[发明专利]冲压封装发光二极管装置及其制造方法

说明书

本发明公开了一种冲压封装发光二极管装置，包含：一基板，包括一第一固化材料、一第一奈米导热材以及一第一荧光材；一发光单元，设置在该基板的表面上；二条导线，分别连接该发光单元；以及一封装材，覆盖该等导线及该发光单元，系藉由冲压成型方式所形成之一体固化之结构，包含一第二固化材料、一高折射率物质、一第二奈米导热材以及一第二荧光材，其中，该发光单元所发出之光系经过该基板以及该封装材，以直接对外部出光。

技术领域

本发明有关于一种冲压封装发光二极管(punching packaged light-emittingdiode)装置及其制造方法，特别有关于一种具高折射率之冲压封装发光二极管(high-reflective punching packaged LED)装置及其制造方法。

背景技术

发光二极管(LED)因发光效率与寿命高于传统之卤素灯或炽光灯，已为照明发展之重点方向。传统之发光二极管芯片利用直接封装(COB；Chip on board)技术，将发光二极管芯片固定在铝、PCB、或陶瓷基板上，故具有单面发光与发光效率低的困扰。另一种发光二极管芯片之传统封装技术系将芯片封装于玻璃基板上(Chip on glass)，虽发光二极管芯片发光效率提高，但玻璃基板之散热效率不佳、生产良率低、且玻璃基板两侧之出光色温不同，故此种发光二极管芯片技术仍有待改善。

请参照图1，系显示一种传统之发光二极管结构10。该发光二极管10包括一基板单元11、一银导电单元12、一散热单元13、一发光单元14及一封装单元15。该基板单元11例如为陶瓷基板11。该银导电单元12具有两个设置于陶瓷基板11上表面的顶层导电焊垫、两个设置于陶瓷基板11下表面的底层导电焊垫、及多个贯穿陶瓷基板11且电性连接于每一个顶层导电焊垫及每一个底层导电焊垫间的贯穿导电层。该散热单元13具有一设置于陶瓷基板11上表面的顶层散热块及一设置于陶瓷基板11下表面的底层散热块。该发光单元14具有一设置于顶层散热块上且透过两个导线12电性连接于两个顶层导电焊垫间的发光组件14。该封装单元15具有一设置于银导电单元12及散热单元13上且覆盖发光组件14的封装胶体15。

上述发光二极管10透过顶层散热块13、陶瓷基板11以及底层散热块13将发光组件14所产生的热量导引至外界，使散热效能得以有效被提升。虽然可提升发光二极管封装结构散热效果，但，随着发光二极管的薄型化需求，发光二极管10厚度仍过厚，且散热组件13设计复杂，产生效益不佳。再者，制备该发光二极管10的方法涉及切割步骤，使得该发光二极管10的制备步骤繁琐，且陶瓷基板11又易受损。而陶瓷基板11为一不透光材质，使得该发光二极管10无法四面八方发光，更减损其发光效益。

发光二极管发光组件效率分为发光二极管芯片的内、外量子转换效率与封装材料的光萃取效率。内部量子转换效率是发光二极管芯片通电后，电光转换的效能。一般而言，发光二极管芯片的内部量子转换效率很高，但因发光二极管芯片的外部量子转换效率与封装材料的光萃取效率很低，导致发光二极管发光组件最终亮度低于发光二极管芯片内部量子转换效率所能提供的效能。造成发光二极管芯片的外部量子转换效率与封装材料的光萃取效率低落的原因，主要归咎于不同介质间之全反射损失与封装材料本身的吸收。就发光二极管发光组件来看，经由电子、电洞接合，光线从发光二极管芯片活性层发出后，经由封装材料才到达外部空气中；而从光线所行经的路径的路径来看，必须经过许多折射率不同的介质，例如磊晶层或封装材料层等，若光从高折射率物质进入低折射率物质时，其接口就会发生全反射现象，使得光波无法有效导出，反而局限在发光二极管发光组件内部，被封装材料吸收产生热量，进而降低发光二极管发光组件之效能与寿命。

此外，目前市面上发光二极管的输入功率只有15～20％转换成光，近80～85％转换成热，这些热如无法适时排出，将使发光二极管芯片的界面温度过高，而影响其发光强度及使用寿命。

有鉴于此，如何能增加发光二极管芯片的外部量子转换效率与封装材料的光萃取效率，并提供一设计简单、生产良率高、以及散热效果好的发光二极管封装结构，乃为至关重要的关键。

发明内容