶接合于基板110上，因此可節(jié)省傳統(tǒng)COB結(jié)構(gòu)的打線預(yù)留空間，以使發(fā)光二極管芯片120能被緊密設(shè)置于基板110上。然而，當(dāng)發(fā)光二極管芯片120被緊密設(shè)置時(shí)，發(fā)光二極管芯片120所發(fā)射出的光線將被彼此所吸收，如此不但造成能量的損失，同時(shí)也使發(fā)光二極管芯片120因吸收光線而溫度上升，更進(jìn)一步影響其發(fā)光效率。因此，通過反射結(jié)構(gòu)130的設(shè)置，可反射發(fā)光二極管芯片120所朝向彼此發(fā)射出的光線，以避免為光線為彼此所相互吸收，使發(fā)光二極管陣列模塊100不因其中的發(fā)光二極管芯片120緊密設(shè)置而造成發(fā)光效率的降低。
[0035]在本發(fā)明一些實(shí)施例中，反射結(jié)構(gòu)130的形狀可為多條大致彼此垂直交錯(cuò)的反射長條，如圖1所示。利用如此的反射結(jié)構(gòu)130，可使部分發(fā)光二極管芯片120被反射結(jié)構(gòu)130所包圍，且發(fā)光二極管芯片120往四周發(fā)射的光線，都能被反射結(jié)構(gòu)130所反射，而因此能提升發(fā)光二極管陣列模塊100所發(fā)射光線的集中度。
[0036]在本發(fā)明一些實(shí)施例中，基板110可依實(shí)際需要而為一具散熱設(shè)計(jì)的散熱基板、一具有部分導(dǎo)電結(jié)構(gòu)或本身可導(dǎo)電的導(dǎo)電基板、或?yàn)橐唤^緣基板。另外，在一些實(shí)施例中，基板Iio上可具有電路層112，用以電性連接基板110上的發(fā)光二極管芯片120。電路層112具有電路圖案，電路圖案由導(dǎo)電材料構(gòu)成。例如金屬。舉例而言，可利用微影制程方式將導(dǎo)電材料粘著基板110上再經(jīng)烘烤后形成電路圖案。值得注意的是，在圖1中所繪的電路層112的圖樣僅為示意，并非用以限定實(shí)際上所設(shè)計(jì)的電路圖案。
[0037]另一方面,在本發(fā)明一些實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片120可為藍(lán)寶石基板發(fā)光二極管(sapphire substrate LED)芯片或?yàn)榈壉∧ぐl(fā)光二極管(thin-GaN LED)芯片。其中氮化鎵薄膜發(fā)光二極管芯片由于移除了芯片上的藍(lán)寶石基板，減少對光源的阻擋，是以可更進(jìn)一步提升發(fā)光二極管芯片120的發(fā)光效率。
[0038]在本發(fā)明一些實(shí)施例中，材質(zhì)上，反射結(jié)構(gòu)130可由光學(xué)塑膠與高反射粒子的混合物所構(gòu)成。其中光學(xué)塑膠做為載體承載高反射粒子，而高反射粒子用以反射入射的光線。光學(xué)塑膠可為選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯基二甘醇碳酸酯(CR-39)、聚苯乙烯(PS)、環(huán)氧樹脂(epoxy)、聚酰胺(polyamide)、丙烯酸酯(acrylate)及硅膠組成的族群中的至少一種物質(zhì)所構(gòu)成。而高反射粒子由二氧化鈦、硫酸鋇、二氧化硅及氧化鋁組成的物質(zhì)群中選擇的至少一種物質(zhì)所構(gòu)成。
[0039]反射結(jié)構(gòu)130的光線反射率取決于光學(xué)塑膠中的高反射粒子的濃度與特性，當(dāng)高反射粒子的濃度越高，反射結(jié)構(gòu)130的光線反射率也越高,而當(dāng)高反射粒子本身的光線反射率越高，反射結(jié)構(gòu)130的光線反射率也越高。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，反射結(jié)構(gòu)130的光線反射率應(yīng)至少大于它的光線吸收率，換句話說，對于入射反射結(jié)構(gòu)130的光線，被反射結(jié)構(gòu)130所反射的光線能量應(yīng)比被反射結(jié)構(gòu)130所吸收的光線能量高，如此方有助于提升發(fā)光二極管陣列模塊100的發(fā)光效率，且能避免反射結(jié)構(gòu)130因吸收光線能量而溫度上升，因而導(dǎo)致發(fā)光二極管芯片120的發(fā)光效率受溫度影響而衰減。
[0040]另外，在一些較佳的實(shí)施例中，反射結(jié)構(gòu)的光線反射率應(yīng)大于約90%，以盡可能反射發(fā)光二極管芯片120所發(fā)射的光線，而避免光線被反射結(jié)構(gòu)130所吸收，而降低發(fā)光二極管陣列模塊100的發(fā)光效率。值得注意的是，上述光學(xué)塑膠的材料僅為實(shí)施上的例示，其它任何可承載高反射粒子的材料皆可于此處被選用，不以上述實(shí)施例為限。另一方面，上述高反射粒子亦僅為實(shí)施上的例示，其它任何具備高反射、低吸收、低散射的粒子皆可于此處被選用，不以上述實(shí)施例為限。
[0041]另一方面，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，就構(gòu)造而言，反射結(jié)構(gòu)130在垂直于該基板的剖面上可為圓弧形或其它幾何圖形，如圖2所示。其中，當(dāng)反射結(jié)構(gòu)130為圓弧形時(shí)，可避免發(fā)光二極管芯片120所發(fā)射的光線被不規(guī)則的形狀結(jié)構(gòu)所散射，而無法使發(fā)光二極管陣列模塊100藉由反射結(jié)構(gòu)130反射光線以增進(jìn)發(fā)光效率。值得注意的是，上述反射結(jié)構(gòu)130的形狀僅為例示，其它任何可有效反射光線、避免散射的結(jié)構(gòu)皆可于此處被選用，而不以上述實(shí)施例為限。
[0042]再者，如上所述，為使反射結(jié)構(gòu)130能阻隔任兩發(fā)光二極管芯片120彼此吸收對方所發(fā)射的光線，反射結(jié)構(gòu)130相對于基板110的高度應(yīng)大于或等于發(fā)光二極管芯片120相對于基板110的高度。如此一來,在發(fā)光二極管芯片120所發(fā)射的光線中，方向朝向其它發(fā)光二極管芯片120的光線即能被反射結(jié)構(gòu)130所反射，而不致被其它發(fā)光二極管芯片120所吸收。
[0043]而另外就實(shí)現(xiàn)反射結(jié)構(gòu)130上，舉例而言，反射結(jié)構(gòu)130可用模具以射出成型方式制成，而后再以接合劑粘合于基板110之上。但本領(lǐng)域通常知識(shí)者當(dāng)可明了，在不同實(shí)施例中，不同結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的反射結(jié)構(gòu)130當(dāng)可用不同的方式所制成，故不以上述實(shí)施例為限。
[0044]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，發(fā)光二極管陣列模塊100還包括熒光轉(zhuǎn)換層150以及反射框140。熒光轉(zhuǎn)換層150覆蓋于基板110與發(fā)光二極管芯片120上，用以轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片120所發(fā)射一特定波長的光線為另一波長的光線。反射框140配置于發(fā)光二極管芯片120外圍，用以反射發(fā)光二極管陣列模塊100朝四周發(fā)射的光線，以提高發(fā)光效率。另外，每一個(gè)發(fā)光二極管芯片120由反射結(jié)構(gòu)140所包圍，或由反射框140與反射結(jié)構(gòu)130所共同包圍，以使發(fā)光二極管芯片120往四周發(fā)射的光線皆能被反射，而提高發(fā)光二極管陣列模塊100所發(fā)射光線的集中度。
[0045]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，反射框140同樣可用如同上述的光學(xué)塑膠與高反射分子所構(gòu)成。而由于反射框140的用途在于反射光射，是以性質(zhì)方面的要求，諸如光線反射率與光線吸收率，皆與反射結(jié)構(gòu)130類似，在此不贅述。而由于性質(zhì)相似，是以反射框140與反射結(jié)構(gòu)130在材料上亦可相同或相異，端視實(shí)際需求而定。另外，熒光轉(zhuǎn)換層150可由光學(xué)塑膠與熒光粉的混合物所構(gòu)成。其中光學(xué)塑膠用以承載熒光粉，可為如前所述、具高光穿透率的材質(zhì)所構(gòu)成，故在此不贅述。而熒光粉用以轉(zhuǎn)換波長，當(dāng)熒光粉受一特定波長區(qū)間的光線所激發(fā)時(shí)，其內(nèi)電子受激到高能階的激發(fā)狀態(tài)，而后當(dāng)電子回到原有的低能階狀態(tài)時(shí)，熒光粉輻射不同波長的光以釋放能量。由于不同熒光粉會(huì)吸收并輻射不同波長區(qū)間的光線，故熒光粉的選用當(dāng)視實(shí)際應(yīng)用而定。舉例而言，若利用波長介于445 - 475納米的藍(lán)光二極管芯片激發(fā)釔鋁石榴石，使釔鋁石榴石產(chǎn)生黃光，則可通過混色產(chǎn)生白光以制成白光二極管陣列模塊。在一些實(shí)施例中，熒光粉也可由鎦鋁石榴石(LuAg)、氮氧化物或其它不同材質(zhì)的熒光粉所構(gòu)成。而不以上述實(shí)施例為限。
[0046]圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管陣列模塊100所繪示的剖面圖。發(fā)光二極管陣列模塊100包括基板110、多個(gè)發(fā)光二極管芯片120、反射結(jié)構(gòu)130、反射框140以及熒光轉(zhuǎn)換層150。在本實(shí)施例中，除反射結(jié)構(gòu)130在垂直于基板110的剖面上可為角錐形(如圖所示)外，其余部分皆與前述實(shí)施例相同或相似，故在此不贅述。而當(dāng)反射結(jié)構(gòu)130為角錐型時(shí)，可避免發(fā)光二極管芯片120所發(fā)射的光線被不規(guī)則的形狀結(jié)構(gòu)所散射，而無法反射光線增進(jìn)發(fā)光效率。同樣地，反射結(jié)構(gòu)130在垂直于基板110的剖面上的形狀不以角錐形為限，任何可有助于反射結(jié)構(gòu)130反射光線的形狀皆可在此處被選用，而不以上述實(shí)施例為限。
[0047]雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，包括: 一基板； 多個(gè)發(fā)光二極管芯片，以覆晶接合于該基板上；以及 一反射結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該基板上且介于任兩所述發(fā)光二極管芯片之間，以避免所述發(fā)光二極管芯片所發(fā)射的光線相互吸收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，還包括: 一熒光轉(zhuǎn)換層，覆蓋于該基板與所述多個(gè)發(fā)光二極管芯片上；以及 一反射框，配置于所述多個(gè)發(fā)光二極管芯片外圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，該熒光轉(zhuǎn)換層由光學(xué)塑膠與熒光粉的混合物所構(gòu)成，而熒光粉由釔鋁石榴石、鎦鋁石榴石或氮氧化物所構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，該反射框與反射結(jié)構(gòu)由光學(xué)塑膠與高反射粒子的混合物所構(gòu)成，而高反射粒子由二氧化鈦、硫酸鋇、二氧化硅及氧化鋁組成的物質(zhì)群中選擇的至少一種物質(zhì)所構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，該反射框與該反射結(jié)構(gòu)的光線反射率大于光線吸收率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，該反射框與該反射結(jié)構(gòu)的光線反射率大于90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，該反射結(jié)構(gòu)在垂直于該基板的剖面上為圓弧形或角錐型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，該反射結(jié)構(gòu)相對于該基板的高度大于或等于所述發(fā)光二極管芯片相對于該基板的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求4?6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)光二極管陣列模塊,其特征在于,光學(xué)塑膠是由選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯基二甘醇碳酸酯、聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰胺、丙烯酸酯及硅膠組成的族群中的至少一種物質(zhì)所構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，所述多個(gè)發(fā)光二極管芯片為藍(lán)寶石基板發(fā)光二極管芯片或?yàn)榈壉∧ぐl(fā)光二極管芯片。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，該基板為散熱基板、導(dǎo)電基板或絕緣基板。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管陣列模塊，其特征在于，該基板上具有電路層，用以電性連接所述多個(gè)發(fā)光二極管芯片。
【文檔編號(hào)】H01L33/60GK103531583SQ201210430104
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】田運(yùn)宜 申請人:隆達(dá)電子股份有限公司